Ademen doorheen de seizoenen: hoe temperatuur, wind en regen onze lucht beïnvloeden
In het kort
Dit artikel onderzoekt de seizoensgebonden variaties in luchtvervuiling en de invloed van meteorologische factoren op de concentraties van vervuilende stoffen, waarbij de nadruk ligt op gegevens van het “Pure Cities”-project in België. Het onderzoek analyseert verontreinigende stoffen zoals PM2.5, PM10 en NO2 en laat zien hoe temperatuur, vochtigheid, windsnelheid, luchtdruk en neerslag de luchtkwaliteit het hele jaar door beïnvloeden. De bevindingen tonen aan dat de verontreinigingsniveaus stijgen tijdens de koudere maanden als gevolg van de grotere verwarming in woningen en de verminderde verspreiding. Het artikel bespreekt het belang van het aanpakken van seizoensgebonden vervuiling door middel van gerichte strategieën, zoals het verbeteren van het openbaar vervoer, het bevorderen van groene ruimten en het afstemmen van de regelgeving op de richtlijnen van de WGO.
Verontreinigingsniveaus stijgen tijdens de koudere maanden als gevolg van de grotere verwarming in woningen en de verminderde verspreiding
Overzicht
Luchtvervuiling neemt als onderwerp steeds meer plaats in ons dagelijks leven in. Onderzoek en regelgeving rond luchtkwaliteit evolueren en groeien. We weten dat de lucht die we inademen niet (altijd) zo zuiver is als zou moeten. Maar is deze impact consistent gedurende het hele jaar? Zijn er periodes waarin de luchtvervuiling minder zorgwekkend is? Dit artikel probeert inzicht te krijgen in de patronen die worden waargenomen in de schommelingen van luchtverontreinigende stoffen door te kijken naar verschillende meteorologische parameters.
Slechte luchtkwaliteit: een globale uitdaging
Luchtvervuiling is een belangrijk probleem dat zowel het milieu als de menselijke gezondheid aantast, van de gezondheid van de luchtwegen tot het algehele welzijn, en ook bijdraagt aan klimaatverandering. Het is alarmerend dat 90% van de wereldbevolking dagelijks wordt blootgesteld aan vervuilde lucht, wat jaarlijks leidt tot 7 miljoen doden en substantiële maatschappelijke kosten veroorzaakt, naar schatting tussen 330 en 940 miljard euro per jaar in de EU alleen. Daarnaast leidt luchtvervuiling tot het verlies van 1,8 miljard werkdagen per jaar, en draagt het bij tot miljoenen nieuwe gevallen van astma bij kinderen en vroeggeboorten. Bovendien versnelt een slechte luchtkwaliteit in steden, met name door verontreinigende stoffen zoals fijne stofdeeltjes (PM), stikstofoxiden (NOx) en vluchtige organische stoffen (VOC’s), de opwarming van de aarde.
Pure Cities
Om dit dringende probleem aan te pakken, hebben Airscan en Belfius het project “Pure Cities” opgestart. Dit initiatief is bedoeld om de luchtkwaliteit in Belgische steden in kaart te brengen en te verbeteren, en lokale overheden te voorzien van de tools en kennis die nodig zijn om luchtvervuiling effectief te bestrijden. Het project wordt ondersteund door Belfius en wordt gratis aangeboden aan de deelnemende steden.
Met behulp van geavanceerde luchtkwaliteitssensoren verzamelt en analyseert Airscan gedurende een jaar luchtkwaliteitsgegevens voor drie belangrijke luchtverontreinigende stoffen: PM2.5, PM10, en NO2. De sensoren registreren elk uur real-time gegevens en verzamelen zo belangrijke informatie over de evolutie van deze verontreinigende stoffen doorheen de dag.
PM-wat?
Weer vs vervuiling
Bij het berekenen van concentraties van verontreinigende stoffen in de lucht voor het analyseren van de luchtkwaliteit, is het essentieel om rekening te houden met de verschillende factoren die schommelingen in deze concentraties in de loop van de tijd kunnen veroorzaken. Belangrijke meteorologische parameters om rekening mee te houden zijn temperatuur, vochtigheid, luchtdruk, windsnelheid en neerslag, die allemaal een belangrijke rol spelen bij het beïnvloeden van de luchtkwaliteit.
