Aardbeien meten fijn stof

Antwerpen kent in de lente van 2014 een echte aardbeienhype. Iedereen wil een aardbeiplantje op zijn vensterbank, en ook in de media laten de ‘AIRbezen’ zich geregeld zien. Aanstokers van de hype zijn promovendus Jelle Hofman en zijn promotor Roeland Samson van de Universiteit Antwerpen. De bio-ingenieurs willen weten of aardbeiplantjes ingezet kunnen worden als goedkope, lokale meetstations van luchtkwaliteit, en lanceren daarom in samenwerking met vrijwilligers van Stads-lab2050 het AIRbezen-project.

Het wordt een onverwacht succes. ‘We hoopten aanvankelijk dat tweehonderd Antwerpenaars twee maanden lang een aardbeiplantje op hun vensterbank wilden onderhouden’, zegt Hofman. ‘Optimistisch als we zijn, bestelden we ineens vijfhonderd plantjes, maar uiteindelijk was de interesse zo groot dat we de aanvragen bij iets meer dan duizend moesten stopzetten.’

Het succes was onverwacht, maar volgens Hofman wel te begrijpen. ‘De Antwerpse lucht behoort tot de smerigste van Europa. Heel wat inwoners vragen zich af hoe het in hun straat zit. Sommige vrijwilligers vroegen of ze hun plantje voor het raam van de kinderkamer mochten zetten. En iemand die op het punt stond te verhuizen, wilde op zijn oude en nieuwe adres een aardbeiplantje zetten om het verschil in luchtkwaliteit te kennen. We ontvingen ook een stroom aan e-mails met heel specifieke vragen over de luchtkwaliteit. Daarom groeide er uit het project snel ook een website met informatie en nieuws over het onderzoek.’

Planten als meetstations

Hofman gebruikte voor zijn proefschrift eerder ook al bladeren van bomen en planten om de luchtkwaliteit in de stad te meten. ‘Planten nemen fijn stof oppervlakkig op in hun bladeren. De magnetiseerbare (metaal)deeltjes, zoals ijzer, kunnen we detecteren, en op basis van hun concentratie maken we een inschatting van de luchtkwaliteit waaraan de plant tijdens zijn groei is blootgesteld.’

Die zogenoemde biomagnetische monitoring is een recente techniek die onder andere omwille van het gemak en de beperkte kostprijs wereldwijd aan interesse wint. De bio-ingenieurs van Universiteit Antwerpen behoren tot de pioniers. Het AIRbezen-project was een nieuwe stap vooruit. ‘Het is naar mijn weten de eerste keer dat planten op zo’n grote schaal werden ingezet om luchtkwaliteit te meten. Ook de manier waarop was vrij uniek. Nu gebeuren metingen vaak op vegetatie die al in de stad aanwezig is, zoals bomen of klimop. Maar die methode levert beperkte resultaten op: je kunt de locatie van stadsvegetatie zelden kiezen – de planten zijn er al – en bovendien verschilt de manier van opname tussen verschillende plantensoorten en soms zelfs tussen planten van dezelfde soort.

Wij wilden ‘gestandaardiseerde’ aardbeiplantjes verspreiden: door de manier waarop aardbeiplantjes zichzelf vermeerderen zijn het nagenoeg klonen van elkaar, de plantjes groeiden op in dezelfde potgrond en we gaven de vrijwilligers richtlijnen zodat alle plantjes gelijk behandeld zouden worden. Bovendien konden we de locatie van de plantjes vrij kiezen, we hadden genoeg aanvragen om zowel in het centrum als in de buitenwijken plantjes neer te poten.’

Van de duizend deelnemers stuurden er uiteindelijk 720 enkele blaadjes terug naar de universiteit. ‘De grootte van de blaadjes werd eerst gemeten om later de hoeveelheid fijn stof die we erop aantroffen te kunnen herschalen. Grotere blaadjes vangen immers meer fijn stof dan kleine. Daarna gingen alle blaadjes in plastic folie en werden ze kortstondig blootgesteld aan een krachtig magnetisch veld. De metaaldeeltjes die we zoeken, nemen dat magnetisme op en blijven ook magnetisch wanneer we het magnetisch veld terug uitschakelen. Wat overblijft aan magnetisme is daarom een indicator voor de concentratie metaaldeeltjes in het fijn stof waaraan de plant is blootgesteld. Hoe hoger het magnetisch signaal, hoe meer fijn stof.’

