Beplanting en luchtkwaliteit

Transcriptie

1 Beplanting en luchtkwaliteit

2 Maart 2012 ISBN: P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t CROW en degenen die aan deze publicatie hebben meegewerkt, hebben de hierin opgenomen gegevens zorgvuldig verzameld naar de laatste stand van wetenschap en techniek. Desondanks kunnen er onjuistheden in deze publicatie voorkomen. Gebruikers aanvaarden het risico daarvan. CROW sluit, mede ten behoeve van degenen die aan deze publicatie hebben meegewerkt, iedere aansprakelijkheid uit voor schade die mocht voortvloeien uit het gebruik van de gegevens. De inhoud van deze publicatie valt onder bescherming van de auteurswet. De auteursrechten berusten bij CROW.

3 W o o r d v o o r a f Bomen en ander groen bieden vele voordelen voor bewoners en bezoekers van steden. Ze zorgen voor schaduw, koelte en zuurstof, ze verfraaien het straatbeeld, en nog veel meer nuttigs en aangenaams. Maar kunnen ze ook een wezenlijke bijdrage leveren aan het verbeteren van de luchtkwaliteit? En dan met name op plaatsen waar die niet aan de eisen voldoet? Die vraag is actueel in het kader van de Europese richtlijn die grenswaarden stelt voor fijn stof (PM 10 ) en stikstofdioxide (NO 2 ). En daarmee voor het CROW-kennisprogramma Solve ( Snelle oplossingen voor lucht en verkeer ), dat tot doel heeft maatregelen aan te dragen om de luchtkwaliteit langs lokale wegen te verbeteren. Tot nu toe leken de onderzoeksresultaten en meningen, ook die van specialisten, behoorlijk uiteen te lopen. Toch vinden veel lokale overheden het gebruik van beplanting voor het verminderen van de luchtvervuiling een interessante gedachte. Door de tegenstrijdige berichten worstelen zij echter met de vraag of zij er verstandig aan doen om, specifiek voor dit doel, bomen of ander groen in te zetten. Deze publicatie stelt de vragen van de lokale overheden centraal, en geeft gerichte antwoorden. Op basis van een grote hoeveelheid wetenschappelijk onderzoek zijn de conclusies getrokken. Soms moet worden vastgesteld dat voor bepaalde vragen geen betrouwbare gegevens voorhanden zijn, altijd is de meest actuele kennis gebruikt en samengevat. De totale reeks van antwoorden geeft een goed en degelijk onderbouwd beeld van de beschikbare informatie, en biedt de lezer inzicht in de complexe relatie tussen beplanting en luchtkwaliteit. Ik wil graag de leden van de werkgroep Solve Beplanting en luchtkwaliteit bedanken voor hun bijdrage aan de totstandkoming van deze publicatie. Hun enthousiaste inbreng was onmisbaar. De inzet van de Wageningen UR (University & Research centre) en het RIVM, en de kritische discussies over de verschillende onderzoeksresultaten, heeft gezorgd voor een degelijke onderbouwing van de antwoorden. Ook wil ik het ministerie van Infrastructuur en Milieu bedanken voor de inhoudelijke en financiële bijdrage. Graag wil ik de lezer van deze CROW-publicatie oproepen om de inzichten uit de publicatie te delen met zijn of haar collega s van de afdelingen verkeer, milieu en ruimtelijke ordening. Een slechte luchtkwaliteit is een complex probleem dat alleen opgelost kan worden door samenwerking tussen de verschillende disciplines. CROW dr. ir. I.W. Koster, directeur

4 Werkgroepleden P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t Bij het verschijnen van deze publicatie was de werkgroep Beplanting en luchtkwaliteit als volgt samengesteld: Theo Cornelissen, Oranjewoud (voorzitter) Erik Boons, gemeente Utrecht Marlo Coolen, gemeente Den Haag Ina van Dijk, gemeente Enschede Hanno Frijns, gemeente Tilburg Marjon Plantinga, provincie Utrecht Conradine de Reus, Todo 2.0 Joost Verhagen, COBRA boomadviseurs De begeleiding vanuit CROW werd verzorgd door Ceciel van Iperen en Robert Hulshof. De adviseur van de werkgroep was Annette Pronk van WUR-PRI.

5 I n h o u d Beplanting en luchtkwaliteit in het kort 10 1 Luchtkwaliteit en beleid 14 2 Mechanismen algemeen 19 Verspreiding van emissies Verwijderen van fijn stof Verwijderen van gasvormige verontreinigingen Overige mechanismen 3 Effecten op luchtkwaliteit 32 Effecten op lokale concentraties Effecten op hoger schaalniveau Aantoonbaarheid effecten 4 Toepassing van beplanting in de praktijk 41 Ontwerpaanbevelingen Resultaatverwachting 5 Meten en rekenen 51 Wet- en regelgeving Onderzoek Literatuur, websites en wet- en regelgeving 60 Bijlagen: I ENVI-met modelanalyse: effecten van vegetatie op de lokale luchtkwaliteit in een street canyon 64 II Gezondheidseffecten van fijn stof en stikstofdioxide 70 III Toelichting op het Solve-programma 71

6 Beplanting en luchtkwaliteit in het kort 10 1 Luchtkwaliteit en beleid 14 1 Welke factoren bepalen de luchtkwaliteit in een stedelijke omgeving? 14 2 Welke stoffen zijn van belang bij luchtkwaliteit? 15 3 Hoe beoordeelt een gemeente de luchtkwaliteit? 15 4 Heeft de EU invloed op het gemeentelijk beleid? 17 5 Wie is verantwoordelijk voor de luchtkwaliteit? 17 6 Welke mogelijkheden heeft een gemeente om de lokale luchtkwaliteit te verbeteren? 17 7 Waar geldt de norm voor luchtkwaliteit (toepasbaarheidsbeginsel en blootstellingscriterium)? 17 6 P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t 2 Mechanismen algemeen 19 Verspreiding van emissies 8 Welke omstandigheden bepalen de verspreiding van vervuilende stoffen? 19 9 Hoe beïnvloedt beplanting de luchtkwaliteit? 19 Verwijderen van fijn stof 10 Hoe verwijderen bomen en struiken fijn stof uit de lucht? Hoeveel fijn stof verwijdert een boom uit de lucht? Welke bomen en struiken zijn het meest geschikt voor het verwijderen van fijn stof uit de lucht? Wat is de waarde van een fijnstoflabel? 26 Verwijderen van gasvormige verontreinigingen 14 Hoe verwijdert beplanting (schadelijke) gassen uit de lucht? Welke gassen neemt beplanting op? Hoeveel NO 2 neemt beplanting op? Welke bomen en struiken zijn het meest geschikt voor het verwijderen van gassen uit de lucht? 29 Overige mechanismen 18 Hebben de vitaliteit van de beplanting en de groeiomstandigheden effect op het vermogen de luchtkwaliteit te verbeteren? Kunnen bomen ook schadelijke stoffen uitstoten die de luchtkwaliteit verslechteren en zo ja, welke bomen doen dat? Heeft de afstand tussen weg en beplanting effect op de luchtkwaliteit in de stedelijke omgeving? 31 3 Effecten op luchtkwaliteit 32 Effecten op lokale concentraties 21 Hoe groot is het positieve effect van beplanting op de concentraties PM 10 en NO 2? Kunnen verkeersemissies worden gecompenseerd door de aanleg van beplanting en zo ja, met hoeveel bomen of struiken? Bestaan er normgetallen voor het aantal bomen ter compensatie van verkeersemissies? 34

7 24 Kunnen blokhagen dicht langs de weg effectief zijn bij het verminderen van de fijnstofconcentratie? Waarom heeft beplanting soms een positief en soms een negatief effect op de luchtkwaliteit in de straat? Gaat bij het plaatsen van bomen en struiken ter verbetering van de luchtkwaliteit de stelling op: baat het niet, dan schaadt het niet? Is een verlaging van de concentratie PM 10 en NO 2 in de lucht door bomen en struiken wetenschappelijk aangetoond? Kunnen onderzoeksresultaten uit het buitenland in Nederland worden gebruikt? 37 Effecten op hoger schaalniveau 29 Zijn er verschillen in luchtkwaliteit tussen groene steden en minder groene steden? Wat is het effect van de ruimtelijke verdeling van beplanting op de luchtkwaliteit in de stad? Heeft een park een ander effect dan dezelfde hoeveelheid bomen en struiken verspreid in de stad? Kan beplanting alle verkeersuitstoot in de stad compenseren? Is het mogelijk om met beplanting de achtergrond concentratie fijn stof in Nederland te verlagen? Aantoonbaarheid effecten 33 Wat is wetenschappelijk bewezen van de effecten van beplanting op de luchtkwaliteit in de stedelijke omgeving? Waarom is de communicatie over de effecten van beplanting op de fijnstofconcentratie zo tegenstrijdig? Kloppen de positieve effecten van beplanting op de fijnstof concentratie die in de vakbladen worden beschreven? 40 4 Toepassing van beplanting in de praktijk 41 Ontwerpaanbevelingen 36 Is beplanting een goede maatregel om gevoelige bestemmingen en kwetsbare groepen te beschermen tegen luchtverontreiniging door het verkeer? Waarmee moet in de ontwerpfase rekening worden gehouden om toekomstige knelpunten met beplanting en luchtkwaliteit te voorkomen? Kan het aankleden van een rotonde met beplanting de luchtkwaliteit verbeteren? Draagt dak- en gevelgroen bij aan een betere luchtkwaliteit? Hoe moet dak- en gevelgroen worden aangelegd? Waar in een woonwijk plaats je bomen en struiken om de luchtkwaliteit te verbeteren? Hoe moet de beplanting eruitzien voor een goede werking? Kan de achtergrondconcentratie worden verlaagd door hagen achter elkaar te planten? Zijn er deskundigen die een beplantingsplan zodanig kunnen verbeteren dat de gunstige eigenschappen van beplanting zo goed mogelijk worden benut en dat geen nieuwe knelpunten ontstaan? 46 7

8 45 Wat kun je het beste doen voor de luchtkwaliteit met een bestaande groenstructuur? Welke beplantingsmaatregelen zijn effectief om de luchtkwaliteit in een street canyon te verbeteren? Heeft een aflopend wegprofiel met lage beplanting meer effecten dan vlakke wegen? Of een verdiepte weg? Draagt een begroeid geluidsscherm meer bij aan het verlagen van de concentraties fijn stof en NO 2 dan een onbegroeid geluidsscherm? 48 Resultaatverwachting 49 Kan het plaatsen van slimme beplanting de uitstoot door de toenemende verkeersintensiteit compenseren? Waar is het verbeterende effect van beplanting het grootst? In de stedelijke omgeving of juist in het buitengebied? Kan bij normoverschrijding het plaatsen van slim groen het knelpunt oplossen? Is het effect van de beplanting op de luchtkwaliteit uit te drukken in geld? 50 P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t 5 Meten en rekenen 51 Wet- en regelgeving 53 Hoe wordt in Nederland de luchtkwaliteit in het stedelijk gebied berekend? Welke computermodellen houden rekening met de effecten (zowel positief als negatief) van beplanting op de luchtkwaliteit? Zijn deze modellen goedgekeurd? Wat is de bomenfactor, hoe gebruik je die en waarom zit die in het goedgekeurde rekenmodel CARII? Welke maatregelen kunnen worden genomen om de bomenfactor naar 1 te verlagen? Zijn er normgetallen waarmee we kunnen rekenen om de effecten van beplanting mee te wegen? Hoe onderbouw je voor een gebied wat het effect van beplanting is op de luchtkwaliteit? 54 Onderzoek 59 Waarom verschillen wetenschappers van mening over het effect van beplanting op de luchtkwaliteit? Waarom is het meten van het effect van beplanting op de luchtkwaliteit zo moeilijk? Wordt in Nederland onderzoek gedaan naar luchtkwaliteit en beplanting en zo ja, worden deze studies op elkaar afgestemd? Is dit voldoende, of is er meer onderzoek nodig? Hoe toon je aan dat de luchtkwaliteit is verbeterd door het plaatsen van bomen? Meten of rekenen? Bestaat er een overzicht van alle praktijkproeven die in Nederland zijn uitgevoerd? Worden wetenschappelijke onderzoeksresultaten vertaald naar praktische tools om de luchtkwaliteit met beplanting te verbeteren? 59 8

9 Literatuur, websites en wet- en regelgeving 60 Bijlagen: I ENVI-met modelanalyse: effecten van vegetatie op de lokale luchtkwaliteit in een street canyon 64 II Gezondheidseffecten van fijn stof en stikstofdioxide 70 III Toelichting op het Solve-programma 71 9

10 B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t i n h e t k o r t P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t Achtergrond en afbakening van het Solve-programma De Europese Commissie heeft luchtkwaliteitsnormen vastgesteld voor de Europese gemeenschap. In Nederland wordt niet overal voldaan aan de gestelde grenswaarden voor stikstofdioxide (NO 2 ) en fijn stof (PM 10 ). In deze gevallen is Nederland verplicht om de overschrijdingen ongedaan te maken. Het CROWkennisprogramma Snelle oplossingen voor lucht en verkeer (Solve) biedt een overzicht van maatregelen voor het verbeteren van de luchtkwaliteit. De kennis over de effecten van deze maatregelen stelt Solve beschikbaar in publicaties en via de website luchtkwaliteit. Solve is bedoeld voor de decentrale overheden en gericht op het oplossen van knelpunten op gemeentelijke en provinciale wegen. Aanleiding en doel van de publicatie Beplanting en luchtkwaliteit Over de maatregel beplanting voor het verbeteren van de lokale luchtkwaliteit verschijnen verschillende berichten. Die lopen uiteen van positief tot uiterst negatief. Veel decentrale overheden en hun adviseurs hebben belangstelling om de problemen te verminderen met de aanplant van beplanting. Maar door de ogenschijnlijk tegenstrijdige berichtgeving in de pers hebben zij twijfels over effecten die behaald kunnen worden. Daarom is er behoefte aan overzichtelijke en wetenschappelijk onderbouwde informatie. Deze publicatie voorziet daarin en geeft de antwoorden op veelgestelde vragen over de relatie tussen beplanting en luchtkwaliteit, de toepassingsmogelijkheden en de achtergronden. Daarbij is de centrale vraag: Kan beplanting lokaal de luchtkwaliteit verbeteren? Tegenstrijdige berichtgeving De koppen in de kranten en vakbladen van de afgelopen jaren verschillen sterk: Bomen om vervuilde lucht gratis op te schonen, Groen vangt luchtverontreiniging af, Groen nauwelijks goed voor luchtkwaliteit in de stad, Bomen kunnen de lokale luchtkwaliteit verslechteren, Bomen bij drukke weg houden lucht vies. Krantenkoppen en persberichten beperken zich uiteraard tot korte, pakkende boodschappen, en kunnen per definitie geen wetenschappelijke nuances bevatten. Bij complexe materie zoals het effect van beplanting op luchtkwaliteit leidt dit in veel gevallen onvermijdelijk tot onvolledige en onevenwichtige informatie. Deze publicatie biedt een zo volledig mogelijk overzicht. Doelgroep Deze publicatie is in de eerste plaats bedoeld voor medewerkers, bestuurders en adviseurs van decentrale overheden die een beeld willen krijgen van het effect van beplanting op de lokale luchtkwaliteit. De informatie is relevant voor de vakgebieden milieu, groen en ontwerp en beheer van de openbare ruimte. De vervuilende stoffen stikstofdioxide (NO 2 ) en fijn stof (PM 10 ) In deze publicatie ligt de nadruk op de vervuilende stoffen NO 2 en PM 10. In de Regeling beoordeling luchtkwaliteit (Rbl) [51] staan normen voor meer stoffen, maar in de praktijk blijkt dat langs wegen vrijwel alleen overschrijdingen optreden van de jaargemiddelde concentraties van stikstofdioxide en fijn stof, en van de 24-uursgemiddelde concentratie fijn stof. Daarbij is fijn stof de meest schadelijke component voor de gezondheid in vervuilde lucht. NO 2 is vooral de 10

11 indicator van het mengsel van luchtverontreiniging, afkomstig van uitlaatgassen van het verkeer. De componenten die met NO 2 samenhangen zijn schadelijk voor de gezondheid (zie bijlage II). In de praktijk worden verschillende termen gebruikt voor vervuilende stoffen in de lucht, zoals schadelijke stoffen, luchtverontreinigende stoffen en gezondheidsschadelijke stoffen. Deze publicatie gebruikt voornamelijk de term vervuilende stoffen. Hoofdconclusie: Beplanting kan concentraties vervuilende stoffen op regionale schaal verlagen, maar kan lokale knelpunten niet oplossen en soms zelfs verergeren. Beplanting verbetert luchtkwaliteit op hoger schaalniveau Beplanting lost lokale knelpunten niet op of kan ze verergeren Meest schadelijke fijn stof wordt het minst afgevangen Beplanting kan op verschillende manieren de luchtkwaliteit in beperkte mate verbeteren In ontwerp en beheer kunnen de negatieve effecten worden geminimaliseerd Geen exacte cijfers mogelijk; meten en rekenen blijkt lastig Beplanting verbetert luchtkwaliteit op hoger schaalniveau Er bestaat in het algemeen geen discussie over het nut van beplanting voor het verminderen van schadelijke stoffen in de lucht, zoals PM 10 en NO 2. Op regionaal en landelijk niveau leidt beplanting tot lagere (achtergrond)concentraties van deze vervuilende stoffen en dus tot een betere luchtkwaliteit. Op hoger schaalniveau geldt dus: hoe meer beplanting, hoe meer vervuilende stoffen worden afgevangen, hoe beter de luchtkwaliteit. En dat is gunstig voor onze gezondheid. Beplanting lost lokale knelpunten niet op of kan ze verergeren Lokale knelpunten langs stedelijke of provinciale wegen ontstaan op plaatsen met een hoge verkeersuitstoot, vaak in combinatie met een hoge achtergrondconcentratie. Er kan lokaal te weinig beplanting worden aangelegd om de hoeveelheid vervuilende stoffen af te vangen. Een afvangst van enkele honderden grammen fijn stof per boom per jaar lijkt veel, maar die afvangst heeft in de praktijk een beperkt effect op de concentraties die bij de knelpunten optreden. Bovendien verlagen bomen en struiken de windsnelheid. Hierdoor mengt de vervuilde lucht minder snel met schone lucht en nemen de concentraties lokaal toe, zeker wanneer de beplanting langs een drukke weg staat. De lokale beplanting is niet in staat zoveel vervuilende stoffen af te vangen dat dit de toegenomen concentraties compenseert. Het effect van de afvangst van vervuilende stoffen is afhankelijk van de lokale omstandigheden, maar bedraagt maximaal enkele procenten. Dit is vele malen kleiner dan de negatieve effecten van een vermindering van de luchtdoor stroming. Het is overigens afhanke- 11

12 P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t lijk van de locatie of de toegenomen concentraties ook normoverschrijdingen zullen veroorzaken. Meest schadelijke fijn stof wordt het minst afgevangen Beplanting heeft nauwelijks positieve invloed op de concentratie van de fractie fijn stof die het meest schadelijk is voor de gezondheid, namelijk deeltjes van 2,5 µm (PM 2,5 ) en kleiner. Bomen en andere beplanting vangen vooral de grotere deeltjes fijn stof als PM 10 af. Het fijn stof afkomstig van het verkeer bestaat echter grotendeels uit kleinere deeltjes. De concentratie daarvan verandert niet noemenswaardig door depositie op beplanting. In bepaalde situaties kunnen de concentraties van deze stoffen lokaal zelfs toenemen doordat de beplanting de windsnelheid vermindert en zo voorkomt dat de vervuilde lucht verdund kan worden met schone lucht uit de omgeving. Beplanting kan op verschillende manieren de luchtkwaliteit in beperkte mate verbeteren Beplanting kan een aantal positieve effecten hebben op de luchtkwaliteit: - Opstuwing voor en turbulentie achter bepaalde beplantingsvormen leidt tot meer vermenging; afhankelijk van de lokale situatie kan dit op sommige plaatsen gunstig zijn. - Grote oppervlakten bos rondom steden verlagen de achtergrondconcentraties vervuilende stoffen in de steden. In ontwerp en beheer kunnen de negatieve effecten worden geminimaliseerd Het tunneleffect, waarbij beplanting negatieve effecten heeft doordat de vervuilde lucht niet vermengd wordt met de schonere lucht in de omgeving, kan in sommige situaties worden voorkomen. Daarvoor is het nodig dat de beplanting de luchtdoorstroming zo min mogelijk hindert. Zo kan er bewust gekozen worden voor bomen en struiken met open kronen, op voldoende afstand van elkaar. Daarnaast kan adequaat snoeibeleid de doorstroming zo goed mogelijk houden. Ook bij gevelbegroeiing moet erop worden gelet dat die de luchtdoorstroming niet hindert. Elke belemmering van de luchtstroming in een straat doet de concentraties toenemen. Het is afhankelijk van de lokale situatie of dit ook kan leiden tot normoverschrijdingen. Geen exacte cijfers mogelijk; meten en rekenen blijkt lastig Meten en rekenen aan het effect van beplanting op de luchtkwaliteit blijkt lastig. Door de verschillen in manieren van meten en rekenen zijn de resultaten uit verschillende studies bovendien slecht met elkaar te vergelijken. Het meten van de effecten van beplanting op de lokale luchtkwaliteit wordt bemoeilijkt door de grote variaties in meteorologische omstandigheden, verkeersaanbod, achtergrondconcentraties en meetapparatuur. Rondom de gemeten gemiddelde concentratie van fijn stof zit daardoor een spreiding van minimaal 10 procent. De geschatte verlaging van de concentratie fijn stof door aanwezigheid van bomen is maximaal enkele procenten. Een dergelijke kleine verlaging is bij een spreiding van 10 procent wetenschappelijk niet vast te stellen. Ditzelfde speelt bij het meten van de NO 2 -concentratie. Het effect van de opname van NO 2 op de totale concentratie is zo gering dat het niet mogelijk is om met metingen veranderingen vast te stellen. Voor het rekenen is op dit moment alleen het model CARII goedgekeurd om als juridische onderbouwing te gebruiken. De bomenfactor 12