- Temperatuur
Temperatuur speelt een grote rol in de hoeveelheid vervuiling in de lucht. Wanneer de temperatuur hoger is, zoals overdag wanneer de zon alles opwarmt, hebben verontreinigende stoffen zoals fijnstof de neiging om zich sneller te verspreiden, wat leidt tot lagere concentraties. Hoge temperaturen kunnen echter ook de vorming van stikstofoxiden (NOx) in de atmosfeer versnellen. Deze reactie verloopt langzamer dan het effect van zonnestraling, die verbindingen zoals NO2 ook kan afbreken in andere vervuilende chemische verbindingen zoals ozon. Daarom dalen de NO2-niveaus overdag in de zomer en ontstaat er in sommige steden smog door de productie van ozon.
- Vochtigheid
Vochtigheid, of de hoeveelheid vocht in de lucht, kan ook van invloed zijn op de luchtkwaliteit. Wanneer de lucht bijvoorbeeld vochtig is, kan de waterdamp een verkoelend effect hebben, waardoor de productie van NOx afneemt. Dit effect is vooral merkbaar in de lente, wanneer de luchtvochtigheid hoger is, wat kan leiden tot lagere NO2-niveaus in vergelijking met de winter. Vochtigheid kan ook van invloed zijn op de vorming van zwevende deeltjes, omdat het ervoor zorgt dat deeltjes samenklonteren, waardoor de concentraties toenemen.
Atmosferische druk
Atmosferische druk, dat is het gewicht van de lucht om ons heen, kan ook van invloed zijn op het vervuilingsniveau. Hoge druk leidt bijvoorbeeld vaak tot rustig en stabiel weer, waardoor verontreinigende stoffen dicht bij de grond kunnen blijven en smogvorming in de hand wordt gewerkt. Dit kan leiden tot hogere niveaus van stofdeeltjes, zoals PM10, vooral in bepaalde seizoenen.
- Windsnelheid
Windsnelheid is een cruciale factor in de verspreiding van luchtverontreinigende stoffen. Onderzoek in de Yangtze River Delta regio in China toonde bijvoorbeeld aan dat PM2.5 concentraties sterk beïnvloed worden door de windsnelheid, naast andere meteorologische omstandigheden. Tijdens de herfst kunnen hogere windsnelheden deeltjes doen opspringen (resuspensie), wat leidt tot hogere PM2.5-niveaus. Omgekeerd leiden lagere windsnelheden in andere seizoenen tot minder verspreiding van verontreinigende stoffen en hogere concentraties. (Zhan et al., 2023). Wind kan aerosolen over duizenden kilometers vervoeren, deze stofpluimen zijn zichtbaar en te volgen via satellietbeelden. Saharastof kan bijvoorbeeld zelfs tot in België komen, waar het auto’s bedekt met een laag stof en irritatie van ogen en neus veroorzaakt.
- Neerslag
Neerslag is een andere belangrijke meteorologische parameter die de luchtkwaliteit beïnvloedt. Hogere neerslagniveaus tijdens de lente en zomer kunnen een uitwaseffect veroorzaken, waardoor de concentraties van PM2.5 en PM10 in de lucht effectief afnemen. Dit uitwaseffect treedt op wanneer regenwater in de lucht stofdeeltjes opvangt en uit de atmosfeer verwijdert, waardoor de concentraties dalen (Bodor et al., 2020).
Het weer in België
Het Belgische grondgebied volgt de seizoensgebonden en gematigde klimaatpatronen van het noordelijk halfrond met de hoogste temperaturen in de maanden juli en augustus en de laagste temperaturen in december en januari. Het KMI (Koninklijk Meteorologisch Instituut) stelde vast dat de neerslaghoeveelheden (in mm) de afgelopen 30 jaar het hoogst waren in de herfst en winter en het laagst in de lente. De neerslag neemt toe in de zomerperiode, waarbij 2024 het jaar wordt met recordneerslag in juni en juli. België bevindt zich binnen het polaire front, wat resulteert in twee dominante windstromen afhankelijk van de seizoenen. Het grootste deel van het jaar komt de dominante wind uit het zuidwesten die warmere lucht aanvoert, tijdens de seizoenswisseling komt de wind uit het noordoosten. De windsnelheid blijft het hoogst aan de kust – in de rest van het land blijft ze meestal onder de 20 km/u.
