Schone lucht groen en de luchtkwaliteit in de stad
Europese Unie Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling
voorwoord Luchtkwaliteit is een hot topic in Vlaanderen en Nederland. We wonen en werken immers in een dichtbevolkte regio met veel verkeer, industrie en landbouw. De uitstoot van luchtverontreinigende stoffen van deze bronnen zorgt dat sommige Europese luchtkwaliteitsnormen op sommige plaatsen nog worden overschreden. Een verbetering van de luchtkwaliteit blijft dus nodig. We kunnen de uitstoot verder terugdringen door het handhaven van strengere emissienormen, het gebruik van schonere brandstoffen en het streven naar een lager energieverbruik. Daarnaast kunnen we gebruik maken van lokale ruimtelijke maatregelen die zorgen voor een verbetering van de luchtkwaliteit en de blootstelling van de bevolking aan verontreinigende stoffen beperken. Zeker in steden waar veel mensen wonen en werken én waar verkeer in belangrijke mate de oorzaak is van verslechtering van de luchtkwaliteit, is een intelligente ruimtelijke stadsplanning een interessant hulpmiddel. Een van deze hulpmiddelen is ‘functioneel groen’, zeg maar het aanplanten van bomen, hagen en struiken langs wegen en straten. Deze groene elementen kunnen de lokale luchtstromen wijzigen en vuile deeltjes uit de lucht verwijderen. Dit boek is een eindproduct van het Vlaams-Nederlandse Interregproject ‘Toepassing functioneel groen: luchtgroen, klimaatgroen, sociaal groen’. Gedurende vier jaar is in beide regio’s de impact van groen op de lokale luchtkwaliteit onderzocht. Diverse modelberekeningen zijn uitgevoerd, wetenschappelijke literatuur is uitgeplozen en experts uit Vlaanderen en Nederland zijn bevraagd. De conclusies zijn genuanceerd. Zo blijkt dat bomen en andere grote groenelementen in drukke straten in veel situaties leiden tot een verslechtering van de lokale luchtkwaliteit. Bomen remmen immers de lokale windsnelheden, waardoor de luchtverontreiniging langer blijft hangen. De capaciteit van bomen om de lokale verontreiniging te absorberen is te klein om een relevante impact te hebben. Sterker nog, bomen en hagen kunnen in drukke straten zelfs leiden tot een verslechtering van de lokale luchtkwaliteit. Het is dan ook belangrijk om bomen verstandig aan te planten en ze goed te onderhouden zodat de lokale verontreiniging door het verkeer niet (te veel) blijft hangen. Deze publicatie biedt nuttige inzichten en vuistregels voor besturen en doelgroepen die betrokken zijn bij de verbetering van de lokale luchtkwaliteit en het aanplanten van groen in de stedelijke omgeving. Ik ben ervan overtuigd dat dit boek zal bijdragen aan een intelligente inrichting van onze steden van de toekomst en de verdere uitbouw van één van mijn beleidsprioriteiten ‘groen in de stad’. Ik wens u daarom veel leesplezier en goede moed bij het in praktijk brengen van uw ideeën.
Joke Schauvliege, Vlaamse minister van Leefmilieu, Natuur en Cultuur
Inleiding 05 Wettelijke eisen
GROEN EN LUCHTKWALITEIT
11
Verspreidingsmodellen
BUITEN DE STAD
Doen met groen
28
30
Verslag workshop
Stedelijk groen
08
38
40 44
Inleiding
4
Luchtvervuiling door stikstofdioxide in Europa
De aandacht voor luchtkwaliteit groeit. Steeds vaker wordt onderzocht of ook groeninrichtingen een bijdrage kunnen leveren aan een schonere lucht.
De Poolse Eurocommissaris voor Milieu Janez Potočnik heeft het jaar 2013 uitgeroepen tot het jaar van de luchtkwaliteit. Dat betekent dat luchtkwaliteitsbeleid op Europees niveau tegen het licht gehouden wordt. Het is een onderwerp dat al lange tijd in de belangstelling staat. In eerste instantie vanwege de overlast – rook en stank –, de laatste decennia vanwege de negatieve impact op de gezondheid. In Europa zijn de laatste decennia succesvolle maatregelen getroffen – met name in de wet- en regelgeving – om schadelijke stoffen in de atmosfeer terug te dringen. Zo is de gehalte van sommige verontreinigende stoffen sterk gedaald. De concentratie zwaveldioxide was begin jaren negentig bijna tien keer zo hoog als nu, en de stikstofdioxideconcentraties zijn zo’n 25 tot 35 procent lager dan in de eerste helft van de jaren negentig. Sinds enige tijd wordt onderzocht of ook groeninrichtingen een bijdrage kunnen leveren aan een schonere lucht. In theorie kunnen bomen en struiken langs wegen en industrieterreinen verontreinigende stoffen uit de lucht filteren en de verspreiding van verontreiniging voorkomen. Maar hoe is dat in de praktijk? Hoe groot is het effect van de aanplant van bomen en struiken op de lokale luchtkwaliteit – en van welke aspecten is dit afhankelijk? In het Europese onderzoeksproject ‘Toepassing functioneel groen: luchtgroen, klimaatgroen, sociaal groen’ (1) is het verband tussen groen en luchtkwaliteit nader onderzocht. In Vlaamse en Nederlandse gemeenten zijn op basis van verschillende scenario’s modelsimulaties uitgevoerd. Door de simulaties wordt duidelijk hoe en in welke mate de luchtkwaliteit wordt beïnvloed door de plaatsing van groenelementen. De resultaten bieden belangrijke lessen voor het ontwerp van groeninrichtingen in en buiten de stad.
Afname van luchtverontreiniging Index: gemiddelde 1990-2010=100 (Nox en SO2) en 1990-2008=100 (PM10)
5
Het aandeel verontreinigende stoffen in de lucht in Nederland wordt opgebouwd uit de verontreiniging die vanuit de regionale omgeving in de lucht terecht komt en uit stoffen die vanuit het buitenland Nederland binnenwaaien. Het Nederlandse aandeel is aangeduid als ‘regionale belasting’ en het buitenlandse aandeel met de term ‘mondiale belasting’. Het effect van het verkeer leidt langs drukke wegen soms zelfs tot een piek die boven de waarden uit kan komen die door de Europese commissie en de WHO als gezond worden beschouwd.
Lucht in de stad Vooral steden hebben te maken met luchtverontreiniging – daar leven grote hoeveelheden mensen dicht bij functies en activiteiten met een verontreinigde werking. (2) Belangrijke bronnen van fijnstof en stikstof zijn auto’s, industrie en veehouderijen. Vooral het autoverkeer is van grote invloed op de luchtkwaliteit in de stad, omdat de uitstoot dicht bij de grond plaatsvindt en door bebouwing moeilijk weg kan. De gezondheidsrisico’s worden vooral veroorzaakt door de zeer kleine stofdeeltjes die bij de verbranding van fossiele brandstoffen vrijkomen. Deze kunnen diep in de longen dringen en zo tot gezondheidsproblemen leiden. De kleinste deeltjes kunnen via
6
de longblaasjes in de bloedbaan terechtkomen en zo hart- en vaatproblemen veroorzaken. Voor een aantal schadelijke stoffen zijn op Europees niveau normen gesteld die overheden dwingen om luchtvervuiling te beperken, maar ze geven geen garantie dat bij deze concentraties geen gezondheidsschade optreedt. Het blijft verstandig om vooral kinderen, ouderen en mensen met hart- en longaandoeningen zo min mogelijk bloot te stellen aan fijnstof, roet en stikstofdioxide. Niet voor niets hanteert de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) strengere normen. Hun advieswaarden zijn veel lager dan de Europese normen, in enkele gevallen zijn deze een factor 2 lager.
Luchtvervuiling kan afnemen door de uitstoot te verminderen door bijvoorbeeld de inzet van schonere technologieën. Nederlandse en Vlaamse overheden stimuleren een schoner wegverkeer door subsidieregelingen voor schone vrachtwagens en bussen. Taxi’s en bestelbussen krijgen een premie als ze van de nieuwste en schoonste technieken zijn voorzien of zelfs helemaal geen uitstoot veroorzaken in de stad – denk aan elektrisch vervoer. Gemeenten stellen milieuzones in om vervuilende (vracht)auto’s te weren of gebruiken een ‘groene golf’ om extra uitstoot bij het optrekken te voorkomen.