13 in CARII houdt echter alleen rekening met de negatieve effecten van bomen op de luchtdoorstroming. Met CFD-computermodellen kunnen de effecten van verschillende beplantingen op de luchtkwaliteit op een bepaalde locatie worden geanalyseerd. Deze zijn alleen niet te gebruiken in het huidige wettelijke kader. Een aantal internationale rekenmodellen houdt wel rekening met de positieve effecten van beplanting. Ze verschillen in complexiteit, en de berekende resultaten hangen sterk af van de specifieke vraagstelling. Enkele internationale modellen houden juist geen rekening met de negatieve effecten van beplanting op de luchtdoorstroming, waardoor de resultaten te positief zijn. Breder perspectief Het is belangrijk om het brede perspectief in het oog te houden. Beplanting aanleggen biedt dus geen oplossing voor lokale knelpunten in de luchtkwaliteit, en kan deze zelfs verergeren. Of het nodig is om beplanting om die reden te verwijderen, of niet aan te leggen, is afhankelijk van de lokale situatie. Dit kan nodig zijn in specifieke situaties waar optimale luchtdoorstroming is vereist om de norm niet te overschrijden. Er zijn soms ook andere oplossingen om de lucht niet te veel te laten stagneren door beplanting, zoals het snoeien van bomen en de aanplant op grotere afstand van elkaar. Op regionale en landelijke schaal is het globale effect van beplanting op de luchtkwaliteit altijd (beperkt) positief. Daarnaast heeft beplanting veel meer functies en toepassingen dan alleen de mogelijke verlaging van de concentraties PM 10 en NO 2. Het draagt ook bij aan een stabiel klimaat door de opname van het broeikasgas kooldioxide. Op lokale schaal, bijvoorbeeld in een stedelijk gebied, is beplanting ook om een groot aantal andere redenen van belang. De groenvoorziening bepaalt bijvoorbeeld mede de sfeer en identiteit van een straat, plein of park. Veel mensen hechten emotionele waarde aan groen, wat onder meer blijkt uit de soms felle protesten tegen het kappen van bomen. Bomen en hagen bieden beschutting tegen harde wind, helpen in warme periodes om een stad te koelen en kunnen water enige tijd vasthouden voor tijdelijke waterberging. Beplanting is dus van groot belang voor de kwaliteit en de leefbaarheid van de openbare ruimte en de gezondheid en het welzijn van de bevolking. En niet alleen de mens heeft baat bij het groen. Bomen en struiken vormen ook een geschikte leefomgeving voor vogels, vleermuizen en insecten. Groen heeft daarnaast ook economische waarde. Zo heeft groen in een wijk een positief effect op de waarde van de woningen in die wijk. Het brede perspectief is geen onderwerp van deze publicatie, en wordt dus in de vragen en antwoorden niet verder uitgewerkt. B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t i n h e t k o r t 13

14 1 L u c h t k w a l i t e i t e n b e l e i d Welke factoren bepalen de 1 luchtkwaliteit in een stedelijke omgeving? De luchtkwaliteit wordt bepaald door een complex mengsel van vele stoffen. Deze stoffen komen in de lucht door de uitstoot van industrie, huishoudens, verkeer en landbouw. De concentratie in de lucht wordt allereerst bepaald door de omvang van deze emissies en door de mate waarin deze emissies worden gemengd met schonere lucht. Bij deze menging spelen weersomstandigheden en kenmerken van de omgeving zoals bebouwing, wegen en beplanting een belangrijke rol. Als met (westelijke) wind relatief schone lucht wordt aangevoerd, wordt de vervuiling in de lucht door menging verdund. De aangevoerde lucht bevat doorgaans zelf ook vervuilende stoffen (zie voor NO 2 en PM 10 figuur 1). De verhouding tussen de hoeveelheid aangevoerde lucht, de kwaliteit daarvan en de lokaal toegevoegde hoeveelheid vervuilende stoffen, bepalen uiteindelijk de totale luchtvervuiling en daarmee de luchtkwaliteit van de stedelijke omgeving. De kenmerken van de omgeving hebben veel invloed op de windsnelheid en daardoor op de luchtkwaliteit. Zijn er veel obstructies Figuur 1. De luchtkwaliteit in de stedelijke omgeving is opgebouwd uit een regionale achtergrondconcentratie, een stedelijke achtergrondconcentratie en piekbelastingen door menselijke activiteiten, waaraan autoverkeer veelal de grootste bijdrage levert Bereik locatiespecifieke maatregelen Bereik (inter)nationale maatregelen Bereik regionale maatregelen Bereik locatiespecifieke maatregelen Bereik (inter)nationale maatregelen Bereik regionale maatregelen NO 2 PM 10 P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t NO 2 -concentratie Jaarnorm Regionale achtergrond Verkeersbijdrage Rijkswegpiek Stadswegpiek Stedelijke achtergrond Stedelijke gebied Bijdrage Nederland Bijdrage Europa Achtergrondconcentratie Stedelijke achtergrond Regionale achtergrond Fijnstofconcentratie Jaarnorm Dagnorm Stedelijke achtergrond Regionale achtergrond Stedelijke gebied Bijdrage overig Bijdrage Nederland Bijdrage Europa 14

15 gebouwen of beplanting dan neemt de windsnelheid af, waardoor de concentraties bij gelijkblijvende emissies toenemen. Beplanting kan daarnaast ook PM 10 en NO 2 uit de lucht verwijderen doordat deze neerslaan op het blad of doordat bomen deze benutten voor de groei. De bijdrage van PM 10 en NO 2 aan de lokale luchtkwaliteit is daardoor voor iedere locatie anders. Welke stoffen zijn van belang bij 2 luchtkwaliteit? De luchtkwaliteit hangt samen met de concentraties van stoffen die schadelijk zijn voor de gezondheid en het milieu. Het autoverkeer en de landbouw leveren een grote bijdrage aan die vervuiling. Verkeersemissies bestaan uit een complex mengsel van chemische stoffen, vooral stikstofoxiden (NO x ), fijn stof (PM) en koolwaterstoffen. Na de uitstoot worden in de lucht door chemische processen ook nog andere, secundaire stoffen gevormd, bijvoorbeeld ozon. Emissies uit de landbouw bestaan vooral uit fijnstofcomponenten. Ook bodemstof en zeezout kunnen deel uitmaken van fijn stof. NO x is een mengsel van de gassen NO 2 (stikstofdioxide) en NO (stikstofmonoxide). Een deel van de uitgestoten NO wordt in de atmosfeer omgezet in NO 2. Het gas wordt gezien als een belangrijke indicator voor het vrijkomen van vervuilende verkeersemissies. De concentratie NO 2 is relatief gemakkelijk te meten en er wordt verondersteld dat als de concentratie hoog is, dit ook geldt voor de overige verkeersgerelateerde stoffen. PM 10 is de benaming voor fijnstofdeeltjes kleiner dan 10 micrometer (µm), PM 2.5 voor deeltjes kleiner dan 2,5 µm en PM 0.1 voor deeltjes kleiner dan 0,1 µm, ofwel ultra fijn stof (PM betekent particulate matter). Bij fijn stof gaat het niet om specifieke stoffen, maar om alle deeltjes die in de betreffende grootteklasse vallen. Zo kunnen sporen van schimmels of stuifmeel van bloeiende planten zo klein zijn dat ze tot het fijn stof worden gerekend. De emissies van PM 10 door het verkeer bestaan voor 57 tot 86 procent uit deeltjes kleiner dan 2,5 µm, afhankelijk van het type voertuig en de doorvoer van het verkeer. Het gaat naast reststoffen uit de uitlaat ook om deeltjes die vrij komen door slijtage (banden, wegdek en remmen) en doordat het verkeer materiaal dat op de weg ligt kapot rijdt. NO 2 speelt een belangrijke rol bij de vorming van ozon (O 3 ) dat op leefniveau schadelijk is. Ozon wordt gevormd onder invloed van zonlicht uit stikstofoxiden, koolwaterstoffen, koolmonoxide en methaan. Vluchtige organische stoffen (volatile organic compounds, VOC s) zijn koolwaterstofverbindingen die bijdragen aan de vorming van ozon. Beplanting kan ook koolwaterstoffen uitstoten. Daardoor dragen ook sommige bomen en struiken bij aan de vorming van ozon (zie vraag 19). Voor veel schadelijke stoffen zijn grenswaarden vastgesteld. De belangrijkste stoffen zijn NO 2, PM 10 en O 3 (tabel 1). Voor een aantal stoffen zijn grenswaarden in ontwikkeling. Hoe beoordeelt een gemeente de 3 luchtkwaliteit? Een gemeente beoordeelt de luchtkwaliteit hoofdzakelijk met rekenmodellen. Meting van 15

16 Tabel 1. Grenswaarden voor NO 2, PM 10 en O 3 Grenswaarde Opmerking NO 2 jaargemiddelde concentratie (µg/m 3 ) 60 Vanaf 1 augustus 2009 (tot einde derogatieperiode) jaargemiddelde concentratie (µg/m 3 ) 40 Vanaf 2015 uurgemiddelde concentratie (µg/m 3 ) 200 Vanaf 2015 Mag maximaal 18 keer per kalenderjaar worden overschreden PM 10 jaargemiddelde concentratie (µg/m 3 ) 40 Vanaf 11 juni uursgemiddelde (µg/m 3 ) 50 Vanaf 11 juni 2011 Mag maximaal 35 keer per kalenderjaar worden overschreden O uursgemiddelde concentratie (µg/m 3 ) 120 Vanaf 1 januari 2010 Hoogste 8-uursgemiddelde concentratie van een dag, gemiddeld over 3 jaar maximaal 25 dagen per kalenderjaar 8-uursgemiddelde concentratie (µg/m 3 ) 120 Voor langere termijn Hoogste 8-uursgemiddelde concentratie van een dag, maximaal 1 dag per kalenderjaar 1 Bij ozon gaat het om een richtwaarde Bron: Bijlage 2 Wet milieubeheer hoofdstuk 5.2 [r1] P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t de luchtkwaliteit is ook mogelijk, maar kostbaar, vaak lastig uit te voeren en meestal niet noodzakelijk. Elke gemeente is verplicht om jaarlijks invoergegevens aan te leveren die nodig zijn voor de monitoring van het luchtkwaliteitsniveau (NSL; zie vraag 4). Deze monitoring, die is toegespitst op de stoffen PM 10 en NO 2, wordt uitgevoerd met behulp van de door het ministerie van Infrastructuur en Milieu ontwikkelde Monitoringstool. Nadat het luchtkwaliteits niveau is vastgesteld op een plek die representatief is voor 100 meter weg op 10 meter van de wegrand, of aan de gevel van woonhuizen als deze dichter bij de weg ligt wordt dit getoetst aan de grenswaarden. Bij overschrijding daarvan dient de gemeente een plan met maatregelen op te stellen om de kwaliteit van de lucht te verbeteren. 16

17 Heeft de EU invloed op het 4 gemeentelijk beleid? De EU heeft indirect grote invloed op het beleid van de gemeenten. De luchtkwaliteitseisen die zijn opgenomen in de Europese richtlijn over luchtkwaliteit zijn geïmplementeerd in de Wet milieubeheer. Dat betekent dat de betreffende stoffen en de bijbehorende grenswaarden op Europees niveau zijn vastgesteld. Het behalen van het gewenste luchtkwaliteitsniveau blijkt niet eenvoudig te zijn. Ons land heeft daarom aan de Europese Commissie uitstel gevraagd en gekregen voor het behalen van de grenswaarden. Nederland moet vanaf 11 juni 2011 aan de norm voor fijn stof (PM 10 ) voldoen en vanaf 1 januari 2015 aan de norm voor stikstofdioxide (NO 2 ). Om deze termijnen te halen, is op 1 augustus 2009 het Nationaal Samenwerkingsprogramma Luchtkwaliteit (NSL) van kracht geworden [w1]. Dit is een samenwerkingsverband tussen Rijk, provincies en gemeenten dat tot doel heeft om Nederland tijdig aan de geldende grenswaarden voor luchtkwaliteit te laten voldoen. Wie is verantwoordelijk voor 5 de luchtkwaliteit? De verschillende overheden zijn samen verantwoordelijk voor de luchtkwaliteit. Het Rijk is met name verantwoordelijk voor de luchtkwaliteit bij rijkswegen en voor luchtkwaliteitsmaatregelen die een generiek effect hebben op de luchtkwaliteit. Provincies zijn verantwoordelijk voor de luchtkwaliteit nabij provinciale wegen en grote inrichtingen, terwijl gemeenten verantwoordelijk zijn voor de luchtkwaliteit in de gemeente. In het kader van het NSL hebben de betrokken overheden samen afspraken gemaakt over de door ieder te treffen maatregelen. Welke mogelijkheden heeft een 6 gemeente om de lokale luchtkwaliteit te verbeteren? Gemeenten hebben tal van mogelijkheden om de lokale luchtkwaliteit te verbeteren. Veel van deze maatregelen grijpen in op het verkeer. In de zogenoemde Solve Maatregelenmix van CROW is een aantal mogelijke maatregelen op een rijtje gezet. Hier zijn ook vergelijkingen te vinden wat betreft kosten en doorlooptijden en suggesties voor combinaties van maatregelen. De bijbehorende webapplicatie is te vinden op [w2]. Waar geldt de norm voor luchtkwaliteit (toepasbaarheidsbeginsel 7 en blootstellingscriterium)? De normen voor luchtkwaliteit gelden in principe overal, maar behoeven niet overal te worden getoetst: er behoeft niet worden getoetst op plaatsen waar het zogeheten toepasbaarheidsbeginsel en het blootstellingscriterium gelden. Bij het toepasbaarheidsbeginsel speelt toegankelijkheid een grote rol. De luchtkwaliteit hoeft niet beoordeeld te worden op locaties waar burgers geen toegang hebben en waar geen bewoning is, bijvoorbeeld waterwegen die niet bevaren mogen worden of terreinen die door hekken zijn afgesloten. Dat geldt ook op de rijbaan en in de middenberm van wegen en op terreinen met één of meer inrichtingen zoals industrieterreinen omdat hier de arboregels gelden. Toetsing kan ook achterwege blijven als het blootstellingscriterium van toepassing is: op locaties waar mensen slechts kort verblijven, zoals een groenstrook. Het blootstellingscriterium mag worden toegepast als de duur 1 L u c h t k w a l i t e i t e n b e l e i d 17

18 van de periode dat iemand gemiddeld wordt blootgesteld, in vergelijking met de middelingstijd van de betreffende luchtkwaliteitseis, niet significant is [w1]. Voor fijn stof betekent dit het volgende. Er gelden twee normen voor fijn stof: een jaargemiddelde norm en een daggemiddelde norm. Als de dagnorm wordt overschreden, wordt de jaarnorm eveneens overschreden. De dagnorm is daarmee bepalend. Voor fijn stof moet de verblijfstijd dus vergeleken worden met een dag. De gemiddelde verblijfstijd van een wandelaar op een wandelpad is kort in vergelijking met 24 uur en daarom niet significant. P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t 18

19 2 M e c h a n i s m e n a l g e m e e n Verspreiding van emissies Welke omstandigheden bepalen 8 de verspreiding van vervuilende stoffen? De volgende omstandigheden bepalen de wijze waarop vervuilende stoffen van het verkeer verspreid worden: 1 Het weer, zoals windsnelheid en -richting, temperatuur en stabiliteit in de atmosfeer; 2 Kenmerken van de omgeving, zoals de bebouwing en de beplanting langs de weg; 3 Kenmerken van de weg, zoals hoogte/diepteligging, breedte, aanwezige tunnels en oriëntatie. De door het verkeer uitgestoten verontreiniging mengt met de buitenlucht. De uiteindelijke concentratie op leefniveau is het resultaat van de combinatie van de achtergrondconcentratie en de verkeersbijdragen (zie figuur 1). Een goede verspreiding leidt tot meer verdunning waardoor de concentraties lokaal slechts weinig toenemen. Een betere verspreiding zorgt wel voor een groter gebied dat wordt belast door de uitstoot van het verkeer. Hoe beïnvloedt beplanting de 9 luchtkwaliteit? Beplanting beïnvloedt de luchtkwaliteit op twee manieren: 1 beplanting beïnvloedt de verspreiding van vervuilende stoffen; 2 beplanting verwijdert vervuilende stoffen permanent uit de lucht. (zie vraag 25 voor het resultaat van deze mechanismen) 1 Beplanting beïnvloedt de verspreiding van vervuilende stoffen op twee manieren: a door verlaging van de windsnelheid; b door verandering van de windrichting (opstuwing). Beplanting heeft effect op de windsnelheid en de windrichting. Een enkele boom of struik heeft een beperkte invloed, maar bomenrijen met dichte kronen kunnen lokaal de windrichting sterk veranderen en de windsnelheid en turbulentie aanzienlijk verlagen. 1a Verlaging van de windsnelheid Aan de kant waar de wind vanaf waait (lijzijde, benedenwinds) is de windsnelheid lager dan aan de kant waar de wind vandaan komt (loefzijde, bovenwinds). Op geruime afstand achter de bomenrij is de windsnelheid hersteld (figuur 2). Verkeers emissies aan de lijzijde van een bomenrij worden minder verdund doordat de windsnelheid lager is, en concentraties nemen toe in vergelijking met een situatie zonder bomenrij. 1b Verandering van de windrichting Wind botst tegen een bomenrij en wordt omhoog gestuwd waardoor verschillende luchtlagen mengen. Een vrij open bomenrij laat ook wind door en in de bomenrij neemt de windsnelheid af (figuur 3 boven).verkeersemissies aan de loefzijde op enige afstand van de bomenrij worden met de wind omhoog gestuwd en daardoor verdund. In deze situatie zal op geruime afstand achter de bomenrij de concentratie van vervuilende stoffen iets lager zijn dan voor de bomenrij. Verkeersemissies aan de loefzijde vlakbij de bomenrij waaien voor een groot gedeelte met de wind mee door de beplanting. 19

20 Omdat de windsnelheid afneemt in de bomenrij treedt ophoping op en neemt in deze situatie de concentratie vlak achter de bomenrij juist toe. In de bomenrij treedt depositie op van de vervuilende stoffen, maar die is gering (vraag 11 en 16). Een massieve bomenrij zorgt voor veel opstuwing, want alle lucht moet eroverheen. Aan de lijzijde ontstaat turbulentie (figuur 3 onder), waardoor extra verdunning optreedt. Voor verkeersemissies aan de loefzijde op enige afstand van de bomenrij, geldt hetzelfde als bij een vrij open bomenrij: opstuwing bevordert de verdunning. Verkeersemissies aan de loefzijde en dicht bij de bomenrij blijven hangen zodat concentraties toenemen. De turbulentie aan de lijzijde bevordert de verdunning van verkeersemissies aldaar. Figuur 2. D e wind wordt door de beplanting omhoog gestuwd. Op enige afstand achter de bomenrij is de wind hersteld [48] e l e jd zi f oe ijd 20 De invloed van dak- en gevelgroen op luchtstromingen is nog niet onderzocht. Bij gevelgroen is het zeer aannemelijk dat de opwaartse wind meer weerstand ondervindt dan bij een niet-begroeide muur. Door deze grotere weerstand mengt de vervuilde lucht minder met schonere lucht en neemt de concentratie fijn stof in de straat minder af. lijz Publicatie 218t: Beplanting en luchtkwaliteit Een bijzondere situatie is een zogeheten street canyon. De term street canyon wordt gebruikt als aan beide zijden van de weg bebouwing staat. Er worden twee typen street canyon onderscheiden, type 3A en 3B (zie figuur 12). Bomen en bomenrijen in een street canyon kunnen de uitwisseling van verkeers emissies met relatief schone lucht sterk verminderen doordat het bladerdek een afschermend dak vormt (zie figuur 4b). De windsnelheid onder het bladerdek is lager dan erboven en er ontstaat geen turbulentie voor extra verdunning. Met name in drukke street canyons, met veel verkeersemissies en hoge achtergrondconcentraties, kunnen de concentraties schadelijke stoffen oplopen tot boven de grenswaarden. Hierdoor ontstaan de zogeheten hot spots.

