Które drzewa najlepiej oczyszczają powietrze w mieście? Nieoczywiste fakty…

Różne odcienie miejskiej zieleni

Niektóre rośliny wydzielają lotne związki organiczne, które same działają jak swego rodzaju zanieczyszczenie powietrza. Inne wywołują alergie. Są też drzewa, które mają tak gęste korony, że stanowią mocną barierę dla wiatru. W rezultacie spaliny nie mogą być wywiewane i gromadzą się w ulicznych tunelach. Według badań, zdolności drzew do filtrowania powietrza zależą wyraźnie od gatunku. Można powiedzieć, że posadzenie niewłaściwych gatunków drzew może spowodować większe problemy niż były wcześniej.

Stężenie pyłów, tlenku i dwutlenku azotu, węglowodorów poliaromatycznych albo lotnych związków organicznych na terenach zadrzewionych parków i ulic może być wyższe niż na otwartej powierzchni. Z drugiej strony, zastosowanie przez urbanistów prawidłowego składu gatunkowego może przyczynić się znacząco do zmniejszenia zanieczyszczenia powietrza w mieście.

Samochody zatruwają powietrze, więc architekci miast sadzą drzewa, które zbierają na swoich liściach szkodliwe substancje i oczyszczają atmosferę. Drzewa i krzewy są zielonymi płucami miast, ale nie są w stanie w cudowny sposób przemienić smogu w krystalicznie czyste powietrze. Tak naprawdę najbardziej skuteczną metodą redukcji zanieczyszczenia powietrza w mieście jest zmniejszenie ruchu samochodowego. Nie wystarczy posadzić tak po prostu parę drzew w dowolnym miejscu, aby pomóc mieszkańcom miast.

Zielone jest lepsze – pozytywny wpływ drzew i krzewów na klimat miasta

Obecność zieleni roślin w zagęszczonych centrach miast jest często gwarancją bardziej znośnego środowiska życia. Do lepszego samopoczucia mieszkańców mogą się przyczyniać następujące funkcje drzew i krzewów:

• Jakość powietrza – filtrowanie cząsteczek pyłu oraz gazowych zanieczyszczeń.
• Mikroklimat – ograniczenie ekstremów temperatury przez zacienienie oraz wzrost wilgotności powietrza: powietrze jest chłodniejsze i bardziej przyjemne.
• Gospodarka wodą – gromadzenie wody i łagodzenie nadmiaru opadów oraz zmniejszanie deficytu wilgoci podczas suszy.
• Oszczędność energii – redukcja utraty ciepła (osłona przed wiatrem) oraz zmniejszenie zapotrzebowania na chłodzenie (zacienienie).
• Zwiększenie wartości nieruchomości – zieleń w pobliżu nieruchomości zwiększa jej wartość.
• Zdrowie fizyczne i psychiczne – możliwość ruchu i odprężenia, większa identyfikacja mieszkańców z ich otoczeniem.
• Bioróżnorodność – powstanie środowiska życia dla wielu różnych organizmów.
• Zmiana krajobrazu – wydzielenie ruchu i budynków, estetyczna ozdoba przestrzenna ulic, dzielnic mieszkaniowych i obiektów użyteczności publicznej.
• Organizacja ruchu – zieleń stanowi elementy rozdzielające w przestrzeni komunikacyjnej miasta.

Jakość powietrza i zdrowie mieszkańców miasta

Powietrze zawiera całą paletę cząsteczek gazowych i stałych. Niektóre z nich są dla naszego zdrowia szkodliwe, inne nie. Do najbardziej szkodliwych zalicza się pył zawieszony oraz ozon. Pył może wywierać szkodliwe działanie na układ sercowo-naczyniowy i na drogi oddechowe. Podejrzewa się, że jest też rakotwórczy. Drobne cząsteczki są wdychane do płuc i mogą powodować stany zapalne i zatrucia. O ile przeciwko większym cząsteczkom nasz organizm posiada różne mechanizmy obronne, bardzo drobny pył nie napotyka na żadne naturalne filtry. Może być przenoszony razem z krwią do serca, wątroby i innych organów, a nawet przenikać do mózgu.