Naast dergelijke bronmaatregelen kan worden gekeken of de verontreinigende stoffen kunnen worden weggenomen of verdund. Het plaatsen van schermen langs snelwegen is een maatregel om de uitstoot door wegverkeer zoveel mogelijk weg te houden van het gebied achter de schermen . Het effect van groenelementen en groeninrichtingen op de luchtkwaliteit is een samenspel tussen de filterende werking van vegetatie en de invloed van een groenelement op de verspreiding. Het Interregproject Functioneel Groen was erop gericht om de positieve effecten van dit samenspel toepasbaar te maken.
7
Door de Europese Commissie zijn in 1998 grenswaarden voor luchtkwaliteit opgesteld waaraan alle lidstaten moeten voldoen, dus ook Nederland. Deze normen die vanuit de Europese Unie zijn vastgesteld, zijn in de Nederlandse wet- en regelgeving opgenomen in de wet Milieubeheer. Grenswaarden uit bijlage 2 van de Wm
Grenswaarde Grenswaarden uitToetsingsperiode bijlage 2 van de Wm
Stof
NO2 (stikstofdioxide)
Stof
40
μg/m³
200
μg/m³
50
μg/m³
25
μg/m³
NO2 40 μg/m³ (stikstofdioxide)
Wettelijke eisen
PM10 (fijn stof)
PM2,5 (fijn stof)
PM10 (fijn stof)
PM2,5 (fijn stof)
In de onderstaande tabel staan de grenswaarden van stofopgenomen. Voor Toetsingsperiode fen die binnen de stad relevant zijn staan Ingangsdatum Uurgemiddelden, mag max. 18x per kalenderjaar 1 januari 2015 de verkeersgerelateerde emissies zijn hiervan vooral de 40 μg/m³ overschreden worden Jaargemiddelde 1 januari 2015 Jaargemiddelde 11 juni 2011 jaargemiddelde grenswaarde stikstofdioxide en de etmaal24 uurgemiddelden, mag maximaal 35 maal per kalenderjaar 11 juni 2011 norm fijnstof interessant. Als langs de weg aan deze nor200 worden. μg/m³ overschreden Uurgemiddelden, mag max.voor 18x per kalenderjaar 1 januari 2015 Jaargemiddelde 1 januari 2015 men is voldaan dan wordt impliciet ook aan de andere noroverschreden worden men voldaan. (beeld 11) 40 μg/m³ Jaargemiddelde 11 juni 2011 Jaargemiddelde
Grenswaarde
Ingangsdatum
1 januari 2015
Voor het vaststellen of een willekeurige locatie in Nederland
50
μg/m³
24 uurgemiddelden, mag maximaal 35 maal per kalenderjaar 11 juni 2011 voldoet aan de normen worden modelberekeningen gebruikt. overschreden worden.
25
μg/m³
Jaargemiddelde
Grenswaarden luchtkwaliteit uit bijlage 2 van de wet Milieubeheer
Door de Europese Commissie zijn in 1998 grenswaarden voor luchtkwaliteit opgesteld waaraan alle lidstaten moeten voldoen. Deze normen zijn in de Nederlandse wet- en regelgeving opgenomen in de wet Milieubeheer en in Vlaanderen in Vlarem II. In de tabel staan de grenswaarden van stoffen die binnen de stad relevant zijn. Voor verkeersgerelateerde emissies zijn vooral de jaargemiddelde grenswaarde voor stikstofdioxide en de etmaalnorm voor fijnstof interessant. Als langs wegen aan deze normen wordt voldaan, dan wordt impliciet ook aan de andere normen voldaan.
8
Deze berekeningen worden op hun beurt gecontroleerd met 1 januari 2015 behulp van luchtkwaliteitmetingen in een uitgebreid meetnet. De uitkomsten hiervan zijn openbaar te zien op: Nsl (+ uitleg) Atlas (+ uitleg) Rivm (+uitleg) Wanneer de normen worden overschreden dient het bevoegd gezag maatregelen te nemen ter verbetering van de luchtkwaliteit. Voor hettoetsen vaststellen willekeurige aan locatie Nederland Voor het van ofdeeen luchtkwaliteit deinEuropese voldoet aan de Europese normen worden modelberekeningen normen zijn twee rekenmethoden ontwikkeld die de wegbigebruikt. Deze berekeningen worden hun ofbeurt jdrage in beeld kunnen brengen en zo kunnenop toetsen er gecontroleerd van luchtkwaliteitsmetingen maatregelen nodigmet zijn. behulp De ene rekenmethode richt zich op in een uitgebreid meetnet. Wanneer de normen binnenstedelijke situaties, Wde andere is bedoeld voor worden open overschreden dient overheid maatregelen te nemen om gebieden zoals langs dede meeste snelwegen. de luchtkwaliteit te verbeteren. In Vlaanderen wordt gebruik gemaakt van een zogenoemde luchttoets. Dit model is een samenvatting van CAR-Vlaanderen en IFDM Traffic waarmee de luchtkwaliteit in straten en langs snel- en gewestwegen gemeten kan worden.
Voor het toetsen van de luchtkwaliteit aan de Europese normen zijn twee rekenmethoden ontwikkeld die de bijdrage van autoverkeer in beeld brengen en zo toetsen of maatregelen nodig zijn. De ene rekenmethode richt zich op binnenstedelijke situaties, de andere is bedoeld voor open gebieden langs snelwegen. In de rekenmethode voor binnenstedelijke situaties wordt rekening gehouden met de invloed van bomen op de verspreiding van verontreinigde stoffen, door het invullen van een ‘bomenfactor’. Hoe meer bomen er langs een weg staan, hoe langer het duurt voor de uitstoot van het verkeer de straat verlaat, en hoe hoger dus de berekende concentratie ter plekke.
De bomenfactor bestaat uit drie waarden. −−Bomenfactor 1 – geen bomen of slechts hier en daar een boom. −−Bomenfactor 1,25 – één of meerdere rijen bomen op een onderlinge afstand van minder dan 15 meter. De kruinen van de bomen raken elkaar niet. −−Bomenfactor 1,5 – de kronen van de bomen raken elkaar en overspannen minimaal een derde van de straatbreedte. Het effect van de bomenfactor is een verhoging van de verkeersgerelateerde verontreiniging met respectievelijk 0, 25 of 50 procent. Een straat kan bij jonge bomen een bomenfactor hebben van 1,25, maar als de bomen uitgroeien kan een bomenfactor van 1,5 ontstaan.
9
GROEN en luchtkwaliteit Filteren Verdunnen Ontwerpen met groen Typen groen en straatprofielen Bevindingen en lessen
10
In Vlaamse en Nederlandse gemeenten zijn de effecten van groen op de luchtkwaliteit onderzocht. Opvallende conclusie: over het algemeen zijn de negatieve effecten groter dan de positieve.
Voor bewoners van de stad heeft de aanwezigheid van groen een merkbaar effect op het welzijn. Het creëert rust, waardoor bewoners kunnen bijkomen van de dagelijkse stress. Dit leidt tot een verbeterde stemming, concentratie en zelfdiscipline (3). Daarnaast nodigt een groene omgeving meer uit tot beweging, wat een verdere positieve invloed heeft op de gezondheid en tot het langer buitenshuis verblijven, wat leidt tot meer sociale contacten in de buurt. Deze sociale contacten dragen vervolgens ook bij aan de sociale veiligheid van een buurt. De inrichting van een gebied kan dus worden verbeterd door de toepassing van vegetatie. Daarnaast hebben groenelementen en groeninrichtingen invloed op de luchtkwaliteit. Voor de filterende eigenschappen zijn vooral de processen dicht bij het bladoppervlak relevant, terwijl bij verdunning luchtstromen een dominante rol spelen.
