Verbetering luchtkwaliteit door afvang van fijn stof

Beschrijving

Vegetatie filtert verschillende verontreinigende componenten uit de lucht. Zwevend fijn stof komt in contact met bladeren en takken, slaat daar op neer en zal vervolgens door de regen afspoelen naar de bodem. De bladeren kunnen via de huidmondjes gasvormige polluenten zoals ozon en stikstofoxiden opnemen. Een waslaagje (de cuticula) op de bladeren kan door middel van adsorptie vluchtige componenten, zoals PCB's en dioxinen, opnemen. Ammoniak (NH₃) wordt in de vorm van ammonium (NH₄+) afgezet op de bladeren, spoelt daar bij regen af en wordt in de bodem omgezet tot salpeterzuur, waardoor de bodem verzuurt.

We beperken ons tot de afvang van fijn stof omdat deze polluent verantwoordelijk is voor ongeveer 60 % van de totale ziektelast die veroorzaakt wordt door milieuverontreiniging (gemeten in termen van verloren gezonde levensjaren) (MIRA, achtergronddocument milieu mens en gezondheid, 2007) en omdat over de andere polluenten weinig informatie beschikbaar is die al zeker niet bruikbaar is voor alle landgebruikstypes in de tool.

Benodigde informatie:

• Aantal ha per vegetatietype
• PM₁₀ concentraties in het gebied.

Kwalitatieve waardering

De bijdrage van vegetatie op het filteren van vervuilende componenten is afhankelijk van het type vegetatie, het type verontreiniging, de locatie en inplanting van de vegetatie. Van alle vegetatietypes zijn bomen het meest effectief in het vastleggen van schadelijke stoffen, in volgorde van dalende effectiviteit gevolgd door respectievelijk heesters, kruidachtigen naar gras. Daarom werd op basis van de depositiesnelheid van fijn stof op vegetatie een score opgesteld (ECOPLAN, 2016)

Kwantitatieve waardering

De kern van de analyse vormt de inschatting van de depositiesnelheden. Deze zijn gebaseerd op eigen VITO modelleringen met OPS en toetsing aan gegevens uit de literatuur (Nowak, 2014, Schaubroeck,2015; Liquete 2015). Voor grassen en loofbomen sluit de VITO modellering goed aan bij metingen en modelstudies uit de literatuur. Voor naaldbos zijn de OPS schattingen naar boven toe bijgesteld op basis van een recente, gedetailleerde model studie door UGent voor naaldbos in Vlaanderen, en deze waarde ligt meer in lijn met deze uit de literatuur. De kengetallen voor struiken en water zijn meer onzeker. Voor water is de schatting uit OPS naar beneden toe bijgesteld, en is een gemiddelde van de waarde uit OPS en uit JRC model MAPPE (Liquete 2015) gebruikt.

Voor ecosysteemtypes waarvoor geen meetgegevens beschikbaar waren, hebben we de bestaande cijfers voor akker, grasland, struiken en bos geëxtrapoleerd, afhankelijk van het vegetatietype in het betreffend ecosysteem (bijv. heide werd gelijkgesteld met struiken).

De volgende formule wordt gebruikt voor het bepalen van de netto-afvang:

Formule

Afvang in kg/ha.jaar = (depositiesnelheid (cm/s) x concentratie PM₁₀ (µg/m³) x 3.1536) x (1-50% resuspensie)

Algemeen zijn deze waardes 3 tot 4 keer lager dan in de Natuurwaardeverkenner 1.0. Deels wordt dit verklaard door andere inschattingen van de depositiesnelheden en doordat we nu beter rekening houden met de huidige luchtkwaliteit (concentraties van fijn stof zijn gedaald in vergelijking met situatie bij oudere studies) en resuspensie van 50%.

Monetaire waardering

De meest recente kengetallen zijn berekend voor het handboek Milieuprijzen door CE Delft (2017). De cijfers bouwen voort op studies en kengetallen over de schade aan de menselijke gezondheid en het welbevinden, schade aan gebouwen en machines en schade aan ecosystemen door de uitstoot van fijn stof, die ontwikkeld zijn in het kader van Europese en Nederlandse studieprogramma's.

We hanteren op basis van dit handboek een eenheidskost tussen € 33,76 en € 73,36 met als centrale waarde € 47,35 (prijzen2019) per kg PM₁₀.

Uitgangspunten

• Resuspensie: varieert van 0 % (niet meegenomen), over 50 % tot 75 % (Schaubroeck, 2015). De meeste modellen hanteren 50 % resuspensie (i-tree (Nowak 2015), Oosterbaan 2006, 2011; Liquete 2015)
• De bovenvermelde studies hanteren allen ongeveer dezelfde uitgangspunten m.b.t. het effect van vegetatie en depositiesnelheden.Depositiesnelheden op gebouwen wordt niet meegenomen
• De dosis-effectrelaties voor het schatten van de gevolgen van luchtverontreiniging door fijn stof kan men toepassen voor het fijn stof dat wordt afgevangen door vegetatie .
• De kleinere deeltjes zijn schadelijker en hebben een hoger aandeel in de luchtverontreiniging (60%), maar ze worden minder goed afgevangen door vegetatie.
• Bij het gebruik van de cijfers voor vegetatie dichtbij verkeer en in sterk bebouwde omgeving is de nodige voorzichtigheid geboden. De beschikbare studies geven aan dat in deze omgevingen meerdere factoren met tegenstelde effecten spelen. Vooral het feit dat vegetatie enerzijds meer polluenten kan afvangen (bij hogere concentraties) maar dat anderzijds vegetatie door effecten op lokale meteo ook lokaal de verdunning kan beperken (street-canyon-effect). In de natuurwaardeverkenner stad gaan we hier dieper op in.

