Vous êtes ici

Vergroening om de plaatselijke blootstelling aan luchtverontreiniging te verminderen: op de natuur gebaseerde oplossingen

Focus - Actualisatie : oktober 2021

Volgens verschillende studies zou de aanwezigheid van vegetatie de bijdrage van plaatselijke emissies aan de concentraties van verontreinigende stoffen gemiddeld met 15-20% kunnen verminderen. Voor het Brussels Gewest bleek uit de studie van vergroeningsscenario's toegepast op 4 kritieke zones op het gebied van luchtverontreiniging een geschat effect op de lokale concentraties van stikstofdioxiden (NO2) van 5 tot 10% wanneer grootschalige maatregelen worden uitgevoerd.  
Dit effect is hoofdzakelijk toe te schrijven aan de invloed van vegetatie op de luchtstromen (aerodynamisch effect) en, in mindere mate, aan het filtereffect.  
In een stedelijke context volstaan vergroeningsmaatregelen meestal niet om de luchtverontreiniging aanzienlijk te verminderen; het belangrijkste actiemiddel blijft de vermindering van de uitstoot van verontreinigende stoffen aan de bron.

Een studie om het effect van vergroening van stedelijke ruimten op de blootstelling van stadsbewoners aan luchtvervuiling beter te begrijpen

Er bestaat vandaag een groeiend besef van de noodzaak en urgentie om steden groener te maken. De natuur in de stad is niet alleen een belangrijk element van de levenskwaliteit van de bewoners, maar vervult ook vele andere functies, met name wat betreft de regulering van de ecosystemen. 
Verscheidene Brusselse plannen bevatten maatregelen om de aanwezigheid van vegetatie in de stedelijke ruimte te vergroten teneinde te profiteren van verschillende ecosysteemdiensten (of -voordelen) (zie focus 'Vergroening om stedelijke ruimten koeler te maken' ).  Een van de verwachte diensten is zuivering van de lucht. Dit wordt genoemd in het Natuurplan en het Lucht-Klimaat-Energieplan (2016) en in het Gewestelijk Plan voor Duurzame Ontwikkeling (2018). 
De mechanismen die aan de invloed van vegetatie op de luchtkwaliteit ten grondslag liggen, zijn echter complex en de werkelijke effecten ervan in stedelijke gebieden zijn over het algemeen niet goed bekend.  

Daarom is in 2020 op vraag van Leefmilieu Brussel een studie uitgevoerd om de wetenschappelijke kennis over de impact van stedelijke vegetatie op de blootstelling van stadsbewoners aan luchtverontreinigende stoffen, lawaai en hitte samen te vatten.

Het doel van deze studie is een objectief beeld te krijgen van het potentieel van vegetatie om plaatselijke problemen in verband met luchtkwaliteit, lawaai of waargenomen hitte in de buitenomgeving te verminderen, en algemene aanbevelingen te doen voor de toepassing van deze oplossingen, die worden omschreven als op de natuur gebaseerde oplossingen (of nature-based solutions), op het niveau van Brussel.

Op de natuur gebaseerde oplossingen (NBS) of nature-based solutions (NBS) worden door de Europese Commissie gedefinieerd als op de natuur geïnspireerde en op de natuur gebaseerde oplossingen die kosteneffectief zijn, milieu-, sociale en economische voordelen opleveren en de veerkracht bevorderen. Dergelijke oplossingen zorgen voor meer en meer gevarieerde natuurlijke kenmerken en processen in landschappen (...) door middel van systemische ingrepen die aan de plaatselijke omstandigheden zijn aangepast en efficiënt zijn wat het gebruik van hulpbronnen betreft. De Commissie benadrukt voorts dat op de natuur gebaseerde oplossingen gunstig moeten zijn voor de biodiversiteit en moeten bijdragen tot de levering van een reeks ecosysteemdiensten.