Drobne cząsteczki unoszące się w powietrzu o średnicy poniżej 10 μm pochodzenia naturalnego albo będące skutkiem działalności człowieka stanowią największe zagrożenie dla zdrowia. Orientacyjnie można przyjąć, że w aglomeracji miejskiej 25% tego pyłu pochodzi ze spalin i wzbija się w powietrze w wyniku lokalnego ruchu drogowego. Kolejne 25% przypada na miejskie zanieczyszczenie powietrza istniejące w tle, a pozostała połowa pochodzi z bardziej oddalonych źródeł, z czego ok. 8% również ze środków transportu. Na ulicach o szczególnie dużym natężeniu ruchu ok. 50% zawieszonego pyłu można przypisać pojazdom.

Oprócz pyłu ruch uliczny jest źródłem dużej koncentracji innych szkodliwych substancji, które zanieczyszczają powietrze. Zalicza się do nich tlenek azotu oraz dwutlenek azotu oraz lotne, organiczne związki spalin samochodowych. Poza tym z tlenków azotu i związków organicznych pochodzących ze spalin, pod wpływem światła słonecznego powstaje ozon. Wysokie stężenie ozonu latem w połączeniu z pyłem stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia. Jeśli szukasz więcej ciekawostek, sprawdź także ten artykuł o chorujących i umierających drzewach.

Zieleń miejska jako filtr powietrza

Wszystkie rośliny filtrują pył i gazowe zanieczyszczenia powietrza, z tym że niektóre z nich są bardziej skuteczne od innych. Wydajność filtrowania powietrza przez drzewa, krzewy i płaskie powierzchnie zielone zależy od wielu czynników. Istotną rolę odgrywa wielkość cząsteczek pyłu, wielkość i budowa blaszek liściowych, warunki emisji i rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń. Tylko dzięki słabszemu ogrzewaniu się powietrza spada turbulencja pyłu, a na skutek wyższej wilgotności powietrza cząsteczki pyłu stają się cięższe i osadzają się na zielonej masie. Liść tworzy rodzaj filtra, na którym pył się osadza i przy następnym deszczu może został spłukany. Z tego powodu zawartość pyłu w powietrzu w przestronnym parku wynosi często zaledwie jedną szóstą tego, co znajduje się w zabudowanym centrum miasta.

Na temat działania drzew jako filtrów powietrza prowadzone były liczne badania. Ogólnie wyróżnić można dwa efekty ich działania:

• Efekt bezpośredni – blaszki liściowe mogą cząsteczki pyłu w okresie wegetacyjnym albo gromadzić, albo dzięki samoczyszczącym strukturom powierzchni usuwać. Samooczyszczanie liści przez konglomerację cząsteczek powoduje też wytrącanie drobnego pyłu. Poza tym liście są w stanie wiązać gazowe zanieczyszczenia powietrza.
• Efekt pośredni – zbiorowiska roślin zmieniają przebieg prądów powietrza. To wpływa na lokalne zagęszczenie, rozprowadzanie i wytrącanie się pyłów i zanieczyszczeń powietrza, a także umożliwia wyraźne zredukowanie skutków szkodliwego zjawiska.

Gazowe cząsteczki zanieczyszczeń drzewa mogą pochłaniać przez komórki szparkowe albo gromadzić w nabłonku (cuticula) okrywającym wszystkie niezdrewniałe nadziemne części roślin. Tlenki azotu i ozon są przejmowane głównie przez otwory szparkowe w liściach. Dla dużej liczby lotnych związków organicznych, jak polichlorowane bifenole, dioksyny i furany, kutykula stanowi najważniejsze miejsce pochłaniania. Przyjmowanie tych substancji przez nabłonek rośliny ma tę zaletę, że może przebiegać także nocą, kiedy aparat szparkowy jest zamknięty.  Po wniknięciu do nabłonka lotne związki organiczne zostają przekazywane do wnętrza liścia. Liście z grubą kutykulą nadają się zdecydowanie lepiej do usuwania organicznych zanieczyszczeń.