21 Figuur 3. De porositeit van de beplanting heeft invloed op de wervelingen die achter de beplanting ontstaan. In de bovenste afbeelding waait de wind gedeeltelijk door de beplanting heen en zijn er weinig wervelingen. In de onderste afbeelding is de beplanting dichter en ontstaan er wervelingen [48]. 2 M e c h a n i s m e n a l g e m e e n loefzijde lijzijde 2 Permanente verwijdering Beplanting verwijdert een beperkt aantal vervuilende stoffen permanent uit de lucht, als een soort filter. Dat gebeurt op verschillende manieren; deeltjes worden op een andere manier vastgelegd (zie vraag 10) dan gassen (zie vraag 14 en 15). Verwijderen van fijn stof Hoe verwijderen bomen en 10 struiken fijn stof uit de lucht? Bomen en struiken zorgen op twee manieren voor verwijdering fijn stof uit de lucht: via het afvangen van stofdeeltjes uit bewegende lucht ( impactie ); via het in de plant komen van deeltjes ( diffusie ). Een derde manier waarop fijn stof uit de lucht wordt verwijderd treedt onafhankelijk van beplanting altijd op: het uitzakken van stofdeeltjes in stilstaande lucht ( sedimentatie ). Afhankelijk van de weersomstandigheden heeft een van deze drie manieren de overhand. Bij windstille omstandigheden is dat sedimentatie en bij harde wind is dat impactie. Impactie Deeltjes worden door de wind meegevoerd, botsen tegen takken, naalden of bladeren en blijven daar liggen of zelfs plakken en worden zo dus afgevangen. Dat gebeurt vooral met de grotere deeltjes. Als de wind om een blad, naald of tak heen waait, kunnen de grote, zware deeltjes de luchtstroom namelijk moeilijker volgen dan de kleine, lichte fijnstofdeeltjes. Daardoor botsen vooral de grotere deeltjes tegen de obstakels. Naarmate het harder waait, 21

22 inkomend windprofiel Figuur 4a. Schematisch stromingspatroon in een street canyon zonder bomen [17] Hoofdwervel hogere concentraties Bron (verkeer) lagere concentraties inkomend windprofiel Figuur 4b. Schematisch stromingspatroon in een street canyon met bomen [17] Hoofdwervel P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t hogere concentraties Bron (verkeer) komen ook meer kleinere deeltjes in botsing. De vorm van het botsingsoppervlak heeft invloed op de luchtwervelingen en daardoor op het botsen van de deeltjes. Veel oppervlak in verhouding tot het volume, zoals bij naaldvorige structuren of kleine, lancetvormige bladeren, is gunstig voor het impactieproces. Naaldbomen filteren daardoor fijn stof beter lagere concentraties dan loofbomen (zie figuur 5). Ook beharing op bladeren veroorzaakt extra wervelingen en vergroot daardoor de kans dat deeltjes botsen. Er zijn zelfs aanwijzingen dat bladeren bezet met schimmeldraden meer fijn stof afvangen [1], doordat het bladoppervlak ruwer en onregelmatiger is geworden door de schimmel aantasting (zie figuur 6). 22

23 Het afvangen van fijn stof is dus een proces dat afhangt van de aanwezigheid van obstakels zoals naalden, bladeren of takken en van de kenmerken van deze obstakels, zoals de vorm en de ruwheid. Bomen die jaarrond groen zijn, vangen daardoor meer fijn stof op dan bomen die in de winter hun blad verliezen. Het gedeponeerde fijn stof spoelt van de bladeren af met een regenbui en wordt permanent uit de lucht verwijderd door vastlegging in de grond. Het aanleggen van verharding onder bomen voorkomt vastlegging in de grond. Na verdamping van het water kan het fijn stof dan weer opwaaien. De verwijdering is dan slechts van tijdelijke aard geweest. Deeltjes die via sedimentatie en impactie op de beplanting terechtkomen, kunnen voor een deel weer van de beplanting losraken en weer in de lucht terechtkomen( resuspensie ). Eerder onderzoek heeft laten zien dat dit waarschijnlijk komt doordat naalden en takken bij wind langs elkaar schuren en het aangekoekte fijn stof van het oppervlak schrapen [2]. Dit proces treedt niet altijd op. Zo werd resuspensie niet waargenomen bij naaldbomen met korte, enkele naalden, zoals de Tsuga sp. (zie figuur 7). gebeurt uiteraard alleen als er in het blad minder deeltjes zitten dan in de lucht eromheen. Er zijn geen onderzoeksresultaten beschikbaar over de diffusie van de ultrakleine deeltjes het blad in. Sedimentatie Stofdeeltjes vallen naar de aarde toe onder invloed van de zwaartekracht. Ook fijnstofdeeltjes vallen langzaam maar zeker op de aarde. De snelheid waarmee dat gebeurt, is afhankelijk van de massa en in mindere mate van de luchtweerstand van de deeltjes. Grote en daardoor zware fijnstofdeeltjes (PM 10 : deeltjes kleiner dan 10 μm) vallen sneller dan kleine deeltjes. De mate waarin sedimentatie een bijdrage levert aan een schonere lucht, hangt vooral af van de windsnelheid en nauwelijks van de eigenschappen van de beplanting. Figuur 5. Deeltjes botsen gemakkelijker op naalden dan op brede bladeren 2 M e c h a n i s m e n a l g e m e e n Diffusie Diffusie is het tweede proces waarmee planten fijn stof uit vervuilde lucht kunnen verwijderen. Extreem kleine stofdeeltjes (kleiner dan 0,1 μm, ook wel ultra fijn stof genoemd) gedragen zich min of meer als een gas. Een gas streeft naar gelijke concentraties. De ultrakleine stofdeeltjes streven daarom naar gelijke concentraties in het blad en buiten het blad. Dit betekent dat de ultrakleine stofdeeltjes via de huidmondjes de luchtruimtes in het blad zullen binnendringen (diffunderen). Dit 23

24 Het wegvangen van fijnstofdeeltjes treedt op door alle genoemde processen en wel tegelijkertijd. Welk proces voor de meeste afvangst zorgt, is afhankelijk van de omstandigheden (zie vraag 25 voor de betekenis van deze processen voor de luchtkwaliteit). Sedimentatie treedt vooral op in situaties zonder wind, zodat de deeltjes rustig kunnen dalen en niet worden weggeblazen door de wind. Beplanting laat de windsnelheid dalen, zodat de bijdrage van sedimentatie toeneemt ten opzichte van de andere processen. Als in de boomkroon geen wind is, levert sedimentatie de grootste bijdrage aan de afvangst van deeltjes. Echter, er komt dan ook geen nieuw fijn stof in de boomkroon, zodat geen nieuw fijn stof kan worden afgevangen. Figuur 6. Schimmels op bladeren veroorzaken een ruw en bobbelig oppervlak, waardoor fijn stof vermoedelijk beter afgevangen wordt dan bij vlakke en gladde bladeren Hoeveel fijn stof verwijdert een 11 boom uit de lucht? De hoeveelheid fijn stof die een boom uit de lucht verwijdert, hangt sterk af van verschillende factoren en specifieke omstandigheden (zie vraag 10). Er zijn slechts globale handvatten te geven. De eigenschappen van een boom spelen een belangrijke rol, bijvoorbeeld of het om een naald- of een loofboom gaat, de hoeveelheid (blad)oppervlak en de dichtheid van de kroon. Naalden vangen fijn stof efficiënter af dan breedbladige bomen (zie figuur 5). Meer naalden of bladeren betekent een groter oppervlak om fijn stof te vangen. Maar een te dichte kroon heeft weer tot gevolg dat de lucht in de kroon tot stilstand komt. En dat kan averechts werken. Bij windstille omstandigheden krijgt het fijn stof natuurlijk volop de tijd om uit de lucht te bezinken (sedimenteren). Toch is dan de hoeveelheid fijn stof die uit de lucht wordt verwijderd slechts bescheiden, doordat er geen nieuw fijn stof wordt aangevoerd. De lucht staat immers stil. P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t Daarnaast hangt de verwijdering van het fijn stof af van de hoeveelheid fijn stof en van de deeltjesgrootte. Bij een hoge concentratie fijn stof wordt er meer uit de lucht verwijderd dan bij lage concentraties. Kleinere stofdeeltjes worden alleen goed uitgefilterd als de windsnelheid zó hoog is dat zelfs de kleine deeltjes niet met de luchtstroom meebewegen, maar tegen de bladeren botsen (zie vraag 10). Computerberekeningen geven aan dat bomen en bossen grote hoeveelheden fijn stof uit de lucht verwijderen. Maar diezelfde studies laten ook zien dat het effect op de concentraties fijn stof heel beperkt is. De concentraties 24

25 Figuur 7. De Tsuga sp. heeft korte, enkele naalden waardoor resuspensie (zie vraag 10) vermoedelijk minder optreedt street canyons (zie vraag 9) zijn in deze studie niet meegenomen. De afvangst van 465 gram fijn stof per grote boom per jaar is daardoor niet maat gevend voor de afvangst van fijn stof door een grote boom in een street canyon-situatie in Nederland. 2 M e c h a n i s m e n a l g e m e e n VITO [5] heeft een berekening gemaakt voor een boom in een street canyon type 3A (zie figuur 12) met een bomenfactor van 1,25 (zie uitleg bij vraag 55) en een verkeersbelasting van voertuigen per dag (zie bijlage I). De afvangst door deze bomen was ongeveer 20 tot 500 gram PM 10 (fijn stof met deeltjes kleiner dan 10 μm) per boom per jaar, 20 gram voor een standaard boom en 500 gram voor een superstofzuigende boom (met een verhoogde depositiesnelheid). De afvangst van PM 2,5 (fijn stof met deeltjes kleiner dan 2,5 μm) varieerde van 3 tot 112 gram per boom per jaar. dalen met minder dan 1 procent [3, 4]. Deze verbetering is zo gering, dat het via metingen niet is vast te stellen. Daardoor kunnen de computerberekeningen ook niet gecontroleerd worden op hun betrouwbaarheid. In een studie van de stad Chicago was bijvoorbeeld 11 procent van het oppervlak met bomen bedekt [4]. De afvangst van fijn stof door deze bomen werd via de computer berekend op 212 ton per jaar of 3,5 kg per ha per jaar. De berekende afvangst van fijn stof door grote, vrijstaande bomen bedroeg 465 gram per boom per jaar. Effecten van bomen en struiken op de windsnelheid en effecten van 12 Welke bomen en struiken zijn het meest geschikt voor het verwijderen van fijn stof uit de lucht? Er is een zeer groot aantal soorten bomen en struiken geschikt voor het gebruik in de openbare ruimte. Daardoor is het onmogelijk om een lijst te maken met plantennamen, met voor iedere naam een oordeel over de bijdrage aan de luchtkwaliteit. Maar er zijn wel degelijk mogelijkheden om bewuste keuzes te maken. Daarbij moet rekening worden gehouden met een aantal eigenschappen van de bomen en struiken. Het belangrijkste kenmerk van de beplanting is de mate waarin de beplanting ervoor zorgt dat stofdeeltjes tegen bladeren botsen, zie ook 25

26 P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t vraag 11. Daarbij is het van belang om ervoor te zorgen dat de beplanting niet zorgt voor het drastisch verminderen van de windsnelheid. Dan zal de vervuilde lucht immers niet hard genoeg stromen om de stofdeeltjes te laten botsen. Overigens hebben naast de soortkeuze ook het beheer en de manier van aanplant invloed op het effect op de luchtkwaliteit, zie ook hoofdstuk 4. De planteneigenschappen die een positief effect hebben op het uit de lucht verwijderen van stofdeeltjes, zijn de volgende. Vorm van het blad: groot oppervlak per volume. Naaldbomen zijn daarin dus beter dan loofbomen; Oppervlakte van het blad: hoe ruwer hoe beter. Ook beharing werkt positief; Groenblijvendheid. Bomen en struiken die groen blijven, hebben in de winter een veel groter oppervlak dan bladverliezende beplanting en dus een beter effect; Open structuur van het bladerdek. Als de vervuilde lucht ook binnenin de bomen terecht kan komen en daar tegen bladeren kan botsen, is het effect groter. Wat is een voldoende open structuur? Dat is lastig aan te geven. Bomen en struiken moeten een open structuur hebben zodat de lucht met schadelijke deeltjes de kans heeft om ook in de bomen en struiken tegen de bladeren, naalden en takken aan te botsen. Binnenin een compacte kroon is het windstil. In de boom of struik zullen de deeltjes dan wel kunnen neerslaan ( sedimentatie ), maar er is geen aanvoer van nieuwe deeltjes doordat er geen uitwisseling met de omgeving plaatsvindt. Bij lage windsnelheden moet de structuur meer open zijn dan bij hogere windsnelheden. Voor een optimale doorstroming van de kroon is een optische porositeit van minimaal 30 procent nodig [6]. De optische porositeit is een maat voor de doorlaatbaarheid van de kroon. De optische porositeit is te meten door een zwart-witfoto te maken van de boom tegen een egale, lichtkleurige achtergrond. De verhouding tussen het oppervlak (witte) achtergrond en het oppervlak (zwarte) bladeren of naalden en takken, is de optische porositeit. Wat is de waarde van een 13 fijnstoflabel? Het fijnstoflabel geeft een rangorde aan binnen de bomen en struiken die op een lijst staan. Het deelt de soorten in in categorieën, naar de hoeveelheid fijn stof die ze afvangen. Dit is onderbouwd op basis van de huidige theoretische kennis van de planteigenschappen die de afvangst bepalen. Het fijnstoflabel is niet met metingen onderbouwd. Het fijnstoflabel is een initiatief van een boomkweker, geen door de overheid erkend keurmerk. Een boom of struik uit de categorie A vangt volgens de classificatie van de kweker 500 gram fijn stof per jaar af, een boom of struik uit categorie E 100 gram. Het fijnstoflabel biedt weinig houvast bij het bepalen of bepaalde bomen of struiken beter zijn voor de (lokale) luchtkwaliteit dan andere. De (lokale) luchtkwaliteit wordt namelijk bepaald door meer factoren. Beplanting remt vooral de windsnelheid en het effect van de afname van de windsnelheid op de concentraties is veel groter dan het effect van de afvangst door andere planteigenschappen (zie vraag 21). 26

27 Verwijderen van gasvormige verontreinigingen Hoe verwijdert beplanting 14 (schadelijke) gassen uit de lucht? Beplanting neemt (schadelijke) gassen op uit de lucht via de huidmondjes. Dat zijn kleine, afsluitbare openingen in de buitenste laag van het blad (zie figuur 8). Alleen vitale en goed groeiende beplanting neemt via de huidmondjes gassen uit de omgeving op. De opname gebeurt met name overdag, omdat op dat moment de huidmondjes open staan. Krijgt de plant het moeilijk, dan stagneert het proces. Vooral bij droogtestress gaan de huidmondjes dicht, maar ook andere stressfactoren, bijvoorbeeld een schimmelaantasting, dragen ertoe bij dat de huidmondjes sluiten. De opname van gassen neemt toe naarmate een boom of struik meer bladeren heeft of per bladoppervlakte meer huidmondjes heeft. Vooral bladeren van loofbomen zijn geschikt voor het vastleggen van gasvormige luchtvervuiling. Opname van andere gassen is niet noodzakelijk voor de plant, maar die komen via de huidmondjes wel de plant binnen. Alleen gassen die goed oplosbaar zijn (onder andere NO 2 ), kunnen in het weefsel worden opgenomen, door de plant heen worden getransporteerd en eventueel worden benut voor de groei van de plant. Deze gassen worden zo permanent uit de lucht verwijderd. Gassen die slecht oplossen (onder andere NO) kunnen niet in het weefsel worden opgenomen en worden daarom niet uit de lucht verwijderd. NO 2 heeft een groeibevorderend effect, tot een bepaalde concentratie in de lucht en/of een bepaalde blootstellingsduur. Als de NO 2 - concentratie te hoog wordt, wordt de groei juist geremd. Bij welke concentratie en blootstelling het groeibevorderende effect overgaat in een schadelijk effect, verschilt per planten- Figuur 8. Huidmondje (foto: Dimitrios Fanourakis, Wageningen Universiteit) 2 M e c h a n i s m e n a l g e m e e n Heel kleine deeltjes die zich gedragen als gassen, ofwel de ultrafijne deeltjes (<0,1 µm of PM 0.1 ) kunnen net als gassen de huidmondjes binnendringen. Wat er verder met deze deeltjes gebeurt, is onbekend. Voor de plant is de opname van koolstofdioxide (CO 2 ) via de huidmondjes van levensbelang. Planten kunnen dankzij de fotosynthese met het gebruik van zonlicht koolhydraten maken uit CO 2 en water. Bij dat proces komt zuurstof (O 2 ) vrij. Die koolhydraten zijn de basis van de groei en ontwikkeling van de plant. 27

28 P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t soort. Sommige soorten, zogeheten tolerante beplanting, kunnen een hoge concentratie NO 2 verdragen (zie tabel 2 en vraag 17). Andere boom- en struiksoorten ondervinden al schade bij lagere concentraties. Een combinatie van ongunstige factoren, bijvoorbeeld naast NO 2 ook veel zwaveldioxide (SO 2 ) in de lucht, zal de schade aan de beplanting versterken [7]. Welke gassen neemt beplanting 15 op? Beplanting neemt verschillende gassen op via de huidmondjes. De bekendste gassen zijn zwaveldioxide (SO 2 ), ammoniak (NH 3 ) en stikstofdioxide (NO 2 ). Van deze gassen is alleen NO 2 in grote mate afkomstig van het verkeer. NO wordt niet opgenomen door beplanting. Het dringt wel via de huidmondjes de ademholte binnen maar lost slecht op in water, zodat het niet verder in de plant kan worden opgenomen (zie ook vraag 14). 16 Hoeveel NO 2 neemt beplanting op? In de praktijk blijkt dat beplanting heel weinig NO 2 opneemt. De opname treedt alleen op als de plant in de groei zit. In die periode vindt de opname alleen overdag plaats, omdat op dat moment de huidmondjes open staan. Daarnaast is de opname afhankelijk van de mate waarin de plant behoefte heeft aan extra stikstof, en of de plant daarvoor NO 2 kan gebruiken. Voor klimop (Hedera) geldt dat de planten in het groeiseizoen maximaal 14 kg NO 2 per km weglengte vastleggen terwijl het verkeer in een gemiddelde doorvoerweg in dezelfde periode bijna 1300 kg NO 2 per km weglengte uitstoot (zie kader Opname uit de lucht ). Als klimop aan beide zijden van de weg wordt Opname uit de lucht: de klimop Hedera canariensis Willd Deze klimop neemt onder ideale omstandigheden onder glas, dus in een kas, ruim 2 mg stikstof (N) per plant per dag op [8]. Omgerekend naar een Nederlands groeiseizoen van ongeveer 200 dagen is dat ruim 400 mg N per plant per jaar. Een haag van deze klimop, met vijf planten per meter haaglengte, heeft zo voor een jaar optimale groei 2,1 g N per meter haag nodig. Dat betekent 2,1 kg N per kilometer weglengte. Als aan beide zijden van de weg een haag wordt neergezet, is de vraag ruim 4 kg N per kilometer weglengte. Omgerekend naar NO 2 komt dat neer op 14 kg per kilometer weglengte per jaar. Een gemiddelde doorvoerweg Met een normale doorvoer van voertuigen stadsverkeer per dag (met 2 procent middelzwaar en 2 procent zwaar verkeer) komt er per kilometer weglengte per jaar 704 kg NO 2 vrij. Daarnaast wordt nog eens 33 procent van de andere stikstofoxides die door het verkeer worden uitgestoten ( NO x ) omgezet in NO 2. Dat betekent nog eens 1618 kg NO 2. Gedurende de 200 dagen van het groeiseizoen is de NO 2 -uitstoot dan: ( )/365x200=1272 kg NO 2 per kilometer weglengte per dag. Conclusie De opname door de klimophaag valt in het niet bij de NO 2 -uitstoot van een gemiddelde doorvoerweg. aangebracht en de planten alle benodigde stikstof voor een optimale groei via de bladeren op zouden nemen, is de opname ruim 1 procent van de NO 2 -uitstoot van het wegverkeer. In de praktijk zal dat aandeel lager zijn. Planten halen namelijk veel stikstof uit de grond. De opname van NO 2 door beplanting zal daarom niet leiden tot een meetbare verlaging van de concentraties in de lucht. 28

