مطالعات نشان می‌دهد: درختان شهری که برای خنک‌سازی انتخاب شده‌اند، آلودگی ازن را تشدید می‌کنند

برای اینکه فضای سبز شهری واقعاً سلامت عمومی را بهبود بخشد، درختانی که برای خنک کردن هوا کاشته می‌شوند نباید همزمان آن را مسموم کنند. در حال حاضر، در بسیاری از بزرگ‌ترین شهرهای جهان، این شرط برآورده نمی‌شود. در حالی که دولت‌های محلی در سراسر جهان برای مقابله با امواج گرمایی شدید تابستان به کاشت میلیون‌ها درخت روی آورده‌اند، دو تیم تحقیقاتی مستقل یک مبادله بیوشیمیایی جدی را شناسایی کرده‌اند: گونه‌های خاصی از درختان که مورد علاقه طراحان شهری هستند، فعالانه به آلودگی ازن در سطح زمین دامن می‌زنند. یافته‌هایی که در این ماه منتشر شد، نشان می‌دهد در حالی که سایبان‌های شهری با موفقیت دمای خیابان‌ها را کاهش می‌دهند، انتشار مواد شیمیایی طبیعی آن‌ها با دود اگزوز سوخت‌های فسیلی ترکیب شده و مه‌دود سمی تابستانی ایجاد می‌کند.[1][4][6]

مکانیسم اصلی این تضاد به ترکیبات آلی فرار زیست‌زاد (biogenic volatile organic compounds)، و در درجه اول به یک ماده شیمیایی بسیار واکنش‌پذیر به نام ایزوپرن (isoprene) برمی‌گردد. درختان به طور طبیعی ایزوپرن را برای محافظت از برگ‌های خود در برابر تنش گرمایی آزاد می‌کنند. در یک جنگل بکر، این انتشار بی‌ضرر است. اما در یک مرکز شهری متراکم، ایزوپرن با اکسیدهای نیتروژن خروجی از اگزوز خودروها و دودکش‌های صنعتی برخورد می‌کند. هنگامی که این مخلوط شیمیایی در معرض نور خورشید تابستانی قرار می‌گیرد، تحت یک واکنش فتوشیمیایی قرار می‌گیرد که ازن سطح زمین را تولید می‌کند؛ یک آلاینده مخرب ریه که باعث تحریک آسم، تشدید بیماری‌های تنفسی و افزایش مرگ‌ومیر زودرس می‌شود.[2][5]

مقیاس عظیم این آلودگی گیاهی توسط پژوهشگران دانشگاه جینان (Jinan University) که یافته‌های خود را در تاریخ ۲۱ اوت ۲۰۲۶ در مجله Science Advances منتشر کردند، اندازه‌گیری شد. این تیم حسگرهای شیمیایی با فرکانس بالا را روی یک برج هواشناسی ۱۰۲ متری در پکن نصب کردند و ترکیب جوی شهر را چندین بار در ثانیه ثبت کردند. با ردیابی ترکیبات آلی فرار تا منشأ آن‌ها، دانشمندان کشف کردند که پوشش گیاهی شهری اکنون بیش از نیمی از واکنش‌پذیری آلی لازم برای تولید ازن در پایتخت چین را تامین می‌کند و عمدتاً باعث افزایش ناگهانی آلودگی در گرم‌ترین روزهای سال می‌شود.[1][2][3]

تیم دانشگاه جینان دریافت که این مشکل با افزایش دما به شدت تشدید می‌شود. بین دمای ۲۰ تا ۳۵ درجه سانتی‌گراد، واکنش‌پذیری شیمیایی ترکیبات آلی فرار منتشر شده توسط درختان شهری ۷ تا ۸ برابر افزایش یافت. این امر یک حلقه بازخورد خطرناک ایجاد می‌کند: از آنجا که تغییرات اقلیمی دمای شهرها را بالاتر می‌برد، درختانی که برای ایجاد سایه کاشته شده‌اند در واکنش به گرما، ایزوپرن را به صورت تصاعدی بیشتر آزاد می‌کنند، که این امر به نوبه خود تشکیل ازن سمی را در محله‌های اطراف تسریع می‌کند.[2]