11
Huidmondjes in een blad
Filteren Een blad van boom of struik is opgebouwd uit meerdere lagen, waarbij de buitenste laag bestaat uit een beschermende waslaag. Als stofdeeltjes aan deze waslaag blijven plakken wordt dit adsorptie genoemd. Bladeren met een relatief groot oppervlak vangen meer deeltjes af dan bladeren met een kleiner oppervlak. Permanent groene vegetaties hebben een groter effect dan vegetaties die hun bladeren in de winter verliezen. Ook van belang is het totale oppervlak van de bladeren – in de wetenschappelijke literatuur Leaf Area Index (LAI) genoemd. Een boom met veel bladeren vangt meer af dan een boom met weinig bladeren. Als de waslaag plakkerig is, worden meer stofdeeltjes uit de lucht opgenomen. Depositie van fijnstof is optimaal wanneer bladeren vochtig zijn, een ruw en/of behaard bladoppervlak hebben en elektrostatisch geladen zijn. (4)
12
De hoeveelheid stof die een blad aan de lucht onttrekt hangt af van de windsnelheid bij het bladoppervlak – de laminaire luchtstroom genoemd. (5) Het adsorptievermogen voor stofdeeltjes is herbruikbaar, aangezien bladeren door regen en harde wind worden gereinigd. De afgevangen stofdeeltjes komen op de grond terecht of verwaaien over een groter gebied. De opname van gassen in bladeren wordt absorptie genoemd. Met behulp van huidmondjes kunnen bladeren de snelheid van de uitwisseling reguleren. Bij gunstige omstandigheden – zonlicht en voldoende vocht – gaan de huidmondjes open om de opname van koolstofdioxide voor fotosynthese te versnellen. Bij slechte omstandigheden, zoals droogte, sluiten de huidmondjes zich. Naast koolstofdioxide nemen bladeren via de huidmondjes andere
Bladoppervlak waarop roet is neergeslagen
gassen op, zoals stikstofdioxide. De absorptiesnelheid hangt samen met de hoeveelheid huidmondjes per vierkante centimeter en de omvang van het totale bladoppervlak – vegetaties met grote, vlakke bladeren nemen sneller stikstofdioxide op. Daarnaast leidt een hoog concentratieverschil tussen ‘binnen’ en ‘buiten’ tot een snellere opname van gassen. Voor de absorptie van stikstofdioxide is een hogere windsnelheid gunstig. Het blijkt dat de ideale eigenschappen voor de opname van fijnstof en stikstofdioxide niet overeenkomen. Een groot bladoppervlak is voor beiden gunstig, maar voor de adsorptie van fijnstof zijn naaldbomen beter geschikt, terwijl loofbomen beter zijn voor de absorptie van stikstofdioxide.
Rekenvoorbeeld: het effect van filtering In een straat staat aan één zijde op elke 25 meter een grote els. De elzen kunnen per jaar tot 130 gram stikstofdioxide en tot 180 gram fijnstof uit de lucht filteren – zie de rapportage van de gemeente Heerlen uit Functioneel groen. Per etmaal komt dit gedurende het groeiseizoen neer op ca. 0,7 gram stikstofdioxide en 0,9 gram fijnstof per boom. Aangenomen dat in deze straat vijftienduizend voertuigen per etmaal rijden, die per gereden kilometer gemiddeld 0,8 gram stikstofdioxide en 0,06 gram fijnstof uitstoten geeft per etmaal ca. 300 gram stikstofdioxide en ca. 20 gram fijnstof. Door hun filterende werking halen de elzen tot ca. 0,2 procent van de hoeveelheid stikstofdioxide uit de lucht en tot ca. 4,3 procent van de hoeveelheid fijnstof.
13
Verdunnen Als vervuilde lucht wordt verdund met schonere lucht leidt dit tot lagere concentraties. Hogere windsnelheden en wervelingen dragen bij aan een snellere vermenging met hogere luchtlagen. Een groenelement langs de weg kan, door de beïnvloeding van het windpatroon, een positief en een negatief effect hebben op de lokale luchtkwaliteit. Tussen de weg en het groenelement en in straten waar gebouwen staan, is het effect van vegetatie veelal ongunstig, aangezien de windsnelheid afneemt en daarmee de afvoer van
14
verontreinigde stoffen. Buiten de stad kunnen (groene) schermen een positieve bijdrage leveren aan de luchtkwaliteit, doordat ze vermenging met hogere luchtlagen bevorderen. Terwijl filtering van invloed is op de ‘totale’ luchtkwaliteit, heeft verdunning alleen betrekking op de uitstoot de betreffende bron. Hierdoor is het effect op de ‘totale’ luchtkwaliteit in veel gevallen beperkt. Desondanks is verdunning de meest effectieve maatregel die langs wegen beschikbaar is.
15
Ontwerpen met groen In het Europese Interregproject Functioneel Groen is in veertien Vlaamse en Nederlandse gemeenten onderzoek verricht naar de effecten van groen op de luchtkwaliteit. Het ging om diverse straat- en groenontwerpen, en per straat is berekend welk effect groen heeft op de luchtkwaliteit ter plaatse. Deze effecten zijn in het Interregproject bepaald door modelberekeningen en niet door metingen. Ten eerste is het uitvoeren van goede metingen, waarmee het effect van groen op de luchtkwaliteit bepaald kan worden, bijzonder tijdrovend, kostbaar en complex. Ten tweede hebben
16
metingen – ondanks het adagium ‘meten is weten’ – te maken met onzekerheden van tien tot twintig procent. Daardoor is het in veel gevallen niet mogelijk om de effecten van groen te bepalen (6). Ten derde zijn allerlei omgevingsaspecten – bebouwing, rijgedrag, windsnelheden – van invloed op de meetuitkomsten. In het Interregproject is besloten om geen metingen uit te voeren, omdat het technisch als onmogelijk werd geacht het vegetatieeffect te meten. De mogelijke positieve effecten van vegetatie op de luchtkwaliteit vallen binnen de meetonzekerheden en kan derhalve niet door metingen worden vastgesteld. (7)
Ook aan modelberekeningen zijn onzekerheden verbonden. Daar staat tegenover dat bij modelberekeningen het wel mogelijk is om alle randvoorwaarden in situaties met en zonder vegetatie constant te houden. Hierdoor zijn de berekende verschillen eenduidiger toe te wijzen aan de vegetatie. Een andere reden om in het Interregproject te werken met modellen is dat verschillende scenario’s met elkaar vergeleken worden. Het is in de regel niet mogelijk om deze scenario’s in de praktijk na te bootsen – in de vorm van een proefopstelling – en vervolgens gedurende enige tijd te beschouwen.
17
Gesloten Open
Om de effecten van vegetatie op de luchtkwaliteit in straten te bepalen zijn in het Interregproject voor zestien straten groenontwerpen doorgerekend. De straten en de groenontwerpen zijn aangedragen door de deelnemers van het Interregproject. Er zijn vier typen straten te onderscheiden op basis van de breedteverhouding en de bebouwingsdichtheid: street canyon (straat met volledig aaneengesloten bebouwing), half gesloten profiel (veel bebouwing, weinig tussenruimte), half open profiel (weinig bebouwing, veel tussenruimte), open profiel (geen bebouwing).
Typen groen en straatprofielen Het effect van groen op de luchtkwaliteit wordt sterk bepaald door de inrichting en de structuur. Bomen beïnvloeden de luchtkwaliteit op een andere manier dan bijvoorbeeld hagen. Voor binnenstedelijke straten kunnen drie basistypen worden onderscheiden: bomen, hagen en groene schermen. (8) De groenontwerpen die binnen het Interregproject zijn onderzocht bestaan uit al dan niet een combinatie van bomen, hagen en schermen. Bij bomen is er veelal sprake van alleen bladvorming in de kruinen waardoor de werking van boomvegetatie anders is dan bij hagen. Ook van invloed is de inrichting van de straat – met name de bebouwing – waar het groen is aangeplant. We onderscheiden
18
street canyons – smalle straten met aan beide zijden aaneengesloten bebouwing – en straten met ‘open bebouwing’ – grote openingen tussen de gebouwen. De discussie over de effecten van groen op de luchtkwaliteit heeft daarom voornamelijk betrekking op deze twee profielen. Daarbij hebben de onderzoeksresultaten betrekking op dat deel van de straat waar het merendeel van de bewoners en voetgangers zich bevindt, in veel gevallen de stoep. Straten zonder bebouwing vallen in een aparte categorie. Het betreft hier veelal geen binnenstedelijke straten maar provinciale en rijkswegen – de effecten van groen voor deze wegen worden besproken in hoofdstuk 3.
19
Filteren versus verdunnen LES 1 Bomen en hagen langs drukke verkeerswegen leiden vaak tot hogere concentraties aan schadelijke stoffen en wordt daarom afgeraden. De verhoogde concentraties treden op omdat het filterende effect minder groot is dan de verhoging van de concentratie door beperkingen in de verspreiding.
