CONTAMINACIÓ LUMÍNICA: CARACTERÍSTIQUES, CAUSES, EFECTES, SOLUCIONS - MEDI AMBIENT

La contaminació lumínica és la intromissió en la naturalesa de fonts de llum artificial causant impactes negatius per als éssers vius o afectant els interessos humans. S'ha prestat poca atenció a la contaminació lumínica, però aquesta genera un impacte a l'alterar els cicles naturals de llum-foscor.

Des de fa molt de temps l'ésser humà empra la nit per a les seves activitats, il·luminant artificialment i per tant afectant el medi natural. La consciència de la contaminació lumínica sorgeix tot just en els anys 60-70 (segle XX), quan els astrònoms alerten sobre ella. Això és a causa que la resplendor de les ciutats interfereix amb les observacions i mesuraments des dels observatoris astronòmics.

Contaminació lumínica de l'planeta Terra. Font: Dominic Alves

La llum artificial es difon a l'ambient i gràcies a les seves propietats de reflexió i refracció acaba abastant l'espai circumdant. La reflexió determina que els fotons (unitats elementals de la llum) rebotin en les superfícies i partícules en que impacten.

La causa de la contaminació lumínica és la generació de llum artificial per part de l'ésser humà en excés i sense control. El creixement de la població humana i la seva concentració en centres urbans genera aquesta demanda creixent de llum.

Addicionalment, la inconsciència respecte a la capacitat de la llum com a contaminant no planteja la necessitat del seu control adequat. L'enllumenat públic mal dirigit, els anuncis publicitaris lluminosos i el trànsit automotor nocturn generen un excés de llum.

La contaminació lumínica varia depenent de el tipus de làmpada que la genera, sent les més contaminants les que proveeixen llum blanca-blavosa. La llum contamina a l'ésser projectada a l'ambient, envair àrees privades i enlluernar o abarrotar àrees.

D'acord a la font que l'emet, la contaminació lumínica passa per l'enllumenat públic o privat, anuncis publicitaris, fars de vehicles i reflectors d'espectacles.

La contaminació lumínica té efectes negatius sobre l'ésser humà a l'alterar el seu rellotge biològic. Això afecta la salut a l'generar problemes nerviosos, d'insomni i fins i tot desequilibris hormonals.

Igualment, obstaculitza l'activitat dels observatoris astronòmics, ja que la resplendor de les ciutats impedeix percebre el cel nocturn. Això priva igualment als ciutadans d'aquesta experiència estètica.

D'altra banda, la contaminació lumínica implica un malbaratament d'electricitat, la qual cosa representa pèrdues econòmiques i malgastar recursos. A més, en el procés de producció d'aquesta llum que es malgasta, es van generar altres contaminants com el CO2.

La contaminació lumínica té efectes negatius en els ecosistemes naturals i pot afectar les aus migratòries, a l'igual que als insectes i granotes. La llum altera la ruta a la mar de les petites tortugues després d'eclosionar els ous a les platges.

En general, l'alteració de l'cicle dia-nit genera canvis en el comportament dels éssers vius. Aquests canvis afecten la seva alimentació, reproducció i la relació predador-presa. Les plantes pateixen alteracions en el fotoperíode (resposta a la durada dia-nit), amb conseqüències en la floració.

La major contaminació lumínica al món es produeix en els països més desenvolupats i en les grans ciutats. Els principals focus de contaminació lumínica són a la costa est dels Estats Units d'Amèrica, Europa, el nord de l'Índia, Taiwan, Japó i Xina.

Les solucions a la contaminació lumínica són de caràcter social, jurídiques i tècniques. En el social es fa necessari crear consciència de l'existència d'aquest tipus de contaminació i dels seus efectes.

Pel jurídic es requereixen lleis estrictes que regulin l'ús de la il·luminació. Igualment, cal prohibir excessiva llum per sobre de l'horitzó i garantir la implementació de les mesures tècniques adequades.

Pel tècnic ha sistemes d'il·luminació que inclouen llums adequades (monocromàtiques), així com en l'orientació correcta. Existeixen també temporitzadors que permeten regular el temps d'il·luminació.

Característiques

La contaminació lumínica fa referència a la llum artificial quan és emesa en excés o fora de la franja en què és funcional. Les característiques de la difusió de la llum, com ara la reflexió, generen l'anomenat resplendor lluminosa de les ciutats.