29 Tabel 2. Bomen die geen schade ondervinden van hoge concentraties NO 2 (<8200 µg NO 2 /m 3 lucht) en die relatief veel NO 2 opnemen (linker kolom) en weinig NO 2 opnemen (rechter kolom), waarbij de opname gemeten is bij een concentratie van 205 µg NO 2 /m 3 ) [9] 2 M e c h a n i s m e n a l g e m e e n Tolerant en grote opname Tolerant en weinig opname Latijnse naam Nederlandse naam Latijnse naam Nederlandse naam Acacia dealbata 1 Mimosa Acer buergerianum Drietandsesdoorn Eucalyptus viminalis 1 Suikereucalyptus Euonymus japonicus Japanse kardinaalsmuts Eucalyptus cinerea 1 - Eurya emarginata 1 - Gardenia jasminoides 1 Kaapse jasmijn Juniper uschinensis Chinese jeneverbes var. sargentii Dendropanax japonicus 1 - Metasequoia Watercipres glyptostroboides Hydrangea macrophylla Hortensia Nerium oleander Oleander subsp. indicum 1 Magnolia kobus Beverboom Platanus sp. Plataan Populus nigra Zwarte populier Quercus mongolica 2 Mongoolse eik Prunus serrulata var. lannesiana Sierkers Sapium sebiferum Chinese talkboom Quercus serrata 2 Gezaagdbladige eik Stewartia pseudocamellia - 2 Robinia pseudoacacia Valse acacia Taxodium distichum Moerascipres Salix babylonica Chinese treurwilg Sophora japonica Honingboom 1 In Nederland doorgaans als kuipplant geteeld 2 Zeldzame soort in Nederland Welke bomen en struiken zijn het 17 meest geschikt voor het verwijderen van gassen uit de lucht? De geschiktheid van bomen en struiken om gassen op te nemen is niet alleen afhankelijk van de hoeveelheid gas die ze kunnen opnemen, maar ook van de mate waarin zij bestand zijn tegen hoge concentraties en tegen lange blootstelling. Soorten met een groot blad oppervlak met veel huidmondjes nemen over het algemeen meer schadelijke gassen op dan soorten met minder huidmondjes. De laatste jaren is veel onderzoek gedaan naar de opname van en schade door NO 2. In tabel 2 staat een aantal soorten genoemd die geen schade ondervinden van hoge concentraties NO 2 en die relatief veel NO 2 opnemen, en soorten die weliswaar geen schade ondervinden van hoge concentraties NO 2 maar slechts weinig NO 2 opnemen. 29

30 Overige mechanismen Hebben de vitaliteit van de 18 beplanting en de groeiomstandigheden effect op het vermogen de luchtkwaliteit te verbeteren? De vitaliteit van de beplanting heeft effect op de mate waarin planten fijn stof en gassen kunnen opnemen. Deze vitaliteit wordt beïnvloed door de groeiomstandigheden, dus die zijn daardoor indirect van invloed op de opname van vervuilende stoffen. Het is alleen niet correct om te zeggen dat een betere vitaliteit van de beplanting leidt tot een betere luchtkwaliteit. Daarvoor is het effect van beplanting op de luchtkwaliteit te beperkt (zie vraag 11, 16 en 21). Bovendien is het negatieve effect van een verminderde luchtdoorstroming vaak groter dan het positieve effect van de opname van vervuilende stoffen. Over het effect van de vitaliteit op de opname van vervuilende stoffen is onder meer het volgende bekend. Stress, of dat nu droogte is, een ziekte of een insectenplaag, kan ertoe leiden dat de huidmondjes zich sluiten, waardoor de opname van gassen stagneert. Maatregelen die de groeiomstandigheden optimaliseren, zoals voldoende doorwortelbare ruimte van goede kwaliteit, verbeteren de vitaliteit en verminderen het sluiten van de huidmondjes. Omgekeerd kan een schimmelaantasting, vaak het teken van een verminderde vitaliteit, soms positief uitwerken. De schimmeldraden stimuleren de luchtturbulentie en verhogen daardoor de kans dat fijnstofdeeltjes tegen de bladeren botsen en op het blad achterblijven [1] (zie figuur 6). Tabel 3. Bomen die weinig isopropenen of monoterpenen uitstoten [10] P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t Latijnse naam Nederlandse naam Latijnse naam Nederlandse naam Betula spp. Berk Catalpa spp. Trompetboom Cercis spp. Judasboom Crataegus spp. Meidoorn Fraxinus spp. Gewone es Gleditsia spp. Valse christusdoorn Ilex spp. Hulst Liriodendron spp. Tulpenboom Paulownia spp. Anna Paulownaboom Prunus spp. Kers Rhus spp. Fluweelboom Sophora spp. Honingboom Tsuga spp. Scheerlingsden Viburnum spp. Sneeuwbal Celtis spp. Zwepenboom Morus spp. Moerbei Eleagnus spp. Olijfwilg Pyrus spp. Peer Hydrangea spp. Hortensia Tilia spp. Linde Ulmus spp. Iep 30

31 Kunnen bomen ook schadelijke 19 stoffen uitstoten die de luchtkwaliteit verslechteren en zo ja, welke bomen doen dat? Bomen kunnen ook schadelijke stoffen uitstoten. Sommige mensen zijn allergisch voor stuifmeel (pollen), bijvoorbeeld van de berk. Daarnaast komen uit veel planten vluchtige organische stoffen (volatile organic compounds, VOC s) vrij, zoals isopropenen en monoterpenen. Deze stoffen zijn bij deze concentraties op zich niet schadelijk voor de gezondheid. Maar samen met NO x en zonlicht bevorderen ze de vorming van het schadelijke ozon (O 3 ). In de stedelijke omgeving reageert O 3 op zijn beurt met het NO (stikstofmonoxide) uit autoverkeer tot NO 2 (stikstofdioxide). Dit gas is schadelijk voor de gezondheid; mede daarom geldt er een grenswaarde voor. Boomsoorten verschillen in de uitstoot van VOC s. De voorkeur gaat uit naar bomen die weinig VOC s uitstoten, om zo de vorming van ozon en NO 2 te voorkomen (zie tabel 3). Zodra vervuilende stoffen uit de uitlaat komen, mengen ze met de aanwezige lucht en neemt de concentratie door de verdunning af. Opgaande beplanting, en beplanting die over de weg hangt, beperkt de menging en daarmee ook de verdunning. Hierdoor blijven de concentraties boven en direct naast de weg hoog. Op dergelijke locaties verslechtert de luchtkwaliteit sterk doordat de vervuilende stoffen zich ophopen. Een grotere afstand tussen de bron en de beplanting zorgt voor een betere menging. Tegelijkertijd werkt een zeer dichte bomenrij op korte afstand afschermend, waardoor de concentraties achter de rij minder toenemen. Bij toepassing van blokhagen lijkt het geen verschil uit te maken of ze direct naast de weg staan of op enige afstand (zie vraag 24). 2 M e c h a n i s m e n a l g e m e e n Heeft de afstand tussen weg 20 en beplanting effect op de luchtkwaliteit in de stedelijke omgeving? Ja. De verdunning van verkeersemissies op en langs de weg wordt minder gehinderd door beplanting die ver weg staat, dan door beplanting vlak langs de weg. Daardoor zijn de concentraties PM 10 en NO 2 lager langs een weg met een grotere afstand tussen beplanting en emissies. Bij een korte afstand tussen de weg en bijvoorbeeld een dichte, opgaande bomenrij, nemen de concentraties op de weg toe. 31

32 3 E f f e c t e n o p l u c h t k w a l i t e i t P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t Effecten op lokale concentraties Hoe groot is het positieve effect 21 van beplanting op de concentraties PM 10 en NO 2? Het is niet mogelijk om algemene uitspraken te doen over het effect van beplanting op de luchtkwaliteit. Er kan alleen worden gesproken over een te verwachten effect voor een bepaalde specifieke situatie. Overal spelen dezelfde mechanismen een rol, namelijk afvangst van vervuilende stoffen, vermindering van de windsnelheid, en turbulentie. Maar de grootte hiervan, en hoe ze op elkaar inwerken, is afhankelijk van onder andere het schaalniveau, de locatie, de vorm van de beplanting en de weersomstandigheden. De effecten zijn ook nog eens lastig te bepalen. Het meten van de effecten is moeilijk (zie vraag 60) en het doorrekenen van effecten met modellen heeft beperkingen (zie vraag 54). Rondom de gemeten gemiddelde concentratie van fijn stof zit een spreiding van minimaal 10 procent. De geschatte verlaging van de concentratie fijn stof door aanwezigheid van bomen is maximaal enkele procenten. Een dergelijke kleine verlaging is bij een spreiding van 10 procent wetenschappelijk niet vast te stellen. Ditzelfde speelt bij het meten van de NO 2 -concentratie. Het effect van de opname van NO 2 op de totale concentratie is zo gering dat het niet mogelijk is om met metingen veranderingen vast te stellen. De geschatte effecten op de concentraties PM 10 en NO 2 lopen uiteen van maximaal enkele procenten afname, tot enkele procenten toename. Daarbij maakt het schaalniveau en de specifieke locatie een verschil. De toename van concentraties vervuilende stoffen komt onder meer voor in drukke street canyons met beplanting die de luchtdoorstroming hindert (zie bijlage I). Algemeen wordt aangenomen dat op regionaal en landelijk niveau bezien, beplanting leidt tot lagere (achtergrond)concentraties van PM 10 en NO 2. Voorbeelden van onderzoeksresultaten voor verschillende typen locaties, op verschillende schaalniveaus en onder verschillende om standigheden, zijn de volgende. Berekening voor grote stad: de verbetering is maximaal 1 procent voor fijn stof en 0,6 procent voor NO 2 [3] (zie vraag 29). Meting en berekening voor gemiddelde stedelijke doorvoerweg: als klimop aan beide zijden van de weg wordt aangebracht en de planten alle benodigde stikstof voor een optimale groei via de bladeren zouden opnemen, is de opname ruim 1 procent van de NO 2 -uitstoot van het wegverkeer. In de praktijk zal dat aandeel lager zijn (zie vraag 16). Berekening voor een rij bomen langs een weg: opname van 0,4 procent van de door het verkeer uitgestoten NO 2 ; struiken tussen de 0,9 en 1,6 procent. Deze opname leidt niet tot een merkbare verlaging van de gemeten concentratie in de lucht (zie vraag 22). Windtunnelonderzoek: als alle fijn stof volledig door de planten wordt gestuurd, blijkt dat de hoeveelheid die achterblijft op de planten slechts maximaal 2,8% is van de totale aangeboden hoeveelheid (zie vraag 60). Berekening voor street canyon zonder verkeer: verbetering van de totale concentratie PM 10 met maximaal 2,4 procent (zie bijlage I). Berekening voor street canyon met verkeer: verbetering van de totale concentratie PM 10 met maximaal 2,0 procent; verslechte- 32

33 ring van de concentratie NO 2 met enkele procenten (zie bijlage I). Kunnen verkeersemissies worden 22 gecompenseerd door de aanleg van beplanting en zo ja, met hoeveel bomen of struiken? Bij een normale verkeersbelasting kan de uitstoot door het verkeer niet worden gecompenseerd door het aanleggen van beplanting langs wegen. Bomen nemen betrekkelijk weinig NO 2 op in verhouding tot de verkeersemissie (zie kader Rekenvoorbeeld van opname van stikstof door bomen en struiken ). Ook de depositie van fijn stof op bomen en struiken is erg klein in verhouding tot de hoeveelheid fijn stof in de lucht. Hierdoor zijn de effecten op de concentraties beperkt. Bovendien bevat het fijn stof dat door het verkeer wordt uitgestoten vooral de kleine deeltjes, die veel minder efficiënt worden afgevangen door beplanting. Stikstofdioxide Er zijn geen nauwkeurige cijfers beschikbaar voor de stikstofdioxideopname van stadsbomen. In het rekenvoorbeeld (zie kader Rekenvoorbeeld van opname van stikstof door bomen en struiken ) wordt daarom geschat hoeveel NO 2 uit verkeersemissies via de huidmondjes kan worden opgenomen. Daarbij is uitgegaan van de fictieve situatie dat alle NO 2 via het blad wordt opgenomen, terwijl dat in werkelijkheid een onbekende kleinere hoeveel- Rekenvoorbeeld van opname van stikstof door bomen en struiken Emissie door verkeer Bij een gemiddelde doorvoerweg met een normale doorvoer van voertuigen stadsverkeer per dag (met 2 procent middelzwaar en 2 procent zwaar verkeer) en bij standaardemissiefactoren, komt er per kilometer weglengte per jaar 704 kg NO 2 direct vrij en wordt 33 procent van de NO x direct omgezet in NO 2, in totaal 1618 kg NO 2. Gedurende de 200 dagen van het groeiseizoen is dit ( )/365x200 = 1272 kg NO 2 per kilometer weglengte. Opnamecapaciteit door bomen en struiken Bomen nemen onder ideale groeiomstandigheden tussen de 22 en 120 kg stikstof (N) per hectare op [12]. Bij oudere bomen is dat 75 kg N per hectare per jaar. Per boom komt dat overeen met 12 g N of 40 g NO 2 per boom per jaar. Bij aanplant van bomen op een afstand van 15 meter staan er 67 bomen langs een weg van een kilometer, en 134 bomen aan beide zijden van de weg. De NO 2 -opname per km weglengte wordt dan 5,4 kg NO 2 per jaar. Dit is 0,4% van de geschatte verkeersemissie. De N-opname van goed groeiende heesters en coniferen varieert tussen de 5 en 9 gram N per struik per jaar of 17 tot 30 g NO 2 per struik per jaar. Bij aanplant van struiken op een onderlinge afstand van 3 meter aan beide zijden van de weg, bedraagt de jaarlijkse NO 2 -opname 12 tot 20 kg per kilometer weglengte. Dit is 0,9 tot 1,6% van de geschatte verkeersemissie. 33

34 heid is. Een rij bomen langs een weg neemt 0,4 procent op van de door het verkeer uitgestoten NO 2, en struiken tussen de 0,9 en 1,6 procent. Deze opname leidt niet tot een merkbare verlaging van de gemeten concentratie in de lucht. In werkelijkheid zullen deze getallen nog lager liggen, omdat slechts een deel van de NO 2 via het blad wordt opgenomen, en omdat niet overal bomen in optimale conditie zijn. Fijn stof Bomen en struiken vangen de grotere fijnstofdeeltjes beter af dan de kleinere, terwijl de verkeersemissies vooral bestaan uit de kleinere deeltjes. Recent windtunnelonderzoek heeft dit aangetoond [53]. Kleinere deeltjes zijn veel schadelijker voor de gezondheid dan grotere deeltjes [11]. De gemeten verkeersbijdrage van de fractie PM 10 is in gewicht (µg/m 3 lucht) weliswaar groter dan van PM 2.5, maar van de fractie PM 2.5 is het aantal deeltjes vele malen groter (figuur 9). Deze kleinere deeltjes worden minder efficiënt afgevangen door beplanting. Daar komt bij dat voor het behalen van dezelfde verbetering van de luchtkwaliteit (een verlaging van de gemeten concentratie uitgedrukt in gewichtconcentratie µg/m 3 ) de afvangst van 1 deeltje van 10 µm gelijk staat aan 64 deeltjes van 2,5 µm of 1000 deeltjes van 1 µm (zie tabel 4). 23 Bestaan er normgetallen voor het aantal bomen ter compensatie van verkeers emissies? Er bestaan geen normgetallen voor het aantal bomen ter compensatie van de uitstoot door het verkeer. Daarvoor zijn de effecten te sterk afhankelijk van de situatie en is het effect in de praktijk te klein om een norm te rechtvaardigen. Figuur 9. De gemeten massaconcentratie PM 2.5 en PM 10 van de achtergrondconcentratie en de verkeersbijdrage langs de A50 te Vaassen [28] (links) en de berekende hoeveelheid deeltjes (rechts, aanname dichtheid deeltjes = 1 kg L -1 ) P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t concentratie (µg/m 3 ) ,5 10 diameter deeltjesgrootte (µm) aantal deeltjes (10 3 ) ,5 10 diameter deeltjesgrootte (µm) Achtergrond Verkeersbijdrage 34

35 Tabel 4. Het berekende aantal deeltjes per m 3 lucht bij een concentratie van 20 (µg/m 3 ) voor de verschillende deeltjesgroottes (aanname: dichtheid van de deeltjes = 1 kg L -1 ) Deeltjesgrootte (µm) Aantal deeltjes (m 3 ) Massa per deeltje (µg) ,2x ,5x10-5 2, ,2x ,2x E f f e c t e n o p l u c h t k w a l i t e i t In de literatuur zijn geen standaardwaarden beschikbaar voor het afvangen van NO 2 door bomen, maar voor fijn stof worden standaardwaarden gehanteerd. Een veelgehoorde waarde is: 1 kg fijn stof per volwassen boom per jaar. Deze waarde is gebaseerd op wetenschappelijke literatuur uit het buitenland, onder de daar heersende omstandigheden. Het afvangen van fijn stof hangt echter niet alleen af van het type boom, maar ook van het aanbod (concentratie en samenstelling) en de weersomstandigheden. Normgetallen hoeveel bomen van een bepaalde soort zijn er nodig hebben dus niet veel waarde. Een andere bijkomstigheid is dat de stofdeeltjes die door de bomen worden afgevangen voor slechts een beperkt gedeelte van dezelfde grootte zijn als het fijn stof dat het verkeer uitstoot. Kleinere deeltjes blijven minder gemakkelijk achter in bomen en struiken, terwijl de verkeersuitstoot juist voor het grootste deel uit kleinere deeltjes bestaat. Kunnen blokhagen dicht langs de 24 weg effectief zijn bij het verminderen van de fijnstofconcentratie? Een recente modelstudie naar de effecten van blokhagen op de fijnstofconcentratie geeft aan dat blokhagen dicht langs de weg de concentratie op leefniveau (tussen de 1 en 2 meter hoogte) nauwelijks verbeteren [13]. Ook is een studie uitgevoerd naar de effecten van een haag in de Jan van Galenstraat in Amsterdam. Het effect van een haag op de fijnstofconcentratie kon met metingen niet worden vastgesteld [14]. Die metingen zijn uitgevoerd aan een haag die vijf meter van de wegrand stond én aan een haag die vlak langs de weg was geplaatst. In beide situaties verschilden de gemeten concentraties voor en achter de haag niet. Ook was de concentratie aan de gevel, gemeten in de situatie van een haag op vijf meter van de rijbaan, gelijk aan die op de rijbaan. Keuken [14] geeft overigens aan dat de fijnstofuitstoot van het verkeer in deze situatie klein was in verhouding tot de achtergrondconcentratie, waardoor het aantonen van effecten moeilijk was. Waarom heeft beplanting soms 25 een positief en soms een negatief effect op de luchtkwaliteit in de straat? Beplanting heeft soms een positief en soms een negatief effect op de luchtkwaliteit in de straat doordat bomen de luchtkwaliteit op verschillende manieren beïnvloeden. 35

36 Ten eerste kunnen bomen en struiken al of niet zorgen voor verdunning. Bomen en struiken vormen een obstructie voor de wind, waardoor de luchtstroom afbuigt en aan snelheid inboet. Dit kan zowel positief als negatief uitpakken voor de concentratie PM 10 en NO 2. De concentratie wordt lager (positief effect) als de lucht door de beplanting omhoog wordt gestuwd en daardoor goed gemengd raakt met schonere lucht (zie figuur 2 en figuur 3). Deze opstuwing treedt alleen op als de beplanting als hagen in het vrije veld staan en niet in een straat. De concentratie PM 10 en NO 2 neemt toe (negatief effect) als de luchtstroom tot stilstand komt of wordt afgebogen en de uitwisseling met schonere lucht minder of niet meer optreedt (zie vraag 9). Ten tweede verwijderen bomen en struiken PM 10 en NO 2 uit de lucht via diffusie, depositie en impactie. Gasvormige stoffen worden via diffusie opgenomen via de huidmondjes, terwijl stofdeeltjes via een filterwerking (depositie) worden afgevangen doordat de deeltjes tegen de takken, naalden of bladeren botsen (impactie) en blijven liggen (zie ook vraag 10 en 14). De hoeveelheid PM 10 en NO 2 die zo wordt verwijderd, is klein ten opzichte van de hoeveelheid PM 10 en NO 2 die in de vervuilde lucht aanwezig is. Uit alle modelberekeningen komt naar voren dat diffusie, depositie en impactie geen rol van betekenis spelen bij de verbetering van de luchtkwaliteit. De effecten van beplanting op de luchtdoorstroming bepalen uiteindelijk het effect op de luchtkwaliteit. Het negatieve effect dat bomen hebben door vermindering van de luchtdoorstroming op de gezondheidsschadelijke verkeersemissies is ruwweg tienduizend maal groter dan het positieve effect van afvangst [15]. De vorm en de dichtheid van de beplanting bepalen of de verdunning wordt bevorderd (positief effect) of wordt belemmerd (negatief effect). In de figuren 2 en 4 worden twee situaties weergegeven: opstuwing door lijnbeplanting en een street canyon. Figuur 10. Overhangende boomkronen aan weerszijden van de weg beïnvloeden de luchtstroom P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t 36