Na skutek ruchu powietrza drobny pył trafia na liście. Kiedy cząsteczki pyłu zetkną się z blaszką liściową, zostają do niej przyciągane elektrostatycznie. Liście owłosione albo o szorstkiej powierzchni wzmacniają ten efekt. Także stopień wilgotności i lepkości blaszki liściowej, jak również gęstość całej korony wywierają ogromny wpływ na potencjał gromadzenia pyłu. Cząsteczki stałe nie wnikają w głąb liści, lecz pozostają na zewnętrznej powierzchni drzewa – na liściach, gałęziach, pniu. W ciągu roku, w zależności od właściwości powierzchni, liście gromadzą coraz więcej pyłu. Część schwytanych drobin pozostaje do jesiennego opadu liści, część zaś oddziela się od blaszki liścia pod wpływem silnego wiatru albo zostaje spłukana przez deszcz.

Bezpośredni kontakt zanieczyszczeń powietrza z powierzchnią liści jest decydujący dla wysokiej skuteczności filtrowania przez konkretne drzewa. W przypadku drzew z koronami otwartymi, przewiewnymi, niejako porowatymi, kontakt z zanieczyszczonym powietrzem ma bardzo duża liczba liści. Nawet liście z centrum korony są owiewane powietrzem z otoczenia. Jeśli mocno ugałęzione drzewo tworzy gęstą kopułę korony, duża ilość powietrza przepływa dołem bez oczyszczania. Na dodatek chodzi tutaj właśnie o strefę w pobliżu gruntu, w której przebywają ludzie.

Szpalery drzew o gęstych, nieprzewiewnych koronach tworzą efekt tunelu, utrudniając oczyszczanie i wymianę powietrza. Aby temu zapobiec, zaleca się pozostawianie w zamkniętych koronami alejach wolnych przestrzeni umożliwiających przewiew powietrza. Ważny jest też właściwy dobór gatunków drzew: drzewa z gęstym, gładkim ulistnieniem, jak przykładowo kasztany albo platany, tworzą często podobne do ścian powierzchnie, które nadają się raczej do blokowania ruchu powietrza, niż do jego filtrowania. W bezpośrednim sąsiedztwie wysoko ugałęzionych drzew korzystne jest utworzenie luźnego zakrzewienia oraz trawników, aby związać osadzający się pod drzewami pył i zapobiec jego ponownemu zawirowaniu. Pomijając tę ważną funkcję oczyszczania powietrza, powierzchnie zielone trawników i rabat przydają się bardzo do hamowania spływu wody deszczowej i magazynowania wilgoci, co zapewnia później większą wilgotność powietrza i przyjemny chłód w ulicznej przestrzeni.

Drzewa miejskie jako regulator temperatury i wilgotności powietrza

Drzewa są w stanie bezpośrednio wpływać na lokalny klimat. Dużą rolę odgrywa tutaj efekt zacienienia zamkniętych powierzchni, jak dachy, drogi, place. Patrząc na bilans energetyczny, wyraźnie widać łagodzący wpływ drzew na klimat miejski. Z reguły ok. 60% energii słonecznej padającej na liść zostaje wykorzystanych do odparowania wody.

To chłodzenie przez transpirację jest w upalne dni wyraźnie odczuwalne i da się wykazać poprzez pomiary. Na przykład na wysokości 2 m pod zadrzewioną aleją panuje w południe temperatura niższa o ok. 6°C w porównaniu z bezdrzewną ulicą. Ponieważ liść przepuszcza tylko ok. 30% padającego światła słonecznego, skutek zacienienia jest wyraźny. Na dodatek liście odbijają ok. 8% energii słonecznej, co jeszcze bardziej podkreśla stopień nagrzewania się powierzchni niezadrzewionych.

Mikroklimat bezpośredniego otoczenia miejskich drzew poprawia się nie tylko dzięki redukcji dopływu energii cieplnej, ale również przez aktywne odparowywanie wody, co zwiększa lokalnie wilgotność powietrza. Wyrośnięte, żywotne drzewo uliczne w czasie dziennego procesu asymilacji oddaje 50-70 l wody. Wielkość porcji pary wodnej zależy zdecydowanie od gatunku rośliny, ponieważ wiąże się z całkowitą powierzchnią liści oraz ich właściwościami.

