Verbeteren van de luchtkwaliteit

Verbeteren van de luchtkwaliteit

Beschrijving

De invloed die vegetatie heeft op de luchtkwaliteit wordt bepaald door twee verschillende processen. Enerzijds is er het filterende proces waarbij luchtverontreinigende stoffen uit de atmosfeer worden afgevangen. Anderzijds is er de impact van vegetatie op de luchtstroming zelf waarbij de windsnelheid, windrichting en turbulentie van de atmosfeer lokaal worden gewijzigd en die op hun beurt een invloed kunnen hebben op de concentraties in de atmosfeer.

In het kader van het INTERREG project Functioneel Groen heeft VITO het effect van stadsgroen op de lokale luchtkwaliteit uitgebreid onderzocht (Vos, 2013). Met behulp van CFD (Computational Fluid Dynamics) modellen werd de verspreiding van fijn stof en uitlaatgassen gemodelleerd in de aan- en afwezigheid van verscheidene soorten stadsgroen (binnenstedelijke, industriële en snelweglocaties). Algemeen kan worden gesteld dat groenelementen een zekere bufferende werking hebben wanneer ze langs belangrijke verkeers- of industriële bronnen aangeplant worden. Groenschermen zorgen voor een verdunning van de verontreinigde lucht en voor verlaagde concentraties achter het groenscherm. Ook andere groenelementen zoals gevelgroen of groendaken kunnen via hun filtering een positieve bijdrage leveren aan de stedelijke luchtkwaliteit. Wanneer bomen in nauwe straten met veel verkeer worden aangeplant, zogenaamde street canyons, kunnen ze echter ook voor een negatief effect zorgen op de lokale luchtkwaliteit door de verminderde ventilatie van de canyon. Algemeen kan worden gesteld dat de relatie tussen vegetatie en luchtkwaliteit complex is door samengaan van depositie (filtering) en aerodynamische effecten (ventilatie) en de nodige aandacht en nuancering verdient. Beide effecten worden hieronder kort beschreven.

Filtering

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 (Pryor, 2007). 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. De filterende werking van vegetatie zorgt voor een afname van de concentraties in de atmosfeer. De grootte van de afname hangt hierbij in zekere mate af van de hoeveelheid vegetatie of totaal bladoppervlak.

We beperken ons hier verder 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) (Buekers, 2012) en omdat over de andere polluenten weinig informatie beschikbaar is.

De bijdrage van vegetatie aan 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 en gras. Daarom werd voor diverse soorten vegetatie een score opgesteld die het belang van de afvang van fijn stof in een ecosysteem weergeeft (Oosterbaan, 2006; Gromke, 2012; Litschke, 2008)

Ventilatie

Vegetatie, en dan vooral bomen, hebben een belangrijke lokale invloed op de luchtstroming rondom de kruin. De windsnelheid, de windrichting en de turbulentie worden in belangrijke mate beïnvloed (Gromke, 2012; Vos, 2013; Buccolieri, 2009). Deze lokale verandering van de atmosfeer kan een belangrijke impact hebben op de concentraties van verontreinigende stoffen in de atmosfeer, zeker wanneer de vegetatie zich in de onmiddellijke omgeving van een bron bevindt. Het meest bekende en uitgesproken effect treed op in zogenaamde street canyons met druk verkeer waar bomen met een dicht bladerdak de ventilatie van de canyon belemmeren, voor een ophoping van de verkeersemissies zorgen en zodoende voor een concentratieverhoging veroorzaken. Hierbij moet wel opgemerkt worden dat de invloed van deze gereduceerde ventilatie zich beperkt tot de canyon zelf.

De aerodynamische effecten van vegatie hebben een positieve bijdrage wanneer dit zorgt voor een afscherming van emissies. Een groenbuffer langs bijvoorbeeld een drukke verkeersader schermt de omgeving deels af van emissies van polluenten. De luchtstroming over de groenbuffer zorgt er voor dat de polluent concentraties dalen door snellere menging met hogere (en zuivere) luchtlagen. Deze effecten zijn ondermeer bestudeerd in het Innovatie Programma Luchtkwaliteit (IPL, Erbrink, 2009) en recente CFD-studies uitgevoerd door VITO.

Benodigde informatie:

• Aantal m² per vegetatietype
• Achtergrondconcentratie PM₁₀ in gebied
• Achtergrondconcentratie PM_2,5
• Bijkomende concentratie PM₁₀ in gebied door lokale bron (bij ventilatie-effecten)
• Indien van toepassing: aantal inwoners die in canyon wonen op 100m van bron of aantal inwoners binnen 100m van groen met bufferende werking

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.