Effect groen op luchtkwaliteit PM 10 Weinig tot geen effect. NO 2 Weinig tot geen effect tot nadeling effect. Roet Weinig tot geen effect tot nadeling effect.
Bevinding Ten opzichte van de veronderstelde positieve effecten van groen op de luchtkwaliteit, laten de modelberekeningen uit het Interregproject andere resultaten zien. Sterker nog, over het algemeen zijn de negatieve effecten – voornamelijk de verlaging van de windsnelheid waardoor minder verdunning optreedt – groter dan de positieve effecten, zoals de filterende werking. Deze constatering is van toepassing op fijnstof, stikstofdioxide en roet. (9) Wel zijn de effecten voor fijnstof kleiner dan voor stikstofdioxide en roet.
20
21
Bomen LES 2 Liever geen bomen langs drukke verkeerswegen en in smalle straten waar de luchtkwaliteit rond de norm ligt. Als er toch bomen geplant wordt, dan liever zo weinig mogelijk, met een grote onderlinge afstand en open kruinen die de rijbaan niet overkappen. Bomen in de middenberm zijn beter dan bomen aan weerszijden van de weg.
Effect bomen op luchtkwaliteit Weinig bomen Het effect van weinig bomen geeft een nadelig effect aan de street canyon. Bij open bebouwing is er weinig tot geen effect. Veel bomen Bij zowel een street canyon als bij open bebouwing geven veel bomen een nadelig effect.
Bevinding Het effect van bomen op de luchtkwaliteit is in street canyons even hoog als in straten met een open profiel. In beide situaties zorgt de aanwezigheid van bomen tot een (kleine) verslechtering van de luchtkwaliteit. In street canyons zijn de effecten van vegetatie nadeliger dan in open straten. In situaties met open bebouwing kan het kunnen bomen lokaal en bij bepaalde windrichtingen kleine positieve effecten hebben. Daar staat tegenover dat bij dezelfde windrichting aan de andere zijde van de straat negatieve effecten optreden. Ondanks dat bomen over het algemeen een nadelig effect hebben op de lokale luchtkwaliteit, zijn verschillende varianten denkbaar. Zo is een bomenrij in de middenberm beter voor de luchtkwaliteit dan een dubbele rij bomen aan weerszijden van de straat. Ook is het voor de luchtkwaliteit wenselijk om de afstand van de bron tot de bomen groot te houden. (10) Een kleinere plantafstand verhoogt de concentratie van luchtverontreinigende stoffen.
22
Of luchtkwaliteit een argument is om bomen wel of niet te plaatsten, hangt af van de totale concentratie van luchtverontreinigende stoffen en de verkeersintensiteit. In straten waar de luchtkwaliteit goed is en het aantal auto’s gering, kan het plaatsen van bomen een positieve bijdrage leveren aan de leefomgeving. Eventuele negatieve effecten van bomen op de luchtkwaliteit zijn dan verwaarloosbaar ten opzichte van andere positieve effecten.
20
0
40 50
Lijzijde
20
40 Loefzijde
50
30 40
10 0
30
10 0
20
30
10
Lijzijde
20
50
40 Loefzijde
50
3 4
0
30
10 0
2 1
5
Lijzijde
2
3 4
1 0
Loefzijde
5
23
Hagen LES 3 Hagen beïnvloeden de luchtkwaliteit in de nabije omgeving nauwelijks. De invloed van hagen op de luchtkwaliteit is eerder negatief dan positief. Als hagen worden aangeplant in binnenstedelijke gebieden, kies dan voor lage hagen.
Effect haag op luchtkwaliteit Lage haag (ca. 1m) Het effect van een lage haag heeft zowel bij een street canyon als bij open bebouwing weinig tot geen effect. Hoge haag (ca.4m) Een hoge haag heeft een nadelig effect bij een street canyon. Ten aanzien van hagen bij open bebouwing is meer onderzoek nodig voor een uitspraak.
Bevinding Er zijn verschillende situaties onderzocht waarin hagen tussen de rijweg en het trottoir zijn geplaatst. Een haag heeft effect op de windsnelheid – hoe hoger de haag, hoe lager de windsnelheid. Het plaatsen van hagen tot een hoogte van ca. één meter heeft weinig tot geen effect op de luchtkwaliteit. Bij een hogere haag is het effect in een street canyon licht negatief. Voor een straat met open bebouwing is het effect van een hoge haag niet voldoende onderzocht om uitspraken doen. De combinatie van een één meter hoge haag en een dubbele rij bomen leidt tot dezelfde resultaten als in een situatie met alleen een dubbele rij bomen.
24
De bladdichtheid van een haag is van zeer beperkte invloed. In open straatprofielen kan een haag met hoge bladdichtheid in theorie tot een licht positief effect leiden. Een hogere bladdichtheid kan bereikt worden door bijvoorbeeld het plaatsen van coniferen. Om de verspreiding van verontreinigde stoffen tegen te gaan – vergelijkbaar met de werking van een scherm – zijn meerdere rijen coniferen nodig. Dit heeft een groter ruimtebeslag dan een scherm. De kennis over dit onderwerp is nog in ontwikkeling. Aangezien (lage) hagen een beperkte invloed hebben, kunnen hagen prima gebruikt worden als barrière om zo de verkeersveiligheid te bevorderen.
20
0
40 50
Lijzijde
20
40 Loefzijde
50
30 40
10 0
30
10 0
20
30
10
Lijzijde
20
50
40 Loefzijde
50
3 4
0
30
10 0
2 1
5
Lijzijde
2
3 4
1 0
Loefzijde
5
25
Groene schermen LES 4 Schermen dienen als barrière tussen het gemotoriseerde verkeer en fietsers, wandelaars en bewoners aan de andere kant van het scherm. Hoge en ondoorlatende schermen zijn succesvol. Bij voorkeur worden schermen zo dicht mogelijk langs de rijbaan geplaatst.
Effect scherm op luchtkwaliteit Laag scherm Het effect van een laag scherm in zowel een street canyon als bij open bebouwing heeft weinig tot geen effect tot een gunstig effect. Hoog scherm Een hoog scherm heeft een gunstig effect op de luchtkwaliteit.
Bevinding Een groenscherm is een ‘gewoon’ scherm waar een vegetatie tegenaan groeit. Uit onderzoeken is gebleken dat de vegetatie geen invloed heeft op de resultaten en dat de effecten worden veroorzaakt door de ondoorlaatbaarheid van het scherm. Het effect van schermen op de luchtkwaliteit zijn, zowel binnen- als buitenstedelijk, positief zolang het scherm tussen de weg en het fiets- en voetpad geplaatst wordt. Schermen zonder onderbrekingen hebben een groter positief effect op de luchtkwaliteit dan schermen met onderbrekingen. Hoe hoger het scherm hoe groter het positieve effect op de luchtkwaliteit achter het scherm.
26
20
0
40 50
Lijzijde
20
40 Loefzijde
50
30 40
10 0
30
10 0
20
30
10
Lijzijde
20
50
40 Loefzijde
50
3 4
0
30
10 0
2 1
5
Lijzijde
2
3 4
1 0
Loefzijde
5
27
Verspeidingsmodellen 28
ENVI-met Het ENVI-met is een CFD-model en in staat om op basis van stromingsleer, complexe luchtstromingen om gebouwen en vegetatie te berekenen. (11) Het stromingspatroon en de bijbehorende turbulentie vormen de basis voor de berekening van de verspreiding van verontreiniging. Het model is vooral geschikt om stationaire situaties – een vooraf gedefinieerde windrichting en –snelheid – door te rekenen. ENVI-met onderscheidt zich doordat dit model een gedetailleerd vegetatiemodel bevat. Dit vegetatiemodel beschrijft niet alleen het effect van bomen en struiken op het wind- en turbulentieveld, maar ook de wijze waarop gassen door huidmondjes worden opgenomen en bladeren fijnstof afvangen.
Stacks+
Het Stacks+-model kan de luchtkwaliteit van uur tot uur berekenen. Hierbij wordt gebruikt gemaakt van een meteorologische database op uurbasis. De meteogegevens uit de database, zoals variaties in windrichting en windsnelheid, geven een genuanceerder beeld dan bij een vaste windrichting en -snelheid. Een ander voordeel van het van uur tot uur berekenen is dat nauwkeurig rekening wordt gehouden met het dagverloop van het wegverkeer. Het model is gebaseerd op het Nederlandse Nieuw Nationaal Model (NNM) voor punt- en oppervlaktebronnen. Stacks + is uitgebreid ten opzichte van het NNM, onder meer voor het doorrekenen van de luchtkwaliteit langs verkeerswegen. In het model kan op beperkte wijze rekening worden gehouden met de bebouwing en vegetatie in een straat. (12) Het effect van vegetatie wordt bepaald door een bomenfactor. Het Stacks+-model is in eerste instantie ontwikkeld voor Nederland, maar het model kan met enkele aanpassingen ook gebruikt worden in Vlaanderen.