Te gebruiken cijfers

Tabel: kwalitatieve, kwantitatieve en monetaire waardering van de afvang van fijn stof

Vegetatietype	Kwalitatieve score	Depositiesnelheid (cm/s)	Waarde (€/kg)
Bloemen- en soortenrijke graslanden en ruigten	4	0,20	€ 47,35
Loofbossen	7	0,5	€ 47,35
Naaldbossen	10	0,7	€ 47,35
Gemengde bossen	8	0,6	€ 47,35
Heide	5	0,3	€ 47,35
Struweel/struiken	6	0,344	€ 47,35
Moerassen riet	4	0,263	€ 47,35
Moerassen andere vegetatie	3	0,2	€ 47,35
Slikken en schorren	3	0,2	€ 47,35
Rivieren en stilstaande wateren	2	0,10	€ 47,35
Akker	3	0,2	€ 47,35
Weiland	4	0,2	€ 47,35
Laagstamboomgaard	5	0.3	€ 47,35
Hoogstamboomgaard	7	0.5	€ 47,35
Braakliggen terrein of landbouwweg	2	0,1	€ 47,35
Weinig of niet begroeid land	2	0,1	€ 47,35
Stedelijk landgebruik	1	0	€ 47,35

Vertaling naar een indicator

We vertalen het aantal kg dat de vegetatie meer of minder afvangt in het nieuwe scenario, naar het aantal personen dat deze afvang zou uitstoten en naar het aantal kilometers dat je met de wagen zou rijden om de hoeveelheid uit te stoten die extra wordt afgevangen door de vegetatie.

Gemiddelde uitstoot aan PM₁₀ voor een gemiddelde Europeaan per jaar = 4,9 kg
Gemiddelde uitstoot aan PM₁₀ per gemiddelde autokm = 0.0349 g (COPERT)

Een voorbeeld

Een gebied van 50 ha bestaat in zijn huidige vorm uit 25 ha weiland, 20 ha akkerland en 5 ha heide. Men wil van dit gebied een gevarieerd natuurgebied maken met loofbos (25 ha), bloem- en soortenrijk grasland (20 ha) en heide (5 ha). We veronderstellen dat de PM₁₀ concentratie in het gebied gelijk is aan het jaargemiddelde in Vlaanderen 22,7 µg/m³.

Kwalitatieve waardering
Het huidige gebied heeft weinig potentieel om fijn stof af te vangen. Het scoort 3,7 op een schaal van 10 (25ha weiland x score 4 + 20 ha akkerland x score 3 + 5 ha heide x score 5)/50ha). Het nieuwe gebied scoort 5,6 op 10 (25ha loofbos x score 7 + 20 ha grasland x score 4 + 5 ha heide x score 5)/50 ha). Het verschil bedraagt dus 1,9.

Kwantitatieve waardering
De veranderingen in het gebied zorgen ervoor dat er gemiddeld 268 kg PM₁₀ bijkomend wordt afgevangen per jaar.

Berekening = (25 ha bos x 0,5 cm/s +20 ha grasland x 0,2 cm/s + 5 ha heide x 0,3 cm/s) x 22,7 µg/m³ x 3.1536 x 0,5 – (25 ha weiland x 0,2 cm/s + 20 ha akker x 0,2cm/s+ 5 ha heide x 0,3 cm/s) x 22,7 µg/m³ x 3.1536 x 0,5=644 kg -376 kg= 268 kg)

Monetaire waardering
De monetaire waarde ligt tussen de 9 048 €/jaar (268 kg x 33,76 €/kg) en 19 660€/jaar (268 kg x 73,36€/kg).

Indicatoren
Een afvang van 268 kg betekent de gemiddelde huishoudelijke uitstoot van 55 personen (268 kg/4,9 kg/persoon). Of de vegetatie vangt de uitstoot af van 7,6 miljoen autokilometers af (268kg x 1000/0.0349g)

Meer gedetailleerde modellen/tools

Het meetnet van de VMM meet de fijn stof concentraties in Vlaanderen op een vast aantal plaatsen. Daarnaast worden er ook nog computermodellen gebruikt om de luchtkwaliteit verder in kaart te brengen. VITO heeft een uitgebreide expertise op dit vlak. Dit kan enerzijds zijn om op basis van de gemeten waardes, een inschatting te krijgen van de concentraties op elke locatie in Vlaanderen. Anderzijds worden verschillende types modellen ook gebruikt voor voorspellingen en voor scenarioanalyses (welke maatregel leidt tot de beste luchtkwaliteit?). In een aantal van deze dispersiemodellen wordt ook de filterende werking van vegetatie en ecosystemen in rekenschap gebracht. Deze modellen laten toe om nauwkeurig in te schatten in welke mate de ecosystemen bijdragen aan de verbetering van de luchtkwaliteit. Ook verschillen doorheen het jaar en het effect van seizoenen of extreme weersomstandigheden kunnen meegenomen worden in modelstudies. In het algemeen kan men stellen dat dergelijke modelstudies locatie specifieke informatie in groter detail meeneemt, hetgeen resulteert in nauwkeurigere inschattingen en meer gerichte aanbevelingen.
Dergelijke modelstudies vergen een zekere tijd en budget. Voor meer info, contacteer VITO (felix.deutsch@vito.be).