Mroczniejszy odcień światła LED-ów. Problem ludzi i ciem
Badając spektralne składniki oświetlenia powierzchni naszego kontynentu za pomocą obrazów przechwyconych z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, naukowcy odkryli szybki wzrost udziału energooszczędnych źródeł światła, głównie lamp LED, który wypierają lampy sodowe w oświetleniu dróg i w innych miejsc publiczych w Europie (1). Niestety pociąga to za sobą opłakane dla części żywych stworzeń, z ludźmi włącznie, konsekwencje.
Negatywny wpływ LED-ów w wielu obszarach, począwszy od tłumienia melatoniny, hormonu regulującego cykle snu u ludzi i zwierząt, przez widoczność gwiazd, po reakcje owadów na światło, był znany już wcześniej. Konkluzje ze świeżo opublikowanych badań jedynie powiększają dramatyzm sytuacji.
Na podstawie zdjęć z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej
W badaniach, o których mowa na początku, naukowcy wykorzystali kompozytowe mapy barw świateł nocnych, wytworzone przy użyciu zdjęć pozyskanych z ISS dla rozległego regionu, jakim jest kontynent europejski. Mapy te zostały opracowane dla okresów 2012-2013 i 2014-2020, czyli tuż przed i po umownie przyjmowanym przełomie w rozpowszechnieniu technologii oświetlenia ulicznego LED i związanymi z tym zmianami widma emisji. Zastosowano podejście fotometrii syntetycznej, która pozwala oszacować charakterystykę widmową źródeł na podstawie proporcji kolorów w obrazach fotograficznych. Następnie wykorzystano wcześniej udokumentowane relacje pomiędzy proporcjami kolorów a reakcjami środowiska, co pozwoliło badaczom odwzorować ryzyko środowiskowe, jakie stwarzają te zmieniające się wzorce emisji, na dużym obszarze.
W publikacji stwierdzono, że zmiany widma sztucznego oświetlenia nocnego, a zwłaszcza zwiększona emisja na niebieskich długościach fal, powszechnie kojarzona z oświetleniem ulicznym LED, ma istotne skutki biologiczne.
Cykle wydzielania hormonu melatonina są kluczowymi elementami cykli dobowych i wyznacznikami biologicznej organizacji czasu dla wielu organizmów żywych. Produkcja tego hormonu jest tłumiona przez sztuczne oświetlenie nocne. Według ustaleń w badaniach, poziom tłumienia wzrósł w całej Europie między analizowanymi okresami. Kraje, które doświadczyły szczególnie dużego wzrostu tych zagrożeń środowiskowych, to Rumunia, Hiszpania i Wielka Brytania.
Wzrost emisji w okolicach długościach fal zbliżonych do światła niebieskiego może również zmienić reakcję na sztuczne światło nocne u ciem i innych owadów. Dotyczy to większości gatunków, choć są wymieniane w opracowaniu wyjątki. To Plecotus kolombatovici i Rhinolophus blasii, które żyją głównie na terenie Europy południowo-wschodniej, oraz Myotis alcathoe, występuje na większym obszarze, choć w największym stopniu we Francji.
Za dużo niebieskiego światła
Czym właściwie jest to tak groźne na ludzi i innych żywych stworzeń, niebieskie światło? Niczym innym niż naturalną częścią spektrum światła słonecznego. W odpowiednich dawkach nie stanowi zagrożenia dla naszego wzroku. Rozsądny poziom światła niebieskiego jest wręcz wskazany, ponieważ pomaga utrzymać koncentrację i wydajność organizmu oraz pomaga ludziom w precyzyjnym rozróżnianiu kolorów.
Niebieskie pasmo świetlne znajduje się jednak na skraju spektrum barw, pod względem częstotliwości fali, co oznacza, że przenosi wyższą energię niż inne pasma. Już sam też fakt oznacza, że ma większy "potencjał szkodliwości". Sztuczne niebieskie światło pochłaniane przez oczy w nadmiarze staje się poważnym zagrożeniem.
Niebieskie a właściwie niebiesko-fioletowe światło w o relatywnie silnym natężeniu emitują ekrany komputerów, tabletów, smartfonów, i, o czym już wspominaliśmy, żarówki LED.
Wysokoenergetyczne światło emitowane jest w stanie przenikać przez struktury rogówki i soczewki, bezpośrednio docierając do wrażliwych na światło komórek siatkówki. To z kolei prowadzi do uszkodzenia fotoreceptorów w tej części oka i może skutkować zwyrodnieniem plamki żółtej.
