Stedelijke CO2-concentraties in Gent: leven we in een +400 ppm CO2 atmosfeer?

De hoeveelheid koolstofdioxide (CO2) in de atmosfeer stijgt sneller dan ooit. Door de grote impact op het broeikaseffect leidde dit tot talrijke studies naar de gevolgen van stijgende CO2-concentratie op mens en plant. Toch blijven er nog vele vragen onbeantwoord.

Aan het begin van het industriële tijdperk bedroeg de atmosferische concentratie van het broeikasgas CO2 280 ppm (of het aantal deeltjes per miljoen). Het toenemend gebruik van fossiele brandstoffen veroorzaakte een snelle stijging, met als gevolg dat de CO2-concentratie momenteel ongeveer 412 ppm is, de hoogste concentratie in 800 000 jaar. Dit zorgde op zijn beurt voor een temperatuurstijging op aarde van 1 °C. Deze stijging leidde al tot ingrijpende veranderingen, waaronder toename van droogte, meer overstromingen, zeespiegelstijging en biodiversiteitsverlies. Als de energievraag en het gebruik van fossiele brandstoffen blijft stijgen, wordt verwacht dat de CO2-concentratie tegen het einde van deze eeuw zal toenemen tot 900 ppm, met alle desastreuze gevolgen van dien.

Om de globale CO2-concentratie op te volgen, wordt deze gemeten op afgelegen referentielocaties waar weinig invloed is van menselijke activiteiten. Deze locaties staan echter in schril contrast met stedelijke omgevingen door de hoge bevolkingsdichtheid, bebouwing, afwezigheid van groen en het vele verkeer. Het is dan ook aannemelijk dat de samenstelling van de atmosfeer en de CO2-concentratie in steden sterk zal afwijken. Dit doet ons vermoeden dat de CO2-concentratie waar we dagelijks aan worden blootgesteld wel eens sterk zou kunnen verschillen van de globale gemiddelden. Te hoge CO2-concentraties kunnen vooral binnenshuis een probleem vormen. Hoge concentraties in de omgevingslucht bemoeilijken namelijk het laag houden van de concentratie binnenshuis en leiden tot hoge energieverbruiken door de nood aan extra ventilatie. Zonder ventilatie kan de concentratie binnenshuis al snel oplopen tot meer dan 1000 ppm. Dit kan leiden tot een vermindering van de cognitieve prestaties zoals het maken van beslissingen en probleemoplossend denken.

Eerder onderzoek naar de CO2-concentraties in stedelijke omgevingen is echter beperkt en nooit eerder werd onderzoek uitgevoerd naar de CO2-concentratie in een Belgische stad. Deze thesis focust zich daarom op de actuele CO2-concentraties in en rond stad Gent.

Fietstochtjes

Om de CO2-concentratie in stad Gent op te meten, werd een route uitgestippeld doorheen de stad. Met behulp van een fiets, uitgerust met een meetstation ontwikkeld aan het UGent Laboratorium voor Plantecologie (onder leiding van prof. Kathy Steppe), werd de CO2-concentratie langs deze route geregistreerd tijdens verschillende tochtjes tussen oktober 2019 en maart 2020. De verzamelde data gaf duidelijk aan dat de CO2-concentratie in Gent niet overal dezelfde is, met tot bijna 100 ppm verschil tussen twee locaties. Ook tussen verschillende fietsdagen waren er grote variaties. Het weer bleek een sterk bepalende factor om deze variatie in de tijd te verklaren. Statistische analyse toonde aan dat voornamelijk temperatuur, luchtdruk, neerslag en windsnelheid en -richting een invloed uitoefenen op de CO2-concentratie in de stad. De hoogste CO2-concentraties werden opgemeten bij lage windsnelheid en hoge luchtdruk.

Om de CO2-concentratie in stad Gent te visualiseren, werden de gemeten concentraties van iedere fietsrit geschaald tussen 0 en 1, als respectievelijk laagste en hoogste gemeten waarde. Vervolgens werden de relatieve meetwaarden gekleurd van blauw (laagste waarde) naar rood (hoogste waarde) en aangegeven op de kaart van stad Gent. Hoe roder, hoe slechter de situatie dus is. Hoogste CO2-concentraties werden het vaakst opgemeten ter hoogte van Dok-Zuid aan de Dampoort, één van de grootste verkeersknelpunten van de stad. De concentraties liepen hier op tot 587.8 ppm, zowat 175 ppm hoger dan het globale gemiddelde. Voornamelijk het vele verkeer en de slechte verkeersdoorstroming, wat ervoor zorgt dat het verkeer vaak moet starten en stoppen, worden verondersteld de extreme CO2-concentraties op deze locatie te verklaren.

De laagste CO2-concentraties werden dan weer opgemeten in de Blaarmeersen (minimaal 395.2 ppm). Dit door het weinige verkeer, de open ruimte en het vele groen. Een snelle blik op de kaart toont ten slotte dat de Gentse binnenstad aanzienlijk roder kleurt in vergelijking met de zone buiten de R40. Oorzaak hiervan is de combinatie van strenge snelheidsrestricties, die een hoger brandstofverbruik veroorzaken, en een dichte bebouwing waardoor de CO2 makkelijk blijft hangen in de straten.

Impact coronamaatregelen

2020 was een uitzonderlijk jaar. De invoering van de coronamaatregelen midden maart gaf echter de unieke mogelijkheid data te verzamelen van de CO2-concentratie in stad Gent gedurende een periode met minimaal verkeer. Om de invloed van deze maatregelen na te gaan, werd de CO2-concentratie continu opgemeten op een vaste locatie: het dak van de faculteit Bio-ingenieurswetenschappen van de Universiteit Gent (Coupure Links). Minder auto’s op de weg betekent minder CO2-uitstoot, en dus ook lagere CO2-concentraties, zou je denken. Niets was echter minder waar. De CO2-concentraties op de meetlocatie bleken tijdens de weken na de invoering van de maatregelen net hoger te zijn. Ook hier kon de verklaring worden teruggevonden bij de weersomstandigheden, die ongunstig waren voor de luchtkwaliteit. Om het echte effect van de afwezigheid van verkeer te kunnen bepalen, zouden de opgemeten CO2-concentraties moeten vergeleken worden met deze van voorgaande jaren bij normaal verkeer. Hiervan is echter geen data beschikbaar, wat vergelijken momenteel nog onmogelijk maakt.

De continue CO2-metingen toonden ook aan dat de invoering van de lage emissiezone (LEZ) in stad Gent op 1 januari 2020 niet zorgde voor een verlaging van de CO2-concentratie op de meetlocatie. Deze maatregel is dan ook gericht op schadelijke stoffen zoals fijn stof en stikstofoxiden. Daarom weert de LEZ voornamelijk dieselwagens. Hoewel deze inderdaad meer schadelijke stoffen uitstoten, hebben deze doorgaans echter een lagere CO2-uitstoot in vergelijking met benzinewagens.

Conclusie

De resultaten van het onderzoek maken duidelijk dat op sommige plaatsen en bij slechte weersomstandigheden de globale CO2-concentratie ver wordt overschreden in stad Gent, zonder dat we er ons van bewust zijn. Deze hoge concentraties kunnen vooral in de buurt van scholen en kantoren problematisch zijn door de nadelige effecten op het denk- en concentratievermogen. Hoewel de vermindering van verkeer kan leiden tot een lagere CO2-uitstoot, toont de data aan dat voornamelijk een verbeterde verkeersdoorstroming noodzakelijk is. Daarnaast blijken stedelijk groen en open ruimtes ook essentieel voor het (lokaal) verlagen van de CO2-concentratie.