Wanneer welk model? De modellen hebben hun eigen specifieke toepassingsbereik. Een CFD-model als ENVI-met is vooral bedoeld om zeer gedetailleerde situaties te bestuderen. Het betreft hier een vooraf gedefinieerde conditie – waarin de windsnelheid en -richting vooraf bepaald zijn. Het model is daarentegen minder geschikt om de luchtkwaliteit over een langere periode met verschillende meteorologische condities te beschrijven. Het berekenen van jaargemiddelde concentraties in een straat is niet mogelijk. Het model ENVI-met is geen goedgekeurd model voor het toetsen van de luchtkwaliteit aan grenswaarden. Een niet gevalideerd model geeft onzekerheid over de betrouwbaarheid van de resultaten. Het model Stacks+ is in de eerste plaats ontwikkeld om de luchtkwaliteit te berekenen in niet-stedelijke situaties. Verschillende emissiebronnen kunnen gecombineerd worden en doorgerekend. Het resultaat is een geschematiseerde beschrijving van de werkelijke situatie. Ondanks deze geschematiseerde beschrijving sluit het model goed aan bij de consensus die er in Nederland bestaat over het berekenen van de jaargemiddelde luchtkwaliteit in straten – Stacks+ is dan ook door de Nederlandse overheid goedgekeurd. In Vlaanderen wordt voor binnenstedelijke situaties met name CAR Vlaanderen gebruikt. Dit model werkt, net als het Nederlandse CAR II model, alleen met de bomenfactor – zie intermezzo Wettelijke eisen. De met ENVI-met behaalde resultaten zijn voor het Interregproject in Stacks+ doorvertaald naar jaargemiddelde concentraties. Opgemerkt worden dat met de aanpassing van het Stacks+-model extra onzekerheden zijn geïntroduceerd, en dat het Stacks+-model niet conform de Nederlandse consensus is opgesteld.
29
Buiten de stad Wegen Industriegebieden Veehouderij
30
Bij bronnen buiten de stad is de samenhang tussen vegetatie en luchtkwaliteit anders dan in binnenstedelijk gebied. De verklaring hiervoor is dat deze bronnen vaak vrij liggen en de verontreinigde stoffen zich in dat geval makkelijker kunnen verspreiden.
31
Wegen LES 5 Lijnvormige, aaneengesloten en dichte groenelementen zijn succesvol in het beschermen van fietsers, voetgangers en omwonenden voor luchtverontreiniging langs een buitenstedelijke weg in open gebied.
Effect groenelementen langs de snelweg Vegetatiestrook Een individuele vegetatiestrook heeft een nadelig effect op de luchtkwaliteit direct achter de vegetatiestrook. Singel van opgekroonde bomen Een singel van opgekroonde bomen heeft weinig tot geen effect. Schermen Schermen hebben een gunstig effect.
Bevinding Langs een buitenstedelijke weg staat minder bebouwing. Daardoor wordt de verspreiding van verontreiniging minder door gebouwen bepaald dan in een stedelijke omgeving. Wanneer langs een weg bomen worden geplaatst, remt dit de windsnelheid waardoor de concentratie aan verontreinigde stoffen toeneemt – niet alleen naast de weg, maar ook achter de vegetatiestrook. Bovendien ondervindt de opwaartse wind weerstand langs het bladerdek waardoor de vervuilde lucht niet met schonere lucht kan mengen – ook dit heeft een hogere concentratie tot gevolg. Praktijkmetingen van fijnstof en stikstofdioxide langs een buitenstedelijke weg tonen aan dat de concentraties voor en achter de bomenstrook nauwelijks verschillen. Deze resultaten wijzen erop dat een strook van bomen niet ingezet kan worden als groenmaatregel ter bevordering van de luchtkwaliteit.
32
Op basis van onderzoek adviseert het Innovatieplatform Luchtkwaliteit (13) om langs snelwegen geen vegetatiestroken toe te passen ter verbetering van de luchtkwaliteit. Indien een ontwerpelement glad en niet poreus is en er dus geen lucht doorheen kan stromen, zoals een scherm, dan wordt de wind verder opgestuwd waardoor er lagere concentraties achter het scherm kunnen ontstaan. (14)
20
0
40 50
Lijzijde
20
40 Loefzijde
50
30 40
10 0
30
10 0
20
30
10
Lijzijde
20
50
40 Loefzijde
50
3 4
0
30
10 0
2 1
5
Lijzijde
2
3 4
1 0
Loefzijde
5
33
Industriegebieden LES 6 Rondom industriecomplexen zijn de hoogte, de breedte en de ligging van het groenelement van belang.
Effect groenelementen bij industriecomplexen Vegetatiestrook (>10m) Een individuele vegetatiestrook heeft weinig tot geen effect op de luchtkwaliteit direct achter de vegetatiestrook. Meerdere compacte vegetatiestroken achterelkaar Meerdere compacte vegetatiestroken hebben een gunstig effect.
Bevinding In het Interregproject Functioneel Groen is onderzoek verricht naar de effecten van groen nabij twee industriecomplexen. Om het effect van groen in buitenstedelijk gebied op de luchtkwaliteit te bepalen zijn de industriecomplexen gesimuleerd in het model ENVI-met. De industriecomplexen worden gekenmerkt door lage bronnen – maximaal negen meter hoog – om te voorkomen dat de emissie hoog boven de vegetatie uit stroomt waardoor het niet mogelijk is het effect van de vegetatie te modelleren. Een beplantingsplan is gemodelleerd om het effect van groen op de verspreiding van de emissies te tonen. Zoals eerder gepresenteerd geldt in algemene zin dat zowel groenelementen als bebouwing de windsnelheid afremmen. De wind botst tegen het element, vertraagt en zoekt een uitweg rondom of boven het element. Veranderingen in de omgeving door een groenelement zorgen dus voor een verandering in de luchtstroming, met als gevolg een verandering in de concentratie luchtverontreiniging nabij de desbetreffende locatie.
34
Het deel van de wind dat langs de onderkant van de vegetatie stroomt, veroorzaakt direct achter de vegetatie hogere concentraties. Het deel van de wind dat wordt opgestuwd door de vegetatie zorgt op grotere afstand voor verdunning. In het algemeen kan worden gesteld dat een lage windsnelheid wordt gecompenseerd door de verdunnende werking van het groenelement. Het plaatsen van een vegetatiestrook heeft dus weinig tot geen effect op de luchtkwaliteit. Het grootste effect van groenmaatregelen langs industriecomplexen kan worden verwacht wanneer de vegetatiestrook zo weinig mogelijk wind doorlaat. Dan zal het groenelement de emissie tot grotere hoogte opstuwen, waardoor de vervuilde lucht vermengd wordt met schonere lucht. Deze lichte afname in de concentratie – op afstand van de bron – bedraagt enkele procenten van de totale fijnstofconcentratie. Dit kan bereikt worden door de niet-poreuze vegetatiestrook van lage (onder)begroeiing te voorzien en door meerdere vegetatiestroken dicht achter elkaar te plaatsen.
35
Veehouderij LES 7 Herhaling van (hoge) lijnvormige groenelementen heeft nabij veehouderijlocaties een positieve werking op de luchtkwaliteit.
Effect groenelementen bij veehouderijlocaties Compacte vegetatiestrook nabij de stal Compacte vegetatie nabij een stal kan een gunstig effect hebben op de luchtkwaliteit. Meerdere vegetatiestroken achter elkaar op grotere afstand van de stal Kan leiden tot een voor verspreiding gunstigere stroming en daardoor betere luchtkwaliteit.
