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Wo technische Lösungen nicht umsetzbar sind,
kann das öffentliche Grün einen wichtigen Beitrag zur Luftverbesserung leisten

Quelle: bi GaLaBau, Heft 4 (2015), S. 18-22

Dipl.–Biol. Dr. Markus Streckenbach

Die aktuellen Berichte der Umweltministerien zur Luftqualität deuten darauf hin, dass die europaweit getroffenen Maßnahmen zur Luftreinhaltung Wirkung zeigen. So ist beispielsweise mit Blick auf die Feinstaubbelastung der Atemluft ein anhaltend rückläufiger Trend zu erkennen, der sich darin äußert, dass die als kritisch angesehenen Grenzwerte an immer weniger Tagen im Jahr überschritten werden.

Dies gilt insbesondere für ländliche Bereiche, wohingegen sich die Situation an städtischen verkehrsnahen Standorten jedoch nicht im gleichen Maße verbessert hat. Ungeachtet dieser grundsätzlich positiven Tendenzen geben die Behörden indessen keinesfalls Entwarnung, da keine Schwellenwerte existieren, bei deren Unterschreitung gesundheitsschädigende Effekte ausbleiben. Gerade vor dem Hintergrund einer zunehmenden Verstädterung und der damit einhergehenden Zunahme der Verkehrsbelastung, müssen jedoch auch Antworten auf diese Herausforderungen gefunden werden.

Die Filterkapazität der Vegetation

Während mittels technischer Lösungen offenbar leichte Fortschritte verzeichnet werden konnten, scheint es mithin zugleich, als seien die Grenzen dieses Fortschrittes im verkehrsreichen Straßenraum derzeit erreicht. In diesen Bereichen drängt sich eine stärkere Durchgrünung als nachhaltig wirksame Maßnahme zur Erhöhung der Luftqualität auf.

Die Filterkapazität der Vegetation, auch die der sommergrünen Laubgehölze, in diesem Sinne zu nutzen, steht dabei im Einklang mit den generellen Anpassungsstrategien für Städte und Ballungsräume an den Klimawandel, die in weiten Teilen eine verstärkte Förderung des urbanen Grüns vorsehen. Diese Bestrebungen werden mittlerweile auch in der Praxis fachübergreifend mitgetragen, beispielsweise durch die Unterzeichner der im letzten Jahr vorgestellten Charta "Zukunft Stadt und Grün".

Wenngleich sich die Luftqualität hierzulande im Allgemeinen scheinbar verbessert hat, existieren auch bei uns innerstädtisch weiterhin kritische Bereiche und damit auch ein konkreter Bedarf an Straßenbaumpflanzungen. Mit Blick auf das Ausmaß dieser Probleme in den Millionenstädten rund um den Globus, könnten sich innovative grüne Lösungen mit wandlungsfähigen Konzepten als wahrer Segen erweisen. Unstrittig dabei ist, dass Bäume zur Luftreinhaltung jedoch nur so viel beitragen können, wie es ihnen die Bedingungen an ihrem Standort erlauben.

Das Problem lokaler Feinstaubemissionen

Smog ist der sichtbar gewordene Nachweis für Luftschadstoffe in hohen Konzentrationen. Dieser zunächst harmlos erscheinende Dunst hat es jedoch sprichwörtlich "in sich" und besteht aus einem Konglomerat unterschiedlicher Stoffe, in dem aus Verbrennungsprozessen hervorgegangene Rückstände eine Hauptkomponente bilden. Diese Teilchen geraten seit einigen Jahren regelmäßig, als so genannter Feinstaub, in die Schlagzeilen.

Als Fraktion der Atemluft wird sie international als Particulate Matter (PM) angesprochen und spielt beispielsweise bei der Entstehung von Lungenfehlfunktionen bei Heranwachsenden und Atemwegs- sowie Herz- und Kreislauferkrankungen der Stadtbewohner eine besondere Rolle. Hierbei treten vor allem die Einzelpartikel mit Durchmessern bis maximal 10 Mikrometern in den Vordergrund (PM₁₀).

Sie zählen zu den inhalierbaren Stäuben und sind mikroskopisch klein, so dass auch lokal auftretende hohe Konzentrationen in der Atemluft, wie sie beispielsweise auch in der Umgebung von Laserdruckern bei deren Betrieb entstehen, für das menschliche Auge unbemerkt bleiben.

