Lucht(veront)reiniging

Fijn stof staat de laatste tijd volop in de belangstelling. De concentraties overschrijden de stringente normen voor luchtkwaliteit, die op basis van de Europese regelgeving zijn vastgesteld. Bouwprojecten liggen stil door uitspraken van de Raad van State. De schade wordt op miljarden geschat. Nederland dreigt ‘op slot’ te gaan. Oorzaak van de negatieve uitspraken door de Raad van State is het ontbreken van informatie over de verwachte luchtkwaliteit na voltooiing van het bouwproject of het ontbreken van maatregelen om de verslechtering van de luchtkwaliteit aan te pakken.

Gemeenten zijn verplicht luchtkwaliteitsplannen op te stellen indien normen worden overschreden. De groene infrastructuur mag in dergelijke plannen niet worden vergeten want bomen nemen effectief vuile stoffen en deeltjes uit de lucht op. Bij gemeenten groeit het besef dat gerichte aanplant van bomen een van de mogelijke maatregelen is om de luchtkwaliteit te verbeteren.

Begrippen

In bijgaand stuk worden enkele specialistische termen gebruikt. Daaronder wordt in dit verband het volgende verstaan:

  • Luchtverontreiniging: concentraties in de atmosfeer van fijn stof, stikstofdioxide, vluchtige organische verbindingen en ozon.
  • Fijn stof: wordt uitgedrukt in PM10 en bevat vele toxische verbindingen zoals zware metalen en organische verbindingen.
  • Zomersmog: bestaat uit ozon, en onder meer stikstofdioxide, organische stoffen en volgproducten daarvan.
  • Ozon: ontstaat onder invloed van zonlicht uit stikstofdioxide en vluchtige organische stoffen.
  • Bronnen van vluchtige organische stoffen: o.a. uitlaatgassen van auto’s, maar ook bomen (o.a. populieren, eiken, wilgen en platanen).

Om welke luchtverontreiniging gaat het?

Het gaat in eerste instantie om te hoge concentraties van fijn stof en van stikstofdioxide. De belangrijkste bron van deze verontreiniging is het verkeer. Fijn stof wordt uitgedrukt als PM10 en omvat alle deeltjes met een diameter van 10 μm of kleiner (dit is 0,01 mm).
PM10 bevat vele toxische verbindingen zoals zware metalen en organische verbindingen en is schadelijk voor de volksgezondheid. Daarnaast leiden stikstofdioxide en vluchtige organische stoffen uit uitlaatgassen onder invloed van zonlicht tot de vorming van ozon. Ozon is het belangrijkste bestanddeel van de zogenaamde zomersmog en veroorzaakt ook aantoonbare schade aan de gezondheid.
Gezondheidsschade door blootstelling aan verontreiniging kan al optreden bij concentraties onder de norm.
Vermindering van concentraties is dus altijd zinvol om de luchtkwaliteit te verbeteren en de schade aan de gezondheid te verminderen, ongeacht of de normen nu worden overschreden of niet.

Bomen en stadslucht

Bomen halen veel verontreiniging uit de lucht. Zo is de depositie van stof uit de atmosfeer op een bos 2 tot 16 maal groter dan op een lage vegetatie. Groenelementen vangen maximaal 15-20% van het aanbod aan PM10 af. Zoals voor Antwerpen is aangetoond, leiden bomen in de stad tot een aanmerkelijke verlaging van de piekconcentraties van ozon. Om wat voor bomen gaat het dan? Welke boomsoorten moeten we aanplanten voor een betere luchtkwaliteit in steden?
Vooralsnog is hier niet één kant-en-klaar antwoord op te geven. Alleen al de uitlaatgassen van auto’s leiden tot een groot scala aan schadelijke componenten. Stadslucht is één grote cocktail van verontreiniging.
Boomsoorten die de ene component goed uit de lucht opnemen, doen dit nog niet bij een andere.