Bevinding De intensieve veehouderij levert een grote bijdrage aan de fijnstof problematiek in Nederland en Vlaanderen. Gezien de risico’s voor de volksgezondheid is het belangrijk om blootstelling te beperken. De inzet van groen kan een maatregel zijn om de blootstelling aan fijnstof nabij een veehouderij te beïnvloeden. Wageningen University heeft in 2008 een studie uitgevoerd naar de inzet van groenelementen rond veehouderijlocaties om de luchtkwaliteit te verbeteren. Voor veehouderijlocaties geldt dat niet alleen het groenelement maar ook de stal zelf van invloed is op de luchtstroming. De wind duwt de lucht over de stal heen, waardoor aan de luwe kant van het gebouw hogere concentraties ontstaan. Een vegetatiestrook rond de stal zorgt voor een geleidelijke overgang van windsnelheden en daarmee voor een minder sterke ophoping van verontreinigde stoffen direct naast de stal.
36
Het is denkbaar om groenelementen op grotere afstand van de veehouderijlocatie te plaatsen. Bij voldoende afstand kan de windsnelheid op een niveau worden gehouden die maar iets lager is dan de windsnelheid in het open veld. Dankzij een betere opstuwing van vervuilde lucht, veroorzaakt door het reliëf van het landschap, vindt verdunning plaats – zonder een significante verhoging van de concentratie door een lagere windsnelheid nabij de veehouderijlocatie. Het effect wordt versterkt indien meerdere vegetatiestroken dicht achter elkaar zijn geplaatst. Harde uitspraken over het effect van groenelementen nabij veehouderijlocaties zijn tot dusver lastig te doen. Om de effecten van vegetatiestroken op de luchtstromingen nabij veehouderijen nader te duiden is meer kwantitatief onderzoek nodig.
37
Verslag workshop
Enkele opvallende bijdragen tijdens het slotseminar dat in februari 2013 ter ere van de afronding van het Interregproject Functioneel Groen was georganiseerd. Er zijn geen pasklare oplossingen – door Annette Pronk van Wageningen University ‘Als het om de verbetering van luchtkwaliteit gaat, zijn er geen pasklare oplossingen. Er zijn enkele principes waarmee gewerkt kan worden en deze kunnen bij knelpuntsituaties worden toegepast. Het tegengaan van luchtvervuiling heeft als voornaamste doel de gezondheid van mensen te verbeteren. Twee zaken spelen een rol: de emissies en het effect van beplanting op deze emissies. Het effect van beplanting betreft het afvangen en verdunnen van de luchtvervuiling. Voor het afvangen geldt dat alleen stikstofdioxide door de plant kan worden opgenomen. Andere stoffen blijven misschien op het blad liggen, maar worden niet opgenomen. Stikstofdioxide kan ook alleen tot een bepaald niveau worden opgenomen. Stijgen de
38
concentraties dan kan een plant daar verder niets mee doen. Bij fijnstof is van het belang dat de grotere deeltjes door de bladeren kunnen worden afgevangen. De kleinere deeltjes kunnen niet door het blad worden opgenomen en juist deze kleinere deeltjes zijn een gevaar voor de gezondheid. Het verdunningseffect van groen ontstaat op twee manieren. Lijnvormig groen kan lucht omhoog stuwen waardoor het wordt vermengd met andere luchtlagen. Groen met een open structuur kan – door het afvangen van deeltjes – aan de andere zijde zorgen voor verdunning. Bij het inzetten van groen spelen verder twee complicaties. Betrouwbare metingen zijn moeilijk en in street canyons vormt groen een obstructie waardoor de doorstroming wordt bemoeilijkt.’
De rol van groen in rekenmodellen – door Aad Bezemer van het ministerie van Infrastructuur en Milieu ‘Al lange tijd bestaat de discussie over de rol van groen in relatie tot luchtkwaliteit. De gedachte was altijd dat groen een positief effect heeft. De aanleg van groen is een ‘aaibare’ maatregel en wordt graag ingezet ter verbetering van de luchtkwaliteit en vanwege talloze andere redenen. Het positieve effect komt echter niet terug in de rekenmodellen, en in onderzoeken naar het effect van groen langs wegen bleek het effect verwaarloosbaar. Sterker nog, groen blijkt in veel gevallen een negatief effect te hebben op de luchtkwaliteit. Dit komt doordat bomen de doorstroming van lucht tegengaan en vervuiling langer blijft hangen.’
Wanneer groen geen effect op de doorstroming heeft, kan zij een significante bijdrage leveren aan het verbeteren van de luchtkwaliteit – door Rob McKenzie van de University of Birmingham ‘In mijn onderzoek zijn hoge street canyons onderzocht. In dit type straten – hoge bebouwing en smalle straten – bleek het mogelijk om door gevelgroen de luchtkwaliteit te verbeteren. In dergelijke situaties is de luchtdoorstroming relatief slecht, en door gevelgroen wordt de doorstroming nauwelijks negatief beïnvloed. De positieve effecten – afvangen van fijnstof en stikstofdioxide – worden groter.’
39
Doen met groen
40
Het positieve effect van groen op de luchtkwaliteit blijkt tegen te vallen. Dit betekent niet dat hagen en bomen uit het straatbeeld moeten verdwijnen.
De voorgaande hoofdstukken hebben laten zien dat luchtkwaliteit nog steeds een belangrijk aandachtspunt is in een stedelijke omgeving. Dat luchtkwaliteit vooral een stedelijke aangelegenheid is komt door de combinatie van veel mensen dicht op elkaar, veel verkeer en een matige verspreiding van de verontreiniging in (smalle) straten. Het idee dat het plaatsen van bomen en hagen in een straat een positieve bijdrage levert aan het verbeteren van de luchtkwaliteit blijkt (helaas) niet waar. Door twee tegengestelde effecten van groenelementen wordt de luchtkwaliteit meer negatief beïnvloed – door een mindere verspreiding – dan positief – filtering door de vegetatie. Over het algemeen kan gesteld worden: hoe meer obstakels in een straat, hoe negatiever de luchtkwaliteit wordt beïnvloed. Wil dit nu zeggen dat groenelementen uit het straatbeeld moeten verdwijnen? Nee, zeker niet. Bomen, hagen en struiken hebben op andere vlakken – sociaal gedrag, klimaatbestendigheid, opvang regenwater – zeer positieve effecten. De negatieve aspecten van groen voor de luchtkwaliteit spelen vooral in smalle straten met veel verkeer. In straten waar weinig auto’s rijden zal de aanwezigheid van bomen in absolute zin een verwaarloosbaar effect hebben op de luchtkwaliteit. De boodschap van dit boek is: ben terughoudend met
het plaatsen van groene elementen in drukke straten en laat in straten met weinig verkeer luchtkwaliteit niet het argument zijn om geen bomen te plaatsen. Wanneer een verbetering van de luchtkwaliteit in de straat wordt nagestreefd zijn bronmaatregelen – minder verkeer, het weren van vuile voertuigen, het verbeteren van de doorstroming – eerder aan te bevelen dan het zoeken naar oplossingen waarbij vegetatie een rol speelt. Het is goed te realiseren dat een boom als klein boompje in de straat wordt geplant en dat het jaren nodig heeft om tot een volwassen boom met grote kruinen uit te groeien. Het maximale effect treedt dus later op. Met de aanscherping van de emissienormen en steeds meer elektrische auto’s zal de bijdrage van het wegverkeer aan de lokale luchtverontreiniging naar verwachting minder worden. Omdat ook de eisen aan industriële bronnen steeds strenger worden, zal de verontreiniging ook buiten de stad minder worden. De kans op luchtkwaliteitsknelpunten is in de toekomst dan ook kleiner dan nu. Ontwerpers moeten deze overwegingen meenemen in een groenontwerp voor een straat. Dit kan bijvoorbeeld door niet meteen volgroeide hagen of bomen te plaatsen, maar vegetatie die klein begint en in de loop der jaren uitgroeit tot volwassen vegetatie.
“Groen zeker doen, maar wie bomen plant gebruikt zijn verstand.” Annette Pronk (wageningen UR)
41
Samenvatting bevindingen 1
Bomen en hagen langs drukke verkeersaders leiden vaak tot hogere concentraties aan schadelijke stoffen in de lucht en wordt daarom afgeraden. De verhoogde concentraties treden op omdat het filtereffect van de vegetatie achterblijft bij het negatieve effect van minder verdunning.
2
Langs drukke verkeerswegen en in smalle straten waar de luchtkwaliteit rond de norm ligt, is het raadzaam om geen bomen te plaatsen. Als toch bomen aangeplant worden: zo min mogelijk, een grote onderlinge afstand en open kruinstructuur die de rijbanen niet overkappen. Bomen in de middenberm zijn beter dan bomen aan weerszijden van de weg.