Zum Größenvergleich: Die feinsten Körnchen handelsüblichen Speisesalzes besitzen Durchmesser von etwa 0,1 mm. Feinstaubpartikel sind meist deutlich kleiner als 0,01 Millimeter und damit maximal ein Zehntel so groß wie ein feines Körnchen Speisesalz. Hierin ist auch das hohe Gefährdungspotenzial der Feinstäube begründet, denn wenngleich in aller Regel nicht sichtbar, so sind diese Teilchen allgegenwärtig und gesundheitsschädlich.

Anders als die Sammelbezeichnung vermuten lässt, besteht Feinstaub jedoch aus einer schieren Unzahl verschiedener Stoffe unterschiedlicher Herkünfte, chemischer und physikalischer Eigenschaften. Wenngleich Feinstäube aus zahlreichen natürlichen Prozessen hervorgehen können, bereiten insbesondere diejenigen zunehmend Anlass zur Sorge, die anthropogenen Ursprungs sind.

Generell gilt: Je feiner die inhalierten Partikel sind, desto größer ist deren gesundheitsgefährdendes Potenzial. Daher wird die Konzentration der allerfeinsten Fraktion des Feinstaubes, deren Einzelpartikel Durchmesser von maximal 2,5 Mikrometern aufweisen (PM_2.5) und die somit besonders tief in die Atemwege eindringen, gesondert betrachtet und es gilt europaweit ein sehr niedriger einzuhaltender Grenzwert.

Es ist leicht nachvollziehbar, dass die Einhaltung von niedrigen Grenzwerten in verkehrsreichen Straßen, und damit am direkten Ort der Entstehung dieser Belastungen, ein schwieriges Unterfangen ist. An diesem Punkt wird das Straßenbegleitgrün, das ohnehin in diese Umgebung gepflanzt wird, auch in seiner Funktion als Feinstaubfilter interessant.

Feinstaubreduktion durch Blätter

Es ist vorwegzunehmen, dass der Entzug des atmosphärischen Feinstaubes durch die Vegetation keine endgültige Lösung darstellt. Die Rückführung dieser Stoffe in die Umwelt geschieht jedoch mit einiger Verzögerung, so dass Pflanzen als Puffer fungieren können und ihre Blätter mitunter hoch effektive Strukturen zur Zwischenlagerung bieten.

Es ist bekannt, dass die Aufwirbelung und Ablagerung von Feinstäuben maßgeblich durch die Art der Bebauung und den Aufbau der Vegetation beeinflusst wird, da sich diese unmittelbar auf die Durchlüftung von Straßenzügen auswirken.

Ebenso kommt es zu einer verstärkten bodennahen Ablagerung der Schwebeteilchen, so dass der an die Straßen angrenzenden "Krautschicht" eine wichtige Rolle als erste Filterzone zukommt. Durch Aufwirbelungen gelangen die Feinstäube in die Höhe, wo sie sich als trockene oder nasse Deposition auf die Sprosse und Blätter von Sträuchern, Bäumen und, falls zusätzlich vorhanden, den zur Begrünung von Dächern und Fassaden eingesetzten Pflanzen ablagern.

Neben den baulichen Umgebungsbedingungen und den Windgeschwindigkeiten, wirken sich auch die Eigenschaften der Blattoberflächen (Feinstruktur) und deren Alter deutlich auf das Ausmaß der möglichen Feinstaubauflagerungen aus. So weisen die Blätter der häufig in den Städten verwendeten Platanen einen ausgeprägten Selbstreinigungseffekt auf, der die Entstehung von "dickeren" Belägen verhindert.

Demgegenüber stehen die vergleichsweise großen Blattspreiten dieser Baumart, die gleichsam als große Ablagerungsflächen dienen. Mit Blick auf die Gesamtfläche an Bäumen in einer Großstadt, ist die durch deren Sprosse und Blätter erreichte jährliche Filterleistung in einer Größenordnung von mehreren Tonnen Feinstaub zu veranschlagen. Beispielrechnungen für die Stadt Glasgow (Schottland) haben ergeben, dass eine Zunahme der mit Bäumen bestandenen Stadtfläche um 1% einen Feinstaubentzug von mindestens einer Tonne pro Jahr nach sich zieht.

Wenngleich Nadelgehölze als die effektiveren Filterer gelten, leisten jedoch auch die Laubgehölze wichtige Beiträge zur Feinstaubreduktion. Innerhalb der Laubbaumarten gibt es hinsichtlich des Staubfangvermögens unterschiedlich hohe Wirkungsgrade, wobei sich mit der Schwedischen Mehlbeere, der Baum-Hasel, der Rot-Eiche oder auch der Silber-Linde viele Gehölze als überaus effektiv erweisen, die hierzulande ohnehin bereits regulär im Straßenraum Verwendung finden.