Huidige richtlijnen in België
- 5 µg/m3 voor PM2.5
- 15 µg/m3 voor PM10
- 10 µg/m3 voor NO2 (10 µg/m3 komt overeen met 5ppb stikstofdioxide)
Wat zegt de data?
Airscan heeft via het project Pure Cities tot nu toe gegevens verzameld van 20 Belgische steden, verspreid over de regio Vlaanderen, Wallonië en Brussel. De resultaten van de metingen tonen gelijkaardige patronen met betrekking tot de concentraties van vervuilende stoffen die verband houden met de seizoenswisselingen. De volgende grafieken tonen de toename van luchtverontreinigende stoffen van de lente naar de winter.
Uit de grafieken blijkt dat alle drie de verontreinigende stoffen de neiging hebben om toe te nemen naarmate de temperaturen kouder worden. Dit effect is vooral duidelijk bij stikstofdioxide, dat een toename van 20% laat zien van de herfst- naar de wintermaanden. Alle drie de verontreinigende stoffen zijn het laagst in de lente, als gevolg van de weersverandering – de windrichting verandert en de windsnelheden nemen toe, waardoor de concentraties verdunnen. In België zien we pieken van pollen in de maanden juni door bijvoorbeeld grassen die kunnen bijdragen aan de stofconcentraties tijdens de lente- en zomerperiode.
Met deze waarden in gedachten laten figuren 2 en 3 zien dat deze drempelwaarden doorheen alle seizoenen enkel voor PM10 worden gerespecteerd. NO2 en PM2.5 overschrijden de drempelwaarde gedurende alle vier de seizoenen.
De volgende grafieken tonen de gegevens die zijn verzameld in elk van de gemeenten die deelnemen aan Pure Cities en tonen hun maandgemiddelden voor de drie gemeten verontreinigende stoffen. Deze cijfers worden overlapt met meteorologische gegevens van het KMI.
Deze grafieken tonen de temperatuurschommelingen over de maanden op basis van KMI-gegevens. In vergelijking met de gemiddelde verontreinigingsconcentraties werden de hoogste concentraties gemeten tijdens de koudste maanden. Dit is te verklaren door de toename van de uitstoot van vervuiling door woningen, zoals verwarming, en door het toegenomen gebruik van vervoer. Hoewel hogere temperaturen leiden tot de vorming van reactieve stikstofoxides zoals NO2, worden deze ook zeer snel afgebroken tijdens de warmere maanden, wat leidt tot lagere concentraties.
Dit effect wordt weerspiegeld in de bovenstaande grafiek, waarin de patronen van de zonnestraling over het jaar worden uitgezet. We zien de laagste concentraties in de zomer, wanneer de UV-straling het hoogst is. Dit is echter niet altijd het geval, zoals te zien is in de maand februari, waar de gemiddelde concentratie daalt. Veel parameters beïnvloeden de verspreiding en verdunning van verontreinigende stoffen – dit zou het effect zijn van een ander meteorologisch fenomeen, wat een van de vele uitdagingen van de analyse van de luchtkwaliteit benadrukt.
Regenval kan fungeren als een atmosferische reiniger omdat het verontreinigende stoffen uit de lucht spoelt. In België viel de meeste regen in juli en augustus, wat overeenkomt met enkele van de laagste concentraties voor zowel PM2.5 als NO2. Aan de andere kant viel er in november veel regen, maar de concentratie van de luchtverontreinigende stoffen daalde niet significant doordat andere factoren een grotere rol speelden.
Zoals eerder vermeld kan de windsnelheid leiden tot ofwel de resuspensie van stofdeeltjes in het geval van PM2.5 en PM10, ofwel de dispersie en dus verdunning van deze verontreinigende stoffen. Uit deze grafieken blijkt dat het overheersende effect de resuspensie van stofdeeltjes is, aangezien hogere windsnelheden correleren met hogere concentraties van sotfdeeltjes in de atmosfeer.
De atmosferische drukpatronen in België bleven vrij stabiel tijdens de warmere periode met een scherpe daling tijdens de seizoenswisselingen. De hoogste luchtdruk wordt waargenomen tijdens de winter. Dit correleert met hogere concentraties tijdens de koude maanden, vooral in het geval van grotere stofdeeltjes zoals PM10 .
Wat kunnen we doen?