Op basis van het literatuuroverzicht en expert judgement is in Tabel een kwalitatieve score per groenvorm samengesteld. Deze score varieert van -1 (negatief effect in street canyons) tot +10 (bos). De score hangt af van de lokale omstandigheden. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen achtergrond, canyons en buffers. De gebruiker kiest zelf welke situatie het meest van toepassing is voor een studiegebied.

Kwantitatieve waardering

Invloed op concentraties in de stad en street canyons

Zoals hierboven beschreven, moet op lokale schaal rekening worden gehouden met twee effecten: de filtering zorgt voor een beperkte afname van de concentraties op ruimere schaal terwijl de aanwezigheid van een canyon lokaal een verhoging van de concentraties kan veroorzaken. Beide effecten kunnen schematisch worden voorgesteld in onderstaande figuur.

Figuur: Invloed van vegetatie op luchtkwaliteit voor een vrijstaande boom en een boom in een street canyon.

Een vrijstaande boom (of groenelement) zorgt voor afvang van de verontreinigende stoffen waardoor de concentraties lokaal dalen. De impact op heel korte afstanden (in de boomkruin) wordt begroot op één tot enkele percenten (Litschke, 2008). 2% lijkt een redelijke waarde. Verderaf van de boom neemt de impact (exponentieel) af. Een aannemelijke exponentiële vervalafstand lijkt hierbij 500m ($\Delta C = e^{(-x/\lambda)}$ met $\lambda$=500m) (Baldauf, 2008; Lefebvre, 2013). We kunnen dus enerzijds besluiten dat het effect op concentraties beperkt zal zijn. Litschke, 2008, schat bijvoorbeeld het effect voor de meest groene wijken in Chicago in op een daling van de concentraties met 2% in vergelijking met het gemiddelde van de stad. Dit sluit niet uit dat een kleine daling een grote meerwaarde kan hebben in termen van vermeden kosten. Een tweede besluit is dat de huidige kennis niet toelaat om goed onderbouwd en op een eenvoudige wijze het effect van stedelijke groenelementen op concentraties zodanig nauwkeurig in te schatten dat deze kunnen gebruikt worden voor verdere berekeningen, zoals effecten op volksgezondheid.

Wanneer een boom in een canyon wordt geplaatst, treedt hetzelfde effect op, de boom vangt immers ook deeltjes en gassen af. Daarnaast moet men echter rekening houden met het hierboven beschreven canyon effect. Deze verhoging bedraagt typisch gemiddeld 15%, afhankelijk van de dimensies van de canyon en de windrichting, maar manifesteert zich enkel in de canyon (Buccolieri, 2009; Gromke, 2007, 2008, 2009,2012; Vos, 2013).

Door het strategisch inplanten van vegetatie rond emissiebronnen kunnen omliggende gebieden afgeschermd worden. Uit case-studies blijkt dat groenbuffers de bijdrage van de lokale emissies aan polluentconcentraties met maximaal 15 à 20% kunnen laten afnemen. Dit effect wordt hoofdzakelijk teweeg gebracht door de invloed van vegetatie op de luchtstroming en in mindere mate het filterend effect (Erbrink, 2009).

Effecten op ‘achtergrondconcentraties' in kg afgevangen stof per jaar

De typische indicator om effecten op de afvang van fijn stof door vegetatie te kwantificeren is kg PM afvang per ha of per m² per jaar en per vegetatietype. De verschillen per vegetatietype hangen af van het bladoppervlak per m² groen, hun efficiëntie om fijn stof af te vangen en de mate waarin ze groenblijvend zijn. Dit resulteert in kengetallen voor naaldbomen, loofbomen, struiken en grassen. De omvang hangt verder af van de luchtkwaliteit (hoeveelheid fijn stof in de omgevingslucht), omringende vegetatie (vrijstaande boom versus bomenrij) en omgeving. De literatuur m.b.t. kwantifering maakt wel kwalitatief opmerkingen m.b.t. street canyons, maar geeft geen kengetallen om hiervoor te corrigeren (Oosterbaan, 2006).

De kern van de analyse vormt de inschatting van de depositiesnelheden. Voor PM₁₀ zijn deze gebaseerd op eigen VITO modelleringen met OPS en toetsing aan gegevens uit de literatuur (Nowak, 2014, Schaubroeck,2015; Liquete 2015, Oosterbaan 2011). 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 PM_2,5 baseren we ons op de cijfers van Aherne et al. 2016 die gebruikt worden voor het opmaken van Natural Capital Accounts in Europa.