37 Gaat bij het plaatsen van bomen 26 en struiken ter verbetering van de luchtkwaliteit de stelling op: baat het niet, dan schaadt het niet? Die zegswijze is niet van toepassing; beplanting kan namelijk lokaal in specifieke situaties wel degelijk schaden. Bomen en struiken hebben grote invloed op de luchtstromingen (zie vraag 9). Indien beplanting aanwezig is, neemt doorgaans de luchtstroming af en daarmee de verdunning met schonere lucht. Daardoor kan de vervuiling ophopen. Vanuit het oogpunt van luchtkwaliteit moet beplanting in drukke straten daarom zó worden aangelegd dat de verdunning van verontreinigde lucht zo min mogelijk hinder ondervindt. Is een verlaging van de 27 concentratie PM 10 en NO 2 in de lucht door bomen en struiken wetenschappelijk aangetoond? Er is geen wetenschappelijk bewijs voor een substantieel positief effect op de luchtkwaliteit. Het RIVM heeft in 2011 een literatuurstudie uitgevoerd waarin alle wetenschappelijke onderzoeken hierover onder de loep zijn genomen [17]. Zowel de effecten van bomen en struiken langs snelwegen, in de stedelijke omgeving, in street canyons, als in parken, woonwijken en in het buitengebied, kwamen daarbij aan de orde. Alle studies geven aan dat de bijdrage van bomen en struiken aan het verbeteren van de luchtkwaliteit kleiner is dan de spreiding rondom de gemeten gemiddelde waarde; een concentratieverlaging kan daardoor tot op heden wetenschappelijk niet met metingen worden vastgesteld. Kunnen onderzoeksresultaten 28 uit het buitenland in Nederland worden gebruikt? Onderzoeksresultaten uit het buitenland kunnen in Nederland alleen worden gebruikt om een eerste inschatting te maken van de effecten van bomen en struiken op de luchtkwaliteit. Er moet terdege rekening worden gehouden met de specifieke omstandigheden waaronder het onderzoek is uitgevoerd, zoals het klimaat, de achtergrondconcentraties, de verkeersdrukte en eventueel de emissiefactoren van voertuigen. Het vertalen van buitenlandse onderzoeksresultaten naar Nederlandse omstandigheden vereist daarom een goede kennis van de opzet en de deugdelijkheid van het onderzoek. Onderzoek in een controleerbare omgeving, zoals in een windtunnel, leidt tot resultaten die slechts bij hoge uitzondering bruikbaar zijn voor vertaling naar praktijksituaties in de stad of langs een snelweg. Effecten op hoger schaalniveau 29 Zijn er verschillen in luchtkwaliteit tussen groene steden en minder groene steden? Er zijn veel factoren die de luchtkwaliteit in een stad beïnvloeden. Die factoren hebben vaak grotere effecten dan de beplanting. Verschillen in de luchtkwaliteit zijn daardoor moeilijk toe te schrijven aan de hoeveelheid groen. Ook staat niet vast of een stad met veel parken een betere luchtkwaliteit heeft dan een stad met minder parken. Wel is met metingen vastgesteld dat de luchtkwaliteit in stadsparken vaak beter is dan in de straten eromheen. Meestal is in het park geen verkeersemissie, waardoor de concentraties PM 10 en NO 2 in het park lager 3 E f f e c t e n o p l u c h t k w a l i t e i t 37

38 P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t liggen dan daarbuiten. Vaak liggen parken ook op enige afstand van verkeersemissies waardoor de vervuilende stoffen al flink verdund zijn met schonere lucht als ze bij het park aankomen en kan een zeer dichte bomenrij rondom een park door opstuwing de verdunning extra bevorderen. Ook is de windsnelheid in parken vaak lager dan in de straten eromheen. Een lagere windsnelheid betekent minder instroom van vervuilde lucht van buiten het park. Overigens zijn er ook wetenschappelijke studies bekend waarbij niet werd vastgesteld dat de luchtkwaliteit in stadsparken beter is. Dit zijn dan vaak stadsparken omgeven met drukke straten en een open karakter. De vervuilde lucht waait in dergelijke parken binnen en van een betere luchtkwaliteit is geen sprake. Voor elf grote steden in de Verenigde Staten is een studie uitgevoerd naar de bezetting met bomen en de luchtkwaliteit [3]. De berekende verbetering is maximaal 1 procent voor fijn stof en 0,6 procent voor NO 2. Het aandeel bomen lag in deze steden tussen de 8,6 en 42 procent. In de studie wordt voorgerekend dat de concentratie fijn stof dankzij de beplanting met respectievelijk 0,2 tot 1 procent is verminderd en dat de concentratie NO 2 met respectievelijk 0,1 tot 0,6 procent is verminderd. De verbetering is groter naarmate het aandeel bomen groter is. Hieruit zou je kunnen concluderen dat in de stad met 42 procent van het oppervlak aan bomen de concentratie fijn stof en NO 2 lager is dan een stad met 8,6 procent van het oppervlak aan bomen. Dit is echter niet zo. Een verbetering van 1 procent van een concentratie van 30 µg/m 3 door 42 procent van het oppervlak aan bomen, resulteert nog altijd in een mindere luchtkwaliteit dan een verbetering van 0,2 procent van een concentratie van 20 µg/m 3 door 8,6 procent van het oppervlak aan bomen. Hieruit blijkt dat andere factoren meer invloed hebben op de luchtkwaliteit dan de aanwezigheid van bomen en struiken. Het positieve effect daarvan op de luchtkwaliteit is een berekende concentratieafname van maximaal 1 procent voor fijn stof en 0,6 procent voor NO 2. Wat is het effect van de ruimtelijke verdeling van beplanting 30 op de luchtkwaliteit in de stad? Heeft een park een ander effect dan dezelfde hoeveelheid bomen en struiken verspreid in de stad? Er zijn geen studies uitgevoerd naar de effecten van de ruimtelijke verdeling van bomen en struiken op de algehele luchtkwaliteit in de stad. Hoewel de luchtkwaliteit in stadsparken vaak beter is dan in de stedelijke omgeving eromheen, kan dit beperkt worden toegeschreven aan de beplanting. De betere luchtkwaliteit komt hoofdzakelijk doordat in parken geen verkeer is, en er dus geen bronnen van luchtvervuiling zijn (zie ook vraag 29). 31 Kan beplanting alle verkeersuitstoot in de stad compenseren? In de stad kan beplanting de uitstoot van schadelijke stoffen door het verkeer niet compenseren. Beplanting heeft positieve effecten op de leefomgeving van mensen en draagt daardoor bij aan hun gezondheid [18]. De positieve invloed van beplanting in de stad op de luchtkwaliteit is echter marginaal (zie vraag 21). 38

39 Is het mogelijk om met 32 beplanting de achtergrondconcentratie fijn stof in Nederland te verlagen? Het is mogelijk om met beplanting de achtergrondconcentratie fijn stof in Nederland te verlagen, maar de geschatte verbeteringen zijn klein: minder dan 1% [52] en niet met metingen aan te tonen (zie vraag 60). Buitenlandse modelstudies berekenen eveneens kleine verbeteringen. De resultaten hiervan zijn niet te gebruiken voor de situatie in Nederland. De buitenlandse modelstudies tonen wel aan dat de luchtkwaliteit verbetert naarmate meer areaal wordt ingeplant met bos voor twee locaties in Groot-Brittannië (zie tabel 5). Het is niet bekend of in Nederland een toename van het bosareaal zoals in de West Midlands ook tot een vergelijkbare daling in de achtergrondconcentratie fijn stof zou leiden. Wel is duidelijk dat in stedelijke gebieden in Nederland onvoldoende ruimte beschikbaar is om dergelijke grote bosgebieden aan te leggen. Aantoonbaarheid effecten Wat is wetenschappelijk bewezen 33 van de effecten van beplanting op de luchtkwaliteit in de stedelijke omgeving? Er is in Nederland nauwelijks met behulp van metingen ( praktijkproeven ) wetenschappelijk onderzoek uitgevoerd naar de effecten van beplanting op de luchtkwaliteit in de stedelijke omgeving. Voor NO 2 zijn er twee onderzoeken voorhanden [14, 40]. Beide studies concluderen dat er geen aantoonbare verandering is in de concentratie NO 2 op leefniveau. Het vermogen van bomen en struiken om de NO 2 -concentratie te verminderen, is dus zeer beperkt. Met fijn stof is een praktijkproef uitgevoerd naar de effecten van een haag in de Jan van Galenstraat in Amsterdam. Het effect van een haag op de fijnstofconcentratie kon met metingen niet worden vastgesteld [14] (vraag 24). Wel is met redelijke zekerheid vastgesteld dat bomen in een stedelijke omgeving de luchtcirculatie verminderen. Hierdoor vermindert de verdunning, wat een negatief effect kan hebben op de luchtkwaliteit. Dat effect wordt veroorzaakt door het feit dat de bomen een 3 E f f e c t e n o p l u c h t k w a l i t e i t Tabel 5. Modelstudie naar de effecten van beplanting op de luchtkwaliteit [19] Toename bosareaal Achtergrondconcentratie fijn stof Afname Absolute afname Verkeersbijdrage fijn stof Afname Absolute afname West Midlands 3,7% 6,5% 1,9% 0,3 µg/m 3 10% 0,2 µg/m 3 Glasgow 3,6% 8,0% 0,2% 0,03 µg/m 3 2,4% 0,03 µg/m 3 39

40 P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t negatief effect hebben op de vermenging met schonere lucht. Bomen in een street canyon (zie figuur 12, wegtype 3A en 3B) belemmeren de verdunning/vermenging met schone lucht met een concentratieverhogend effect van 25 tot 50 procent van vervuilende verkeers emissies. Waarom is de communicatie over 34 de effecten van beplanting op de fijnstofconcentratie zo tegenstrijdig? Er is een aantal oorzaken voor de tegenstrijdige berichten. Ten eerste wordt verwarring in de hand gewerkt doordat er drie verschillende eenheden worden gebruikt om het effect van beplanting uit te drukken, namelijk: (kilo)grammen afvangst per struik of boom, per jaar (absoluut getal); het deel van de verkeersemissie dat wordt afgevangen (percentage); het effect van de afvangst op de concentratie in de lucht (percentage). Als een afvangst in gewicht wordt genoemd, zoals enkele honderden grammen per boom per jaar, wekt dit de suggestie dat de concentratie daarmee flink zal verminderen. Dat is niet het geval: de verbetering van de luchtkwaliteit door afvangst van fijn stof bedraagt maximaal enkele procenten [16]. In de tweede plaats zorgt het feit dat er verschillende typen fijn stof zijn ook voor verwarring. Fijn stof is een verzamelnaam voor deeltjes van verschillende grootte, van PM 10 tot PM 2,5 en kleiner. Beplanting vangt vooral de grotere deeltjes af, en veel minder de kleinere deeltjes. Die zijn echter het meest schadelijk, omdat ze tot diep in de longen kunnen doordringen. En juist die worden door het autoverkeer uitgestoten. Ten derde lijken de meningen van verschillende wetenschappers uiteen te lopen (zie vraag 59). Kloppen de positieve effecten 35 van beplanting op de fijnstofconcentratie die in de vakbladen worden beschreven? In artikelen en persberichten is meestal correct beschreven welke processen een rol spelen bij de afvangst van fijn stof door beplanting. Het effect op de luchtkwaliteit wordt echter niet altijd duidelijk en correct aangegeven. In de artikelen wordt vaak uitgegaan van omstandigheden waarbij de beplanting maximaal bijdraagt aan het verwijderen van fijn stof. Die bijdrage wordt dan uitgedrukt in gram per boom, of kilogram per bomenrij per jaar. Maar bij de grenswaarde voor luchtkwaliteit gaat het om concentraties. Op zich draagt het verwijderen van PM 10 en NO 2 uit de lucht bij aan het verbeteren van de luchtkwaliteit. Maar een verwijdering in gram per boom is geen heldere indicatie voor de verandering in de concentratie van het fijn stof (zie vraag 34). De hoeveelheid verontreiniging die beplanting uit de lucht verwijdert, is doorgaans erg klein ten opzichte van de totale verkeersemissies (zie vraag 11 en 16). Daardoor is het effect op de concentratie over het algemeen beperkt (zie vraag 21). Dat komt in sommige artikelen niet goed naar voren. Ook wordt niet altijd gewezen op de belemmerende effecten van beplanting op de luchtcirculatie, die juist averechts werken op de luchtkwaliteit. 40

41 4 T o e p a s s i n g v a n b e p l a n t i n g i n d e p r a k t i j k Ontwerpaanbevelingen Is beplanting een goede maatregel 36 om gevoelige bestemmingen en kwetsbare groepen te beschermen tegen luchtverontreiniging door het verkeer? Bij luchtverontreiniging wordt gesproken van gevoelige bestemmingen en kwetsbare groepen. Onder andere kinderen en ouderen zijn extra kwetsbaar. Scholen, kinderdagverblijven, en verzorgings-, verpleeg- en bejaardentehuizen worden beschouwd als gevoelige bestemmingen. Het nut van beplanting om gevoelige bestemmingen te beschermen tegen luchtverontreiniging door het verkeer is niet aangetoond. Als de wens bestaat om deze gebieden extra te beschermen, dan kunnen beter maatregelen worden gekozen waarvan onomstotelijk vaststaat dat de werking voldoende is om de luchtkwaliteit op het gewenste niveau te brengen. Bij beplanting is dit niet het geval. Wel is in studies vastgesteld dat de luchtkwaliteit in stadsparken in het algemeen beter is dan in de omringende straten (zie vraag 29). Dit kan een indicatie zijn dat het aan te bevelen is om gevoelige bestemmingen in grotere groene gebieden aan te leggen met weinig emissies. Waarmee moet in de ontwerpfase 37 rekening worden gehouden om toekomstige knelpunten met beplanting en luchtkwaliteit te voorkomen? In de ontwerpfase is het van groot belang rekening te houden met de luchtstromingen in de straat. Beplanting kan in een straat fungeren als barrière voor de doorstroming, waardoor de vermenging met verse lucht vermindert. Daardoor wordt de vervuilde lucht niet goed verdund en gaat de luchtkwaliteit achteruit. Om die situatie te voorkomen, moet rekening worden gehouden met een aantal aspecten, zoals boomsoort, beoogde eindvorm, kroondichtheid, plantdichtheid, positionering en onderhoud. Vooral in een zogenoemde street canyon (zie vraag 9) is de kans groot dat PM 10 en NO 2 onder het bladerdak blijven hangen, waardoor de luchtkwaliteit verslechtert. Als grove vuistregel geldt dat de kronen van de bomen (in de eindvorm) elkaar niet mogen raken en dat de kronen niet meer dan 1/3 e deel van de straat mogen overkappen. Een meer zuilvormige en open kroonstructuur bevordert eveneens de doorstroming (zie vraag 45). De bomen dienen minimaal 15 meter uit elkaar te staan en kunnen het beste enige meters van de wegrand worden geplaatst. Hierdoor hangen de bomen minder snel over de rijbanen. Dit is uiteraard afhankelijk van de boomsoort. In het beheer van de bomen moet erop worden gelet dat de bomen niet een te dichte kroon ontwikkelen, te ver over de straat gaan hangen en niet in elkaar groeien. Kan het aankleden van een 38 rotonde met beplanting de luchtkwaliteit verbeteren? Het effect van beplanting aanbrengen op een rotonde op de concentraties PM 10 en NO 2 is niet bekend. In principe neemt de afvangst van PM 10 en NO 2 door de beplanting toe. Dit effect is waarschijnlijk te klein om de luchtkwaliteit te verbeteren. 41

42 P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t Draagt dak- en gevelgroen bij 39 aan een betere luchtkwaliteit? Dit is niet bekend. Het effect van dak- en gevelgroen op de luchtkwaliteit is in Nederland niet onderzocht. In Duitsland is onderzoek [23] gedaan naar de depositie van stof op gevelgroen, maar dat betreft de depositie van grote stofdeeltjes, namelijk tot 100 µm. Uit dit onderzoek zijn geen conclusies te trekken over de hoeveelheid afgevangen fijn stof. De gevolgen van dakgroen voor luchtstromingen in de straat zijn niet onderzocht. Gevelgroen heeft een remmend effect op de windsnelheid vlak aan de gevel, maar een meter voor de gevel zijn geen verschillen gevonden tussen een kale muur en begroeide muren [50]. Bij gevelgroen ondervindt de opwaartse wind meer weerstand dan bij een niet-begroeide muur. Door deze grotere weerstand mengt de vervuilde lucht minder met schonere lucht en neemt de concentratie vervuilende stoffen in de straat minder af. Maar gevelgroen zorgt ook voor meer turbulentie, waardoor inmenging met schone lucht juist wordt bevorderd. En door gevelgroen neemt de afvangst van fijn stof en NO 2 iets toe. Het is niet bekend wat het uiteindelijke effect van al deze processen is op de luchtkwaliteit. Wel is in Nederland de hoeveelheid fijn stof op klimop langs de N259 te Bergen op Zoom onderzocht [24]. Deze studie had echter een ander doel, en vanuit de onderzoeksgegevens valt niet te berekenen hoeveel fijn stof klimop afvangt en hoeveel deze plant als gevelbegroeiing kan bijdragen aan het verbeteren van de luchtkwaliteit. Hoe moet dak- en gevelgroen 40 worden aangelegd? Het is niet onderzocht hoe dak- en gevelgroen eruit moet zien voor een optimale bijdrage aan het verbeteren van de luchtkwaliteit. Wel kan een aantal richtlijnen worden gegeven. Dak- en gevelgroen moet de vermenging van vervuilde lucht met schone lucht zo min mogelijk belemmeren. Bij dakgroen betekent dit dat de luchtinstroom in de lager gelegen straten gewaarborgd wordt door een beperkte hoogte van het gebruikte groen. Een sedumdak van zo n 5 cm hoog remt de wind nauwelijks (zie figuur 11). Maar hoge beplanting zal de windsnelheid verminderen en daarmee de instroom hinderen van schonere lucht in de omliggende straten. Gevelgroen remt de opstuwende wind langs de gevel. Hoe groot het effect van deze verhoogde weerstand is op de doorstroming en daarmee de luchtkwaliteit, is onbekend. Het effect van de afzetting (depositie) van fijn stof wordt vergroot als de wind door het groen heen kan stromen. Het plaatsen van gevelgroen los van de gevel maakt dit mogelijk. Er is niet vastgesteld dat gevelgroen, tegen een gevel of vlak voor een gevel, daadwerkelijk de concentratie fijn stof verlaagt. Waar in een woonwijk plaats je 41 bomen en struiken om de luchtkwaliteit te verbeteren? Een eenvoudig antwoord op deze vraag is niet mogelijk. De lokale omstandigheden, waaronder de achtergrondconcentratie, de verkeersbelasting en de wegtypen in de wijk, zijn bepalend voor de beste locaties om bomen en struiken aan te planten. 42

43 Om het effect van depositie van vervuilende stoffen op beplanting te vergroten (zie vraag 10), worden bomen bij voorkeur geplant op winderige plaatsen. De afvangst van fijn stof neemt namelijk toe bij hogere windsnelheden, doordat de botsingskans van de deeltjes toeneemt. Bovendien verloopt de aanvoer van vervuilende stoffen in de kroon bij hogere windsnelheden beter dan bij lage windsnelheden, wat gunstig is voor de totale afvangst. Afname van windsnelheid treedt op dergelijke plaatsen wel op, maar de verdunning met schonere lucht blijft voldoende gewaarborgd. Knelpunten met luchtkwaliteit treden vooral op bij windluwe locaties met veel uitstoot. Op dergelijke locaties moeten bomen zodanig worden aangeplant dat ze de luchtdoorstroming zo min mogelijk hinderen. Dit betekent onder andere: voldoende afstand tussen de bomen onderling; boomsoort met een open kroon (meer dan 30 procent optische porositeit, zie vraag 12); boomsoort met opgaande kroon (vooral groei in de hoogte, minder in de breedte); kroon die niet meer dan 1/3 e deel van de straatbreedte overkapt (zie ook vraag 56). Zo wordt voorkomen dat de concentraties NO 2 en PM 10 toenemen door gebrek aan verdunning van de vervuilde lucht door schone lucht van buiten de weg. De afvangst van NO 2 en PM 10 door de beplanting is onvoldoende om de toename van de concentraties door verminderde verdunning te compenseren. 4 T o e p a s s i n g v a n b e p l a n t i n g i n d e p r a k t i j k Figuur 11. Voorbeeld van een sedumdak (foto: Joris Voeten) 43