 

In deze focus wordt uiteengezet hoe de aanwezigheid van vegetatie de plaatselijke luchtkwaliteit kan beïnvloeden. De inhoud ervan is grotendeels gebaseerd op de resultaten van de bovengenoemde studie (VITO en WITTEVEEN+BOS 2020). Het effect van de vergroening van de openbare ruimte op de blootstelling aan lawaai en hitte is het onderwerp van twee andere focussen.

Een filterend en absorberend effect van vegetatie op luchtverontreiniging

Vegetatie draagt via drie verschillende mechanismen bij tot de zuivering van de lucht: 

Afzetting van verontreinigende deeltjes op bladeren en takken

Fijne zwevende deeltjes behoren tot de schadelijkste luchtverontreinigende stoffen. Deze komen in contact met bladeren en takken, zetten zich daarop af en worden vervolgens door regen of bladval naar de bodem gebracht of door de wind weer de lucht in geblazen. 
De hoeveelheid van deze afzetting neemt toe naarmate het oppervlak van de bladeren en takken van de planten toeneemt.

Adsorptie van lipofiele verontreinigende stoffen in de cuticula van bladeren

Verontreinigende stoffen zoals polychloorbifenylen (pcb's) en dioxines (persistente organische verontreinigende stoffen) hebben de eigenschap dat zij oplosbaar zijn in vet. De cuticula, de waslaag op het oppervlak van de bladeren, is dus in staat ze te fixeren (of adsorberen). In dit opzicht zijn bladeren met een dikke cuticula, zoals de naalden van coniferen, doeltreffender.
Ook de bodem kan, vanwege zijn fysisch-chemische eigenschappen, verontreinigende stoffen in oplossing insluiten. Bovendien kunnen in het bodemwater opgeloste verontreinigende stoffen door plantenwortels worden opgenomen. 

Penetratie van verontreinigende stoffen via de huidmondjes 

De huidmondjes, kleine openingen aan de oppervlakte van de bladeren, zorgen voor de gasuitwisseling tussen de plant en de omgevingslucht.  Deze uitwisselingen van met name koolstofdioxide (CO2), zuurstof (O2) en waterdamp (H2O) zijn noodzakelijk voor de processen van fotosynthese, ademhaling en transpiratie van planten. Via deze huidmondjes kunnen de bladeren ook, door diffusie, microscopische verontreinigende stoffen zoals ozon (O3), stikstofoxiden (NO en NO2), zwaveloxiden (SO en SO2), vluchtige organische stoffen (VOS) en koolstofmonoxide (CO) opnemen.  
De opname door de huidmondjes is een complex verschijnsel dat verband houdt met vele factoren, waaronder:  

  • De fysiologische kenmerken van de plant: dichtheid van de huidmondjes, reguleringsmechanismen in geval van droogte enz.; 
  • Omgevingsstimuli: droogte, licht, koolstofdioxideconcentratie enz.  

De bijdrage van vegetatie aan het filteren en absorberen van verontreinigende stoffen verschilt naargelang van het type vegetatie, de soort en de verontreinigende stoffen

In het algemeen zijn bomen in dit opzicht de meest doeltreffende planten, in aflopende volgorde gevolgd door struiken en kruidachtige planten. 
Naaldbomen zijn over het algemeen efficiënter in het filteren van verontreinigende deeltjes (groter interactieoppervlak) en in het adsorberen van vluchtige organische verbindingen. Ze zijn ook het hele jaar door doeltreffend, aangezien ze hun naalden in de winter niet afwerpen, op enkele uitzonderingen na.
Tijdens het groeiseizoen zijn loofbomen beter dan naaldbomen in het absorberen van gasvormige verontreinigende stoffen (met name NO2 en O3).  Bij loofbomen houdt de afzetting verband met de grootte van het bladoppervlak, maar ook met de kenmerken van de bladeren: met name ruwe, behaarde en kleverige bladeren zijn zeer geschikt om fijne deeltjes op te vangen.

De impact van de filterende werking van vegetatie over zeer korte afstanden wordt geschat op 1% tot enkele procenten van de aanwezige concentraties voor zwevende deeltjes (Litschke & Kuttler, 2008).  

Verder weg van de vegetatie neemt de impact exponentieel af (Baldauf et al, 2008; Lefebvre & Vranckx, 2013). 