És a dir, la llum emesa es reflecteix en superfícies i a l'anar cap a l'atmosfera rebota amb les partícules atmosfèriques que la retornen.

L'escala de la foscor de el cel de Bortle

John I. Bortle va crear el 2001 una escala (de l'1 a l'9) per mesurar que tan il·luminat hi ha el cel nocturn. El nivell 1 és el cel més fosc que pot observar des de la terra, amb la major quantitat d'astres. Mentre que el nivell 9 correspon a el cel nocturn vist des del centre d'una gran ciutat, on es veuen escassos astres.

causes

La causa fonamental de la contaminació lumínica és l'emissió de llum mitjançant enllumenat artificial. Això al seu torn ve determinat per una sèrie de necessitats humanes que inclouen:

- Permetre activitats nocturnes.

- Crear condicions de seguretat ciutadana.

- Facilitar la seguretat de circulació vehicular.

- Estendre l'activitat econòmica.

- Il·luminació publicitària.

- Il·luminació ornamental.

Aquesta emissió de llum pot provocar contaminació per l'acció de tres factors principals:

emissió directa

Aquesta és el factor primari de contaminació lumínica, ja que s'emet llum artificial a l'entorn fosc per il·luminar. És una font potent de contaminació a causa de la intensitat ja que normalment és multidireccional.

Una ciutat moderna és un focus de llum, gràcies a la combinació d'infinitat de fonts que inclouen l'enllumenat públic i el privat. Això inclou fanals o llums en carrers i avingudes, llums d'habitatges i edificis per a l'activitat econòmica, rètols il·luminats, avisos publicitaris i fars de vehicles.

Aquesta llum emesa pot exercir el seu efecte contaminant de forma directa, quan es dirigeix cap a un hàbitat d'éssers vius. Igualment, ho pot fer de forma secundària per reflexió o refracció.

Reflexió en les superfícies il·luminades

La llum emesa es reflecteixen en les superfícies de l'àrea urbanitzada com carrers, edificis, rètols i tot objecte en el seu radi d'acció. Els fotons a l'xocar amb aquestes superfícies són reflectits en diferents direccions generant la resplendor lumínic de la ciutat.

No obstant això, aquest factor secundari de contaminació és òbviament més feble que el primer. De fet, en ciutats on es dirigeixen adequadament els focus de llum, l'efecte contaminant de la reflexió és significativament baix.

Reflexió en les partícules atmosfèriques

Finalment, la llum emesa i reflectida es dirigeix cap a l'atmosfera i allà xoca amb les partícules en suspensió.

tipus

La contaminació lumínica pot classificar-se de diverses formes, segons el tipus de làmpada que la produeix, les seves característiques o la font que la genera.

- Segons el tipus de làmpada

La contaminació lumínica variarà depenent de el tipus de làmpada que proveeixi la llum. Els llums monocromàtiques com les de sodi seran menys contaminants que aquelles de llum blanca com les fluorescents o algunes LED.

- Segons les seves característiques

Difusió de llum projectada

És la dispersió de llum que es difon i contribueix substancialment a la resplendor que emeten els centres urbans.

llum invasora

És quan la font de llum externa penetra en els habitatges o àrees on no correspon la seva funció d'il·luminació convertint-se en agent contaminant.

Enlluernament o resplendor

És una il·luminació excessiva o sobtada que provoca enlluernament a vianants i conductors de vehicles, podent causar accidents. Per exemple llums altes d'un vehicle.

Il·luminació heterogènia o abarrotamiento

Són zones amb il·luminació irregular, amb diverses fonts de llum, causant desorientació, confusió, distracció i estrès. Per exemple, una gran quantitat d'avisos lluminosos i enllumenat públic.

Així mateix, es poden presentar àrees amb un excés d'il·luminació artificial per a les tasques que allí es realitzen.

- Segons la font

enllumenat públic

Aquesta és la major font de contaminació lumínica que existeix, sobretot quan el sistema d'enllumenat no està dissenyat adequadament. Aquesta font és responsable de l'40 a 60% de la contaminació lumínica, tant per difusió de llum projectada com invasora.

avisos lluminosos

En algunes grans ciutats com Nova York o Tòquio aquesta font lumínica arriba alts nivells d'incidència. És una causa directa de contaminació per difusió de llum projectada i invasora ja que emet per sobre de l'horitzó.