Bedingt durch die zahlreichen Faktoren, die den Prozess der Feinstaubfilterung beeinflussen, sind die Einzelbaum bezogenen Schätzungen hierzu weit gestreut und reichen von etwa 100 g PM₁₀ pro Straßenbaum bis zu etwa 2.500 g PM₁₀ für eine 100-jährige Stiel-Eiche, jeweils innerhalb einer Vegetationsperiode. Ungeachtet dessen ist man sich jedoch darüber einig, dass größere und ältere (vitale) Bäume eine höhere Filterleistung besitzen als kleinere und junge Gehölze.

Auswirkungen von Feinstaubauflagerungen auf Bäume

Es sollte nicht unerwähnt bleiben, dass die Ablagerung von Feinstäuben, die im übrigen auf den Ober- und Unterseiten der Blätter stattfindet, per se keinen positiven Einfluss auf das Wachstum von Bäumen haben kann und es ist anzunehmen, dass die Feinstaubbeläge in dieser Hinsicht als zusätzliche Stressoren auf die ohnehin unter erschwerten Bedingungen wachsenden Straßenbäume einwirken.

In diesem Zusammenhang kann der bei zahlreichen Laubbäumen auftretende Effekt der Selbstreinigung durchaus Vorteile bringen und es müssen die hierzu zählenden Baumarten, wie die Ahornblättrige Platane, die Gewöhnliche Esche, die Stiel-Eiche oder der Berg-Ahorn nicht zwangsläufig lediglich geringe Beträge zum Feinstaubentzug beitragen. Regelmäßig von den Auflagerungen gereinigte Blätter stellen zugleich stets frische Ablagerungsflächen dar.

Dessen ungeachtet wird die Photosyntheseleistung durch einen dickeren Feinstaubbelag der Blätter tatsächlich herabgesetzt. Dieser Effekt kann durch einen höheren Lichtgenuss ausgegliche werden, so dass die Feinstaubbenetzung ohne nennenswerte Wirkung auf die Photosyntheserate bleiben muss.

Verschiedene Moleküle, wie jene von Schwermetallen, die sich insbesondere auch im Feinstaub wiederfinden, können zudem weitere Stoffwechselvorgänge beeinträchtigen. Beispielhaft sei hier die negative Beeinflussung des Öffnungs- und Schließvorganges der Spaltöffnungen zur Regulation der Transpiration genannt. Darüber hinaus kann es zu einer Verstopfung der Stomata mit Staubpartikeln kommen, wobei wiederum das blatteigene Vermögen zur Anlagerung der Stäube einen maßgeblichen Einfluss hierauf zu haben scheint.

Feinstaubreduktion durch Bäume als bezifferbare Leistung

Trotz des in weiten Teilen noch großen Bedarfs an einer systematischen Aufarbeitung der einzelnen Themenkomplexe, ist der bisherige Stand des Wissens bereits in praxistaugliche Verfahren zur Berechnung der Filterleistung der Vegetation eingeflossen und wird stetig weiterentwickelt. Das i-Tree Eco Modul der i-Tree-Suite (vgl. Heft 8 + 9, 2014) ist beispielsweise dazu geeignet, die Trockendeposition von Feinstaub auf Blätter von Bäumen und Sträuchern und die damit verbundene, prozentuale Verbesserung der Luftqualität zu quantifizieren und diese Leistung auch finanziell zu bewerten.

Die Filterleistung umfasst tatsächlich jedoch viel mehr, als die hier beispielhaft betrachtete Feinstaubreduktion durch die Blätter der Straßenbäume. Stickstoffdioxid (N0₂), Ozon (0₃), Schwefeldioxid (SO₂) und Kohlenstoffmonoxid (CO) belasten die Atemluft und damit die Gesundheit der Stadtbewohner in einem nicht wesentlich geringeren Ausmaß. Gleich dem Einfluss der Feinstäube auf die Vegetation, bleiben auch höhere Konzentrationen dieser Gase nicht ohne (zumeist hemmende) Wirkung auf die Pflanzen.

Obwohl viele Fragen noch im Detail zu klären sind, erlaubt die i-Tree Eco Software auch eine Betrachtung dieser Einflussgrößen und ist dazu geeignet, die Filterleistung der Vegetation mit Blick auf diese Schadstoffe zu beziffern. Selbst unter Berücksichtigung des möglichen Schadstoffausstoßes durch die Pflanzen selbst, berechnet sich beispielsweise für eine Großstadt wie Chicago (Illinois, USA) noch immer eine jährliche Filterleistung in Höhe von etwa 340.000 U.S. Dollar allein durch die Parkbäume in dieser Stadt.