Deze cijfers kunnen worden toegepast voor stedelijk groen. De modelgegevens werden afhankelijk van de vegetatie geextrapoleerd naar de respectievelijke groenvormen. De volgende formule wordt gebruikt voor het bepalen van de netto-afvang:

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

Afvang in kg PM_2,5/ha.jaar = (depositiesnelheid (cm/s) x concentratie PM_2,5 (µg/m³) x 3.1536) x (1-50% resuspensie)

Monetaire waardering

De waarde van afvang van fijn stof heeft betrekking op vermeden gezondheidskosten dankzij minder blootstelling aan fijn stof. Deze blootstelling leidt tot grote effecten op volksgezondheid, zowel m.b.t. meer ziektes (klachten rond luchtwegen en hart- en vaatziektes) en een kortere levensverwachting. Voor Vlaanderen zijn deze effecten uitgebreid beschreven en geschat voor Mira (Torfs, 2006; Beukers, 2012). Deze gezondheidseffecten leiden tot een verlies aan welvaart in de vorm van toegenomen ziektekosten (hospitalisatie, medicatie), verlies aan productiviteit op het werk en thuis, en lijden door ziekte en vervroegde sterfte. Deze kosten zijn geschat op basis van Europees en Vlaams onderzoek (De Nocker, 2010).

Op basis van deze informatie kunnen we kengetallen afleiden voor de waardering van de afvang van fijn stof door stadsgroen, met onderscheid voor het effect van filtering op de achtergrondconcentratie en voor het lokaal effect van filtering en ventilatie in de straat. Het eerste wordt uitgedrukt in €/kg PM₁₀ en het tweede drukken we uit in €/inwoner per % verandering van luchtkwaliteit.

Waardering effect op achtergrondconcentratie

Als we de afvang van fijn stof beschouwen als vermeden emissies kunnen we dit waarderen op basis van de kengetallen voor externe kosten van emissies (Nowak, 2006; Ruigrok, 2006; Tiwary, 2009; Hein, 2011: Buck Consultants, 2013). We hanteren hiervoor de kengetallen uit De Nocker et al., 2010 en maken correcties voor de omvang van de afgevangen deeltjes fijn stof, consistent met de werkwijze voor de natuurwaardeverkenner (Liekens et al., 2013). Deeltjes kleiner dan 2,5 µm (PM_2,5) hebben immers een groter effect op de volksgezondheid dan grove deeltjes (PM coarse= PM_2,5-10). Nieuw is dat we verder corrigeren voor hogere bevolkingsdichtheden in steden, en dat we de kengetallen updaten voor de demografische groei tussen 2010 en 2015.

Deeltjes kleiner dan 2,5 µm (PM_2,5) hebben een groter effect op de volksgezondheid dan grove deeltjes tussen 2,5 en 10 µm (PM coarse= PM_2,5-10). Deze kleinere deeltjes zijn meer schadelijk, hebben een hoger aandeel in de omgevingslucht, maar worden minder afgevangen door vegetatie. In lijn met recente studies over lokale effecten van vegetatie op luchtkwaliteit hanteren we hiertoe de volgende aannames (Vos P., 2012):

• aandeel PM_2,5 in omgevingslucht = 60%
• efficiëntie afvang PM_2,5 in vergelijking met PM_2,5-10 = 20%
• resultaat: aandeel PM_2,5 in afvang =(0,6 x 0,2)/(0,6 x 0,2+0,4 x 1) = 23%; aandeel PM_2,5-10 77%

De Nocker et al., 2010 rapporteren externe kosten van 150 €/kg PM_2,5 en 25 €/kg PM_2,5-10 voor gemiddelde bevolkingsdichtheden in Vlaanderen in 2010. We corrigeren deze cijfers voor de demografische evolutie tussen 2010-2015 en rekening houdend met hogere bevolkingsdichtheden in steden.

Demografische groei en vergrijzing leiden tot kengetallen voor 2015 van 156 €/kg PM_2,5 en 28 €/kg PM_2,5-10 voor gemiddelde bevolkingsdichtheden in Vlaanderen. Dit resulteert in een externe baat voor de afvang van fijn stof door vegetatie van 57 €/kg PM₁₀ ( (23 % x 156 ) + (77 % x 28 )), waarbij de percentages de aandelen PM_2.5 en PM_2.5-10 van PM₁₀ weergeven. Zo wordt er dus overgestapt naar totale PM₁₀.

Gezien de bevolkingsdichtheid in stedelijke omgeving gemiddeld veel hoger is, is te verwachten dat deze externe kost in stedelijke omgeving ook hoger zal liggen. Op basis van de berekeningen gemaakt in De Nocker et al., 2010 schatten we het aandeel van de lokale effecten op ongeveer 25%. De rest van de effecten zijn bovenlokaal, waarvan 50% in Vlaanderen en 25% in het buitenland. Deze cijfers illustreren dat de emissies zich verspreiden in de menglaag en tot heel kleine effecten op concentraties buiten de stad en het buitenland leiden. Deze kleine effecten op concentraties treffen echter heel veel mensen, wat het relatief grote aandeel in totale effecten verklaard. In de centrumsteden is de bevolkingsdichtheid twee keer hoger dan het Vlaams gemiddelde. De externe kosten voor uitstoot en afvang in stedelijke omgeving nemen dus toe met 25% (verdubbeling van de lokale impact) tot 196 €/kg PM_2,5 en 35€/kg PM_2,5-10

De waarde van een ton afgevangen fijn stof in stedelijke context is dan 72€/kg PM₁₀. ((0.23 x 196) + (0.77 x 35) = 72).

