真夏の公園の池畔に垂れ下がるシダレヤナギは暑さを和らげるが、大気質はより悪化させることが判明した。ヤナギが放出する化合物が大気汚染物質を生成するためである。世界の都市緑化で樹種を適切に選べば、大気汚染を大きく減らせることを意味する。
中国・지난대環境気候研究院のユアン・ビン（Bin Yuan）教授の研究チームは「北京で収集した揮発性有機化合物（VOC）データを分析した結果、ヤナギのようにイソプレンを放出する樹木が大都市のオゾン（O₃）汚染に大きく寄与していることが分かった」と20日、国際学術誌「サイエンス・アドバンシズ」に発表した。
オゾンは酸素原子3個で構成される気体で、上空10キロメートルの成層圏では有害な紫外線を遮るが、地表付近では呼吸器を刺激する汚染物質である。オゾンを吸入すると気道が損傷したり炎症が生じる。特に喘息や肺疾患のある人には呼吸困難を引き起こす可能性がある。
◇都市のオゾン汚染の半分を樹木が誘発
北京にはシダレヤナギやポプラが数百万本生育している。ユアン教授は、この巨大都市を緑に変えた樹木が放出する化合物が、暑い夏に大気汚染の主因だと結論づけた。当初は人間活動がオゾン汚染に与える影響を把握するために研究を始めたが、間もなく都市の樹木がオゾン排出に寄与する比重が想定よりはるかに大きい事実を見いだした。
研究チームは北京全域で大気試料を採取して揮発性化合物濃度を測定し、同時に市内各地の観測所でオゾンデータを収集した。2021年5月から7月の間、北京の揮発性有機化合物の排出量の約10%を樹木が占めた。残りは車両の排ガスや産業用化学物質といった人間活動に由来するものだった。
自動車や工場など人間活動から出る揮発性化合物は、樹木由来のものより絶対量では多かったが、オゾン形成への寄与度は植物より大きく低かった。樹木から出る揮発性化合物のほうが、オゾンを生成する化学反応を起こしやすいためである。
オゾンは、揮発性有機化合物が日光の下で自動車や工場から排出される窒素酸化物（NOx）と反応する際に生成される。揮発性化合物はまず大気中のヒドロキシル基（−OH）と反応して、他の物質と化学反応を非常に起こしやすい過酸化ラジカル（HO₂）を作る。このラジカルが窒素酸化物と反応するとオゾンを生成する。樹木の揮発性有機化合物は、自動車や産業排出物よりヒドロキシル基と反応しやすかった。
今回の研究によると、オゾンを生成する化学物質の52%が樹木に由来することが分かった。揮発性有機化合物の放出量でそれぞれ50%、24%を占める塗料・洗浄剤・化学製品、自動車は、寄与度が21%、17%にとどまった。中でも樹木が放つ揮発性化合物のうち、イソプレンがオゾンをつくる主犯だった。イソプレンは世界の都市で植えられたヤナギやポプラ類が多く放出する。研究チームは、北京にある樹木の約35%がイソプレンの排出源である事実を確認した。
◇真夏のヤナギ、ポプラがオゾン汚染源
樹木がオゾン汚染に寄与する事実は、他の巨大都市でも同様だった。研究チームはまた、世界24の巨大都市で植栽された樹種を調べ、イソプレン排出量を推定した。その結果、調査対象の都市の大多数で、イソプレン排出量が北京より多いと予測された。
中国では長春とハルビンが北京より樹木のイソプレン排出量が多いと推定された。海外ではオーストラリアのシドニー、メルボルン、米国アトランタが北京より高いと予測された。シドニーでは樹木の約65%がイソプレンを排出することが判明した。
巨大都市の樹木は特に真夏にオゾン汚染を牽引することが分かった。研究結果では、摂氏35度では樹木が放出した揮発性化合物とヒドロキシル基の反応速度が20度のときより7倍高かった。その結果、オゾンをつくる化学反応での樹木の寄与度は、20度で21%だったものが35度では74%に増加した。
夏にはエアコン室外機や自動車の排ガスなどから出た熱気が都心に残り、郊外より気温が高くなる。いわゆるヒートアイランド現象である。真夏の都市のヒートアイランド現象は、樹木のイソプレン排出をさらに促進し得る。研究チームは、日最高気温が32度の夏の昼間に都心気温が郊外より0.8度高い場合、樹木から排出されるイソプレン量が12%増加すると推定した。
オーストラリア・メルボルン大学のロビン・スコフィールド（Robyn Schofield）教授は「ヒートアイランド現象で都市の樹木はより大きなストレスを受け、郊外の森林にある同種の樹木より揮発性化合物を多く排出する」と明らかにした。ユアン教授の研究チームは、地球温暖化が進むにつれ、都市の樹木から発生する揮発性化合物の排出量がさらに増える可能性があると展望した。
◇樹種選定も都市大気汚染対策
オーストラリア・マッコーリー大学のイアン・ジェイミー（Ian Jamie）教授は、過去数十年で自動車など他の揮発性化合物の排出源が大きく減少し、樹木の排出比重が相対的に大きくなっていると述べた。だからといって都市に樹木を植えるなという意味ではないと研究チームは明らかにした。
研究チームは「樹木はすでに都市の熱を冷まし、温室効果ガスの二酸化炭素を吸収し、生物多様性を提供するなど相当な便益をもたらしてきた」とし、「ただし大気汚染を深刻化させないよう、樹種選定をうまく行うべきだという意味だ」と明らかにした。
例えば北京でイソプレンを排出する樹木のうち10%を他の樹木に代替すれば、イソプレン排出量を29%まで減らせる可能性があると研究チームは述べた。ユアン教授は「気候変動で気温が上昇し猛暑が深刻化しており、オゾン生成を考慮して適切な樹種を選ぶことが都市計画の一部になるべきだ」と語った。
今回の論文には、シャオ・ミン（Min Shao）지난대環境気候研究院長とトーマス・カール（Thomas Karl）オーストリア・インスブルック大学教授が共同責任著者として掲載された。米国・アーバインのカリフォルニア大学とコロラド大学、フィンランド・ヘルシンキ大学の研究チームも参加した。韓国では光州科学技術院（GIST）環境・エネルギー工学科のミン・ギョンウン教授とナム・ウヒ博士が共同著者として名を連ねた。
参考資料
Science Advances（2026）、DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.aee5583