Om de luchtvervuiling te verminderen, vooral gezien de seizoensgebonden schommelingen die worden waargenomen, kunnen verschillende strategieën worden toegepast. Ten eerste is het van cruciaal belang om de uitstoot van stikstofdioxide en fijne stofdeeltjes te verminderen, aangezien deze verontreinigende stoffen in alle seizoenen consequent de door de WGO aanbevolen drempelwaarden overschrijden. Een effectieve aanpak is het verbeteren van het openbaar vervoer en het stimuleren van het gebruik van elektrische voertuigen, die de verkeersgerelateerde NO2-uitstoot aanzienlijk kunnen verminderen. Daarnaast kan de implementatie van strengere industriële emissiecontroles, vooral tijdens de koudere maanden wanneer de verontreinigingsniveaus piekeren, helpen om de verontreinigingspieken in de winter onder controle te houden.
Een andere belangrijke strategie is het verbeteren van stedelijk groen. Bomen en vegetatie absorberen niet alleen vervuilende stoffen, maar helpen ook de lokale temperaturen te reguleren, waardoor de ophoping van vervuilende stoffen tijdens warmere perioden mogelijk wordt verminderd. Verder kan het vergroten van het publieke bewustzijn en het aanmoedigen van gedragsveranderingen, zoals het verminderen van het gebruik van houtkachels in de winter, ook bijdragen aan lagere verontreinigingsniveaus. Studies hebben aangetoond dat de uitstoot van woningen verantwoordelijk is voor minstens 60% van de PM-uitstoot. Dit omvat voor het grootste deel verwarming in woningen. Een deel van de gedragsveranderingen moet ook bestaan uit bewustwording van de juiste tijden om huizen te verwarmen, of als alternatief waar mogelijk automatische verwarmingssystemen te implementeren en renovaties te overwegen als laatste optie als het huis slecht geïsoleerd is. Tot slot moeten beleidsmakers overwegen om de lokale regelgeving voor de luchtkwaliteit af te stemmen op de richtlijnen van de WGO om ervoor te zorgen dat de concentraties verontreinigende stoffen het hele jaar door binnen veilige grenzen blijven en zo de volksgezondheid en het milieu beschermen.
Laatste artikelen
Pure Cities: hoe temperatuur, wind en regen onze lucht beïnvloeden
Dit artikel onderzoekt de seizoensgebonden variaties in luchtvervuiling en de invloed van meteorologische factoren op de concentraties van vervuilende stoffen, waarbij de nadruk ligt op gegevens van het “Pure Cities”-project in België. Het onderzoek analyseert verontreinigende stoffen zoals PM2.5, PM10 en NO2 en laat zien hoe temperatuur, vochtigheid, windsnelheid, luchtdruk en neerslag de luchtkwaliteit het hele jaar door beïnvloeden. De bevindingen tonen aan dat de verontreinigingsniveaus stijgen tijdens de koudere maanden als gevolg van de grotere verwarming in woningen en de verminderde verspreiding. Het artikel bespreekt het belang van het aanpakken van seizoensgebonden vervuiling door middel van gerichte strategieën, zoals het verbeteren van het openbaar vervoer, het bevorderen van groene ruimten en het afstemmen van de regelgeving op de richtlijnen van de WGO.
Beats for Planet: Belangrijkste Resultaten van 3 Jaar Luchtkwaliteitsmonitoring op Belgische Scholen.
Beats for Planet bestaat 3 jaar: dit is wat we weten over de luchtkwaliteit in Belgische scholen
Wie Airscan al een tijdje volgt, kent hoogstwaarschijnlijk Beats for Planet al. Airscan lanceerde dit project samen met Belfius drie jaar geleden met als doel scholen te helpen hun luchtkwaliteit in kaart te brengen en te verbeteren. In het kader van dit project heeft Airscan gegevens van 72 scholen in België verzameld en geanalyseerd op drie verontreinigende stoffen binnenshuis: koolstofdioxide (CO2), fijnstof (PM) en vluchtige organische stoffen (VOS). De resultaten van de analyse vindt u hieronder.
Beats for Planet: De scholen aan het woord
Beats for Planet bestaat 3 jaar. In deze periode hebben Airscan en Belfius 75 scholen over heel België geholpen met het in kaart brengen en verbeteren van de luchtkwaliteit, zowel binnen als buiten de school.
Schrijf u in voor het laatste luchtkwaliteitnieuws!