Voor PM_2,5 hanteren we de berekende externe kosten van 196 €/kg PM_2,5

Waardering lokale effecten op gezondheid voor inwoners binnen de buffers

De lokale effecten van een verandering van de luchtkwaliteit voor de inwoners in de straat berekenen we op basis van dezelfde informatie rond effecten op volksgezondheid en hiermee verbonden kosten, op basis van Torfs, 2006 en De Nocker et al., 2010. De verandering van de fijn stof concentraties met 1 µg/m³ fijn stof resulteert in een verlaging van de gezondheidskosten voor elke inwoner met 25 €/inwoner jaar als de verlaging betrekking heeft op PM₁₀ indicator en 36 €/inwoner jaar indien de verlaging is uitgedrukt in PM_2,5 concentraties.

Dit gaat om een effect op de risico's voor verschillende types van ziektes en levensverwachting voor een gemiddelde inwoner uit Vlaanderen. We moeten deze cijfers interpreteren als veranderingen in risico's, maar we kunnen niet aangeven of specifieke gezinnen al dan niet gezondheidseffecten zullen hebben. Deze berekeningen maken onderscheid naar bijvoorbeeld leeftijd van de inwoners, maar voor de toepassing gaan we uit van gemiddelde inwoners, zonder onderscheid te maken tussen kinderen en volwassenen.

Bronnen

Aherne, J., Wilkins, K. and Cathcart, H. (2016) Nitrogen-Sulfur Critical loads: assessment of the impacts of air pollution on habitats. EPA reserach Report 2016-CCRP-MS.43

Ahmad, K., Khare, M., Chaudhry, K.K. (2005) Wind tunnel simulation studies on dispersion at urban street canyons and intersections—a review. J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 93, 697–717.

Amorim, J.H., Rodrigues, V., Tavares, R., Valente, J., Borrego, C. (2013) CFD modelling of the aerodynamic effect of trees on urban air pollution dispersion. Sci. Total Environ. 461-462, 541–51.

Arcadis (2008), MKBA groene daken Rotterdam.

Baldauf, R., Thoma, E., Khlystov, a., Isakov, V., Bowker, G., Long, T., Snow, R. (2008) Impacts of noise barriers on near-road air quality. Atmos. Environ. 42, 7502–7507.

Bateman, Ian J., David Abson, Nicola Beaumont, Amii Darnell, Carlo Fezzi, Nick Hanley, Andreas Kontoleon, David Maddison, Paul Morling, Joe Morris, Susana Mourato, Unai Pascual, Grischa Perino, Antara Sen, Dugald Tinch, Kerry Turner and Gregory Valatin (2011), Economic Values from Ecosystems; In : The UK National Ecosystem Assessment Technical Report. UK National Ecosystem Assessment, UNEP-WCMC, Cambridge

Buccolieri, R., Gromke, C., Di Sabatino, S., Ruck, B. (2009) Aerodynamic effects of trees on pollutant concentration in street canyons. Sci. Total Environ. 407, 5247–56.

Buccolieri, R., Salim, S.M., Leo, L.S., Di Sabatino, S., Chan, A., Ielpo, P., de Gennaro, G., Gromke, C. (2011) Analysis of local scale tree–atmosphere interaction on pollutant concentration in idealized street canyons and application to a real urban junction. Atmos. Environ. 45, 1702–1713.

Buck Consultants Int.(2013), Kengetallen TEEB-stad tool, Nijmegen, 2013.

Buekers, J., Torfs, R., Deutsch, F., Lefebvre, W., Bossuyt, M. (2012) Inschatting ziektelast en externe kosten veroorzaakt door verschillende milieufactoren in Vlaanderen, MIRA – Milieurapport Vlaanderen.

De Nocker, L; Michiels, H; Deutsch, F; Lefebvre, W; Buekers, J; Torfs R. 2010. Actualisering van de externe milieuschadekosten (algemeen voor Vlaanderen) met betrekking tot luchtverontreiniging en klimaatverandering; Studie uitgevoerd in opdracht van MIRA, Milieurapport Vlaanderen MIRA/2010/03; December 2010; 122 p. , www.milieurapport.be

Endalew, A.M., Hertog, M., Delele, M.A., Baetens, K., Persoons, T., Baelmans, M., Ramon, H., Nicolaï, B.M., Verboven, P. (2009) CFD modelling and wind tunnel validation of airflow through plant canopies using 3D canopy architecture. Int. J. Heat Fluid Flow 30, 356–368.