Maar vooral door vervuilde lucht om te leiden kan een plantenscherm de vervuiling plaatselijk verminderen. 

Door een obstakel te vormen, heeft vegetatie - en dat geldt vooral voor bomen - een belangrijke plaatselijke invloed op de luchtstroming (snelheid, richting, turbulentie). Wanneer de vegetatie zich tussen de bronnen van verontreinigende emissies en de ontvanger bevindt, leidt het vegetatiescherm de verontreinigde lucht af naar hogere luchtlagen, waar ze wordt verdund.
Op basis van verschillende casestudies schatten de auteurs van de studie dat de aanwezigheid van vegetatie de bijdrage van plaatselijke emissies aan de concentraties van verontreinigende stoffen gemiddeld met 15-20% kan verminderen. Dit effect is hoofdzakelijk toe te schrijven aan de invloed van de vegetatie op de luchtstromen (aerodynamisch effect) en, in mindere mate, aan het eerdergenoemde filtereffect. Dit is des te belangrijker omdat de vegetatie zich in de onmiddellijke nabijheid van de verontreinigingsbron bevindt en ruimtelijk beperkt is. 

Aanwezigheid van een haag tussen wegverkeer en voetgangers: effect op plaatselijke concentraties van verontreinigende stoffen

... maar een groene koepel kan de vervuiling ook verhogen door van het verkeer afkomstige verontreinigende stoffen vast te houden  

Aanwezigheid van bomen in een canyonstraat: effect op plaatselijke concentraties van verontreinigende stoffen


 

Vooral in canyonstraten  met druk verkeer kunnen dichte bomenrijen de luchtstroom belemmeren en een plaatselijke toename van de concentraties verontreinigende stoffen veroorzaken.

Een canyonstraat is een straat met (bijna) aaneengesloten bebouwing die smal is en/of hoge gebouwen heeft.

Volgens de bovengenoemde studie bedraagt deze toename van de verontreiniging in het algemeen gemiddeld 15%, met variaties naargelang van de configuratie van de canyonstraat en de windrichting.  Bij de keuze van de plaats van de bomen moet worden vermeden dat het bladerdak de verontreiniging op de grond blokkeert, bijvoorbeeld door een opening tussen de boomkruinen te laten of door slechts één rij bomen te plaatsen in plaats van twee, om te voorkomen dat zich een vegetatiekoepel vormt die de door het verkeer uitgestoten verontreinigende stoffen tegenhoudt. 

Aangezien de concentratie verontreinigende stoffen hoger is bij aan de lijzijde gelegen gevels (zie focus De cartografie van black carbon in het Brussels Gewest ), moet er in het bijzonder op worden gelet dat de lucht aan deze kant van de weg kan circuleren.  Ook verdienen loofbomen de voorkeur om in de winter voor een betere ventilatie en meer zonlicht op de grond te zorgen. In canyonstraten kunnen groene muren ook helpen de luchtvervuiling te verminderen. 

Ozon: een bijzonder geval

Ozon is een krachtige oxidant die ernstige gezondheidsproblemen kan veroorzaken als hij in abnormaal hoge hoeveelheden in de buurt van de bodem aanwezig is (troposferische ozon). De stof heeft ook een toxisch effect op de vegetatie, zowel wat de bladcellen betreft (bladschade in de vorm van vlekken of necrose) als wat de groei zelf of de productiviteit van gewassen aangaat.
Het verband tussen vegetatie en verontreiniging door ozon (O3) is bijzonder complex, aangezien planten de hoeveelheid ozon in hun omgeving zowel doen toenemen als afnemen. Verschillende mechanismen, waarvan de intensiteit varieert naargelang van talrijke factoren (zonneschijn, temperaturen enz.), spelen een rol: 

  • Directe opname van ozon (O3) via huidmondjes;
  • Opname van stikstofdioxide (NO2) via huidmondjes: de vermindering van de NO2-concentraties in de omgevingslucht leidt tot een vermindering van de ozonvorming (zie documentatiefiche over ozon);
  • Verlaging van de luchttemperatuur bij warm weer als gevolg van de aanwezigheid van vegetatie (zie focus Vergroening om stedelijke ruimten koeler te maken), hetgeen eveneens leidt tot een vermindering van de ozonvorming (idem);
  • Emissie van vluchtige organische stoffen (VOS) door planten via huidmondjes: verhoogde VOS-concentraties in de omgevingslucht leiden tot verhoogde ozonvorming in aanwezigheid van hoge NOX-niveaus (idem).