44 Het is niet mogelijk om aan te geven bij welke verkeersbelasting bomen zorgen voor het overschrijden van de grenswaarden, omdat de berekeningen worden uitgevoerd met voor de locatie specifieke achtergrondconcentraties. Bij een hogere achtergrondconcentratie ontstaan bij dezelfde verkeersbelasting en met bomen eerder knelpunten dan bij een lagere achtergrondconcentratie in dezelfde situatie. Er zijn geen beperkingen om bomen en struiken in een woonwijk te planten als er geen knelpunten zijn met de luchtkwaliteit en er niet verwacht wordt dat door sterke toename van de verkeersbelasting op termijn wel knelpunten zullen ontstaan. Figuur 12. CARII-wegtypen [33] 1 2 Hoe moet de beplanting eruitzien voor een goede werking? 42 De effecten van beplantingsprofielen op de luchtkwaliteit zijn niet onderzocht. Wel is een aantal algemene aandachtspunten te geven. Bomen en struiken hebben een beperkt effect op de luchtkwaliteit (zie vraag 21); daarom kan eigenlijk niet gesproken worden van een optimale werking. Toch is het van belang om rekening te houden met de algemene mechanismen (zie hoofdstuk 2) en de onderzoeksresultaten zoals beschreven in hoofdstuk 3. Verkeerde toepassing kan namelijk leiden tot een negatief effect op de luchtkwaliteit. In straten met relatief weinig verkeer, en in straten die geen street canyon zijn, zal beplanting over het algemeen niet leiden tot normoverschrijding. De verdunning van de vervuilende stoffen met schonere lucht verloopt in al deze straten doorgaans goed en de effecten van de beplanting op de luchtdoorstroming zijn relatief klein. Wel moet het uitgangspunt bij de soortkeuze en de plaats van de beplanting zijn dat de luchtdoorstroming zo min mogelijk wordt gehinderd. P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t 3A 3B 4 H1 H2 L1 L2 L1/H1 < 3 1,5 < L2/H2 < 3 L1/H1 < 1,5 L2/H2 < 1,5 L1/H1 < 3 H= Hoogte gebouw L = Afstand weg-as tot bebouwing (m) Onder street canyon wordt verstaan een straat met aan beide zijden van de straat bebouwing. Er worden twee typen street canyons onderscheiden, type 3A en 3B (zie figuur 12). 44

45 Figuur 13. De kroonopbouw is meer verticaal gericht dan horizontaal, zodat de takken niet over de straat heen hangen van fijn stof dan bomen met grote brede bladeren, doordat ze meer turbulentie veroorzaken. Bomen met grote brede bladeren verliezen s winters hun bladeren, waardoor de afvangst van stof in deze periode sterk vermindert. Planten met brede bladeren hebben wel een positief effect op de opname van gasvormige vervuiling, zoals NO 2, omdat de bladeren veel huidmondjes hebben. Een extra eis voor deze breedbladige loofbomen is dat voor de opname van NO 2 de groeiomstandigheden zoals watervoorziening en doorwortelbare ruimte goed moeten zijn, omdat een slechte conditie en stress de NO 2 -opname aanzienlijk vermindert (zie vraag 14). 4 T o e p a s s i n g v a n b e p l a n t i n g i n d e p r a k t i j k In straten met aan weerszijden bebouwing (de street canyon) en veel verkeer, moeten de bomen op grote afstand worden geplaatst en een beperkte omvang en een open kroonstructuur hebben (zie ook vraag 12, 41 en 56). Voor bomen vlak naast een weg is een opgaande kroon beter dan een brede kroon, zodat de takken niet over de straat heen hangen (figuur 13). Zo kan worden voorkomen dat er in de street canyon een gesloten bladerdak ontstaat. Dit verhindert de vermenging met schone lucht, waardoor de concentraties vervuilende stoffen toenemen. Dit kan bijvoorbeeld met groenblijvende naaldbomen met een open kroon en een verticale kroonstructuur, die op voldoende afstand zijn aangeplant. Bomen met naalden of kleine, lancetvormige bladeren zijn beter geschikt voor het afvangen Kan de achtergrondconcentratie 43 worden verlaagd door hagen achter elkaar te planten? Alle onderzoeksresultaten wijzen in de richting van een zeer beperkt effect van een enkele haag op de luchtkwaliteit. Er zijn geen aanwijzingen dat het plaatsen van meerdere hagen een beter effect heeft. Bij het plaatsten van een haag treedt bij voldoende windsnelheid verdunning van PM 10 en NO 2 op door opstuwing van de vervuilde lucht en vermenging met schone lucht (zie ook vraag 9 en 20). Daarnaast leiden diffusie, depositie en impactie tot een afname van de hoeveelheid PM 10 en NO 2 in de lucht. De berekende effecten van een haag op de luchtkwaliteit zijn gering, concluderen Janssen et al. [27]. Zij berekenden ook dat het effect op de luchtkwaliteit vlak achter de haag zelfs negatief kan zijn. Er is daar sprake van windschaduw, een luwte, waardoor achter de haag minder verdunning van PM 10 en NO 2 optreedt. 45

46 Figuur 14. Langs de A50 bij Valburg zijn grove dennen en lindes geplant om de effecten van bomen op de concentraties PM 10 en NO 2 te onderzoeken (foto: Annette Pronk) P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t Metingen van fijn stof en NO 2 bij een natuurlijke bermbegroeiing met bomen (een houtsingel) langs een snelweg laten zien dat de concentraties PM 10 en NO 2 voor en achter de houtwal nauwelijks verschillen [28]. Ook metingen langs een drukke snelweg en speciaal aangelegde beplanting met grove den (Pinus sylvestris) voor het afvangen van fijn stof en met linde (Tilia) voor de opname van NO 2, toonden slechts een zeer beperkt positief effect van de beplanting op de luchtkwaliteit (zie ook figuur 14) [29]. Deze resultaten wijzen in de richting van een zeer beperkt positief effect van een enkele haag op de luchtkwaliteit. Er zijn geen aanwijzingen dat de achtergrondconcentratie verlaagd kan worden door een aantal beplantingsstroken of hagen achter elkaar te planten. Zijn er deskundigen die een 44 beplantingsplan zodanig kunnen verbeteren dat de gunstige eigenschappen van beplanting zo goed mogelijk worden benut en dat geen nieuwe knelpunten ontstaan? Met de juiste kennis en informatie kunnen ontwerpers en andere adviseurs voor de buitenruimte een beplantingsplan opstellen dat zo min mogelijk nadelige gevolgen heeft voor de luchtkwaliteit. Deze publicatie biedt daarvoor goede informatie. Daarnaast moet de adviseur uiteraard de basiskennis hebben die in zijn algemeenheid vereist is voor het maken van beplantingsplannen. Gezien de beperkte effecten van beplanting in stedelijke situaties op de verbetering van de luchtkwaliteit, is minimaliseren van het negatieve effect van luchtstagnatie het hoogst haalbare. In buitenstedelijk gebied kunnen grotere 46

47 oppervlakken beplanting wel mogelijkheden bieden voor het verminderen van de achtergrondconcentraties vervuilende stoffen in de lucht. Het is ook mogelijk om met gebruik van zogeheten CFD-computermodellen (de afkorting CFD staat voor computational fluid dynamics) een analyse te laten uitvoeren naar de effecten van verschillende beplantingen op de luchtkwaliteit op een bepaalde locatie. De resultaten van deze berekeningen zijn indicatief. Ze hebben geen wettelijke status, maar kunnen wel beslissingen ondersteunen over de aanleg van beplanting in relatie tot de luchtkwaliteit. Met een modelanalyse ontstaat inzicht in het effect van de beoogde bomen en/of struiken in hun eindvorm. Een relevante vraag is bijvoorbeeld: zal door de beplanting de verdunning afnemen en leidt dat tot knelpunten, nu of in de toekomst? De computeranalyse kan bij dergelijke vragen een handzaam hulpmiddel zijn. Wat kun je het beste doen voor 45 de luchtkwaliteit met een bestaande groenstructuur? Een bestaande bomenstructuur moet zodanig worden onderhouden dat die een goed doorlatende structuur heeft. Daardoor blijft de luchtdoorstroming in de straat op peil en is de afvangst van PM 10 en NO 2 zo goed mogelijk. Als de kroonstructuur te dicht is, dat wil zeggen een optische porositeit heeft van minder dan 30 procent [6] (zie ook vraag 12), neemt de afvangst van fijn stof in de kroon af. Soms is het noodzakelijk het aantal bomen en/of struiken in de straat te verminderen als de verdunning te veel wordt belemmerd, bijvoorbeeld in een street canyon (zie vraag 42). Ook kan dan worden gedacht aan het vervangen van bestaande bomen door soorten met een meer open kroonstructuur of met een kleinere kroon. Welke beplantingsmaatregelen 46 zijn effectief om de luchtkwaliteit in een street canyon te verbeteren? Vooral maatregelen die de luchtdoorstroming bevorderen, zijn effectief in een street canyon. Zo kunnen de kronen het beste regelmatig gesnoeid worden, zodat de overhangende takken niet verder over de weg gaan hangen dan 1/3 van de wegbreedte. Ook kan het nodig zijn enkele bomen te verwijderen of te vervangen door bomen met kleinere en/of poreuzere kronen. Heeft een aflopend wegprofiel 47 met lage beplanting meer effecten dan vlakke wegen? Of een verdiepte weg? Daarover is te weinig bekend om conclusies te kunnen trekken. Er zijn geen studies uitgevoerd naar de effecten van het wegprofiel op de luchtkwaliteit in combinatie met type beplanting. Wel zijn er twee onderzoeken gedaan naar de luchtkwaliteit langs een verdiepte en een niet-verdiepte snelweg met en zonder een bos [20, 21]. Op grond van de resultaten in die publicaties kan geen uitspraak worden gedaan worden over de oorzaak van de afname van de gemeten concentratie. 4 T o e p a s s i n g v a n b e p l a n t i n g i n d e p r a k t i j k 47

48 P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t Draagt een begroeid geluidsscherm 48 meer bij aan het verlagen van de concentraties fijn stof en NO 2 dan een onbegroeid geluidsscherm? Dat is niet bekend. Er is geen onderzoek uitgevoerd naar de effecten van een begroeid geluidsscherm. Wel is er een praktijkstudie uitgevoerd naar de invloed van diverse soorten schermen op de concentraties fijn stof en NO 2 langs de A28 [22]. In deze studie is een aantal typen schermen onderzocht, waaronder een begroeid hekwerk, maar geen begroeid geluidsscherm. Deze studie maakt duidelijk dat de NO 2 -concentratie vlak achter een begroeid, poreus hekwerk (zie figuur 15) niet beter is dan achter het gladde, ondoorlatende standaardscherm. Er bestaat zelfs een tendens dat de NO 2 -concentratie iets hoger is bij het begroeide hekwerk dan het bij het standaardscherm, maar het verschil is niet significant door de grote spreiding rondom de gemeten gemiddelde concentratie NO 2. De algemene conclusie uit deze studie is dat een glad scherm het beste is voor de luchtkwaliteit, omdat dit de luchtcirculatie het minst hindert. Daarnaast speelt het effect van de turbulentie. Een glad geluidsscherm is ondoorlatend, waardoor er achter dit scherm turbulentie ontstaat. Hierdoor ontstaat extra menging (zie ook figuur 3). Bij een doorlatend scherm is die turbulentie aan de achterkant afwezig (figuur 3). Door de afgenomen windsnelheid achter het scherm hopen de vervuilende stoffen zich daar op. Overigens is het aannemelijk dat bij een begroeid scherm (hekwerk of geluidsscherm) de opwaartse wind meer weerstand ondervindt dan bij een niet-begroeid scherm. Door deze grotere weerstand mengt de vervuilde lucht minder met schonere lucht en neemt de concentratie fijn stof in de straat of boven de weg minder af. In een rekenvoorbeeld (zie vraag 16) is aangetoond dat de opname van NO 2 door een klimophaag in het niet valt bij de NO 2 -uitstoot van een gemiddelde doorvoerweg. Het is niet bekend of de eventuele geringe positieve effecten van het afvangen van fijn stof voldoende opwegen tegen de te verwachten negatieve effecten van de verminderde verdunning. Resultaatverwachting Kan het plaatsen van slimme 49 beplanting de uitstoot door de toenemende verkeersintensiteit compenseren? Nee, zelfs rekening houdend met de ontwerpaanbevelingen (zie vraag 36 tot en met 48), is het effect op de luchtkwaliteit te beperkt om de toenemende verkeersemissies te compenseren (zie ook vraag 21 en 22). Waar is het verbeterende effect 50 van beplanting het grootst? In de stedelijke omgeving of juist in het buitengebied? In het buitengebied. Grote bossen rondom steden kunnen een positief effect hebben, omdat ze de achtergrondconcentratie van vervuilende stoffen kunnen verlagen. In de stedelijke omgeving is over het algemeen uitsluitend ruimte voor kleinere beplantingselementen. Deze kunnen in het meest gunstige geval slechts voor een zeer beperkte verbetering zorgen, en in ongunstige gevallen voor 48

49 Figuur 15. Linkerfoto: een glad scherm geeft het beste resultaat, omdat dit de luchtcirculatie het minst hindert. Rechterfoto: het begroeide hekwerk verlaagt de NO 2 -concentratie niet in vergelijking met een glad geluidsscherm. 4 T o e p a s s i n g v a n b e p l a n t i n g i n d e p r a k t i j k verslechtering van de luchtkwaliteit omdat ze de luchtdoorstroming hinderen (zie ook vraag 41). Verdunning van vervuiling door opstuwing bij bomenrijen treedt in stedelijke omgeving ook minder op dan in het landelijk gebied. Dat komt doordat in de stedelijke omgeving de windsnelheid boven het wegdek over het algemeen geringer is dan op het platteland. In het buitengebied verlaagt het aanleggen van grote bosgebieden rondom steden de achtergrondconcentratie. Berekeningen voor de West Midlands en Glasgow in Groot-Brittannië laten afnames van de achtergrondconcentraties fijn stof zien [19] (zie ook vraag 32). Kan bij normoverschrijding 51 het plaatsen van slim groen het knelpunt oplossen? Nee, het plaatsen van slim groen is geen geschikte maatregel om normoverschrijdingen aan te pakken (zie ook vraag 21 en 22). Op locaties waar normoverschrijdingen optreden, is het wel zinvol te kijken of de beplanting een rol speelt bij het ontstaan van de overschrijding, zoals in een street canyon. Alle obstakels, dus ook beplanting, hinderen daar de verdunning van PM 10 en NO 2 uit het verkeer, en zeker grote bomen. Deze kunnen daarom bijdragen aan een normoverschrijding. Rekening houden met de ontwerpaanbevelingen voor beplanting (zie vraag 36 49

50 tot en met 48) verbetert de verdunning en daarmee de luchtkwaliteit. Is het effect van de beplanting op 52 de luchtkwaliteit uit te drukken in geld? Tot nu toe is het niet mogelijk om het effect van de beplanting op de luchtkwaliteit uit te drukken in geld. In sommige buitenlandse studies wordt wel een koppeling gemaakt tussen de berekende effecten van beplanting op de luchtkwaliteit en veranderingen in de daaraan gerelateerde kosten voor de gezondheidszorg via epidemiologische modellen [30]. Deze studies houden echter geen rekening met negatieve effecten van beplanting door een verminderde verdunning. Een andere methode om eventuele opbrengsten te berekenen, is het gebruik van de hoeveelheden verwijderde stoffen en die te koppelen aan gestandaardiseerde kosten voor deze stoffen in het milieu [3]. Alle studies geven echter aan dat de koppeling van bovengenoemde effecten aan geld nog verder ontwikkeld moet worden en dat die koppeling omgeven is met grote onzekerheden. P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t 50

51 5 M e t e n e n r e k e n e n Wet- en regelgeving Hoe wordt in Nederland de 53 luchtkwaliteit in het stedelijk gebied berekend? In de Regeling beoordeling luchtkwaliteit 2007 [r1] staan regels voor het berekenen van de concentraties van vervuilende stoffen, zoals fijn stof (PM 10 ) en stikstofdioxide (NO 2 ). De berekeningen moeten worden uitgevoerd met de standaardrekenmethoden uit de regeling. De methoden worden toegelicht in de Handreiking Rekenen aan Luchtkwaliteit [31]. Bij bebouwing langs wegen wordt Standaardrekenmethode 1 toegepast, waarbij de luchtkwaliteit met het model CARII wordt berekend. De gebruiker voert verschillende gegevens in, onder meer het wegtype, de bebouwing/verkeersomgeving (inclusief de bomenfactor, zie vraag 55) en de verkeersgegevens. Met de emissiefactoren die horen bij de verkeersgegevens, is de verkeersbijdrage aan de vervuiling bekend. Samen met de landelijk vastgestelde achtergrondconcentraties voor de specifieke locatie, zijn dan de totale concentraties te berekenen. Die kunnen worden getoetst aan de grenswaarden. Welke computermodellen houden 54 rekening met de effecten (zowel positief als negatief) van beplanting op de luchtkwaliteit? Zijn deze modellen goedgekeurd? In Nederland zijn verschillende modellen goedgekeurd voor het berekenen van de luchtkwaliteit: CARII, Pluim Snelweg, VLW, ADMS en STACKS+. Zie de website van het ministerie van Infrastructuur en Milieu voor een overzicht van goedgekeurde modellen [w4]. CARII houdt alleen rekening met de negatieve effecten van bomen op de luchtkwaliteit met behulp van de zogeheten bomenfactor (zie vraag 55). Het gunstige effect van bomen, door de afvangst van vervuilende stoffen, is verwaarloosbaar ten opzichte van het negatieve effect: de belemmering van de verdunning met schone lucht. De andere modellen houden geen rekening met de effecten van bomen of struiken. Daarnaast bestaan er diverse internationale modellen, onder meer ENVI-met [34], Urban ForestEffects [35], fluidyn-panair [w3] en CiTTyCAT [36], die voor straten of grotere (stedelijke) gebieden veranderingen in concentraties stoffen (onder andere NO 2 en fijn stof) berekenen en die ook rekening kunnen houden met de effecten van bomen en/of struiken. Deze modellen zijn niet goedgekeurd en mogen daarom in Nederland niet worden gebruikt voor een juridische onderbouwing van de effecten op de luchtkwaliteit. Wat is de bomenfactor, hoe 55 gebruik je die en waarom zit die in het goedgekeurde rekenmodel CARII? De bomenfactor is een grove benadering van de effecten van bomen op veranderingen in de concentratie van vervuiling die afkomstig is van het verkeer (de verkeersbijdrage) in een straat. Uitgangspunt hierbij is dat het gunstige effect van bomen, namelijk door de afvangst van vervuilende stoffen, veel kleiner is dan het negatieve effect, namelijk de stagnatie van de lucht. Voor de stagnatie zijn de positie en de grootte van de beplanting en de overheersende windrichting van doorslaggevend belang. 51

52 Figuur 16. Schematisch overzicht van de bomenfactor in CARII versie 9.0 [33] Open deel, 2/3 x wegbreedte, 15 m Bomenfactor = 1 Bomenfactor = 1,25 Bomenfactor = 1,5 P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t De bomenfactor is door de opstellers van het CARII-model ontwikkeld op basis van windtunnelonderzoek [32]. In 2008 is er een kritische evaluatie uitgevoerd [15], waarbij is gekeken naar de effecten op de windsnelheid en het effect van het afvangen van fijn stof en NO 2. Die evaluatie gaf geen aanleiding om de bomenfactor te herzien. De bomenfactor kent drie waarden, zie figuur 16 [33]: Bomenfactor 1: hier en daar bomen, of in het geheel niet; Bomenfactor 1,25: één of meer rijen bomen met een onderlinge afstand van minder dan 15 meter met openingen tussen de kronen; Bomenfactor 1,5: de kronen raken elkaar en overspannen minstens een derde gedeelte van de straatbreedte. Als de bomenfactor in de berekeningen wordt betrokken, wordt de jaargemiddelde verkeersbijdrage aan de vervuiling van de lucht dus met 0, 25 of 50 procent verhoogd [33]. De bomenfactor is een robuuste factor die echter geen rekening houdt met het type bomen. VITO heeft een modelstudie uitgevoerd naar het effect van bomen op de concentratie NO 2 en fijn stof in een street canyon (type 3A), bij een verkeersbelasting van voertuigen per dag (bijlage I, [5]). Zowel voor NO 2 als voor PM 10 en PM 2.5 leidde de aanwezigheid van bomen tot een concentratieverhoging van de verkeersbijdrage die lag tussen de 8 en 31 procent (zie bijlage I). Dat is globaal in overeen stemming met de bomenfactor van 1,25. Welke maatregelen kunnen 56 worden genomen om de bomenfactor naar 1 te verlagen? Bomenfactor 1 is gedefinieerd als hier en daar bomen (zie figuur 16), of geen bomen (zie vraag 55). Hier en daar is als volgt gespecificeerd: 52