Fars de vehicles

Aquesta és una font mòbil i variable i en ciutats amb un alt grau de trànsit nocturn esdevé un factor important de contaminació lumínica. Depenent de l'tipus de far i si no es compleixen les normes per a la seva ocupació, és una causa de contaminació per enlluernament.

enllumenat privat

Els llums d'habitatges, sobretot els edificis de les grans ciutats, generen una contaminació lumínica rellevant.

reflectors

Generalment aquesta és una font de contaminació lumínica puntual, ja que es tracta dels reflectors utilitzats en espectacles públics. La contaminació es produeix per difusió de llum projectada i invasora.

efectes

Els efectes de la contaminació lumínica poden agrupar-se en tres grans categories:

- Efectes sobre el cel nocturn

La contaminació lumínica generada per la resplendor de les ciutats fa invisible el cel nocturn. Podem veure els astres gràcies a el contrast de la seva lluentor (propi o reflectit) en el context de la foscor del cel.

Aspecte de el cel a la nit amb i sense contaminació lumínica. Font: Jeremy Stanley

La resplendor de llum de les ciutats augmenta la claredat de el fons celeste per sobre de la brillantor dels astres fent-los invisibles.

- Efectes en els éssers humans i el seu hàbitat

Intrusió de la llum externa

La il·luminació exterior a les ciutats moltes vegades genera contaminació lumínica a l'envair la privacitat de les llars. De vegades això pot ser beneficiós, per exemple a l'permetre'ns desplaçar-nos de nit sense encendre llums internes.

No obstant això, limita aquelles altres circumstàncies on es vulgui mantenir la foscor sense apel·lar a tancar les finestres.

Impactes en la salut

Els éssers vius responen a ritmes circadians, és a dir respostes fisiològiques segons períodes definits entre 20 i 28 hores. Per això, l'alteració dels cicles de llum i foscor generen canvis físics, mentals i conductuals. La contaminació lumínica causa greus trastorns de son i per tant de conducta en els éssers humans.

La melatonina és una hormona de secreció nocturna produïda per la glàndula pineal que contribueix a regular el rellotge biològic i redueix la producció nocturna de estrogen.

S'ha comprovat que quan el cos humà és sotmès a il·luminació artificial, la producció de melatonina es redueix dràsticament. Segons estudis (encara no concloents) això podria incrementar el risc de certs tipus de càncer.

Per la seva banda, l'Agència Nacional de Seguretat Sanitària de l'Alimentació de el Medi Ambient i de l'Treball (ANSES) francesa ha assenyalat altres riscos de la contaminació lumínica. Per exemple, l'estrès oxidatiu que genera a la retina la incidència elevada de certs tipus d'il·luminació (Ex.: LED).

impactes econòmics

La contaminació lumínica és conseqüència d'un excés de llum que es dispersa, per tant implica un malbaratament d'aquesta. S'ha calculat un increment no menor de l'20% que comporta a pèrdues econòmica directes.

A l'malbaratament que deriva en contaminació lumínica s'agrega tot el cost econòmic implicat en la seva producció (recursos i contaminació d'altres fonts).

Addicionalment, la contaminació lumínica ha obligat a establir els observatoris astronòmics en llocs molt apartats de centres poblats. Això ha incrementat els costos de construcció i operació principalment pel que fa a el transport de materials, subministraments i personal.

impactes tècnics

L'astronomia s'ha vist afectada per la contaminació lumínica, a causa dels ja comentats efectes sobre el cel nocturn. De fet, els astrònoms van ser els primers a advertir sobre aquesta i van desenvolupar una magnitud per mesurar-la.

Aquest índex es denomina Luminància de el fons celeste i mesura l'increment de claredat de la mateixa.

impactes estètics

Tot el que mai s'hagi allunyat de centres urbans, no ha pogut apreciar un cel estrellat a plenitud. Això implica la pèrdua d'una experiència estètica i emocional significativa, que només pot experimentar-se allunyant-se substancialment de les ciutats.

Prenguem en compte que la contaminació lumínica generada per les grans ciutats s'estén per desenes de quilòmetres, empalmant amb ciutats veïnes. Per tant, la mateixa amenaça el nostre paisatge nocturn i alguns autors parlen de la pèrdua cultural de la "experiència de la nit"

- Efectes en els ecosistemes naturals i la biodiversitat

El cicle de el dia i la nit amb els seus nivells característics d'il·luminació han governat l'evolució de les espècies. Aquestes per tant han adaptat el seu comportament a aquest cicle en cada ambient particular de la planeta.

animals

Els animals silvestres són fins i tot més sensibles a l'efecte de la contaminació lumínica sobre el seu rellotge biològic i la seva etologia (comportament). Espècies d'hàbits nocturns com els ratpenats i certs amfibis veuen seriosament afectat el seu hàbitat amb la il·luminació nocturna.

