Original paper

On the reduction of urban particle concentration by vegetation a review

Litschke, Tom; Kuttler, Wilhelm

Meteorologische Zeitschrift Vol. 17 No. 3 (2008), p. 229 - 240

published: Jun 23, 2008

DOI: 10.1127/0941-2948/2008/0284

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Abstract

In order to assess the filtration performance of plants with respect to atmospheric dust, deposition on vegetation has been investigated by a number of different methods (field studies, numerical and physical modelling) over the past few years. The intention of this review is to assess the extent to which a reduction in particle concentration (especially PM10) can be accomplished by existing vegetation or targeted planting on the basis of international publications. The range of this assessment however is limited to the quantitative filtration potential of urban vegetation. Deposition velocity was taken as a measure of filtration performance as a particle deposited on a plant is in effect taken from the atmosphere. As regarding published deposition velocities, there are differences of an order of magnitude between measured values and the results of model calculations. The average published value (∼1 cm s-1) corresponds to a reduction in pollutant concentration (PM10) of about 1 % in urban areas. In addition, analyses carried out for a busy arterial road show that very large vegetation areas (in excess of 10,000 m2) would be needed to compensate for local emissions of particles (PM10) by vehicles at a deposition velocity of 1 cm s-1. However, current in-situ measurements indicate deposition velocities considerably higher than 1 cm s-1 and, for PM1, velocities above 10 cm s-1. If these results were confirmed by further measurements, local planting campaigns covering small areas could also be beneficial for a reduction of particle concentrations.

Kurzfassung

Um die Filterwirksamkeit von Pflanzen gegenüber Partikeln zu bestimmen, wurde in den vergangenen Jahren mit einer Vielzahl von Methoden (Feldstudien, Modellierung, Windkanal) die Deposition auf Vegetationsoberflächen untersucht. Die Intention dieses Reviews ist es auf der Basis von internationaler Literatur zu bewerten, inwieweit eine Reduktion der Immissions-konzentration von Partikeln (insbesondere von PM10) durch vorhandene Vegetation bzw. durch gezielte Pflanzmaßnahmen möglich ist. Diese Einschätzung beschränkt sich jedoch vom Umfang her auf das quantitative Filterungspotential städtischer Vegetation. Als Maß für die Filterleistung wurde die Depositionsgeschwindigkeit herangezogen, da mit der Deposition auf den Pflanzen auch eine Entnahme aus der Luft einhergeht. Die veröffentlichten Depositionsgeschwindigkeiten zeigen Unterschiede von bis zu einer Größenordnung zwischen den gemessenen Werten und den Ergebnissen aus Modellrechnungen. Berechnet man mit einem Mittelwert der veröffentlichten Werte (∼1 cm s-1) das Reduktionspotential für den städtischen Raum, erhält man eine Verringerung der Immissionskonzentration (PM10) von ca. 1 %. Analysen für eine belastete Ausfallstraße zeigen außerdem, dass bei einer Depositionsgeschwindigkeit von 1 cm s-1 beispielsweise eine Kompensation der lokalen Kfz-Emissionen von PM10 erst bei sehr großen Vegetationsflächen (> 10 000 m2) möglich ist. Aktuelle in-situ Messungen weisen jedoch auf Depositionsgeschwindigkeiten hin, die deutlich größer als 1 cm s-1 sind und für PM1 wurden sogar Geschwindigkeiten > 10 cm s-1 gemessen. Sollten diese Ergebnisse in weiteren Messungen bestätigt werden, wären auch kleinräumige, lokale Begrünungsmaßnahmen sinnvoll für eine Reduktion der Partikel-Konzentrationen.