Bij warm weer stoten planten VOS uit, zoals terpenen. Die gassen spelen een rol in de vorming van ozon en, onder bepaalde omstandigheden, van bepaalde fijne deeltjes. Daarom kan het raadzaam zijn bepaalde soorten die bijzonder veel VOS uitstoten, niet aan te planten om de ozonconcentratie in de zomer niet te verhogen.  Er zij op gewezen dat deze terpenen niet intrinsiek verontreinigend zijn: het is in aanwezigheid van hoge niveaus NOX, verontreinigende stoffen die worden uitgestoten door industriële processen en vervoer, dat deze zeer reactieve VOS chemische reacties aangaan die resulteren in de vorming van ozon. 

Sommige plantensoorten, zoals berken en hazelaars, verspreiden pollen met een hoog allergiepotentieel. Die zijn verantwoordelijk voor seizoensgebonden gezondheidsproblemen bij gevoelige en allergische personen. 

Talrijke factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij vergroening van de openbare ruimte om de plaatselijke luchtkwaliteit te verbeteren

Uit het bovenstaande blijkt duidelijk dat bij de aanplant van bomen in stedelijke gebieden met veel factoren rekening moet worden gehouden om de positieve effecten van bomen op de luchtkwaliteit te maximaliseren en de negatieve effecten te beperken.
Wat de keuze van de boomsoorten betreft, mag niet uit het oog worden verloren dat niet alle boomsoorten een even grote impact hebben op de filtratie en opname van diverse verontreinigende stoffen en dat sommige soorten meer vluchtige organische stoffen uitstoten of allergeen zijn.  In het algemeen moet de voorkeur worden gegeven aan een mix van verschillende soorten, zodat een breed spectrum van verontreinigende stoffen wordt opgevangen. 
Naast de keuze van de boomsoort zijn ook de manier waarop de bomen worden geplant en hun structuur van belang:

  • Zoals hierboven is uitgelegd, mogen bomen in een canyonstraat de luchtcirculatie niet hinderen en moeten zij bij voorkeur aan de loefzijde worden geplant;
  • Een dicht vegetatiescherm tussen de bronnen van verontreinigende emissies en de gebruikers van de openbare ruimte kan een aanzienlijk deel van de stroom verontreinigde lucht afleiden naar hogere luchtlagen en zo de blootstelling van stadsbewoners aan plaatselijke verontreinigende stoffen verminderen;
  • De filterwerking vereist contact tussen de verontreinigende stoffen en de bladeren.  Op wegniveau mag de kroon van de bomen niet te dicht zijn om luchtcirculatie door het gebladerte mogelijk te maken;
  • Hoewel rijen bomen langs straten de lucht filteren, kunnen zij ook een aerodynamisch effect veroorzaken dat de windsnelheid vermindert ('groene tunnel'-effect), waardoor de plaatselijke concentraties van verontreinigende stoffen uit uitlaatgassen kunnen toenemen. Dit effect kan gedeeltelijk worden vermeden door een beplanting te kiezen met een niet te dicht bladerdek;
  • Om op verschillende hoogten een doeltreffend schermeffect te bereiken, moet een combinatie van bomen, struiken en kruidachtige planten worden geplant;
  • Waar mogelijk is het doeltreffender bomen te planten in rijen die loodrecht staan op de richting waarin de verontreinigde lucht aankomt;
  • Bij afwezigheid van bladeren (bv. in de winter) onderscheppen bomen met dichte takken meer deeltjes dan bomen met weinig takken;
  • In de nabijheid van plaatsen met een grote groep gevoelige personen (scholen, ziekenhuizen, bejaardentehuizen enz.) is het bijzonder interessant om op grote schaal bomen en struiken te planten, waarbij de concentratie van bomen met een hoog allergeen potentieel of een hoge VOS-emissie beperkt moet blijven;
  • Beplantingen hebben de gunstigste impact als ze in dichtbevolkte/drukbezochte gebieden worden gerealiseerd.

