Quercus (eik), Acer (esdoorn) en Salix (wilg), typische stadsbomen in diverse delen van de wereld. De keuze is belangrijk in een opwarmende wereld (afb: Bin Juan et al./Science Advances)
In Peking veranderen miljoenen treurwilgen en populieren de immense stad in een groene metropool, maar de stoffen die deze bomen uitstoten dragen in belangrijke mate bij aan luchtvervuiling (met name ozon), zo blijkt uit een onderzoek.
Peking is niet de enige. Veel bomen die in stedelijke gebieden worden geplant – soorten die vaak worden gekozen vanwege hun snelle groei en klimaatbestendigheid – verergeren de ozonuitstoot, komt uit het onderzoek naar voren. Stijgende temperaturen als gevolg van de opwarming van de aarde zouden het probleem kunnen verergeren.
Ozon ontstaat wanneer vluchtige organische stoffen (VOS) die vrijkomen uit bepaalde vegetatie, voertuigen en de chemische industrie reageren met stikstofoxiden (NOx), die voornamelijk worden uitgestoten door verkeer en industrie. Een reeks reacties tussen deze stoffen in aanwezigheid van zonlicht zorgt ervoor dat ozon ontstaat. Het inademen van ozon kan de luchtwegen irriteren of beschadigen, wat ademhalingsproblemen kan veroorzaken, met name bij mensen met astma of longziekten.
Volgens Bin Yuan van de Jinan-universiteit in Guangzhou wilden de onderzoekers aanvankelijk de invloed van menselijke activiteiten op ozonvervuiling onderzoeken. Ze waren echter verrast te ontdekken dat stedelijke vegetatie een veel grotere bijdrage leverde aan de ozonuitstoot dan eerder werd gedacht. “Toen we deze gegevens kregen, geloofden we het eerst niet.”
Veel boomsoorten stoten VOS uit, sommige meer dan andere. Wilgen (Salix spp.) en populieren (Populus spp.), die in veel steden zijn aangeplant, stoten grote hoeveelheden isopreen uit, een type vluchtige organische stof die als bijproduct van fotosynthese ontstaat. De onderzoekers ontdekten dat ongeveer 35% van de bomen in Peking isopreen uitstoot.
Om daarachter te komen verzamelden ze luchtmonsters in Peking om de VOS-concentraties te meten en verzamelden ozongegevens bij meetstations in de stad. Ze ontdekten dat vegetatie verantwoordelijk was voor ongeveer 10% van de totale VOS-uitstoot in Peking tussen mei en juli 2021, de onderzoeksperiode, en dat menselijke activiteiten, zoals uitlaatgassen van voertuigen en industriële chemicaliën, verantwoordelijk waren voor de rest.
Aangezien VOS-en niet rechtstreeks ozon vormen, hadden de onderzoekers een andere manier nodig om te meten hoeveel vegetatie bijdroeg aan de ozonvervuiling in de stad. Daartoe schatten ze hoe snel VOS-en reageren met hydroxylgroepen in de atmosfeer. Hydroxylradicalen reageren met vluchtige organische stoffen en vormen peroxyradicalen. Deze reageren vervolgens met stikstofoxiden (NOx) in de lucht en vormen verbindingen die onder invloed van zonlicht in ozon veranderen. Uit het onderzoek bleek dat vegetatie verantwoordelijk was voor 52% van de chemicaliën die ozon vormen, waarbij isopreen de belangrijkste bijdrager was.
Hoewel de totale VOS-uitstoot door menselijke activiteiten hoger was dan die van vegetatie, was hun bijdrage aan de ozonvorming aanzienlijk kleiner dan die van planten.
Australië
De onderzoekers bestudeerden ook boomsoorten die in 24 megasteden waren aangeplant om hun potentiële isopreenuitstoot te schatten. Ze ontdekten dat de isopreenuitstoot in een groot deel van de onderzochte steden, waaronder Sydney en Melbourne in Australië, naar verwachting hoger zou zijn dan in Peking. In Sydney bijvoorbeeld stoot ongeveer 65% van de bomen isopreen uit.
Ian Jamie, milieuchemicus aan de Macquarie-universiteit in Sydney, zegt dat vegetatie als bron van VOS-en proportioneel groter wordt, omdat andere bronnen de afgelopen decennia aanzienlijk zijn afgenomen. De uitstoot van voertuigen, die vroeger een grote bron van organische verbindingen was, is afgenomen, zegt hij.
De productie van VOS en ozon neemt toe naarmate de temperatuur stijgt. Uit het onderzoek bleek dat bij 35°C de reactiesnelheid van hydroxylgroepen met VOS van vegetatie zeven keer hoger was dan bij 20°C. Hierdoor steeg de bijdrage van vegetatie aan de chemische reactiviteit van 21% bij 20°C naar 74% bij 35°C.
De onderzoekers keken ook naar het stedelijk hitte-eilandeffect in Peking – de neiging van bebouwde gebieden om warmer te zijn dan hun omgeving. Ze schatten dat een typische hitte-eilandintensiteit van 0,8°C overdag in de zomer, met een maximale dagtemperatuur van 32 °C, de uitstoot van isopreen door stedelijke bomen met 12% zou kunnen verhogen.
Door deze extra warmte staat een boom in een stedelijk gebied meer onder druk en produceert hij meer vluchtige organische stoffen dan dezelfde boom in een bos, aldus Robyn Schofield, aerosolonderzoeker aan de universiteit van Melbourne. De onderzoekers stellen dat de uitstoot van VOS door stedelijke vegetatie zou kunnen toenemen naarmate de aarde opwarmt.
Keuze bomen belangrijk
Yuan benadrukt dat de bevindingen geen argument vormen tegen het planten van bomen in steden. Bomen bieden aanzienlijke voordelen, waaronder verkoeling, koolstofopslag en biodiversiteit. “Dat klopt, maar de keuze van bomen zou onderdeel moeten worden van de stadsplanning, vooral nu de klimaatverandering de temperaturen doet stijgen en hittegolven verergert.”
Volgens Jamie is dat een aanzienlijk deel van de vluchtige organische stoffen in de atmosfeer nog steeds afkomstig is van menselijke activiteiten, waaronder het gebruik van aardolie en de oplosmiddelenindustrie. Hij zegt dat het belangrijk is om zich te richten op het verminderen van die emissiebronnen. Een andere manier om de ozonvorming te verminderen is door de NOx-uitstoot te verminderen. Zonder NOx kunnen VOS niet bijdragen aan ozonvervuiling.
Bron: Nature