3 4
42
(15)
Hagen beïnvloeden de luchtkwaliteit direct achter de hagen nauwelijks. De invloed van hagen op de luchtkwaliteit is eerder negatief dan positief. In binnenstedelijk gebied zijn lage hagen aan te bevelen.
Het plaatsen van dichte schermen tussen de rijbaan en de fiets- en voetpaden heeft een positief effect op de luchtkwaliteit achter de schermen. Hoe dichter langs de rijbaan en hoe hoger het scherm, hoe groter het effect. Het effect van vegetatie op de schermen is verwaarloosbaar.
Langs provinciale en snelwegen kan het plaatsen van lijnvormige, aaneengesloten en dichte groenelementen succesvol zijn in het beschermen van fietsers, voetgangers en omwonenden tegen luchtverontreiniging.
5
Nabij industriële bronnen waar stuifgevoelige processen plaatsvinden – met een uitstoot op lage hoogte – kunnen groenelementen de verspreiding naar de nabije omgeving beperken. Het grootste effect wordt verkregen bij een volledig gesloten groenelement – bomen met lage onderbegroeiing.
6
Bij veehouderijen kan het plaatsen van achter elkaar geplaatste lijnvormige groenelementen bijdragen aan het verbeteren van de luchtkwaliteit
7
De rol van vegetatie in de verbetering van luchtkwaliteit is minimaal. Dit betekent dat in straten met weinig verkeer luchtkwaliteit niet het argument mag zijn om geen bomen te plaatsen.
8
43
Stedelijk groen
Is stedelijk groen positief of negatief? De bijdrage van het Engelse compartiment model. Rob MacKenzie, School of Geography, Earth & Environmental Science, Universiteit van Birmingham, UK De omgeving beïnvloed de samenstelling van de lucht op veel manieren: stikstofoxide emissies van de landbouw kunnen de ozon hoog in de ozonlaag uitputten [1]; emissies van bomen in de stad kunnen bijdragen aan de ozonvervuiling rondom Europese steden [4]. Maar wat is het effect van stedelijk groen op de concentraties van schadelijke stoffen in de stad zelf? Die vraag bleek verrassend genoeg voor stadsplanners niet makkelijk te beantwoorden. Veel van de noodzakelijke kennis is al lang bekend. We weten dat de belangrijkste luchtverontreinigende stoffen in de stad, stikstof dioxide (NO2) en microscopisch kleine deeltjes (PM), vooral door planten uit de lucht verdwijnen [5]. Het stromingspatroon van lucht in en om gebouwen is ook goed bekend [6], net als de belangrijkste chemische reacties in de lucht [7]. Toch lijken wetenschappers nog steeds tegenstrijdige resultaten te publiceren en soms te concluderen dat groen in de stad de luchtverontreiniging vermindert en soms dat groen de verontreiniging vergroot.
44
In Nederland komt in het nationale CAR model dat door gemeenten gebruikt wordt een “bomenfactor” voor. Deze fa-ctor beschrijft de bijdrage van de bomen aan de luchtverontreiniging. Deze factor loopt van 0 (geen effect) tot 1,5 (een 50% toename van de concentraties aan luchtverontrein-igende stoffen). Als de bijdrage zo negatief is, moeten bomen dan wel in drukke straten blijven staan? Hoe past deze kennis bij de initiatieven om “miljoenen bomen” te planten die door veel steden genomen zijn [8]? “To tree, or not to tree”[9]? Er zijn 3 oorzaken voor de bestaande verwarring over de rol van groen: (i) de resterende onzekerheden in de beschrijving van sleutelprocessen; (ii) de grote verscheidenheid aan pogingen om de “boomfactor” te bepalen en (iii) de mate van generalisatie en daarmee het onderschatten van de locale context. Het is nog altijd onzeker met welke snelheid deeltjes in de luchtverontreiniging neerslaan op planten [10]. Ook is niet zeker hoelang de uitlaatgassen dicht bij de grond blijven
hangen in binnenstedelijke straten [bijvoorbeeld 11]. In het EURegio project Functioneel Groen is geprobeerd het al of niet bestaande effect van groen met zekerheid te meten ondanks de hoge kosten die dat met zich mee zou brengen. Het bleek echter niet mogelijk een geschikte eenvormige straat met voldoende lengte te vinden. De belangrijkste bron van onzekerheid voor de dagelijkse praktijk is misschien wel de gewoonte van wetenschappers om zich bij hun onderzoek te richten op maar een aspect van het probleem. De “depositie methode” [12, 13] (meestal de “constant boundary layer concentration” methode genoemd [14]) benadrukt de snelheid waarmee luchtverontreiniging door groene planten uit de lucht kunnen worden verwijderd. De rol van de luchtbeweging rond en tussen gebouwen wordt niet meegenomen. Omgekeerd verwaarlozen veel computational fluid dynamical studies (de methode die in het Functioneel Groen project gebruikt is) de verwijdering door groen. En compartiment modellen [14] vereenvoudigen
de windbeweging in het stedelijk gebied. De modelkeuze lijkt vooral bepaald te worden door de toevallige expertise van de onderzoeker. Ecologen en stadsplanners lijken vooral aangetrokken te worden door depositiemodellen waarin zij hun locale kennis kunnen gebruiken, natuurkundigen grote computers met een uitgebreid fluid dynamical model waarmee zij details van de windstroming kunnen berekenen en chemici worden aangetrokken door compartiment modellen waarin chemische reacties zijn opgenomen. De resultaten van alle modellen kunnen leiden tot algemene uitspraken als de beperkingen van de modellen maar helder voor ogen worden gehouden. En daar gaat het nog al eens mis. Want wij willen antwoorden op alle vragen over de toepasbaarheid van functioneel groen. Maar dan moeten ook alle gebiedskenmerken worden meegewogen. Het Engelse compartiment model [14] gaat uit van een hoeveelheid groen zonder dat aangegeven kan worden waar dat groen zich precies bevindt. Het in het Functioneel Groen project
45
0 4% -10
Concentratieverlagend (%)
-20
NO 2
-30 -40
Groene muur, numerous canyons, h/w=1 Groene muur, single canyon, h/w=1 Groene muur, numerous canyons, h/w=2
-50
Groene muur, single canyon h/w=2 Groene daken, gebieds breed
0 50 Vegetatiedekking (%)
100
Figuur 1
gebruikte fluid dynamics model is theoretisch het beste, maar ook verreweg duurste, model als het verbeterd kan worden in de beschrijving van de luchtstroom door het (stedelijk) groen en als de beschrijving van grenslaageffecten rondom bladeren kan worden verbeterd. Figuur 1 toont de resultaten van het Engelse compartiment model voor het effect van groen op NO2 (verandert uit [14]). Het gearceerde oppervlak toont de waarschijnlijke grootteorde van het effect van groen in een bepaalde Engelse straat. Twee dingen vallen meteen op: Op de eerste plaats blijkt het waarschijnlijke effect klein. Dat komt door de karakteristiek van de gekozen straat en omdat realistische hoeveelheden groen voor de straat zijn gebruikt. Op de tweede plaats is er een aanzienlijke onzekerheid in het
46
voorspelde effect: groen kan ook niet bijdragen aan een verbetering van de lucht-kwaliteit als gevolg van de variatie in emissiewaarden en meteorologie. Het voorbeeld in figuur 1 dient als waarschuwing tegen optimistische gedachten voor veel plekken in het stedelijke gebied over wat groen zou kunnen doen aan de luchtverontreiniging. Met groen kan volgens het model wel veel bereikt worden. Maar dan zou de stad gebouwd moeten zijn met deze rol van groen in het vizier. De beste manier in bestaand stedelijk gebied blijft de aanpak van de bron van de vervuiling: de verbrandingsmotor. Groen kan volgens het Engelse model bijdragen aan de verbetering van de luchtkwaliteit, maar alleen een vergroting van het aantal bomen in de stad kan de luchtkwaliteit zelfs verslechteren [14].
Referenties 1. Ravishankara, A.R., J.S. Daniel, and R.W. Portmann Nitrous Oxide (N2O): The Dominant Ozone-‐Depleting Substance Emitted in the 21st Century Science, 2009. 326(5949): p. 123-‐125.
10. Litschke, T. and W. Kuttler On the reduction of urban particle concentration by vegetation − a review Meteorol. Zeit., 2008. 17: p. 229−240.
