Drzewa a emisja LZO

Roślinność generalnie kojarzona jest z pozytywnym wpływem na jakość powietrza, jednak niektóre gatunki są także źródłem zanieczyszczeń w atmosferze. To właśnie emisja biogennych lotnych związków organicznych (BLZO) odgrywa istotną rolę w powstawaniu ozonu w dolnej troposferze.

Schemat wpływu emisji biogennych LZO (głównie izoprenu i monoterpenów) na powstawanie ozonu oraz bezpośredni i pośredni wpływ zwiększonych stężeń CO₂ i O₃ na emisje BLZO. Pośredni wpływ CO₂ i O₃ wynika z wpływu tych gazów na wzrost temperatury. Pobieranie O₃ przez rośliny jako pozytywny efekt, potencjalnie negatywnego ich wpływu na emisję. Źródło: Calfapietra i inni, 2013

Biogenne LZO w środowisku

Lotne związki organiczne pełnią ważną rolę w funkcjonowaniu ekosystemów, odgrywając w nim zarówno pozytywną, jak i negatywną rolę. Z jednej strony chronią rośliny przed stresem wysokotemperaturowym, a także pośredniczą w interakcji z innymi roślinami i organizmami zwierzęcymi (przywabiają zapylacze, odstraszają drapieżniki). Z drugiej zaś, poprzez udział w reakcjach chemicznych zachodzących w atmosferze, wpływają niekorzystnie na jej skład – są zarówno prekursorami ozonu jak i wtórnych aerozoli.

Różne gatunki roślin, jak i ich poszczególne organy (korzenie, kwiaty, owoce, liście) produkują i emitują różnorodne LZO. Zidentyfikowano ponad tysiąc takich związków (trzy z nich prezentuje tabela poniżej), ale najważniejszym ze względu na reaktywność, a także wielkość emisji jest izopren.

Izopren

Izopren emitowany w warunkach wysokich stężeń NO_X przyczynia się do tworzenia ozonu w dolnej troposferze. W ciepłej porze roku w sprzyjających warunkach (tj. wysoka temperatura, duży dopływ promieniowania słonecznego, umiarkowana prędkość wiatru), reakcje te wpływają na jakość powietrza w miastach, prowadząc do powstania smogu fotochemicznego (zgodnie ze schematem zaprezentowanym poniżej).

Jeżeli stężenia NO_X pozostają na niskim poziomie, jak to często ma miejsce w środowiskach wiejskich, izopren „kontroluje” stężenie ozonu, który nie osiąga takich wartości jak na obszarach miejskich.

Uproszczony schemat powstawania ozonu w troposferze przy udziale LZO (za Amann i in., 2008)

Biogenne LZO a klimat

Ilość i jakość emisji BLZO, a także potencjał do usuwania O₃ przez drzewa miejskie zależy od składu gatunkowego danego zbiorowiska roślinnego oraz od czynników wpływających na wielkość drzew i ich stan fizjologiczny.

Poza rodzajem roślinności, współczynniki emisyjne, m.in. izoprenu są uzależnione od temperatury – podczas upałów produkcja węglowodorów przez rośliny zwiększa się. Wobec tego konsekwencją obserwowanych zmian klimatu – przede wszystkim wzrostu temperatury powietrza (zwłaszcza w sezonie letnim) oraz większej częstości i długotrwałości fal upałów, będzie zwiększona produkcja BLZO. Tym samym zwiększa się zagrożenie związane z możliwością wystąpienia smogu ozonowego – typu Los Angeles.

Mimo wszystko, nie wycinajmy drzew…

Oczywiście trzeba pamiętać, że zysk wynikający ze zwiększenie powierzchni pokrytej roślinnością na obszarach miast (poprawienie komfortu termicznego, bilansu wodnego, absorpcja zanieczyszczeń przez rośliny itp.) przeważa nad opisanymi wyżej negatywnymi zjawiskami. Działania, które powinny zostać podjęte by ograniczyć zagrożenia związane z wysokimi stężeniami ozonu muszą przede wszystkim dotyczyć zmniejszenia emisji zanieczyszczeń antropogenicznych – głównie tlenków azotu.

Źródła:

Carlo Calfapietra, Emanuele Pallozzi, IlariaLusini, and VioletaVelikova, 2013.Modification of BVOC Emissions by Changes in Atmospheric [CO2] and Air Pollution, https://doi.org/10.1007/978-94-007-6606-8_10

David J. Nowak, 2002. The effects of urban trees on air quality, USDA Forest Service, Syracuse, NY, https://www.nrs.fs.fed.us/units/urban/local-resources/downloads/Tree_Air_Qual.pdf

Anne Charlott Fitzky, Hans Sandén, Thomas Karl, Silvano Fares, Carlo Calfapietra, Rüdiger Grote, AmélieSaunier, Boris Rewald, 2019. The Interplay Between Ozone and Urban Vegetation—BVOC Emissions, Ozone Deposition, and Tree Ecophysiology. Front. For. Glob. Change, 06 September 2019, https://doi.org/10.3389/ffgc.2019.00050

Markus Amann, Dick Derwent, Bertil Forsberg, Otto Hänninen, Fintan Hurley, Michał Krzyzanowski, Frank de Leeuw, Sally Liu, Corinne Mandin, Jürgen Schneider, Per Schwarze, David Simpson, 2008, Health risks of ozone from long-range transboundary air pollution. World Health Organizatio, nRegional Office for Europe, https://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0005/78647/E91843.pdf