53 Tabel 6. Maatregelen om de bomenfactor te verlagen Uitgangssituatie Mogelijke maatregelen Aandachtspunten Plantafstand <15 m Plantafstand >15 m, kronen raken elkaar Plantafstand >15 m, kronen raken elkaar niet, kronen overspannen > 1/3 van de straatbreedte Bij elk van de situaties Gedeelte van de bomen verwijderen, zodanig dat de plantafstand >15 m wordt Kronen zodanig snoeien dat er openingen ontstaan tussen de kronen Als snoei niet mogelijk is, (deel van de) bomen verwijderen of vervangen door een andere soort of cultivar met een smallere kroon, of door een soort die goed te snoeien is Kronen zodanig snoeien dat ze minder dan 1/3 van de straatbreedte overspannen Als snoei niet mogelijk is, bomen verwijderen of vervangen door een andere soort of cultivar met een smallere kroon, of door een soort die goed te snoeien is Herinrichting Alle bomen verwijderen De keuze voor de te verwijderen bomen is altijd afhankelijk van de omstandigheden op de locatie en vereist deskundig en integraal advies vanuit de vakgebieden stedenbouw en/ of landschapsarchitectuur, groen/bomen en civiele techniek Deskundige snoei vereist in verband met behoud van conditie en vorm van de boom Deskundige snoei vereist in verband met behoud van conditie en vorm van de boom Bij herinrichting moeten de specificaties voor de bomenfactor 1 worden meegenomen in het ontwerp, naast alle andere eisen en randvoorwaarden die voor de locatie gelden 5 M e t e n e n r e k e n e n de onderlinge afstand tussen de bomen is groter dan 15 meter; er zijn openingen tussen de boomkronen; de straat wordt niet meer dan voor een derde gedeelte van de straatbreedte overspannen door boomkronen. De maatregelen om de bomenfactor tot 1 te verlagen, moeten er daarom voor zorgen dat aan de bovenstaande specificaties wordt voldaan. De geschikte maatregel is afhankelijk van de uitgangssituatie. Zie tabel 6. De achterliggende gedachte van de bomenfactor is de belemmering van de luchtdoorstroming. Het is uiteraard mogelijk om de luchtdoorstroming te vergroten met andere maatregelen dan de bovengenoemde. Bijvoorbeeld, wanneer de bomen een plantafstand <15 m hebben, is het in sommige gevallen 53

54 P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t mogelijk om in de kronen zodanig te snoeien dat deze opener worden (hogere optische porositeit, zie vraag 12 en 41). Ook kunnen de kronen zelf worden teruggesnoeid, zodat de kroonvorm smaller wordt. Daarnaast is het mogelijk de bomen te vervangen door een soort met een smallere kroonvorm, of een met een kroon die van nature opener is. Maar als de plantafstand <15 m blijft, mag dit niet worden gebruikt om de bomenfactor tot 1 te verlagen. Er zijn geen richtlijnen die aangeven bij welk aantal bomen en bij welke grootte en dichtheid van de kroon de luchtdoorstroming voldoende op peil blijft. De relatie tussen luchtdoorstroming en kroondichtheid zou daarvoor moeten worden vastgesteld. Modelberekeningen kunnen een indicatie geven, bijvoorbeeld met de modelberekeningen van VITO zoals beschreven in bijlage I. Zijn er normgetallen waarmee we 57 kunnen rekenen om de effecten van beplanting mee te wegen? Er bestaan normgetallen in de vorm van de bomenfactor uit het model CARII (zie vraag 55). Als de vorm van bomen in een straat overeenkomt met die in figuur 16, wordt de bomenfactor als normgetal toegepast voor het berekenen van het effect van de bomen op de verandering van de verkeersbijdrage aan de vervuiling. Een situatie met twee dichte rijen bomen waarbij de kronen ten minste een derde deel van de weg overspannen, resulteert bijvoorbeeld in een normgetal van 1,5: de verkeersbijdrage wordt dan in de berekeningen met 50 procent verhoogd. Normgetallen voor het beschrijven van de positieve effecten van bomen en struiken op de luchtkwaliteit of de verkeersbijdrage bestaan niet. Het is ook maar zeer de vraag of die zin zouden hebben. Ze zouden wellicht kunnen suggereren dat de positieve bijdrage substantieel is, terwijl de positieve bijdrage juist heel klein is. Hoe onderbouw je voor een 58 gebied wat het effect van beplanting is op de luchtkwaliteit? Op dit moment is alleen het model CARII goedgekeurd om via de bijbehorende bomenfactor de effecten van bomen op de luchtkwaliteit te berekenen (zie vraag 55). De bomenfactor in CARII houdt alleen rekening met de negatieve effecten van bomen op de luchtdoorstroming. Het negatieve effect dat bomen zo hebben op de verkeersbijdrage is ruwweg tienduizend maal groter dan het positieve effect van afvangst [15]. Er bestaan diverse internationale modellen, onder meer ENVI-met [34], Urban Forest- Effects [35], fluidyn-panair [w3] en CiTTyCAT [36], die voor straten of grotere (stedelijke) gebieden veranderingen in concentraties stoffen (onder andere NO 2 en PM 10 ) berekenen en die ook rekening houden met de effecten van bomen en/of struiken. Deze modellen zijn niet goedgekeurd en mogen daarom in Nederland niet worden gebruikt voor een juridische onderbouwing van de effecten op de luchtkwaliteit. De genoemde modellen verschillen in complexiteit en daarmee ook in de mogelijkheden om een verminderde luchtdoorstroming mee te wegen in de berekeningen. ENVI-met en fluidyn-panair houden rekening met de veranderingen in de wind in de straat als gevolg van de aanwezigheid van bomen. De 54

55 berekende resultaten hangen sterk af van de specifieke vraagstelling. In het algemeen zijn de berekende positieve effecten van bomen beperkt en worden de positieve effecten overschaduwd door het negatieve effect op de luchtdoorstroming. Urban ForestEffects en CiTTyCAT houden geen rekening met de effecten van bomen op de luchtdoorstroming. Doordat daarin wel wordt meegewogen dat de afvangst van fijn stof en NO 2 toeneemt bij meer bladoppervlak, geven deze modellen een veel te optimistisch beeld van de rol van beplanting op de luchtkwaliteit. Onderzoek Waarom verschillen wetenschappers van mening over het effect 59 van beplanting op de luchtkwaliteit? Er lijken soms tegenstrijdige meningen te zijn. Uiteindelijk blijkt dat de verschillen erg meevallen. Over een aantal zaken is iedereen het namelijk eens: Beplanting kan vervuilende stoffen af vangen (zie vraag 10 en 14); Beplanting kan de windsnelheid sterk verlagen (zie vraag 9); Beplanting kan de windrichting veranderen (zie vraag 9). Het is alleen onmogelijk om algemene uitspraken te doen over het effect van beplanting op de luchtkwaliteit. Er kan alleen worden gesproken over een te verwachten effect voor een bepaalde situatie. Dit komt omdat de grootte van de bovengenoemde effecten, en hoe ze op elkaar inwerken, afhankelijk is van verschillende factoren. Dit zijn onder andere de locatie en het schaalniveau waarover het gaat (bijvoorbeeld een specifiek kruispunt, of juist een hele regio), het type en de vorm van de beplanting en de weersomstandigheden. De effecten zijn ook nog eens lastig te bepalen: ze kunnen tegengesteld zijn (de afvangst weegt dan lokaal niet op tegen de verhoging door luchtstagnatie), het meten van de effecten is moeilijk (zie vraag 60) en het doorrekenen van effecten met modellen heeft beperkingen (zie vraag 58). Het is ook belangrijk de relatieve betekenis van de afvangst te zien. De hoeveelheid afgevangen stoffen is relatief gering ten opzichte van de totale hoeveelheid vervuilende stoffen die door menselijke activiteiten wordt geproduceerd. Een afvangst van honderden grammen fijn stof per boom per jaar lijkt veel, maar die afvangst heeft in de praktijk een te verwaar lozen effect op de concentraties die bij de knelpunten optreden. Het is ook belangrijk te onderscheiden waarover de uitspraken precies gaan (zie vraag 34). Gaan ze over de absolute aantallen grammen afgevangen fijn stof, of over het effect daarvan op de concentratie? Zo kunnen voor een bepaalde situatie twee ogenschijnlijk tegenstrijdige uitspraken allebei waar zijn: Bomenrij vangt kilo s fijn stof af per jaar (op basis van de aanname dat grote bomen in optimale situaties enkele honderden grammen fijn stof per jaar kunnen afvangen); Bomenrij verslechtert de fijnstofconcentratie (omdat de rij de luchtcirculatie kan belemmeren, en bij een grote verkeersuitstoot de afvangst niet opweegt tegen de uitstoot). 5 M e t e n e n r e k e n e n 55

56 P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t In sommige gevallen wordt gebruikgemaakt van cijfers die geen wetenschappelijke basis hebben, of ontstaat er verwarring over verschillende typen fijn stof (zie vraag 34). Daarnaast is er een wezenlijk verschil of er uitspraken worden gedaan over het effect op de gezondheid, of in relatie tot de normen. Op regionaal en landelijk niveau vermindert beplanting de concentraties van vervuilende stoffen. Zo zorgt beplanting voor een betere luchtkwaliteit. En hoe meer beplanting, hoe meer vervuilende stoffen worden afgevangen, hoe beter de luchtkwaliteit. Dit is gunstig voor onze gezondheid. Om aan normen te voldoen, moeten in situaties waar de grenswaarden worden overschreden, lokaal de concentraties worden verlaagd. Omdat het effect van beplanting lokaal relatief gering is, of zelfs negatief kan zijn, is beplanting nooit de oplossing voor een lokaal knelpunt. De bovengenoemde essentiële nuances verdwijnen nog wel eens in de berichtgeving, waardoor het lijkt alsof er tegenstrijdige uitspraken worden gedaan. Zo kunnen persberichten en publieksgerichte brochures per definitie geen wetenschappelijke nuances bevatten. Koppen en samenvattingen beperken zich uiteraard tot korte, pakkende boodschappen. Bij complexe materie, zoals het effect van beplanting op luchtkwaliteit, leidt dit in veel gevallen onvermijdelijk tot onevenwichtige informatie. Waarom is het meten van het 60 effect van beplanting op de luchtkwaliteit zo moeilijk? Er zijn verschillende factoren die het meten van de effecten van beplanting op de luchtkwaliteit lastig maken. Zo is het in de stedelijke omgeving moeilijk om twee locaties met voldoende weglengte te vinden die dezelfde emissies ondervinden en die alleen verschillen in de aanwezigheid van bomen of struiken. Het meten van luchtkwaliteit wordt bovendien bemoeilijkt door de grote variaties in meteorologische omstandigheden, verkeersaanbod, achtergrondconcentraties en meetinstrumenten. Rondom de gemeten gemiddelde concentratie van een vervuilende stof zit daarom een grote spreiding. Voor fijn stof bedraagt deze spreiding bij een langdurige meetcampagne minimaal 10 procent van het gemiddelde. De ve rlaging van de concentratie fijn stof door aanwezigheid van bomen wordt geschat op maximaal enkele procenten [3]. Een verlaging met slechts enkele procenten is bij een spreiding van 10 procent in de meetwaarden wetenschappelijk niet vast te stellen. Om de effecten van beplanting op de concentratie fijn stof te kunnen bepalen met metingen, is minimaal een verbetering van ruim 10 procent noodzakelijk. Zelfs in windtunnelonderzoeken, waarbij alle fijn stof volledig door de planten wordt gestuurd, blijkt dat de hoeveelheid die achterblijft op de planten slechts enkele procenten is van de totale aangeboden hoeveelheid (maximaal 2,8 procent in Zwarte den (Pinus nigra), voor deeltjes van 1,3 µm bij een windsnelheid van 10 m/s [37]). Ook bij het meten van de NO 2 -concentratie in de lucht kampen onderzoekers met een forse 56

57 spreiding. De opname van NO 2 door goed groeiende planten bedraagt slechts enkele procenten van de verkeersemissies (zie vraag 16 en 22). Het effect daarvan op de totale concentratie (achtergrond en verkeersbijdrage samen) is zo gering dat het niet mogelijk is om met metingen veranderingen vast te stellen. Het is moeilijk om windtunnelresultaten op te schalen naar situaties in de buitenlucht. In een windtunnel gaat alle lucht met vervuilende stoffen door de beplanting heen, terwijl dat in het vrije veld niet het geval is. Daar wordt de lucht immers ook over de beplanting heen gestuwd (zie figuur 2). Wordt in Nederland onderzoek 61 gedaan naar luchtkwaliteit en beplanting en zo ja, worden deze studies op elkaar afgestemd? Is dit voldoende, of is er meer onderzoek nodig? Onderzoeken naar de effecten van beplanting op de luchtkwaliteit worden nauwelijks op elkaar afgestemd, vooral vanwege de verschillen in context. Onderzoek wordt veelal uitgevoerd om vragen te beantwoorden die zijn gerelateerd aan specifieke knelpunten. Veel opdrachtgevers zijn op de hoogte van elkaars initiatieven, maar doordat de onderzoeken antwoord moeten geven op specifieke vragen, is afstemming doorgaans niet mogelijk. Tevens dienen de resultaten vertaalbaar te zijn naar praktijkklare oplossingen. Wetenschappelijke theorieontwikkeling is daardoor slechts zelden onderdeel van de onderzoeksopdracht. Om de effecten van beplanting op de luchtkwaliteit daadwerkelijk te kunnen vaststellen en de mechanismen beter te begrijpen, is meer kennis en daarom meer onderzoek nodig. Hoe toon je aan dat de luchtkwaliteit is verbeterd door het 62 plaatsen van bomen? Meten of rekenen? Via metingen is het tot op heden niet mogelijk een verlaging van concentraties door beplanting vast te stellen (zie ook vraag 60). Overigens zijn er veel situaties waarbij bomen juist een negatief effect hebben dat veel groter is dan de positieve bijdrage. Het rekenmodel CARII berekent welk effect het plaatsen van bomen heeft op de luchtkwaliteit (zie vraag 55). Dit is een grove benadering die via de bomenfactor alleen een toename van de concentraties door beplanting meeweegt. Het model is niet geschikt om eventueel geringe veranderingen te berekenen, bijvoorbeeld bij het plaatsen van kleine hoeveelheden bomen met open kronen. Zie vraag 58 voor informatie over andere modellen. Bestaat er een overzicht van alle 63 praktijkproeven die in Nederland zijn uitgevoerd? Tabel 7 biedt een overzicht van alle onderzoeken die in Nederland zijn uitgevoerd en van een aantal studies uit het buitenland [17]. Het betreft zowel metingen als modelleringen. Opvallend is de grote variatie in resultaten voor PM 10 en NO 2. De gerapporteerde effecten zijn over het algemeen effecten ten opzichte van de verkeersbijdrage en niet ten opzichte van de totale concentratie PM 10 en NO 2. 5 M e t e n e n r e k e n e n 57

58 Tabel 7. Overzicht van de gerapporteerde effecten van beplanting op de luchtkwaliteit Bron [de nummers tussen vierkante haken verwijzen naar de literatuurlijst] Inzet Effect NO 2 (*) Effect PM 10 (*) P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t [38] Langs snelweg Kleiner dan 10% Kleiner dan 15-20% [39] Langs snelweg zeer gering - [40] Binnenstedelijke weg Kleiner dan 10-20% - [41] Langs snelweg 10% toename tot 20% afname [27] Langs snelweg Kleiner dan 10% (b) Kleiner dan 10% (b) [42] Groot gebied - Kleiner dan 1% [3] Groot stedelijk gebied Kleiner dan 1% Kleiner dan 1% [43] Groot gebied - 2-7% [19] Groot (stedelijk) gebied [1] Binnenstedelijke weg [44] Binnenstedelijke weg - 3% (ruraal gebied), 0,4% (urbaan gebied) (a) - 4% - Weinig depositie kleinere deeltjes [45] Langs snelweg - tot 80% (c) [46] Street canyon - netto negatief [47] Stadspark/wijk - enkele microgrammen [15] Street canyon 20-60% hogere verkeersbijdrage [14] Binnenstedelijke weg Kleiner dan 10% % hogere verkeersbijdrage [29] Langs snelweg Kleiner dan 1% Kleiner dan 1% [28] Langs snelweg Kleiner dan 26% Kleiner dan 5% (*) Voor wegen is het effect over het algemeen bepaald ten opzichte van de verkeersbijdrage. (a) Het effect van de beplanting op de deeltjesconcentratie is complex. Er treedt wel depositie op, maar de concentraties achter het groen zijn hoger dan bij de referentiemeting zonder beplanting. (b) De door Janssen et al. [27] gerapporteerde effecten zijn ten opzichte van de totale concentratieniveaus (achtergrond + verkeersbijdrage). Relatief ten opzichte van de verkeersbijdragen zijn de effecten dus groter. Een factor twee groter is mogelijk. (c) Wegens afwijkend model moeilijk te beoordelen. 58

59 Worden wetenschappelijke 64 onderzoeksresultaten vertaald naar praktische tools om de luchtkwaliteit met beplanting te verbeteren? Wetenschappelijke onderzoeksresultaten worden momenteel nog niet vertaald naar toepasbare tools, omdat daar nog onvoldoende mogelijkheden voor zijn. Bomen en struiken dragen weliswaar bij aan het verminderen van de hoeveelheid PM 10 en NO 2 in de lucht, maar het effect op de concentraties is dermate beperkt dat het niet goed mogelijk is praktisch toepasbare handvatten of ontwerprichtlijnen te bieden. Daarnaast heeft beplanting een duidelijk effect op de luchtdoorstroming in straten [5]. Doorgaans hebben bomen een averechts effect op de luchtkwaliteit doordat ze de luchtdoorstroming sterk verminderen. Dit negatieve effect van beplanting wordt nog maar weinig vertaald naar de praktijk, omdat dat leidt tot impopulaire maatregelen, zoals het verwijderen van (alle) beplanting. 5 M e t e n e n r e k e n e n 59

60 L i t e r a t u u r, w e b s i t e s e n w e t - e n r e g e l g e v i n g Nummers tussen vierkante haken in de tekst bijvoorbeeld [1] verwijzen naar de nummers in onderstaande literatuurlijst. Lettercijfercombinaties tussen vierkante haken in de tekst bijvoorbeeld [w1] of [r1] verwijzen naar de letters in de lijst met websites of de wet- en regelgeving. P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t Literatuur 1 Exponierter innerstädtischer Spitzahorn (Acer platanoides) eine effiziente Senke für PM 10?, M. Langner. Karlsruhe, Institut für Geographie und Geoökologie der Universität Karlsruhe, Conifer PM 2.5 deposition and re-suspension in wind and rain events, M.R. Pullman. Ithaca, Cornell University, Air pollution removal by urban trees and shrubs in the United States, D.J. Nowak, D.E. Crane & J.C. Stevens. Urban Forestry and Urban Greening 4: , Air pollution removal by Chicago s urban forest, D.J. Nowak. Report NE-186. Radnor, Northeastern Forest Experiment Station, ENVI-met modelanalyse: effecten van vegetatie op de lokale luchtkwaliteit in een street canyon, B. de Maerschalck, P. Vos, S. Janssen & T. op t Eyndt. 2011/ RMA/R/40. Mol, VITO NV, Design principles for farm forestry A guide to assist farmers to decide where to place trees and farm plantations on farms, N. Abel, J. Baxter, A. Campbell, H. Cleugh, J. Fargher, R. Lambeck, R. Prinsley, M. Prosser, R. Reid, G. Revell, C. Schmidt, R. Stirzaker & P. Thorburn. Barton, Kingston, Rural Industries Research and Development Corporation, The responses of 6 broad-leaved trees during long-term exposure to sulfur dioxide and nitrogen dioxide, P.H. Freer-Smith, Investigations on growth factors in the production of pot plants (Hedera) under glasshouse conditions II Seasonal variations in growth, uptake of nutrient elements and in dry to fresh weight ratio with varying supplies of N, P and K, B. Friis-Nielsen, Differential assimilation of nitrogen dioxide by 70 taxa of roadside trees at an urban pollution level, M. Takahashi, A. Higaki, M. Nohno, M. Kamada, Y. Okamura, K. Matsui, S. Kitani & H. Morikawa, Brooklyn s Urban Forest, D.J. Nowak, D.E. Crane, J.C. Stevens & M. Ibarra. Report NE-290. Newtown Square, USDA Forest Service, Epidemiological evidence of effects of coarse airborne particles on health, B. Brunekreef & B. Forsberg, Kosteneffectieve maatregelen-pakketten bij mineralenbeleid verdergaand dan Minas: boomkwekerij, B.J. van der Sluis, A.A. Pronk, F.C.T. Guiking & W.J.M. Hazelaar. PPO 314. Boskoop, Modelanalyse ter optimalisatie van lokale luchtkwaliteitmaatregelen te 60