Drzewa miejskie jako wytwórnia tlenu

Fakt, że drzewa w procesie fotosyntezy zużywają dwutlenek węgla z otaczającej atmosfery, a za to produkują tlen, jest powszechnie znany. Nie ma natomiast dokładnych liczb, które te procesy by opisywały. Ilości tlenu wytwarzanego przez pojedyncze drzewa opierają się na szacunkach, które na dodatek zależą od dużej liczby rozmaitych czynników.

Dla plastycznego przedstawienia skali zużycia dwutlenku węgla i produkcji tlenu podawany jest przykład wolno stojącego, zdrowego buka o wysokości 20 m i średnicy korony ok. 12 m. Założono przy tym, że powierzchnia liści (ponad 600 tysięcy) odpowiada dziesięciokrotności powierzchni podokapowej drzewa. Szacuje się, że w letni dzień takie drzewo przerabia ok. 18 kg dwutlenku węgla i przemienia go m.in. w 13 kg tlenu. Jednocześnie otoczenie drzewa zostaje nawilżone, ponieważ odparowaniu przez liście korony ulega ok. 400 l wody.

Szacunki dotyczą letniego, słonecznego dnia i zdrowego, dorosłego drzewa z pełnym ulistnieniem. Przeciętnie w ciągu jednego dnia w skali całego roku, takie drzewo emituje ok. 4-5 kg tlenu, zużywając przy tym ok. 6-7 kg dwutlenku węgla.

Taka ilość tlenu produkowana przez pojedyncze drzewo robi oczywiście wrażenie, ale w gruncie rzeczy w tym konkretnym przypadku nie ma znaczenia. Można powiedzieć, że produkcja tlenu przez drzewa miejskie dla zaopatrzenia mieszkańców jest całkowicie nieistotna, ponieważ ogromne zasoby tego pierwiastka w ziemskiej atmosferze są, można powiedzieć, constans. Nawet zimą, kiedy nie odbywa się asymilacja, a zużycie tlenu na skutek spalania paliwa jest znaczne, różnica praktycznie nie istnieje. Dlatego, wymieniając pozytywne odziaływania drzew w przestrzeni miejskiej, nie należy skupiać się na produkcji tlenu, a podkreślać raczej funkcję filtrowania pyłów, efekt regulacji klimatu i prądów powietrznych oraz psychologiczny wpływ zieleni na samopoczucie.

Tłumienie hałasu przez drzewa miejskie

Obok zapylenia powietrza, hałas stanowi największą uciążliwość dla mieszkańców miast. Ponad 60% ludzi odczuwa hałas, szczególnie komunikacyjny, jako poważne ograniczenie jakości życia. W tym miejscu nasuwa się pomysł, aby wykorzystać drzewa miejskie do aktywnego tłumienia ulicznego szumu. Niestety, mierzalne obniżenie poziomu hałasu przez pojedyncze drzewa albo nawet ich dwurzędowe aleje jest w rzeczywistości znikomo małe.

Okazuje się, że powszechnie przypisywane drzewom, albo wąskim żywopłotom tłumienie dźwięków ma wymiar głównie wizualny i psychologiczny. Podstawowym efektem nasadzeń wzdłuż dróg i ulic jest psychologiczne uspokojenie: hałas, którego nie widać, jest mniej dokuczliwy niż niczym nieprzesłonięte źródło przykrych odgłosów.

Rodzaje i gatunki drzew i krzewów, które najlepiej oczyszczają powietrze

Rośliny najlepiej oczyszczające powietrze z pyłów i tlenków azotu

• Bluszcz – Hedera
• Sosna czarna – Pinus nigra
• Sosna pospolita – Pinus silvestris
• Cis – Taxus
• Kasztanowiec pospolity - Aesculus hippocastanum
• Buk zwyczajny – Fagus sylvatica
• Jesion pensylwański - Fraxinus pennsylvanica
• Glediczja trójcierniowa - Gleditsia triacanthos
• Śliwa – Prunus
• Jarząb – Sorbus
• Lipa drobnolistna – Tilia cordata
• Wiąz – Ulmus
• Grab pospolity – Carpinus betulus
• Ognik – Pyracantha
• Brzoza brodawkowata – Betula pendula
• Brzoza czarna – Betula nigra
• Jabłoń – Malus
• Perełkowiec japoński - Sophora japonica