A l'enfrontar-se a una il·luminació inusual, els animals s'adapten bé sigui mitjançant el rebuig o l'atracció. En qualsevol cas, això implica canvis en la seva alimentació, migració, reproducció o en les relacions depredador-presa.

Per exemple, les cries de tortugues marines a l'anar a la mar després de l'eclosió, perden el rumb davant fonts de llum. Les aus rapinyaires nocturnes com els mussols requereixen la foscor per detectar i aguaitar a les seves preses.

Espècies d'insectes i granotes es veuen atretes per fonts de llum i les seves poblacions minven per aquesta causa. És per això que construccions molt il·luminades properes a àrees naturals tenen un efecte negatiu en aquests organismes.

Tinguem en compte que les espècies de cicle nocturn actiu són una important proporció de el regne Animal. S'estima que al voltant de l'30% de tots els vertebrats i més de l'60% dels invertebrats són nocturns.

plantes

La floració de les plantes és un procés determinat per la interacció de factors genètics i ambientals, entre ells el fotoperíode. És a dir, responen a la durada del dia i la nit, i l'alteració d'aquests ritmes afecta la floració de certes espècies.

La relació dels éssers vius amb els cicles de llum i foscor és tan rellevant que ha motivat el desenvolupament de dues disciplines de la biologia. Una d'elles és la escotobiología que estudia la relació entre la vida i la foscor. L'altra és la cronobiologia que estudia els ritmes biològics.

- Efectes sobre altres contaminants

pluja àcida

Els efectes fotoquímics són fonamentals per a certs processos que es generen en l'atmosfera. Per exemple, els radicals NOx en presència de llum generen àcids i en absència d'aquesta es descomponen.

Per tant, la il·luminació artificial contínua augmenta la producció d'àcids i per tant la pluja àcida. Es calcula que aquest increment aconsegueix entre 5 i 7%.

Gasos efecte hivernacle

Tal com vam comentar a l'referir-nos a l'efecte econòmic, prop de el 20% de la llum es malgasta transformant-se en contaminació lumínica. Però això té també implicacions en la generació d'altres contaminants, específicament en la producció de CO2.

La major part de l'electricitat es produeix en centrals termoelèctrica i aquestes emeten CO2 que és el principal gas d'efecte hivernacle, causant de l'escalfament global.

Exemples de llocs amb contaminació lumínica

Els casos més impactants de contaminació lumínica són les grans ciutats dels països desenvolupats. A causa de l'alta concentració poblacional i a l'alt nivell econòmic, l'excés d'il·luminació nocturna es fa patent.

En termes de regions de l'món la major contaminació lumínica es troba a Amèrica del Nord, Europa i Àsia.

Las Vegas (Estats Units) de nit. Font: EconomicOldenburger - Alles über den Las Vegas Strip

A Amèrica del Nord destaquen els Estats Units (sobretot la costa est), mentre que a Europa ressalten Grècia, Malta i Espanya ia Àsia Japó, Taiwan i la Xina. A nivell de ciutats als Estats Units sobresurten Las Vegas i Nova York. Altres ciutats ressenyables són Moscou, València, Londres, Rotterdam, París, Hong Kong i Tòquio.

En aquestes ciutats, per la seva magnitud i dinamisme socioeconòmic, la vida nocturna és intensa, impulsant la demanda d'il·luminació de les àrees públiques i privades. De la mateixa manera s'incrementa el trànsit automotor nocturn i la promoció comercial mitjançant anuncis lluminosos.

Hong Kong

Una alta densitat de població i una puixant economia fan d'Hong Kong una ciutat amb un alt nivell de contaminació lumínica. La mateixa té més de mil gratacels, el que provoca que alguns la considerin la ciutat amb major contaminació lumínica de l'món.

Tòquio (Japó) il.luminat a la nit. Font: Miyan Brenn from Italy

Segons un estudi de la Universitat de Tòquio, la nit a Hong Kong és mil vegades més brillant que el límit establert.