Ter illustratie worden hieronder enkele voorbeelden gegeven voor een straat met huizen aan beide  kanten:

Voorbeelden van stedelijke ruimtelijke ordening waarbij rekening wordt gehouden met het effect van vegetatie op de plaatselijke blootstelling van stadsbewoners aan luchtverontreiniging 

Bron: VITO en WITTEVEEN+BOS 2020 

Voor de bestudeerde gevallen zou de toepassing van grootschalige op de natuur gebaseerde oplossingen de plaatselijke NO2-concentratie met 5 tot 10% kunnen doen dalen 

Om, bij wijze van eerste benadering, het theoretische potentieel in te schatten van op de natuur gebaseerde oplossingen om de blootstelling van gebruikers van de openbare ruimte aan luchtverontreiniging, geluidshinder en buitensporige hitte plaatselijk te verminderen, werden 4 Brusselse zones bestudeerd die representatief zijn voor verschillende ruimtelijke configuraties. 
Voor elk van deze gevallen werd een minimalistisch scenario (vergroeningsmaatregelen die verenigbaar zijn met het behoud van de bestaande mobiliteitsinfrastructuur) en een maximalistisch scenario (vergroeningsmaatregelen die een aanzienlijke ruimtelijke voetafdruk met zich meebrengen ) bestudeerd. Deze twee scenario's werden ook vergeleken met een scenario waarin het gemotoriseerde verkeer met 50% wordt teruggedrongen (met ongewijzigde infrastructuur en vegetatie).

Voornaamste op de natuur gebaseerde oplossingen om de plaatselijke blootstelling van gebruikers van de openbare ruimte aan luchtvervuiling te verminderen

Bron: VITO en WITTEVEEN+BOS 2020 

Uit de resultaten blijkt dat, voor de bestudeerde gevallen, de maximalistische scenario's een vermindering van de plaatselijke NO2-concentraties van 5 tot 10% mogelijk zouden maken. Noteer dat de vermindering met 10% verband houdt met een maatregel waarbij vegetatie en 'harde' infrastructuur worden gecombineerd (plaatsing van een 4 tot 6 meter hoog begroeid scherm dat de verontreinigde lucht bij de uitgang van een tunnel afbuigt). 
Hoewel deze verminderingen aanzienlijk zijn, toont deze studie mede aan dat op de natuur gebaseerde oplossingen over het algemeen ontoereikend zijn om de luchtverontreiniging aanzienlijk terug te dringen en altijd ondergeschikt zijn aan maatregelen om de uitstoot van verontreinigende stoffen aan de bron te verminderen, met name door een aanzienlijke vermindering van het gemotoriseerde verkeer.

Samengevat
Het effect van vegetatie op de vermindering van de plaatselijke verontreiniging is afhankelijk van vele factoren: de aard van de verontreinigende stoffen, de soort en het type vegetatie, de weersomstandigheden en de plaats van de vegetatie ten opzichte van de plaatselijke verontreinigingsbron.  Vegetatie kan ook een bron zijn van allergenen en precursoren van ozonvorming en verontreinigende aerosols. In smalle straten met druk verkeer kan het bladerdak van bomen bovendien de afvoer en verdunning van verontreinigende stoffen vertragen en zo de luchtkwaliteit plaatselijk verslechteren. Met deze en andere elementen moet derhalve rekening worden gehouden bij het ontwerpen van vergroeningsprojecten voor de openbare ruimte .
Date de mise à jour: 14/12/2021

Documents: 

Factsheets
Thema bodems

Fiches van de Staat van het Leefmilieu

Studies en rapporten 

Plannen en programma‘s