Straßenhecken können die schädliche Belastung durch ultrafeine Partikel in der Umgebung von Schulen verringern

Eine neue Studie der Universität Cambridge bestätigt, dass die Anpflanzung von Hecken zwischen Straßenrändern und Schulhöfen die Belastung von Kindern durch verkehrsbedingte Partikelverschmutzung drastisch reduzieren kann.

Der Forschung, eine Zusammenarbeit mit der Lancaster University, hat herausgefunden, dass Hecken als Schutzbarrieren gegen die Luftverschmutzung durch Großstadtstraßen wirken können, indem sie erhebliche Mengen schädlicher Partikel aufsaugen, die durch den Verkehr ausgestoßen werden. Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft der gesamten Umwelt.

Die Forscher wandten eine neue Art der Verschmutzungsanalyse an und verwendeten Magnetismus, um Partikel zu untersuchen, die von einer Hecke eingefangen wurden, die eine sechsspurige Hauptstraße von einer Grundschule in Manchester, Großbritannien, trennt. Sie fanden heraus, dass die Hecke besonders erfolgreich bei der Entfernung ultrafeiner Partikelverschmutzung war, die gesundheitsschädlicher sein können.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass Hecken eine einfache, kostengünstige und wirksame Möglichkeit darstellen können, die Belastung durch lokale Verschmutzungsquellen zu verringern“, sagte Hauptautor Hassan Sheikh vom Department of Earth Sciences in Cambridge.

Die neue Studie unterscheidet sich von herkömmlichen Luftverschmutzungsstudien, da die Forscher gezielt magnetische Partikel gemessen haben, die aus Fahrzeugabgasen und dem Verschleiß von Bremsbelägen und Reifen stammen. Dadurch konnten sie die lokale Verkehrsverschmutzung von anderen Luftverschmutzungsquellen unterscheiden.

Allein in England gehen epidemiologische Studien davon aus 26.000 bis 38.000 Todesfälle und Tausende von NHS-Krankenhauseinweisungen sind auf staubartige Partikel zurückzuführen, die in der Luftverschmutzung enthalten sind – ein Großteil davon wird durch starken Verkehr in städtischen Umgebungen verursacht.

Diese Partikelverschmutzung – oder Feinstaub – besteht aus einer Vielzahl chemischer Verbindungen, Metallen und anderen Materialien, von denen einige giftig sind. Die größeren Partikel (die immer noch winzig sind) haben einen Durchmesser von weniger als 10 Mikrometern (PM10 genannt) und können leicht eingeatmet werden. Feinere Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 2,5 Mikrometern (PM2,5) können tiefer in die Lunge eindringen und sind klein genug, um in den Blutkreislauf zu gelangen.

Kinder, die an stark befahrenen Straßen Schulen besuchen, sind besonders anfällig für die Auswirkungen der Luftverschmutzung, da sich ihre Atemwege noch entwickeln und sie schneller atmen als Erwachsene.

Sheikh und das Team untersuchten magnetische Partikel, die von einem „Tredge“ (Bäume, die in Kopfhöhe bewirtschaftet werden) aus westlicher roter Zeder eingefangen wurden, der zuvor im Rahmen eines von der Lancaster University geleiteten Versuchs vor der St. Ambrose Primary School installiert wurde.

„Westliche Rotzeder leistet hervorragende Arbeit beim ‚Einfangen‘ der Feinstaubverschmutzung, weil sie reichlich feine, immergrüne Blätter hat, auf die in der Luft befindliche Partikel treffen und sich dann aus der Straßenluft absetzen“, sagte die Mitautorin der Studie, Professorin Barbara Maher von der University of Lancaster der die vorherige Forschung leitete.

Sheikh und das Team maßen Partikel unterschiedlicher Größe auf den Blättern des Tredges und verwendeten Luftfilter, um die Partikelhäufigkeit in Abständen in Windrichtung zum Schulhof hin zu messen.

Sie entwickelten außerdem ein neues Experiment, bei dem ein Prüfgas verwendet wurde, um zu verstehen, wie sich ultrafeine Partikel (mit einer Größe von weniger als 2,5 Mikrometern) durch das Tredge bewegten und von diesem eingefangen wurden.

Ihre Ergebnisse zeigten, dass die Partikelverschmutzung windabwärts der Tredge erheblich zurückging. „Der Tredge fungiert als durchlässige Barriere, die Partikel auf seinen Blättern effektiv abfängt und einfängt“, sagte Sheikh.

Auf dem Schulhof, 30 Meter von der Straße entfernt, wurde im Vergleich zur Luft am Straßenrand ein Rückgang des PM10-Gehalts um 78 % gemessen.

Sie stellten fest, dass diese Entfernung bei ultrafeinen PM2,5-Partikeln sogar noch effizienter war. „Bemerkenswert war, wie effizient der Tredge die allerfeinsten Partikel aufsaugte“, sagte der leitende Autor Professor Richard Harrison, ebenfalls vom Department of Earth Sciences in Cambridge. Sie haben eine 80-prozentige Reduzierung der ultrafeinen Partikel direkt hinter der Kante gemessen.

Sie gehen davon aus, dass die ultrafeinen Partikel bevorzugt von der Baumkrone herausgefiltert werden, da die Wahrscheinlichkeit, dass sie auf den geriffelten Oberflächen der Blätter der Roten Zeder eingefangen werden, größer ist als bei gröberen Partikeln.

Sie stellten jedoch einen leichten Anstieg der magnetischen PM2,5-Werte auf dem Spielplatz fest, obwohl sie immer noch 63 % unter dem Luftdruck am Straßenrand lagen. „Die ultrafeinen Partikel wurden sehr effektiv entfernt, aber das zeigt, dass immer noch etwas Luft über oder um den Tredge herum strömt“, sagte Sheikh. Derzeit ist weniger darüber bekannt, wie sich Feinstaub auf dieser höheren Ebene bewegt und verteilt, wo sich die Luft um Gebäude und Bäume herum vermischt.

„Das bedeutet, dass die Gestaltung und Platzierung von Tredges in der Nähe von Spielplätzen und Schulen sorgfältig überlegt werden sollte, damit ihre Fähigkeit, Partikel aufzusaugen, optimal genutzt werden kann“, sagte Harrison.

Cllr Tracey Rawlins, geschäftsführendes Umweltmitglied des Stadtrats von Manchester, sagte: „Wir waren sehr daran interessiert, Teil dieser Studie zu sein, da Manchester versucht, Innovationen in unsere Bemühungen einzubeziehen, eine grünere Stadt mit saubererer Luft zu werden und den Klimawandel zu bekämpfen.“

„Die Ergebnisse unterstreichen den Beitrag, den naturbasierte Innovationen zur Bewältigung dieser Herausforderung leisten können. Wir freuen uns darauf, mehr Greenscreens sowie viele Bäume an Schulstandorten bereitzustellen und so unsere Bildungsstrategie zum Klimawandel zu ergänzen“, sagte Rawlins.

Zuvor nutzten Sheikh und Harrison ihre neue magnetische Analyse, um große Mengen an ultrafeinen Partikeln zu identifizieren, die die Londoner U-Bahn verschmutzen. Sie planen nun, mit Kollegen der MRC Toxicology Unit in Cambridge zusammenzuarbeiten, um herauszufinden, was passiert, wenn Zellen dieser Art von Verschmutzung durch ultrafeine Partikel ausgesetzt werden.