61 Waalre. J. Vankerkom, B. Maiheu, B. de Maerschalck & S. Janssen. 2009/ RMA/R/147. Mol, VITO NV, Effecten maatregelen voor oplossen knelpunten luchtkwaliteit in Amsterdam, M. Keuken. TNO-034-UT _RPT-ML. Utrecht, TNO, Effecten van bomen in het CAR II model: Herbepaling van de bomenfactor en literatuuronderzoek naar filtereffecten van bomen, S. Jonkers U-R0234/B. Utrecht, TNO, Effecten van groen op de luchtkwaliteit, J.P. Wesseling, R. Beijk & N. van Kuijeren. RIVM-rapport /2008. Bilthoven, RIVM, Het effect van vegetatie op de luchtkwaliteit Update 2011, J. Wesseling, S. van der Zee & A. van Overveld. RIVM-rapport /2011. Bilthoven, RIVM, Rotterdam gezond groen, gewoon doen! Een literatuurstudie naar de wetenschappelijke relatie tussen groen, gezondheid en milieu en aanbevelingen voor een gezond Rotterdams groenbeleid. S. Vervoort, J. van den Bogaard & I. Walda. Rotterdam, GGD Rotterdam-Rijnmond, Quantifying the effect of urban tree planting on concentrations and depositions of PM 10 in two UK conurbations. A.G. McDonald, W.J. Bealey, D. Fowler, U. Dragosits, U. Skiba, R.I. Smith, R.G. Donovan, H.E. Brett, C.N. Hewitt & E. Nemitz, Effect of roadside planting and road structure on particle matter concentration near road. N. Nasrullah, H. Tatsumoto & A. Misawa, Effect of roadside planting and road structure on NO 2 concentration near road. N. Nasrullah, H. Tatsumoto & A. Misawa, Invloed schermen op de luchtkwaliteit Eindrapport onderzoek naar de werking van (geluids)schermen op de luchtkwaliteit langs snelwegen. G. van Blokland, J. Hooghwerff & C. Tollenaar. IPL-1a. Delft, Rijkswaterstaat (DVS), Stadtklimatische und lufthygienische Entlastungseffecte durch Kletterplanzen in hochbelasteten Innenstadtbezirken. M. Körner & F. Bartfelder, Quantifying the deposition of particulate matter on climber vegetation on living walls. M. Ottelé, H.D. van Bohemen & A.L.A. Fraaij, WHO Air Quality Guidelines for particulate matter, ozone, nitrogen dioxide and sulfur oxide. Geneva, WHO, GGD-richtlijn medische milieukunde Luchtkwaliteit en gezondheid, S.C. van der Zee & I.C. Walda. RIVM-rapport Bilthoven, RIVM, Modelanalyse van de IPL-meetcampagne langs de A50 te Vaassen ter bepaling van het effect van vegetatie op de luchtkwaliteit langs snelwegen: ENVI-met modellering van de ECN 2006 meetcampagne te Vaassen. Eindrapport. S. Janssen, B. de Maerschalck, J. Vankerkom & J. Vliegen. Rapport 2008/ IMS/R/241. Mol, VITO NV,

62 P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t 28 Vegetatie voor een betere luchtkwaliteit. Prijsvraag Meten is weten. Perceel 1: A50 Vaassen. De invloed van vegetatie langs (snel)wegen op de luchtkwaliteit. Eindrapport. A.T. Vermeulen, A. Kraai, J.H. Duyzer, E.J. Klok & A.A. Pronk. ECN-O Delft, Rijkswaterstaat (DVS), Flora-vegetatie voor een betere luchtkwaliteit. H. Erbrink, P. Hofschreuder, S. Jansen, V.H.M. Kuypers, B. de Maerschalck, F. Ruyten, E.A. de Vries & J. de Wolff. Rapport 013. Delft, Rijkswaterstaat (DVS), Mortality and morbidity benefits of air pollution (SO 2 and PM 10 ) absorption attributable to woodland in Britain. N.A. Powe & K.G. Willis, Handreiking Rekenen aan Luchtkwaliteit. Den Haag, ministerie van Infrastructuur en Milieu, Ontwikkeling van twee modellen voor de verspreiding van luchtverontreiniging door verkeer: het TNO-verkeers-model en het car-model. K.D. van den Hout & H.P. Baars. Rapport 88/192. Delft, TNO, Handleiding webbased CAR versie 9.0. Den Haag, Infomil, Simulating surface-plant-air interactions inside urban environments with a three dimensional numerical model, M. Brus & H. Fleer, The urban effects (UFORE) model: quantifing urban forest structure and functions. D.J. Nowak & D.E. Crane. Boise, Idaho (USA), Evaluation of a Lagrangian box model using field measurements from EASE (Eastern Atlantic Summer Experiment) 1996, M.J. Evans, D.E. Shallcross, K.S. Law, J.O.F. Wild, P.G. Simmonds, T.G. Spain, P. Berrisford, J. Methven, A.C. Lewis, J.B. McQuaid, M.J. Pilling, B.J. Bandy, S.A. Penkett & J.A. Pyle, Particulate pollution capture by urban trees: effect of species and windspeed, K.P. Beckett, P.H. Freer-Smith & G. Taylor, Effecten van groenelementen op NO 2 en PM 10 concentraties in de buitenlucht, J.P. Wesseling, J. Duyzer, A.E.G. Tonneijck & C.J. van Dijk. Rapport 2004/383. Apeldoorn, TNO, De invloed van bebouwing en vegetatie op luchtkwaliteit, H.J.T. Bloemen, W. Uiterwijk, E. van Putten & J. Wesseling. RIVM-rapport /2007. Bilthoven, RIVM, Invloed van vegetatie op stikstofdioxideniveaus Een oriënterend onderzoek. H.J.T. Bloemen, W. Uiterwijk & J. Wesseling. RIVM-rapport /2007. Bilthoven, RIVM, Onderzoek naar de luchtkwaliteit rondom een vegetatiestrook langs de snelweg. E.P. Weijers, G.P.A. Kos, W.C.M. van den Bulk & A.T. Vermeulen. Rapport E Petten, ECN, De invloed van de geplande groengebieden nabij de N201 op de achtergrondconcentratie van fijn stof. L.W.A. van Hove. 05/ALT3781. Wageningen, Alterra,

63 43 Estimating the reduction of urban PM 10 concentrations by trees within an environmental information system for planners, W.J. Bealey, A.G. McDonald, E. Nernitz, R. Donovan, U. Dragosits, T.R. Duffy & D. Fowler, Effective tree species for local air-quality management, K.P. Beckett, P. Freer-Smith & G. Taylor, Optimalisatie van geluidsschermen voor de verbetering van de luchtkwaliteit, P. Hofschreuder, A.E.G. Tonneijck & E. Hofschreuder. Rapport 538. Wageningen, Agrotechnology & Foods Innovations B.V., First Research Brief, K. de Ridder. Contract EVK-CT Mol, VITO NV, Research Summary, K. de Ridder. Contract EVK-CT Mol, VITO NV, Shelterbelts and microclimate, J.M. Caborn. ISN Edinburgh, H.M.S.O., Dry deposition of particles and vapors, C.I. Davidson & Y.L. Wu. Berlin, Springer, Vertical greening systems and the effect on air flow and temperature on the building envelope, K. Perini, M. Ottelé, A.L.A. Fraaij, E.M. Haas & R. Raiteri, Regeling beoordeling luchtkwaliteit (Rbl). Den Haag, ministerie van VROM, De invloed van de geplande groengebieden nabij de N201 op de achtergrondconcentratie van fijn stof. L.W.A. van Hove, J. Voeten en anderen. In voorbereiding. L i t e r a t u u r, w e b s i t e s e n w e t - e n r e g e l g e v i n g Websites w1 nieuws/nationaal w2 w3 w4 w5 w6 stikstofoxiden/ w7 Wet- en regelgeving r1 Regeling beoordeling luchtkwaliteit Den Haag, ministerie van VROM,

64 B i j l a g e I E N V I - m e t m o d e l a n a l y s e : e f f e c t e n v a n v e g e t a t i e o p d e l o k a l e l u c h t k w a l i t e i t i n e e n s t r e e t c a n y o n P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t In het voorjaar van 2011 heeft VITO (Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek) in opdracht van CROW een studie uitgevoerd met een CFD-analyse (ENVI-met) om meer inzicht te krijgen in de effecten van beplanting op de luchtkwaliteit. Aanleiding: wat is de maximaal haalbare opname van PM 10 en NO 2? De aanleiding voor deze studie was de wens om de maximaal haalbare opname van PM 10 en NO 2 door bomen in een stedelijke situatie te bepalen. Voor de serie berekeningen zijn onder meer situaties gemodelleerd waarvan werd verwacht dat deze een optimale opname van PM 10 en NO 2 zouden opleveren. Kort gezegd betekent dit de aanvoer van voldoende hoeveelheid vervuilende stoffen, en omstandigheden waarin de vervuiling zoveel mogelijk met de beplanting in aanraking zou komen. Ook is onder meer gerekend met bomen waarvan de opnamecapaciteit op de maximale waarden is gezet (op basis van de wetenschappelijke literatuur), een soort superstofzuigende boom. Tegelijkertijd was het de wens om een situatie door te rekenen die in de Nederlandse steden tot knelpunten kan leiden. Om al deze redenen is gekozen voor een street canyon (type 3A, zie figuur 12), onder verschillende meteorologische omstandig heden. Meer algemeen gesteld was het doel van de studie om meer inzicht te verkrijgen in de tegengestelde effecten van depositie en verminderde luchtdoorstroming. Gaan de concentraties PM 10 en NO 2 door het blokkerende effect van de bomen op de ventilatie vooral omhoog, of door de depositie in het groen vooral omlaag? Berekening met ENVI-met Gekozen is voor het gebruik van ENVI-met omdat dit rekenmodel de meeste mogelijkheden biedt voor een reële doorrekening van de effecten. Het rekenmodel is echter niet goedgekeurd en mag daarom in Nederland niet worden gebruikt voor een juridische onderbouwing van de effecten op de luchtkwaliteit (zie ook vraag 58). ENVI-met is een driedimensionaal CFDluchtkwaliteitsmodel dat in staat is complexe stromingen rondom objecten zoals gebouwen en vegetatie te berekenen. Op basis van het stromingspatroon en bijhorende turbulentie kan het model de verspreiding, chemische reacties en depositie/sedimentatie van gassen en fijn stof berekenen. Het model is gekoppeld aan een bodem- en een stralingsmodel, en beschikt over een gedetailleerd vegetatiemodel. Dit beschrijft niet alleen het effect van bomen en struiken op het wind- en turbulentieveld, maar ook op een gedetailleerde wijze de opname van gassen door de huidmondjes van de bladeren en de depositie van fijn stof op de bladeren en takken. De gebruikte versie is de versie die VITO en prof. M. Bruse verder ontwikkeld hebben op basis van ENVI-met V3. De gebruikte versie beschikt daarmee over een chemische module die de fotochemische reacties van stikstofoxiden met ozon direct kan berekenen [w7]. Deze versie laat ook toe bomen en struiken met een willekeurige vorm te implementeren. Uitgangspunten Er is berekend hoe de luchtkwaliteit in een street canyon (type 3A, figuur 12) met voertuigen per dag verandert als er bomen in staan waarvoor een bomenfactor 1,25 van toepassing is (zie figuur 16). Van de voertuigen was 2% middelzwaar en 2% zwaar. De exacte uitgangspunten van het onderzoek staan beschreven in het eindrapport. Het rapport is te downloaden op de website van CROW [w2]. 64

65 Voor het beantwoorden van de onderzoeksvragen zijn de effecten van bomen op de concentraties bekeken voor meerdere windrichtingen: een windrichting die parallel (0 graden), loodrecht (90 graden) en onder een hoek van 45 graden aan de straat loopt. De bomen met een verhoogde depositie snelheid worden superstofzuigende bomen genoemd in de verdere tekst en de bomen met een normale depositiesnelheid worden de standaard bomen genoemd. Als uitkomst van de berekeningen is steeds gekeken naar de concentratie gezondheidsschadelijke stoffen op leefniveau, op het trottoir op 1,5 meter hoog. In de figuren 17 tot en met 20 staat een aantal resultaten. De antwoorden A tot en met F hebben betrekking op die figuren. Voor meer resultaten wordt verwezen naar de website van CROW, waar het hele rapport te verkrijgen is [w2]. Onderzoeksvragen en antwoorden Wat is het effect van bomen in de A street canyon op de concentratie NO 2 en fijn stof PM 2.5 en PM 10 als er geen verkeer is in de straat? Verlaagt dit de achtergrondconcentratie in de straat ten opzichte van dezelfde straat zonder bomen? Door het plaatsen van de bomen in deze street canyon zonder verkeer, treedt een verschuiving op in het chemisch evenwicht tussen ozon, NO en NO 2 door de schaduwwerking van de bomen. Het gevolg is een kleine verhoging van enkele procenten van de achtergrondconcentratie NO 2, die voldoende is om een mogelijk positief effect ten gevolge van de opname van NO 2 door de bomen teniet te doen. De fijnstofconcentraties PM 2.5 of PM 10 veranderen niet door het plaatsen van de standaard bomen in deze street canyon zonder verkeer. Wat is het effect van bomen in B de street canyon op de totale concentratie NO 2 en fijn stof PM 2.5 en PM 10 in de straat (achtergrond met verkeersbijdrage) als er voertuigen per dag langskomen ten opzichte van de straat zonder bomen met dezelfde verkeersbelasting? De berekeningen lieten zien dat de totale gemiddelde concentratie NO 2 (achtergrond plus verkeersbijdrage) toenam met gemiddeld 3 tot 6%. De grootste toename werd berekend voor de situatie waarbij de windrichting loodrecht op de straat staat. De resultaten voor fijn stof zijn opgedeeld naar deeltjesfracties, tot 2,5 µm (PM 2.5 ) en tot 10 µm (PM 10 ). De berekeningen lieten zien dat de totale concentratie PM 10 (achtergrond + verkeersbijdrage) nauwelijks toenam (minder dan 1%) bij de standaard boom. De standaard bomen hebben nauwelijks effect op de totale concentratie PM 2.5 (achtergrond + verkeersbijdrage). De deeltjes tot 2,5 µm worden minder goed afgevangen dan de deeltjes tot 10 µm. Echter, ook hier is de absolute toename van de concentratie door de verkeersbijdrage klein. C Wat is het effect van bomen in de street canyon op de concentratie NO 2 en fijn stof PM 2.5 en PM 10 uit het verkeer in de straat (alleen verkeersbijdrage) als er voertuigen per dag langskomen ten opzichte van de straat zonder bomen met dezelfde verkeersbelasting? B i j l a g e I E N V I - m e t m o d e l a n a l y s e : e f f e c t e n v a n v e g e t a t i e o p d e l o k a l e l u c h t k w a l i t e i t i n e e n s t r e e t c a n y o n 65

66 P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t De concentratie NO 2 afkomstig van autoverkeer (de verkeersbijdrage) nam toe met 10 tot 30%, afhankelijk van de windrichting. De toename ontstond door een verminderde verdunning door de aanwezigheid van de bomen. De resultaten zijn opgedeeld naar deeltjesfracties, tot 2,5 µm (PM 2.5 ) en tot 10 µm (PM 10 ). De concentratie PM 10, afkomstig uit autoverkeer (de emissies), nam toe met 8,5 tot 27,5% voor de standaard boom en met 8 tot 26% voor de superstofzuigende bomen, afhankelijk van de windrichting. Deze toename is, in absolute zin, erg klein (minder dan 0,5 µg/m 3 ) omdat de verkeersbijdrage van PM 10 bij deze verkeersbelasting laag is. De concentratie PM 2.5 afkomstig uit autoverkeer, neemt eveneens toe bij het plaatsen van bomen in de street canyon, met 9,5 tot 31,4% voor de standaard bomen en met 9,5 tot 31,1% voor de superstofzuigende bomen. Wat is het effect van bomen in de D street canyon op de concentratie fijn stof PM 2.5 en PM 10 als er geen verkeer is en de depositiesnelheid van fijn stof PM 2.5 en PM 10 met on geveer een factor 50 wordt verhoogd ten opzichte van de depositiesnelheid gebruikt bij vraag A en B? Verlaagt dit de achtergrond concentratie in de straat ten opzichte van dezelfde straat zonder bomen? De achtergrondconcentratie fijn stof PM 2.5 of PM 10 werd met maximaal 4% verlaagd door de superstofzuigende bomen, afhankelijk van de windrichting. Als vraag B, maar nu ook met de E verhoogde depositiesnelheden voor fijn stof PM 2.5 en PM 10. De berekeningen lieten zien dat de totale concentratie PM 10 (achtergrond + verkeersbijdrage) met maximaal 2% afnam bij de superstofzuigende bomen, afhankelijk van de windrichting. In absolute zin gaat het hier om een berekende afname van ongeveer 0,55 µg/m 3. De superstofzuigende bomen hebben nauwelijks effect op de totale concentratie PM 2.5 (achtergrond + verkeersbijdrage). De deeltjes tot 2,5 µm worden minder goed afgevangen dan de deeltjes tot 10 µm. Ook hier is de absolute toename van de concentratie door de verkeersbijdrage klein. F Hoeveel massa NO 2 of fijn stof PM 2.5 en PM 10 wordt per boom uit de lucht verwijderd? De berekende hoeveelheid opgenomen NO 2 per boom is uitgedrukt in mg per uur. Een omrekening naar gram per jaar is moeilijk omdat bomen niet het hele jaar door blad dragen en alleen NO 2 kunnen opnemen als er voldoende licht is. Een ruwe schatting is dat bomen per jaar ongeveer 2000 uren voldoende licht ontvangen om te groeien. De hoeveelheid opgenomen NO 2 wordt met deze aannamen 222 gram NO 2 of 68 gram N per boom per jaar. Deze hoeveelheid is hoger dan in vraag 22 wordt berekend; meer dan 5 maal hoger. Voor fijn stof ligt het iets gemakkelijker. Een berekende opname per uur is bij gelijkblijvende weersomstandigheden representatief voor een dag. Wel moet ook hier rekening gehouden worden met de bladdragende periode van de bomen. Een ruwe schatting met 66

67 Figuur 17. Gemiddelde NO 2 -concentraties (enkel lokale verkeersbijdrage boven en de totale concentratie onder) aan lij- en loefzijde van de street canyon voor de verschillende windrichtingen (concentraties gemiddeld over het gehele trottoir op een hoogte van 1,5 m) [5] NO 2 [mg/m 3 ] Referentie (µg/m 3 ) Vegetatie (µg/m 3 ) NO 2 [mg/m 3 ] 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 +32,9% Lij Loef Lij Loef Lij Loef 0º Wind parallel 45º Wind schuin 90º Wind loodrecht 3,59 4,78 +3,3% +30,1% +30,1% 5,21 6,77 +32,9% 3,59 4,78 5,21 6,77 +4,3% +4,4% +3,5,9% +52,9% +60,3% 3,72 5,69 3,33 5,33 +5,7% +5,9% Lij Loef Lij Loef Lij Loef 0º Wind parallel 45º Wind schuin 90º Wind loodrecht B i j l a g e I E N V I - m e t m o d e l a n a l y s e : e f f e c t e n v a n v e g e t a t i e o p d e l o k a l e l u c h t k w a l i t e i t i n e e n s t r e e t c a n y o n Referentie (µg/m 3 ) 34,29 35,91 34,29 35,91 34,42 34,03 Vegetatie (µg/m 3 ) 35,48 37,47 35,48 37,47 36,39 36, bladdagen per jaar, resulteert in een afvangst van 20 tot 500 gram PM 10 per boom voor de standaard bomen respectievelijk de superstofzuigende bomen en een afvangst van 3 tot 112 gram PM 2.5 per boom voor de standaard respectievelijk de superstofzuigende bomen. 67

68 Figuur 18. PM 10 -concentraties op straatniveau (1,5 m) bij schuine wind. Boven: street canyon zonder bomen. Midden: street canyon met bomen. Onder: relatief effect van de bomen op de fijnstofconcentratie (PM 10 ) met de verhoogde depositiesnelheid. P u b l i c a t i e t : B e p l a n t i n g e n l u c h t k w a l i t e i t 68