Erbrink, H., Hofschreuder, P., Janssen, S., Kuypers, V.H.M., De Maerschalck, B., Ruyten, F., de Vries, E.A., de Wolff, J. (2009) Flora –Vegetatie voor een betere luchtkwaliteit, Innovatieprogramma luchtkwaliteit

Gromke, C. (2011) A vegetation modeling concept for Building and Environmental Aerodynamics wind tunnel tests and its application in pollutant dispersion studies. Environ. Pollut. 159, 2094–9.

Gromke, C., Buccolieri, R., Di Sabatino, S., Ruck, B. (2008). Dispersion study in a street canyon with tree planting by means of wind tunnel and numerical investigations – Evaluation of CFD data with experimental data. Atmos. Environ. 42, 8640–8650.

Gromke, C., Ruck, B. (2007). Influence of trees on the dispersion of pollutants in an urban street canyon—Experimental investigation of the flow and concentration field. Atmos. Environ. 41, 3287–3302.

Gromke, C., Ruck, B. (2008). Aerodynamic modelling of trees for small-scale wind tunnel studies. Forestry 81, 243–258.

Gromke, C., Ruck, B. (2009). On the Impact of Trees on Dispersion Processes of Traffic Emissions in Street Canyons. Boundary-Layer Meteorol. 131, 19–34.

Gromke, C., Ruck, B. (2012). Pollutant Concentrations in Street Canyons of Different Aspect Ratio with Avenues of Trees for Various Wind Directions. Boundary-Layer Meteorol. 144, 41–64.

Hein, L. (2011). Economic Benefits Generated by Protected Areas : the Case of the Hoge Veluwe Forest , the Netherlands. Ecology and Society, 16(2).

Hosoi, F., Omasa, K. (2006). Voxel-Based 3-D Modeling of Individual Trees for Estimating Leaf Area Density Using. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 44, 3610–3618.

Katul, G.G., Mahrt, L., Poggi, D., Sanz, C. (2003). One and Two Equation Models for Canopy Turbulence.

Lalic, B., Mihailovic, D.T. (2004). An empirical relation describing leaf-area density inside the forest for environmental modeling. J. Appl. Meteorol. 43, 641–645.

Lefebvre, W., Vranckx, S. (2013). Validation of the IFDM-model for use in urban applications, Study accomplished in the framework of the ATMOSYS-project. VITO report 2013/RMA/R/56.

Litschke, T., Kuttler, W. (2008). On the reduction of urban particle concentration by vegetation – a review. Meteorol. Zeitschrift 17, 229–240.

McDonald, A. G. ; Bealey, W. J. ; Fowler, D. ; Dragosits, U. ; Skiba, U. ; Smith, R. I. ; Donovan, R. G. ; Brett, H. E. ; Hewitt, C. N. ; Nemitz, E. (2007); Quantifying the effect of urban tree planting on concentrations and depositions of PM₁₀ in two UK conurbations. In: Atmospheric Environment, Vol. 41, No. 38, 12.2007, p. 8455-8467.

Nowak, D. J., Crane, D. E., & Stevens, J. C. (2006). Air pollution removal by urban trees and shrubs in the United States. Urban Forestry & Urban Greening, 4(3-4), 115–123. doi:10.1016/j.ufug.2006.01.007

Nowak, D. J. G. . . (2010a). Air Quality Effects of Urban Trees and Parks (p. 48). Research report from National Recreation and Park Association Retrieved from http://www.nrpa.org

Nowak, David J.; Stein, Susan M.; Randler, Paula B.; Greenfi eld, Eric J.; Comas, Sara J.; Carr, Mary A.;Alig, Ralph J. (2010b). Sustaining America's urban trees and forests: a Forests on the Edge report. Gen. Tech. Rep. NRS-62. Newtown Square, PA: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Northern Research Station. 27 p

Oosterbaan, A., Kiers, M. (2011) Landelijke kaart "potentiële fijnstofinvang door groene vegetaties", (Alterra Wageningen UR), in Melman, T. C. P. en C. M. van der H. Ecosysteemdiensten in Nederland: verkenning betekenis en perspectieven. Achtergrondrapport bij Natuurverkenning 2011. Wageningen.