Im März 2015 hat hierzu eine Konferenz in Alnarp (Schweden) stattgefunden. Die Entwickler der Software hatten die zur Anwendung in Europa notwendige überarbeitung und Anpassung des Programms bereits vor einigen Jahren in Aussicht gestellt, diese aufgrund bis dahin fehlender Resonanz bislang jedoch nicht in Angriff genommen. Durch die Bemühungen der Fachkollegen von der Universität für Agrarwissenschaften wurde nun jedoch ein hoffnungsvoller neuer Anlauf mit dem Ziel genommen, die Entwicklung einer einsatzfähigen, auf europäische Verhältnisse zugeschnittenen Version der i-Tree-Suite in die Wege zu leiten.

Bäume als Teil eines Maßnahmenpaketes

Bei der Besprechung der Leistungen von Bäumen wird unter anderem ersichtlich, dass es fachübergreifend zu einer engeren Zusammenarbeit aller an der Gestaltung des Straßenraumes beteiligten Gewerke kommen muss, wenn es darum geht, die Lebensqualität in unseren Städten zu erhöhen. Bäume leisten einen wichtigen Beitrag hierzu und können, wie zuvor gezeigt, als einzelne Komponente betrachtet werden.

Ihre maximale Leistungsfähigkeit können sie jedoch nur dann erreichen, wenn sie als eine Komponente mit eigenen Ansprüchen innerhalb der gesamten Anlage, d.h. in einem aus vielen Bestandteilen zusammengesetzten funktionierenden Verbund, behandelt werden.

Bereits mit der Wahl der für die Bedingungen an dem geplanten Standort richtigen Baumart, lässt sich auf einen optimalen Nutzen der Pflanzung hinarbeiten. Dies beinhaltet zwingend, leider jedoch noch immer nicht selbstverständlich, eine differenzierte Betrachtung des Baumstandortes (z.B. hinsichtlich der Pflanzgrubengestaltung, der Substrateigenschaften, dem durchwurzelbaren Bodenvolumen) stets mit Blick auf die zukünftige Entwicklung des Baumes innerhalb seines Umfeldes.

Hierbei bedarf es zudem meist keiner aufwändigen Sondermaßnahmen am Standort, sondern vielmehr eines gemeinsam getragenen Entschlusses aller Beteiligten und der konsequenten Umsetzung von bewährten Empfehlungen unter guter fachlicher Praxis.

Schlussbetrachtung

Wenngleich sich die Auswahl von Straßenbäumen bislang am allerwenigsten an ihrer Filterleistung orientiert, so zeigt die hier gegebene knappe Darstellung des Potenzials von Bäumen zur Anhebung der Luftqualität, dass es sich bei dieser Leistung um einen sehr gewichtigen Faktor handelt, der sich unmittelbar auf unsere Gesundheit auswirkt. Gleichermaßen wird an hand der Möglichkeit zur finanziellen Bewertung dieser Leistung demonstriert, dass es sich hierbei um eine Größe handelt, mit der sich im wahrsten Sinne des Wortes rechnen lässt.

Unter Berücksichtigung vieler weiterer Aspekte erscheint es daher auch hinsichtlich der Feinstaubreduktion durch Bäume angebracht, Straßenzüge zukünftig verstärkt durchmischt zu begrünen und dabei die Auswahl an Baumarten zu erhöhen.

Zudem offenbart sich auch an diesem Beispiel wiederholt der hohe Nutzwert von Baumpflanzungen, zumal für die diskutierten Bereiche entlang der städtischen Verkehrsadern keine technischen Alternativen existieren und auf andere Formen der Bepflanzung (z. B. Fassadenbegrünung, Stauden, mobiles Grün) aus unterschiedlichen Gründen vergleichsweise wenig zurückgegriffen wird.

Der Blick auf die Praxis im Ausland zeigt darüber hinaus, dass sich andernorts nicht nur ein grundsätzliches Verständnis über das große Potenzial von Bäumen eingestellt hat, sondern man auch mittels gezielter Maßnahmen damit begonnen hat, den Bäumen die Entfaltung ihrer vollen Leistungsfähigkeit an ihren schwierigen Standorten in unseren Städten zu ermöglichen.

Weitere Publikationen

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Zum Text

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