Hofman goot alle metingen vervolgens in een kaart, en vergeleek die met bestaande modellen. ‘De aardbeiplantjes slaagden voor hun test als efficiënte en goedkope evaluatiemethode van de lokale luchtkwaliteit. Ze hebben ook een belangrijke meerwaarde ten opzichte van de ‘echte’ meetstations. De Antwerpse luchtkwaliteit wordt nu voortdurend geobserveerd aan de hand van twee vaste meetstations. Die aanpak heeft zijn beperkingen. Twee meetplaatsen is eigenlijk te weinig om de luchtvervuiling in kaart te brengen. Onze resultaten tonen dat de luchtkwaliteit tien meter van een installatie al anders kan zijn, en dat er grote verschillen in luchtkwaliteit zijn tussen dicht bij elkaar liggende straten en wijken.

Door plantjes op verschillende verdiepingen te plaatsen, zagen we ook dat de blootstelling aan fijn stof vermindert met de hoogte. Zet je ramen dus beter open op de bovenste verdieping en weg van de straatkant om te verluchten. En als je groenten wil kweken, doe het op je dak in plaats van op de begane grond. Over het algemeen geldt: hoe verder van het verkeer hoe beter de luchtkwaliteit, in smalle straten met hoge bebouwing is de luchtkwaliteit slechter dan in brede straten, en bomen en planten tussen het verkeer en de huizen kunnen fijn stof blokkeren. Door onze steden ‘slim’ in te richten kunnen we met andere woorden de menselijke blootstelling aan luchtverontreiniging verminderen.’

Herkomst van vervuiling

Hoewel de nabijheid van verkeer sterk met de luchtkwaliteit samenhangt, liet AIRbezen nog een vraag open: waar komt de vervuiling vandaan? ‘We meten een magnetisch signaal dat ons een idee geeft van het ‘gewicht’ van metaaldeeltjes in fijn stof. De oorsprong van die deeltjes moeten we afleiden uit de omgeving. Dat kan van verbrandingsprocessen in huishoudens, het verkeer of de industrie zijn, maar ook van trams en treinen die door wrijving in de remmen of de bovenleiding metaaldeeltjes verspreiden.

Metaaldeeltjes uit verbrandingsprocessen hebben een negatieve invloed op de luchtkwaliteit; die uit wrijving waarschijnlijk niet. Het gebrek aan onderscheid kan dus onze interpretatie verstoren. Daarom werden plantjes uit straten langs spoorlijnen of waar trams rijden niet meegenomen in de analyses. Nochtans bevinden tramlijnen zich dikwijls langs drukke verkeersassen.’

Die metingen zouden niet verloren gaan als de onderzoekers van alle magnetiseerbare deeltjes in de bladeren hun samenstelling en dus ook hun afkomst konden achterhalen. ‘Dat is haalbaar, want er is wel degelijk een verschil tussen die deeltjes. Metaaldeeltjes afkomstig van trams en treinen zijn veelal van staal, terwijl bijvoorbeeld verbrandingsmotoren in auto’s geoxideerde metaaldeeltjes verspreiden. Dat onderscheid kun je meten, maar daar zijn ingewikkelde en dus dure toestellen voor nodig.’

Het AIRbezen-project was het sluitstuk van het proefschrift van Hofman, en na zijn geslaagde verdediging verliet de bio-ingenieur de Universiteit Antwerpen. ‘De plaatsen zijn helaas beperkt, en na mij staan nieuwe promovendi te trappelen. Toch hoop ik het onderzoek te kunnen voortzetten door een beurs aan te vragen.’

Ondertussen vermindert de interesse in zijn aardbeien’ niet. Er waren al gesprekken met het Antwerpse stadsbestuur over een AIRbezen 2 en ook andere steden (waaronder Amsterdam en Gent) willen graag hun eigen AIRbezen kweken. Dat Hofman Citizen Science, waarbij burgers aan wetenschap meewerken, nieuw leven in blies, is misschien wel de grootste realisatie van dit project.