Oosterbaan, A., Tonneijck, A.E.G. (2006). Kleine landschapselementen als invangers van fijn stof en ammoniak, Alterra onderzoeksrapport LUWPUBRD_00350279_A502, U Wageningen

Pryor, S.C., Gallagher, M., Sievering, H., Larsen, S.E., Barthelmie, R.J., Birsan, F., Nemitz, E., Rinne, J., Kulmala, M., Grönholm, T., Taipale, R., Vesala, T. (2007), A review of measurements and modelling results of particle atmopshere-surface exchange, Tellus, DOI:10.1111/j.1600-0889.2007.00298.x

Quine Chr., Christine Cahalan, Alison Hester, Jonathan Humphrey, Keith Kirby, A. M. & G. V. (2011). Woodlands. The UK National Ecosystem Assessment Technical Report. UK National Ecosystem Assessment (pp. 241–294). UNEP-WCMC, Cambridge.

Ruijgrok, 2006. Kengetallen Waardering natuur, water, bodem en landschap. Hulpmiddel bij MKBA's. Rapport in opdracht van ministerie van LNV

Salmond, J. a, Williams, D.E., Laing, G., Kingham, S., Dirks, K., Longley, I., Henshaw, G.S. (2013). The influence of vegetation on the horizontal and vertical distribution of pollutants in a street canyon. Sci. Total Environ. 443, 287–98.

Setälä, H., Viippola, V., Rantalainen, A.-L., Pennanen, A., Yli-Pelkonen, V. (2013) Does urban vegetation mitigate air pollution in northern conditions? Environ. Pollut. 183, 104–112.

Tiwary, A, Danielle Sinnett, Christopher Peachey, Zaid Chalabi, Sotiris Vardoulakis, Tony Fletcher, Giovanni Leonardi, Chris Grundy, Adisa Azapagic, Tony R. Hutchings (2009) An integrated tool to assess the role of new planting in PM₁₀ capture and the human health benefits: A case study in London, Environmental Pollution 157, 2645–2653.

Tonneijck, van Middendorp, Bade (2008), Bomen in de stad verdienen zich dubbel en dwars terug, Tuin en landschap, N° 28, 2008.

Vardoulakis, S., Fisher, B.E.., Pericleous, K., Gonzalez-Flesca, N., (2003) Modelling air quality in street canyons: a review. Atmos. Environ. 37, 155–182.

VMM (2011), Chemkar PM₁₀, Chemische karakterisering van fijn stof in Vlaanderen - 2010

Vos, P.E.J., Maiheu, B., Vankerkom, J., Janssen, S. (2013) Improving local air quality in cities: to tree or not to tree? Environ. Pollut. 183, 113–22.

Vos, P, persoonlijke mededeling, Vito, 2012.

Wesseling, J; van der Zee, W; van Overveld, A. (2011). Het effect van vegetatie op de luchtkwaliteit Update 2011. bilthoven. doi:Rapport 680705019/2011

Veronderstellingen

• Effecten op de achtergrondconcentraties en lokale effecten kunnen we optellen
• Resuspensie: varieert van 0 % (niet meegenomen), over 50 % tot 75 % (Schaubroeck, 2015). De meeste modellen hanteren 50 % resuspensie (Ufore, i-tree, Oosterbaan, JRC)
• De bovenvermelde studies hanteren allen ongeveer dezelfde uitgangspunten m.b.t. het effect van vegetatie en depositiesnelheden.Depositiesnelheden op gebouwen wordt niet meegenomen
• We nemen een conservatieve inschatting van 100m voor de afstand waarop de bufferende werking van groen nog steeds effect heeft.
• Gezien de bevolkingsdichtheid in stedelijke omgeving gemiddeld veel hoger is, is te verwachten dat deze externe kost in stedelijke omgeving ook hoger zal liggen.

Te gebruiken cijfers

Op basis van het literatuuroverzicht en expert judgement is in onderstaande tabel een kwalitatieve score per groenvorm samengesteld. Deze score varieert van -1 (negatief effect in street canyons) tot +10 (bos). De score hangt af van de lokale omstandigheden. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen achtergrond, canyons en buffers. De effecten op de achtergrondconcentraties zijn steeds toepasbaar. De gebruiker kiest zelf in welke mate canyons en buffers van toepassing zijn voor zijn studiegebied.

Canyons: een street canyon is een plaats waar de straat is omringd aan bijde zijden door gebouwen, waardoor er een soort van canyon-achtig milieu ontstaat. In een typische canyon zijn de gebouwen aaneensluitend en is de hoogte van de gebouwen minstens even groot als de afstand tot de gebouwen aan de andere zijde van de canyon. Vooral het effect op de ventilatie (verandering van lokale luchtstroming) primeert in dergelijke situaties.

Buffers: we spreken van een buffer als de groenvorm vooral een bufferende werking heeft tussen een verontreinigingsbron (typisch een weg) en bebouwing. Het effect is vooral van toepassing op de direct aangrenzende gebouwen. Vooral het effect op de ventilatie door de buffer (verandering van luchtstromen) in de directe omgeving primeert.

