Εφαρμογή απλών τεχνικών για την ανάπτυξη εξυπνότερων υποστρωμάτων πράσινης στέγης
Η αστική εξάπλωση και η πυκνή αστικοποίηση δημιουργούν προβλήματα με τον τρόπο διαχείρισης των ομβρίων υδάτων μας. Μεγάλες περιοχές αδιαπέραστων επιφανειών (δηλαδή ασφαλτοστρωμένοι δρόμοι, μονοπάτια, κτίρια και απώλεια χώρων πρασίνου) σε συνδυασμό με πιο έντονες και συχνές καταιγίδες που αναμένεται να συμβούν τις επόμενες δεκαετίες, έχουν αναγκάσει τους προγραμματιστές και τους αρχιτέκτονες τοπίου να αναζητήσουν νέες λύσεις. Μία από αυτές τις λύσεις, η πράσινη οροφή είναι κομψή στην απλότητα και την οπτική της αισθητική αφού καθιερωθεί.
Με απλά λόγια, μια πράσινη στέγη είναι ένα σύστημα που περιλαμβάνει πολλαπλά στρώματα για την προσομοίωση φυσικών εδαφών. Αυτή η ιδέα δεν είναι νέα. Χρονολογείται δεκαετίες πίσω στις παραδοσιακές στέγες χλοοτάπητα στις Σκανδιναβικές χώρες. Η σύγχρονη πράσινη στέγη έχει προσαρμοστεί για να ταιριάζει στον πιο περίπλοκο κόσμο μας, ενσωματώνοντας νέα υλικά και νέα είδη φυτών για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και της απόδοσής της. Τα στρώματα στέγης αποτελούνται από:(1) ένα φυτικό (φυτικό) στρώμα, (2) τεχνητά (ή μερικές φορές φυσικά) εδάφη και (3) προστατευτικά στρώματα για την απαγόρευση απωλειών ορυκτών λόγω απορροής, κίνησης των ριζών των φυτών και ζημιών στην υποκείμενη στέγη .
Οι πράσινες στέγες βοηθούν στην αναχαίτιση των όμβριων υδάτων, επιβραδύνοντας το χρόνο που αυτό το νερό θα εισέλθει σε συστήματα διαχείρισης όμβριων υδάτων (δηλ. αποχετεύσεις) και εμποδίζοντας εξαρχής μέρος αυτού του νερού να εισέλθει. Αυτό μειώνει την πίεση στα συστήματα διαχείρισης και μπορεί να αποτρέψει τοπικές πλημμύρες. Το αναχαιτισμένο νερό στη συνέχεια συγκρατείται στο έδαφος της πράσινης στέγης για να χρησιμοποιηθεί από την καλλιέργεια φυτών, μετατρέποντας το CO2 στο οξυγόνο, μειώνοντας το Urban Heat Island, ψύχοντας τα κτίρια καθώς το νερό εξατμίζεται παίρνοντας την περίσσεια θερμότητας μαζί του και δημιουργώντας έναν χώρο πρασίνου για επικονιαστές ή κοινοτικούς κήπους.
Ωστόσο, με τις καινοτόμες λύσεις έρχονται άγνωστα που πρέπει να ληφθούν υπόψη για να αποφευχθούν περαιτέρω αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Ένα από αυτά είναι η μετακίνηση και η απώλεια θρεπτικών ουσιών από τις στέγες που έχουν (υπερ) γονιμοποιηθεί σε σημείο που το υπόστρωμα κορεσθεί ή η μέγιστη ικανότητα προσρόφησής τους ξεπεραστεί βραχυπρόθεσμα. Η απορροή θρεπτικών ουσιών μπορεί να μολύνει τα επιφανειακά μας ύδατα, όπως όταν ο φώσφορος εισέρχεται στις υδάτινες οδούς μας, με αποτέλεσμα την άνθηση των φυκών, το φαινόμενο του «θάνατος της λίμνης» και θανατηφόρες μειώσεις στις συγκεντρώσεις του διαλυμένου, βιολογικού οξυγόνου.
Η τρέχουσα σύνθεση υποστρώματος, δηλαδή η επιλογή μεμονωμένων συστατικών που συνδυάζονται για να παράγουν το τελικό χύμα υποστρώματος βασίζεται στο χτένισμα κάποιου τμήματος ανόργανων και οργανικών συστατικών. Το απίστευτο μέρος αυτής της διαδικασίας είναι ότι πραγματικά δεν υπάρχει όριο στον αριθμό ή τον τύπο των εξαρτημάτων που μπορούν να συμπεριληφθούν στο υπόστρωμα, αρκεί να παραμένει ελαφρύ, να έχει υψηλή ικανότητα συγκράτησης νερού και να μην διαβρέχει, παραμένει οξυγονωμένο και απελευθερώνει νερό και θρεπτικά συστατικά στα αναπτυσσόμενα φυτά. Τα συστατικά του υποστρώματος εκτείνονται από παραδοσιακά υλικά όπως πηλός εδάφους, άμμο και οργανικά κλάσματα (τύρφη, φλοιός καρύδας ή πεύκου), έως νεότερα υλικά όπως θρυμματισμένο τούβλο, πορσελάνη, πλαστικά, σχιστόλιθοι και σχιστόλιθοι ή ανακυκλωμένα και απόβλητα υλικά, όπως ψίχα (ελαστικό) καουτσούκ και σκωρία διυλιστηρίου.