Naturalną rolą światła jest hamowanie wydzielania melatoniny, hormonu, który reguluje rytmy dobowe. W godzinach wieczornych, gdy tamowanie świetlne słabnie, hormon ten obniża temperaturę ciała, ciśnienie krwi i glukozy, gwarantując tym samym spokojny sen. Wysokoenergetyczne sztuczne źródła światła dają więc naszemu organizmowi sygnał zakłócający ten naturalny rytm melatoninowy. Badania wykazały, że niebieskie światło tłumi melatoninę dwa razy intensywniej niż naturalne światło dzienne, będące bardziej urozmaiconą mieszanką spektralną. Ekspozycja na światło niebiesko-fioletowe w późnych godzinach wieczornych jest z tego powodu niewskazana. Właśnie dlatego odradza się korzystania z urządzeń cyfrowych przed snem. Praca do późnego wieczoru, czy przeglądanie Facebooka zaburza naturalne rytmy dobowe i powoduje problemy z zasypianiem. Niedobór snu wiąże się z kolei z dalszym ryzykiem wielu chorób, w tym depresji, cukrzycy, czy problemami sercowo-naczyniowymi.
Według niektórych badań, wysokoenergetyczne niebieskie światło penetruje naszą skórę głębiej niż promienie UV i dociera do tkanki podskórnej i naczyń krwionośnych. Można śmiało stwierdzić, że naraża to nas na podobne szkody, co promieniowanie UVA i UVB. Przyczynia się do nadmiernego powstawania wolnych rodników, utraty elastyczności skóry oraz przyspiesza procesy starzenia.
Zanieczyszczenie światłem rośnie
Inne analizy danych satelitarnych, których wyniki opublikowano w czasopiśmie "Science Advances" jeszcze w 2017 roku, doprowadziły do wniosku, że energooszczędne żarówki LED zwiększają ogólny poziom zanieczyszczenia światłem w tempie 2,2 proc. rocznie. Naukowcy poinformowali, że zanieczyszczenie światłem wzrosło w 79 krajach świata. Zmalało w latach, w których przeprowadzono badania jedynie w szesnastu państwach. W 39 krajach zanieczyszczenie światłem nie zmieniło się w znaczącym stopniu.
Badacze zauważyli, że żarówki LED zwiększają zanieczyszczenie światłem także z tego powodu, że nie wymagają mniej energii elektrycznej do wytworzenia tej samej ilości światła. Dlatego ludzie instalują ich coraz więcej. "Oświetlamy coś, czego nie oświetlaliśmy wcześniej, jak np. ścieżkę rowerową lub park lub odcinek autostrady poza miastem, który w przeszłości nie był oświetlony", komentował w serwisie Phys.org główny autor tamtych badań Chris Kyba, fizyk z Niemieckiego Centrum Badawczego Nauk Geograficznych. "I tak wszystkie te nowe zastosowania światła niwelują w pewnym stopniu oszczędności, które poczyniliśmy".
Tego rodzaju niezamierzony efekt coraz bardziej wydajnej technologii nazywany jest "efektem odbicia" i został zaobserwowany również w innych dziedzinach i branżach, na przykład w przypadku samochodów paliwooszczędnych. Jeśli ktoś zdecyduje się na zakup bardziej wydajnego samochodu, może nim więcej jeździć, co prowadzi w efekcie do zaprzeczenia jego pierwotnej intencji oszczędnościowej.
Zanieczyszczenie światłem, które jest pojęciem pokrewnym, ale oznaczającym coś nieco innego niż ściśle zdrowotne i środowiskowe skutki dla ludzi zwierząt opisane wyżej, ma poważne i długotrwałe skutki dla świata. Nie wszystkie skutki nadmiaru światła w nocy, bez rozróżniania szczegółowych zakresów widmowych, są dokładnie zbadane. Wiadomo, że nadmiar światła nie jest naturalna cechą środowiska, w jakim przez tysiąclecia żyli ludzie i zwierzęta.
Korzyści, jakie wynikają ze stosowania lamp LED-owych w oświetleniu publicznym, a w szczególności ulicznym (2), są szeroko reklamowane, ze szczególnym uwzględnieniem większej efektywności energetycznej i związanej z nią redukcji kosztów i emisji dwutlenku węgla. Inna korzyść polegająca na osiągnięciu światła białego, w którym wierniej ukazywane są barwy jest możliwa do osiągnięcia również przy użyciu innych technik oświetlenia. Zatem przeważają zwykle argumenty kosztowe, zwłaszcza w dzisiejszych kryzysowych czasach.
Problem ten, mimo wszystko, został dostrzeżony. Od pewnego czasu pojawiają się koncepcje i projekty LED-ów "o cieplejszym świetle". Pytanie tylko, czy chodzi wyłącznie o odczucia estetyczne czy o rzeczywista redukcję niekorzystnych pasm widmowych.
Mirosław Usidus