Achtergrond: groen heeft ook in alle omstandigheden een filterend effect. Dit effect wordt weergegeven in de kolom "luchtkwaliteit-achtergrond".

Voor de kwantitatieve berekening van de effecten op achtergrondconcentraties hanteren we indicatoren in kg.jaar en de kengetallen per groenvorm zijn opgelijst in onderstaande tabel.

Bijkomend kan er een procentuele lokale verbetering of verslechtering plaatsvinden omwille van het ventilatie-effect door canyons of buffers. Deze verbetering is enkel toepasbaar op de lokale bijdrage van bronnen (vooral verkeersemissies in steden) aan concentraties. Deze bijdrage kan bijvoorbeeld berekend worden met het CAR Vlaanderen model in functie van de vastgestelde verkeersstromen op een locatie (https://www.vmm.be/lucht/evolutie-luchtkwaliteit/modelleringstools/car-vlaanderen).

Het effect wordt toegepast op de jaargemiddelde concentratie van PM₁₀.

Tabel: Kwalitatieve waardering lokale impact groenmaatregelen op luchtkwaliteit in verschillende omstandigheden

Hoofdcategorieën	Verhardings- en groenmaatregelen	Lucht- kwaliteit achtergrond	Lucht-kwaliteit canyons	Lucht-kwaliteit buffers
Groendaken	Extensief groendak	3	0	0
	Semi-intensief groendak	3	2	2
	Intensief groendak	4	6	6
Verhardingen	Gesloten verharding	0	0	0
	Groene voegen, grasdallen en vergelijkbaar	0	0	0
	Half-verharding (grond, houtsnippers, gebroken fracties)	1	0	0
Water en vochtige/natte groenvormen	Stromend water	2	0	0
	Stilstaand water	2	0	0
	Wadi, infiltratieveld, infiltratiestrook en vergelijkbaar	2	0	0
	Andere natte groenvormen (oevers, wetland...)	2	0	0
Open (droge) groenvormen	Naakte bodem	2	0	0
	Bloemenweide en kruidachtigen	3	0	0
	Grasveld en perkplanten	2	0	0
	Heide	3	0	0
	Privé-tuinen	4	2	2
	Groen rond bedrijven en andere gebouwen	4	2	2
	Volkstuinen	3	0	0
	Andere agrarische vormen	3	0	0
Struiken, hagen en houtkanten	Loofhout (bladverliezend)	5	-1	2
	Naaldhout (groenblijvend)	10	-1	3
	Gemengd of onbekend	7	-1	2
Bos	Loofbos	5	-1	10
	Naaldbos	10	-1	10
	Gemengd bos	7	-1	10
	Mantel- en zoomvegetatie (bosrand)	7	-1	2
Bomen(rij)	loofbomen	5	-1	7
	naaldbomen	9	-1	7
	gemengde/onbekende bomen	7	-1	7
	fruitbomen	5	-1	7
Gevelgroen/muurgroen		3	2	2
Bebouwde oppervlakte		0	0	0

Tabel: Vertaling van kwalitatieve scores naar kwantitatieve schattingen impact op concentratie waaraan omwonenden worden blootgesteld voor buffer en canyon

Kwalitatieve score	Lage schatting	Hoge schatting
-1	0%	-15%
0	0%	0%
1	0%	0,5%
2	0%	1%
3	1%	2,5%
4	2,5%	5%
5	5,0%	7,5%
6	7,5%	10%
7	10%	12,5%
8	12,5%	15,0%
9	15,0%	17,5%
10	17,5%	20,0%

Tabel: Kwantitatieve schatting van afvang van fijn stof door stedelijk groen (luchtkwaliteit achtergrond/filtereffect)

Hoofdcategorieën	Verhardings- en groenmaatregelen	Depositiesnelheid (cm/s PM10)	Depositiesnelheid (cm/s PM2,5 )
Groendaken	Extensief groendak	0,3	0,24
	Semi-intensief groendak	0,3	0,24
	Intensief groendak	0,4	0,24
Verhardingen	Gesloten verharding	0	0
	Grasdallen groene voegen en vergelijkbaar	0	0
	Half-verharding (gebroken fracties, Houtsnippers/boomschors, grond)	0,1	0,1
Water en vochtige/natte groenvormen	Stromend Water	0,2	0,1
	Stilstaand water	0,2	0,1
	Wadi, infiltratiestrook en vergelijkbaar	0,23	0,2
	Natte groenvormen (Oeverzone en plas-dras, wetland... )	0,23	0,2
Open (droge) groenvormen	Naakte bodem	0,2	0,1
	Bloemenweide en kruidachtigen	0,28	0,19
	Grasveld en perkplanten	0,25	0,16
	Heide	0,34	0,24
	Privé-tuinen	0,40	0,30
	Groen rond bedrijven en andere gebouwen	0,40	0,30
	Volkstuinen	0,28	0,18
	Andere agrarische vormen	0,28	0,18
Struiken, hagen en houtkanten	Loofhout (bladverliezend)	0,5	0,30
	Naaldhout (groenblijvend)	1,7	0,35
	Gemengd of onbekend	0,7	0,32
Bos	Loofbos	0.5	0,30
	Naaldbos	1,7	0,35
	Gemengd bos	0,7	0,32
	Mantel- en zoomvegetatie (bosrand)	0,7	0,32
Bomen(rij)	Loofbomen	0,5	0,30
	Naaldbomen	0,8	0,35
	Gemengde/onbekende bomen	0,7	0,32
	fruit	0,5	0,30
Gevelgroen en muurgroen		0,3	0,24
Bebouwde oppervlakte		0	0