4. MacKenzie, A.R., et al. The Role Of Biogenic Hydrocarbons In The Production Of Ozone In Urban Plumes In Southeast England Atmospheric Environment Part A--Ge-neral Topics, 1991. 25(2): p. 351-‐359.
11. Liu, C.H., M.C. Barth, and D.Y.C. Leung Large-‐eddy simulation of flow and pollutant transport in street canyons of different building-‐height-‐to-‐street-‐width ratios Journal of Applied Meteorology, 2004. 43(10): p. 1410-‐1424.
5. Fowler, D., et al. Atmospheric composition change: Ecosystems-‐Atmosphere interactions Atmospheric Environment, 2009. 43(33): p. 5193-‐5267. 6. Oke, T.R., Street design and urban canopy layer climate Energy and Buildings, 1988. 11(1-‐3): p. 103-‐113. 7. Colbeck, I. and A.R. MacKenzie Air Pollution by Photochemical Oxidants. 1st ed Air Quality Monographs. 1994, Amsterdam: Elsevier 376. 8. [cited 2012 November ]; the UK Big Tree Plant www.defra.gov.uk/bigtreeplant, and the New York City Million Trees programme, www.milliontreesnyc.org].
12. McDonald, A.G., et al., Quantifying the effect of urban tree planting on concentrations and depositions of PM10 in two UK conurbations Atmospheric Environment, 2007. 41(38): p. 8455-‐8467. 13. Svendsen, E.R., et al., GIS-‐Modeled Indicators of Traffic-‐Related Air Pollutants and Adverse Pulmonary Health Among Children in El Paso, Texas. American Journal of Epidemiology, 2012. 176: p. S131-‐S141. 14. Pugh, T.A.M., et al., Effectiveness of Green Infrastructure for Improvement of Air Quality in Urban Street Canyons. Environmental Science & Technology, 2012. 46(14): p. 7692- ‐7699.
9. Vos, P.E.J., et al. Improving local air quality in cities: To tree or not to tree? Environmental Pollution, 2012.
47
Literatuuropgave
48
Arcadis Nederland BV, ES Consulting (2012) Hoofdrapport Tilburg; Kansenkaart Luchtgroen Gemeente Tilburg, Tilburg, Nederland Arcadis Nederland BV, ES Consulting (2012) Bijlage Rapport; “De Groene Toolbox” – gemeente Tilburg Gemeente Tilburg, Tilburg, Nederland Arcadis Nederland BV, ES Consulting (2012) Bijlage Rapport Tilburg; Kansenkaart Luchtgroen Gemeente Tilburg, Tilburg, Nederland Pauline de Koning, Esther Weijenberg, Astrid Verme (2011) Persbericht; Groen aan het werk in uw tuin BELW Advies, Wageningen, Nederland Gemeente Maastricht, Maastricht, Nederland Ivo Laurentzen (2012) Kostenanalyse Luchtgroen; Interregproject functioneel groen Gemeente Tilburg, Tilburg, Nederland Bino Maiheu, Stijn Janssen, Filip Lefebre (2012) Doorrekening Leuven; Vaartkom en het potentieel van “Functioneel groen” op de luchtkwaliteit VITO NV, Mol, België OKRA landschapsarchitecten, OMGEVING, ARA (2011) Masterplan ruimte vaartkom Stad Leuven, België Thomas A.M. Pugh, A. Robert MacKenzie, J. Duncan Whyatt, C. Nicholas Hewitt (2012) Effectiveness of Green Infrastructure for Improvement of Air Quality in Urban Street Canyons Environmental Sience & Technology 2012, 45, 7692 – 7699 Jean Vankerkom, Stijn Janssen (2011) De optimalisatie op het vlak van fijn en grof stof reductie van groenbuffers op twee industriezones VITO NV, Mol, België Peter Vos, Stijn Janssen Luc Verhees, Joost de Wolff, Hans Erbrink (2012) Modellering van het effect van weg begeleidend luchtgroen op de luchtkwaliteit VITO NV, Mol, België
49
NOTEN
50
1 In het Interregproject Functioneel Groen is in Vlaamse en Nederlandse steden onderzocht hoe de toepassing van groen een bijdrage levert aan de verbetering van het leefklimaat – op het gebied van luchtkwaliteit, klimaatadaptatie en de kwaliteit van de openbare ruimte. Informatie over het complete onderzoeksproject is te vinden op www.functioneelgroen.nl. 2 Ed Buijsman. Meten waar de mensen zijn. In: Tijdschrift Lucht, 2008-2009. 3 Alterra. Effecten van groen, 2006. 4 Pye, 1987. 5 Beckett et al., 2000.
13 IPL, 2009. 14 J. Hooghwerff, Christiaan Tollenaar. Praktijkmetingen invloed geluidsschermen op de luchtkwaliteit langs snelwegen, 2009. 15 In het Interregproject is geen onderzoek gedaan naar groene muren – zoals klimop op gebouwen. Bij de afsluiting van het Interregproject is een publicatie van Lancaster University verschenen waarin resultaten worden besproken van een modelonderzoek naar de effecten van groene muren op de luchtkwaliteit. Uit de studie blijkt dat groene muren een positieve bijdrage leveren aan de luchtkwaliteit. De omvang van de positieve bijdrage hangt sterk af van de windsnelheid en de hoogte-breedteverhouding van de straat. Uit analyses van Vito is gebleken dat voor gangbare situaties in Vlaanderen en Nederland de effecten hooguit enkele procenten zullen zijn.
6 RIVM, 2011. 7 Joost Wesseling, Ruben Beijk. Effectmeting in stedelijk gebied: onzekerheden. RIVM, 2008. P. de Koning, J. van de Wetering, P. Schildwacht. Venlo Klagenfurtlaan, Luchtgroen BELW Advies, 2011). 8 Binnen het Interregproject werd de term groenscherm gebruikt, feitelijk betreft het een ondoorlaatbaar scherm waar vegetatie tegen aan groeit. 9 Hier wordt elementair koolstof (EC) bedoeld. 10 Als stelregel kan worden aangenomen dat een derde van de wegbreedte open moet blijven voor voldoende ventilatie, waardoor de lokale luchtverontreiniging verdund kan worden. 11 Vos, P., Janssen, S., Verhees, L., Wolff, J. de, Erbrink, H. Modellering van het effect van wegbegeleidend luchtgroen op de luchtkwaliteit. KEMA, 2012/RMA/R/112 1.2, 2012, http://www.envi-met.com. 12 Vos, P., Janssen, S., Verhees, L., Wolff, J. de, Erbrink, H. Modellering van het effect van wegbegeleidend luchtgroen op de luchtkwaliteit. KEMA, 2012/RMA/R/112 1.2, 2012, http://www.dnvkema.com/nl/ services/ces/hse/air-quality.aspx.
51
Beeld verantwoording
52
Royal HaskoningDHV alle afbeeldingen behalve: Buro Lubbers 15 Bing maps 35, 37 Cylcomedia 10, 33 European Space Agency 4 gemeente Cuijk 30 gemeente Tilburg 28 Google streetview 19, 23, 25, 27 TNO 28 Vanleeuwenoplaad.nl 7 Vito 18
53
Interregpartners
COLOFON In opdracht van Gemeente Tilburg Gemeente Sittard-Geleen (namens de Interregpartners) Projectleiding Cora Alfonso (gemeente Tilburg) Jos van Rooij (gemeente Sittard-Geleen) Wouter Guliker (Royal HaskoningDHV) Tekst en onderzoek Sander Teeuwisse (Royal HaskoningDHV) Lara Haxe (Royal HaskoningDHV) Annemarie van Alphen (Royal HaskoningDHV)
54
Eindredactie Mark Hendriks (Tekstlandschap)
Druk Drukkerij Tripiti, Rotterdam
Redactiecommissie Peter Glerum (gemeente Tilburg) Peter Schildwacht (BELW) Jasper Wouters (LNE Vlaanderen) Aad Bezemer (Ministerie IenM) Martin Hermy (KU Leuven) Ernie Weijers (ECN)
© 2013 Gemeente Tilburg Gemeente Sittard-Geleen Royal HaskoningDHV, Rotterdam
Opmaak Michiel Brink (Royal HaskoningDHV) Joost Konings (Royal HaskoningDHV)
55
56
www.functioneelgroen.nl