این بحران تا حد زیادی محصول انتخاب‌های محوطه‌سازی شهری است تا یک نقص ذاتی در طبیعت. در پکن، سطح ایزوپرن با سطوح یافت شده در جنگل‌های متراکم معتدل رقابت می‌کند، زیرا طراحان شهری از نظر تاریخی گونه‌های بومی مانند بید مجنون و صنوبر سفید چینی را ترجیح داده‌اند. هر دو گونه، درختان سایه‌دار مقاوم و با رشد سریع هستند، اما هر دو نیز منتشرکننده عظیم ایزوپرن به شمار می‌روند. پژوهشگران خاطرنشان کردند که خطرات مشابهی سایر شهرهای شمالی چین مانند هاربین و چانگچون را که در سه دهه گذشته تعداد زیادی صنوبر و بید کاشته‌اند، تهدید می‌کند.[2]

یک مطالعه جداگانه به رهبری شین هوانگ (Xin Huang) و منگ‌منگ لی (Mengmeng Li) در دانشگاه نانجینگ (Nanjing University) که در مجله National Science Review منتشر شد، دقیقاً همین پیامدها را در ۵ منطقه کلان‌شهری بزرگ که در سال ۲۰۲۲ امواج گرمایی بی‌سابقه‌ای را تحمل کردند، مدل‌سازی کرد. با تجزیه و تحلیل کالیفرنیا، ساحل اقیانوس اطلس ایالات متحده، اروپای غربی، دلتای رودخانه یانگ‌تسه و ساحل توکیو-اقیانوس آرام، این تیم تایید کرد که فضای سبز شهری با موفقیت میانگین حداکثر دمای روزانه تابستان را بین ۰٫۲۶ تا ۱٫۰۸ درجه سانتی‌گراد کاهش داد. با این حال، خود اثر خنک‌کنندگی الگوهای باد محلی را تغییر داد و ترکیبات منتشر شده از گیاهان و دود اگزوز خودروها را در یک لایه مرزی راکد به دام انداخت که غلظت ازن را بدتر کرد.[4][5]

پژوهشگران نانجینگ دریافتند که شدت این پیامدها به شدت به جغرافیای محلی و سطوح آلودگی موجود بستگی دارد. در مراکز شهری به شدت آلوده که تشکیل ازن از قبل توسط در دسترس بودن ترکیبات آلی فرار محدود شده است، هجوم ایزوپرن تولید شده توسط درختان به عنوان یک شتاب‌دهنده عمل می‌کند. در مقابل، به نظر می‌رسد شهرهای اروپایی تا حدودی کمتر در معرض این بحران خاص قرار دارند. گونه‌های بومی درختان شهری اروپا تمایل دارند به جای ایزوپرن، مونوترپن‌ها (monoterpenes) را منتشر کنند؛ اگرچه مونوترپن‌ها نیز در تشکیل ازن نقش دارند، اما در مقادیر بسیار کمتری آزاد می‌شوند و نسبت به انتشارات صنوبرهای آسیایی و آمریکای شمالی واکنش‌پذیری کمتری دارند.[2][4][5]

هیچ‌یک از دو تیم تحقیقاتی طرفدار حذف سایبان‌های شهری نیستند. مزایای خنک‌کنندگی درختان سایه‌دار برای جلوگیری از گرمازدگی و کاهش تقاضای انرژی ساختمان‌ها همچنان حیاتی است. در عوض، دانشمندان خواستار بازنگری اساسی در دستورالعمل‌های جنگل‌داری شهری هستند. پژوهشگران دانشگاه جینان محاسبه کردند که جایگزینی درختان با انتشار بالا در تنها ۱۰ درصد از کل جمعیت درختان پکن با جایگزین‌های کم‌انتشار، می‌تواند انتشار کلی ایزوپرن شهر را حداقل ۲۹ درصد کاهش دهد. نویسندگان نتیجه‌گیری کردند: «یافته‌های ما بر نیاز حیاتی به برنامه‌ریزی شهری انتخابی در برنامه‌های فضای سبز برای مقابله با گرمایش اقلیم تاکید می‌کند» و هشدار دادند که کاشت درخت نامناسب در یک شهر در حال گرم شدن دیگر فقط یک اشتباه زیبایی‌شناختی نیست، بلکه یک خطر برای سلامت عمومی است.[1][2]