Deel deze pagina

Verzenden

Nieuw MIRA-onderzoeksrapport: Ozonschade aan vegetatie

 

In opdracht van MIRA voerde VITO in samenwerking met CODA-CERVA een studie uit over ozonschade aan vegetatie. De studie bestaat uit 2 delen: een literatuurstudie en een studie naar de haalbaarheid van een gebiedsdekkende indicator op basis van de ozonflux.

De studie toont aan dat de bouwstenen voorhanden zijn voor het uitbouwen van een Vlaams ozondosismodel. Deze bouwstenen zijn het DO3SE-model (voor berekeningen van depositie en uitwisseling van ozon), het Chimere-model (voor luchtkwaliteitsberekeningen) en het RIO-model (interpolatiemodel voor berekening van gebiedsdekkende ozonconcentraties). De invoerparameters nodig voor deze modellen zijn aanwezig of kunnen worden afgeleid.  

De huidige indicator kritisch bekeken

MIRA rapporteert jaarlijks over het verloop van de AOT40ppb-veg-indicator. Deze indicator geeft een idee van de ozonoverlast voor planten tijdens het groeiseizoen. Planten kunnen namelijk door blootstelling aan ozon schade ondervinden, zoals bladverkleuring, bladverlies, vertraagde groei tot zelfs afsterven. De Europese richtlijn Luchtkwaliteit (2008/50/EG) geeft doelstellingen voor de bescherming van vegetatie, gebaseerd op de AOT40ppb-veg. Deze indicator heeft echter de beperking dat enkel rekening gehouden wordt met de ozonconcentratie in de atmosfeer en niet met de ozonflux. Slechts een deel van het atmosferische ozon wordt immers langs de huidmondjes (stomata) op de bladeren opgenomen in de plant. De ozonflux wordt gedefinieerd als de hoeveelheid ozon die per eenheid van oppervlakte en tijd afgezet wordt in de plant en is afhankelijk van de plantensoort en de (omgevings)omstandigheden. Accumulatie van de ozonflux in de tijd geeft de ozondosis.

Onderstaande figuur illustreert de grote meerwaarde van berekeningen van de ozonschade aan vegetatie op basis van ozonfluxen in vergelijking met berekeningen op basis van ozonconcentraties in de lucht (AOT40ppb). De linkerfiguur geeft weer waar in Europa de hoogste AOT40ppb-waarden berekend werden in 1999 (blauwgekleurd), de rechterfiguur toont de regio’s met de hoogste berekende ozonfluxen (blauwgekleurd). Het is duidelijk dat de gebieden met het hoogste risico op ozonschade berekend op basis van ozonfluxen niet langer in Zuid-Europa liggen, maar opschuiven naar Centraal- en Noordwest-Europa (en dus ook Vlaanderen).

 

Figuur Verschil tussen de level I-benadering (gebaseerd op AOT40ppb, links) en de level II-benadering (ozonflux, rechts) voor de inschatting van de impact van ozon op landbouwgewassen (Europa, 1999)

Van ozonconcentratie in de lucht naar effect bij de plant

De opname van ozon door de plant gebeurt via de huidmondjes (stomata) in de bladeren. Via deze huidmondjes vindt ook de CO2- en H2O-uitwisseling plaats. De plant kan de transpiratie- en fotosyntheseprocessen aanpassen aan de omgevingsomstandigheden door de openingsgraad van deze huidmondjes te regelen. De ozonopname is bijgevolg zowel afhankelijk van de atmosferische ozonconcentratie, omgevingsfactoren (zoals temperatuur, lucht- en bodemvocht, lichtintensiteit …) en specifieke plantkarakteristieken (aantal huidmondjes, ontwikkelingsstadium …) (zie figuur).

 Figuur Bij de modellering van de O3 opname dient rekening gehouden te worden met de atmosferische weerstand, grenslaagweerstand en stomataire weerstand van het gewas. Deze zijn op hun beurt afhankelijk van verschillende omgevings- en meer plantspecifieke factoren

In de laatste 10 jaar werd internationaal wetenschappelijk onderzoek verricht om de ozonopname door planten te modelleren en betrouwbare dosis-respons relaties af te leiden, om zo tot meer realistische inschattingen van de ozonschade te komen. In het rapport vindt u hiervan een overzicht. Het onderzoek resulteerde in een nieuwe indicator voor inschatting van het risico op opbrengstvermindering of afname van biomassa van landbouwgewassen, bosbomen en grasland: de Fytotoxische Ozon Dosis PODY. Deze PODY-waarde geeft de geaccumuleerde stomataire ozonflux weer per oppervlakte bladoppervlak tijdens daglichturen en boven een bepaalde fluxdrempelwaarde. De PODY-waarde kan getoetst worden aan plantspecifieke grenswaarden om na te gaan of de limietwaarde voor een bepaald schadelijk effect al dan niet overschreden wordt. Op basis van experimenten konden voor o.a. aardappelen, tarwe en tomaat betrouwbare dosis-respons relaties voor opbrengstvermindering van gewassen berekend worden. 

Haalbaarheid van een nieuwe indicator voor Vlaanderen op basis van de ozonflux

Deze studie ging ook de haalbaarheid na voor de ontwikkeling van een POD-model voor Vlaanderen. Hiervoor werd uitgegaan van het DO3SE-model (Deposition of Ozone and Stomatal Exchange) in de versie zoals geïmplementeerd in het Europese luchtkwaliteitsmodel van EMEP (European Modelling and Evaluation Programme). De meest voor de hand liggende manier om een model voor Vlaanderen te construeren is een koppeling van DO3SE aan een regionaal luchtkwaliteitsmodel, gezien in deze modellen een groot deel van de voor DO3SE noodzakelijke data-invoer al aanwezig is.

Uit de studie blijkt dat alle nodige invoerparameters voor DO3SE ofwel aanwezig zijn voor Vlaanderen ofwel op geparametriseerde manier kunnen berekend worden. Ook toont de studie aan dat we in Vlaanderen met de modellen Chimere en RIO en met de versie van DO3SE die in het EMEP-model geïmplementeerd is over alle belangrijke bouwstenen beschikken om een Vlaams POD-model te kunnen bouwen. Het Chimere-model is een luchtkwaliteitsmodel dat operationeel is bij IRCEL en zowel voor toestandsbeschrijvingen als voor voorspellingen gebruikt wordt. RIO is een intelligente ruimtelijke interpolatietechniek die gebiedsdekkende ozonconcentraties berekent op basis van de ozonconcentratiemetingen in de Belgische telemetrische meetnetten.