Loofbomen nemen het meest efficiënt gassen als stikstofdioxide en ozon op, terwijl naaldbomen veel geschikter zijn voor de opname van PM1O. Deze verschillen in effectiviteit worden vooral bepaald door verschillen in eigenschappen van de bladeren. Bladeren die breed, glad en plat zijn, nemen via de huidmondjes effectief gasvormige verontreinigingen uit de lucht op.
Bladeren die ruw en behaard zijn of een spitse vorm hebben zoals naalden, zijn effectief in het afvangen van stofdeeltjes. Deze deeltjes blijven aan de naalden zitten en kunnen in meer of mindere mate worden verwijderd door bijvoorbeeld neerslag.
Soms kunnen bomen de luchtkwaliteit negatief beënvloeden. Bepaalde soorten emitteren zeer veel vluchtige organische stoffen. Deze van bomen afkomstige stoffen geven in aanwezigheid van stikstofdioxide aanleiding tot de vorming van ozon. Ozon komt van nature in lage concentraties voor. De huidige ozonniveaus zijn minimaal een factor twee hoger dan deze natuurlijke achtergrond. Er zijn grote verschillen tussen boomsoorten in de hoeveelheid organische stoffen die worden afgegeven.

Boomsoorten voor minder ozon

Ozon is het belangrijkste bestanddeel van zomersmog. Tot deze smog behoren onder meer stikstofdioxide, organische stoffen en volgproducten daarvan. Hoge concentraties van ozon komen ’s zomers voor op warme dagen met veel zonneschijn. Recent onderzoek in Engeland (Donovan et al., 2005) heeft aangetoond dat 23 soorten uit een totaal van 30 veel voorkomende stadsbomen min of meer gunstig zijn voor het verminderen van dit type smog in een verstedelijkt gebied.

In Tabel 1 zijn de onderzochte soorten in drie groepen weergegeven: één groep van bomen die de ozonconcentraties duidelijk verminderen, één groep van bomen die dit ook doen maar dan in mindere mate, en één groep van bomen die minder geschikt zijn. Loofbomen als zwarte els, veldesdoorn, eenstijlige meidoorn, gewone laurierkers, Noorse esdoorn en ruwe berk zijn zeer goed in staat de concentraties te verminderen. Voor eventuele aanplant van deze soorten moet natuurlijk op meer eigenschappen worden gelet dan alleen op de vermindering van de zomersmog. Een overweging tegen kan zijn dat bijvoorbeeld els en berk aanleiding geven tot allergische reacties bij mensen.

Tabel 1: Geschiktheid van verschillende boomsoorten om de ozonniveaus te verminderen.
Meest geschikt Matig geschikt Minder geschikt
Californische cypres
eenstijlige meidoorn
Europese lariks
gewone laurierkers
Noorse esdoorn
ruwe berk
veldesdoorn
zwarte den
zwarte els
appel
cypres
Engelse veldiep
gewone es
gewone esdoorn
gewone lijsterbes
gewone vlier
grijze els
hardbladige els
hazelaar
hulst
linde
sering
zoete kers
Amerkaanse eik
kraakwilg
ratelpopulier
schietwilg
waterwilg
wintereik
zomereik

Geen ozonvermindering, wel opname van stikstofdioxide

Bomen als de ratelpopulier, verschillende soorten wilgen en eiken lijken volgens het Engelse onderzoek minder geschikt als het erom gaat de ozonconcentraties te verminderen. Dit is opvallend. Deze loofbomen nemen naar verwachting namelijk wel efficiënt stikstofdioxide op, dat immers bijdraagt aan de ozonvorming. Tabel 2 vermeldt op basis van Japans onderzoek (Takahashi et al., 2005) een aantal stadsbomen, dat zeer goed in staat is stikstofdioxide op te nemen.
Kronkelwilg en zwarte populier behoren hiertoe. Beide horen tot de wilgenfamilie. Deze familie bevat veel soorten die goed in staat zijn om stikstofdioxide te absorberen. Ook soorten uit de vlinderbloemenfamilie zoals gewone acacia en honingboom doen dit efficiënt.

Tabel 2: Bomen die stikstofdioxide zeer goed kunnen opnemen.
Gewone acacia
honingboom
kronkelwilg
magnolia
Yoshino-kers
zelkova
zwarte populier

Emissie van vluchtige organische stoffen

Het blijkt dat bomen niet alleen kunnen bijdragen aan het verminderen van de luchtverontreiniging, maar ook juist de luchtverontreiniging kunnen vergroten. Dit komt omdat ze vluchtige organische stoffen kunnen uitstoten. Zoals blijkt uit Tabel 3, hebben populieren, eiken en wilgen de eigenschap om veel organische stoffen te emitteren (zie www.es.lancs.ac.uk/cnhgroup/iso-emissions.pdf). Het betreft vooral de emissie van monoterpenen en isopreen waaruit in de zomer ozon kan worden gevormd.