Μια συχνά παραβλέπεται λειτουργία της σύνθεσης του υποστρώματος είναι οι φυσικές και χημικές ιδιότητες των μεμονωμένων συστατικών. Το υπόστρωμα είναι το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό για τον έλεγχο της δυναμικής των θρεπτικών ουσιών και του νερού μέσα στην πράσινη στέγη. Διαφορετικά υλικά θα έχουν διαφορετικές ιδιότητες, και συχνά αυτές περιγράφονται ελάχιστα ή εντελώς άγνωστες. Για το λόγο αυτό, είναι δύσκολο να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί μια οροφή και πρέπει να βασιστείτε σε απλές, εύκολα παρατηρήσιμες μετρήσεις. Τα φυτά αναπτύσσονται ικανοποιητικά; Χάνονται θρεπτικά συστατικά από το σύστημα με την απορροή; Αυτή η απώλεια θρεπτικών συστατικών υπερβαίνει τις δημοτικές ή ρυθμιστικές κατευθυντήριες γραμμές για την απόρριψη στις πλωτές οδούς;
Ως εκ τούτου, η έρευνά μας στοχεύει να αντιμετωπίσει αυτά τα απομακρυσμένα ζητήματα, συμπληρώνοντας τα κενά γνώσης που υπάρχουν σχετικά με αυτά τα υλικά και πώς θα λειτουργήσουν μία φορά στο υπόστρωμα αλλά πριν από την εγκατάσταση. Υπάρχουν απλές, άμεσα διαθέσιμες τεχνικές για τον χαρακτηρισμό υλικών, όπως ο πηλός, για την εκτίμηση της μέγιστης προσροφητικής τους ικανότητας για ένα δεδομένο θρεπτικό συστατικό σε μια σειρά περιβαλλοντικών συνθηκών. Ωστόσο, αυτές οι δοκιμές τις περισσότερες φορές χρησιμοποιούν υλικά αναφοράς που είναι ομοιογενή. Το κόλπο είναι να ξέρεις πώς να εφαρμόζεις αυτές τις τεχνικές σε μια ακάθαρτη ουσία, όπως το θρυμματισμένο τούβλο, το οποίο κυμαίνεται σε μέγεθος σωματιδίων, έχει μεταβλητή υφή και προέρχεται από πολλά διαφορετικά είδη ανακυκλωμένων τούβλων, γεγονός που μπορεί να περιπλέξει περαιτέρω τα πράγματα.
Οι τεχνικές που χρησιμοποιούμε, συμπεριλαμβανομένης της ποτενσιομετρικής τιτλοδότησης (δηλαδή τιτλοδότησης σε ένα εύρος pH), της προσρόφησης παρτίδας (εκτίμηση του κλάσματος της προσροφημένης θρεπτικής ουσίας από ένα διάλυμα με γνωστή συγκέντρωση) και της ανάλυσης επιφάνειας υλικού (τόσο συνολική επιφάνεια όσο και πυκνότητα δέσμευσης τοποθεσίες), είναι καλά τεκμηριωμένα στην ακαδημαϊκή βιβλιογραφία. Θα πρέπει στη συνέχεια να είμαστε σε θέση να εκτιμήσουμε την απόδοση του συνολικού υποστρώματος αφού γνωρίζουμε τις ιδιότητες κάθε υλικού που περιλαμβάνει αυτό το υπόστρωμα. Αυτή η μοντελοποίηση, γνωστή και ως «Μοντέλο Συναρμολόγησης Εδάφους» έχει χρησιμοποιηθεί παγκοσμίως για να περιγράψει τις απώλειες θρεπτικών ουσιών από τα χωράφια των αγροτών σε κοντινές πλωτές οδούς, χαρακτηρίζοντας τα μεμονωμένα συστατικά ενός φυσικού εδάφους. Επομένως, κατ' επέκταση, θα πρέπει να είμαστε σε θέση να μοντελοποιήσουμε ένα τεχνητό έδαφος, αφού γνωρίζουμε κάθε συστατικό και την ποσότητα που προσθέτουμε στο τελικό μας υπόστρωμα.
Μέσω αυτής της εργασίας, μπορούμε να είμαστε σίγουροι ότι οι πράσινες στέγες μας λειτουργούν όπως προβλέπεται και, αφού εγκατασταθούν, δεν θα προκαλέσουν περισσότερο κακό παρά καλό κατά τη διάρκεια έντονων και συχνότερων βροχοπτώσεων. Με την αυξανόμενη αστικοποίηση και την εξάπλωση, μπορεί επίσης να προσφέρει σε όλους ένα μικρό κομμάτι φυσικού χώρου πρασίνου στην πόλη.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Component χαρακτηρισμός και προγνωστική μοντελοποίηση για υποστρώματα πράσινης στέγης βελτιστοποιημένα για να απορροφούν το P και να βελτιώνουν την ποιότητα απορροής:Μια ανασκόπηση, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Environmental Pollution. Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους Tyson S. Jennett και Youbin Zheng από το University of Guelph.