Las Vegas (EUA)

La major font d'ingressos d'aquesta ciutat és el turisme vinculat als jocs d'atzar, promovent la major concentració d'avisos lluminosos de el món. D'altra banda, és comú l'ús de reflectors d'alta potència per il·luminar directament al cel.

Nova York (EUA)

Aquesta és una de les ciutats amb major contaminació lumínica de l'món, especialment al districte comercial de Manhattan. Com a dada curiosa, moren prop de 90 mil aus anualment a l'xocar contra els gratacels desorientades per la intensa il·luminació.

València (Espanya)

València és la ciutat espanyola amb més contaminació lumínica i alguns la situen com la major d'Europa. En 2007 aquesta ciutat gastava 1,5 milions d'euros més que Barcelona, malgrat tenir la meitat d'habitants.

No obstant això, avui dia s'impulsa un programa per substituir fanals ineficients de l'enllumenat públic per reduir la contaminació lumínica.

solucions

Les solucions a la contaminació lumínica abasten mesures socials, legals i tècniques.

- Socials

És important conscienciar sobre la contaminació lumínica, les seves conseqüències i solucions, per tal d'aconseguir el suport ciutadà per al seu control. Es requereix el suport a les mesures legislatives relacionades i l'ús racional de la il·luminació a la llar i la comunitat.

- Legals

Hi ha una diversitat de béns jurídics, fins i tot drets que cal protegir davant la contaminació lumínica. Des del dret a la protecció de la visió de el cel nocturn com a part de el paisatge, fins a la protecció dels hàbitats naturals.

Per tant, és fonamental comptar amb lleis que regulen l'ús de la il·luminació, restringint la contaminació lumínica. És a dir, establir mitjançant normes dels períodes d'ús de la il·luminació i la implementació d'equips adequats per a un ús racional de la llum.

Especialment rellevant és la prohibició d'emissió de llum per sobre de l'horitzó, llevat exigències de la navegació aèria.

- Tècniques

equips

Existeixen llums amb temporitzadors que permeten regular a l'estrictament necessari els períodes d'il·luminació. De la mateixa manera, les lluminàries han d'enfocar la llum estrictament a les àrees requerides i evitar la seva dispersió.

Això implica un adequat disseny de sistema d'il·luminació i l'ocupació dels equips apropiats a cada cas. S'ha de prestar especial atenció a la inclinació, direcció, les característiques i el tipus de lluminàries.

Perquè la llum no sobrepassi la línia horitzontal, hi ha motllures adequades que permeten enfocar les llums cap a terra.

Tipus de llum

La llum menys contaminant és la monocromàtica, és a dir aquella que a diferència de la llum blanca està constituïda per una sola longitud d'ona (o poques longituds). Les ideals són les làmpades de baixa pressió de sodi (llum groga), a l'generar menor contaminació lumínica per provocar menys interferència.

zonificació

És important la zonificació del territori en funció de les seves necessitats reals d'il·luminació i la seva vulnerabilitat davant la contaminació lumínica. Això permet establir tant normatives com altres mesures tècniques adequades a cada zona.

referències

Buchiniz IN, Torre MG i Lepez HS (2010). El valor de el recurs cel - paisatge nocturn i la contaminació lumínica. Ponència oral. Eix temàtic impacte ambiental, Congrés Ambiental 2010, Universitat Nacional de Sant Joan, Sant Joan, Argentina.
Chepesiuk R (2009). Missing the Dark. Health Effects of Light Pollution. Environmental Health Perspectives 117: 20-27.
Falchi F, Cinzano P, Elvidge CD, Keith DM and Haim A (2011). Limiting the impact of light pollution on human health, environment and stellar visibility. Journal of Environmental Management 92: 2714-2722.
González-Rius I (2008). La contaminació lumínica: implicacions urbanístiques, demanials i d'eficiència energètica. Real 307: 27-65.
Herranz-Dorremochea C, Ollé-Martorell JM i Jáuregui-Sora F (2011). La il·luminació amb LED i el problema de la contaminació lumínica. Astronomia II Etapa, Nº 144: 36-42.
Hölker F, Wolter C, Perkin EK and Tockner K (2010). Light pollution es a biodiversity threat. Trends in Ecology & Evolution 25: 681-682.
Longcore T and Rich C (2004). Ecological light pollution. Front Ecol. Environ. 2: 191-198.

CONTAMINACIÓ LUMÍNICA: CARACTERÍSTIQUES, CAUSES, EFECTES, SOLUCIONS - MEDI AMBIENT - 2025