Bron: VITO.

Voor de monetaire waardering van de effecten op achtergrond (filtereffect) hanteren we de hoeveelheden uit bovenstaande tabel en vermenigvuldigen dit met 72 €/kg PM₁₀.

Voor de waardering van lokale effecten op de gezondheid van de inwoners binnen buffers of canyons hanteren we de volgende stappen.

• Bereken voor hoeveel inwoners deze lokale verandering van toepassing is. We gaan hierbij conservatief te werk en beperken dit aantal inwoners tot dezelfde straat (canyon) en binnen 100m van de groenmaatregel (buffer).
• Bereken effecten op gezondheid door de verminderde blootstelling. Neem de verhoogde concentraties in de straat of in de omgeving ten opzichte van achtergrondconcentratie en vermenigvuldig dit met de juiste % uit tabel op basis van de scores in tabel
• Vermenigvuldig aantal bekomen inwoners met aantal µg verandering concentraties met kengetallen voor de monetaire waardering van deze verandering per inwoner in de buffer is 25€ per µg/m³ voor PM₁₀ of 36 € µg/m³ voor PM_2,5.

Vertaling naar een indicator

We vertalen het aantal kg dat de vegetatie afvangt, 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 wordt afgevangen door de vegetatie.

Gemiddelde uitstoot aan PM₁₀ voor een gemiddelde Belg per jaar = 2,6 kg
Gemiddelde uitstoot aan PM₁₀ per gemiddelde autokm = 0.0349 g (COPERT) Gemiddelde uitstoot aan PM₁₀ voor een gemiddelde Belg per jaar = 1,6 kg
Gemiddelde uitstoot aan PM₁₀ per gemiddelde autokm = 0,0301 g (COPERT)

Een voorbeeld

De concentratie aan PM₁₀ is 30 µg/m³. Een vrijstaande loofboom heeft een depositiesnelheid van 0.5 cm/s, wat een afvang van 24 kg/jaar (0,5 x 30 x 0,00031536) x (1-50%)) wat leidt tot een baat voor de volksgezondheid van €1728/jaar (24 kg PM₁₀ x €72/ kg PM₁₀). Het betreft een reductie van de achtergrondconcentraties. Deze baten in de vorm van minder gezondheidsrisico's komen ten dele ten goede aan de inwoners van de stad, en ten dele aan mensen buiten de stad. Daarnaast is er een effect voor mensen die er vlakbij wonen. Als we aannemen dat de boom staat in een straat met een verhoogde concentratie van fijn stof van 5 µg/m³ en een bufferende werking heeft voor één gezin (3 personen) binnen de buffer, dan kunnen we deze baat als volgt berekenen: Effect op luchtkwaliteit (3 % van 5 µg/m³ = 0,15 µg/m³). Dit kunnen we waarderen aan €25/inwoner en per µg/m³. Dit resulteert in een jaarlijkse baat van €3,75/inwoner (0,15µg/m³ x €25/µg/m³. inwoner) of €11,25 voor de inwoners binnen die buffers(€3.75/inwoner x 3 inwoners). De afstand waarbinnen de bufferende werking speelt is afhankelijk van de dimensies van de groenbuffer. Bij significante groenbuffers zijn er effecten tot op een afstand van +/- 500 m. We nemen een conservatieve aanpak van 100m

Als de boom in een street canyon staat, dan kan er daarnaast een negatief effect zijn op de luchtkwaliteit, met verhoogde risico's voor de inwoners. Maximaal schatten we deze extra risico's in op €19/inwoner (bij een stijging van de lokale concentraties met 15% (score -1)) (15% van 5 µg/m³ x €25/µg/m³.inwoner).

Deze effecten zijn additioneel en mogen opgeteld worden om het totale netto effect te schatten. De effecten hebben wel betrekking op verschillende mensen.