Tabel 3: Bomen en struiken die tot zeer veel en zeer weinig tot geen vluchtige organische stoffen emitteren.
Matig tot zeer veel Zeer weinig tot niet aantoonbaar
Amberboom
Chinese vernisboom (Koelreuteria)
Eik
Gewone acacia
Katzuraboom
Plataan
Wilg
Appel
Berk
Es
Iep
Lijsterbes
Meidoorn
Peer
Prunus

Uit ‘Bomennieuws’, Lente 2006

De bladeren van de boom openbaren de dodelijke niveaus van de luchtverontreiniging

Michael Reilly, Discovery News

18 mei 2009 — Stil langs de wegen, weelderige parken in de schaduw stellend en het harde stedelijk landschap verzachtend, schijnen de bomen een passieve versiering voor de drukke, zoemende menselijke maatschappij. Maar zij zijn ook schildwachten, door met hun bladeren zorgvuldige metingen te nemen van de microscopische deeltjes van verontreiniging die de mensen produceren.

Zij zijn zo nauwkeurig in deze taak, dat Barbara Maher en een groep wetenschappers bij de Universiteit van Lancaster in het Verenigd Koninkrijk, zich tot hen wenden als betrouwbare, verontreinigingsmonitors op straatniveau.

De corpusculaire luchtvervuiling is een verraderlijke, dodelijke cocktail van chemische productresten wanneer elektrische centrales of automotoren fossiele brandstoffen verbranden. De schadelijke samenstellingen zoals vluchtige organische samenstellingen (VOSs), polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAKs) en giftige zware metalen vermengen zich in de lucht om fijnstof te vormen, dat longonstekingen veroorzaakt en de bloedsomloop, de lever, zelfs de hersenen infiltreert wanneer het wordt geïnhaleerd.

Maher’s team heeft de verontreinigingsmetingen gebaseerd op magnetische handtekeningen van uiterst kleine beetjes ijzer in de deeltjes.

Hun bevindingen toonden aan dat de lindebomen die door Lancaster staan verspreid, geleidelijk aan deeltjes verzamelden over een periode van zeven tot 10 dagen, tot zij nauwkeurig de omringende niveaus van verontreiniging weergaven. Van 30 bomen werden, als proefonderzoek, steekproefsgewijs de bladeren geanalyseerd, maar Maher ziet elke straatboom in de stad van 133.000 mensen als verontreinigingsmonitor.

“Wij hebben niet alle 1.650 bomen gemeten, maar wij zijn dit wel van plan,” zei zij. “We gaan een kaart genereren van corpusculaire verontreiniging voor heel Lancaster.”

De controle van corpusculaire verontreiniging op kleine schaal is essentieel, omdat de concentraties een factor 10 of meer over een paar stadsblokken kunnen variëren. De mensen die dichtbij een verkeerslicht of een drukke kruising leven, kunnen daarom blootstaan aan veel hogere concentraties van de toxines dan zij die aan een stille straat leven.

Over heel de Verenigde Staten en Europa, eist de corpusculaire luchtvervuiling elk jaar in stilte honderdduizenden levens. De reacties op de deeltjes kunnen elk stadium van het leven, van geboorte-afwijkingen en beschadigde longontwikkeling in kinderen, tot astma, hartaanval en beroerte bij volwassenen, beïnvloeden. Het probleem is nog erger in de ontwikkelingslanden, waar de slappe emissiewetten gemeengoed zijn en de mensen sterk afhankelijk zijn van houtvuren voor warmte en koken.

Maar de traditionele verontreinigingscontrolestations zijn duur om op te stellen en te laten werken; Lancaster heeft er slechts één, in het centrum van de stad. “Als bomen als biomarkers voor verontreiniging nuttig blijken, kan dit in een belangrijke doorbraak voor verontreinigingsontdekking resulteren” zei Michael Jerrett van de Universiteit van Californië in Berkeley. Jerrett was voorzichtig in zijn enthousiasme, erop wijzend dat deze wetenschap nog in zijn kinderschoenen staat.

De bomen kunnen mensen ook nog tegen verontreiniging beschermen. In de studie kwam naar voren dat bomen welke direct aan het verkeer grenzen, 15 tot 20 procent van de deeltjes uit de lucht zeven. Maher denkt dat dat aantal kan worden verhoogd door planten te plaatsen om verontreiniging op drukke verkeersgebieden te vangen, en door altijd-groene planten te gebruiken, waarvan het hoge aantal naalden en gebrek aan seizoengebonden gebladerte, hen perfect maakt voor die taak.