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Ermittlung und Bewertung tieffrequenter Geräusche in der Umgebung von Wohnbebauung

In der vorliegenden Studie wurde der Stand des Wissens über tieffrequente Geräusche in der Umgebung von Wohnbebauung aufbereitet, die rechtlichen Rahmenbedingungen dargestellt und die Konfliktpotentiale prognostiziert. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wurde ein Leitfaden mit Handlungsempfehlungen zum Schutz gegen tieffrequente Geräusche im Wohnumfeld erarbeitet. Die Studie kommt zu folgenden Ergebnissen: - Insbesondere stationäre Betriebszustände von Anlagen können zu Belästigungen in der Umgebung von Wohnbebauung führen. Die folgenden Anlagenarten wurden als maßgebliche tieffrequente und stationäre Geräuschquellen identifiziert: - Raumlufttechnische Anlagen, Kühlaggregate (Lüftungsanlagen, Klima- und Kühlgeräte) - Heizungsanlagen (insbesondere Luftwärmepumpen) - (Mini-) Blockheizkraftwerke - (Klein-) Windenergieanlagen - Haushaltsgeräte Für diese Geräuschquellen wurden die akustischen Eigenschaften sowie Minderungsmaßnahmen tieffrequenter Geräusche untersucht. - Es wurde ein umfangreiches Rechtsgutachten erstellt, das die aktuelle Rechtslage darstellt und Defizite sowie legislative Handlungsoptionen aufzeigt. Darin zeigen sich Schwachpunkte aufgrund des Fehlens von Genehmigungsverfahren für stationäre Kleinanlagen wie Wärmepumpen oder Kühlgeräte, der Kennzeichnungspflicht und der Prognose von tieffrequenten Geräuschen. Zudem verfehlen die europäisch harmonisierten Produktanforderungen den Stand der Lärmminderungstechnik und lassen keinen Raum für nationale Alleingänge. - Ein Vergleich der Ausbreitungsberechnungen DIN ISO 9613-2, Nord2000 und BEM zeigt, dass die geometrisch-empirischen Modelle zwar im großskaligen Maßstab für eine zuverlässige Prognose geeignet sind. Bei sehr tiefen Frequenzen und zur Betrachtung von Wellenfeldeffekten an einzelnen Wohngebäuden sind sie jedoch zu ungenau. Das Verfahren Nord2000 ist für die Ausbreitungsberechnung tieffrequenter Geräusche besser geeignet als DIN ISO 9613-2. - Im Ergebnis der Berechnungen ist zu erwarten, dass Konflikte mit tieffrequenten Geräuschen in der Umgebung von Wohnbebauung in Zukunft deutlich zunehmen werden. Konfliktpotential wurde für Frequenzen größer 50 Hz prognostiziert. Während in der Bestandssituation eher kleinräumige Konfliktbereiche auftreten, lässt die Prognose größere Konfliktbereiche erwarten. Der Quellortung kommt daher in Zukunft eine zentrale Bedeutung zu, um feststellen zu können, welche Quelle brummt. Das Konfliktpotential durch tieffrequente Geräusche nimmt mit dem allgemeinen Schutzniveau gegen Lärm entsprechend der Gebietskategorie zu. - Eine Prognoseschätzung kommt zu der Erkenntnis, dass sich die derzeit vorhandenen Konflikte mit tieffrequenten Geräuschen bis zum Jahr 2030 verdoppeln könnten, sofern den dargestellten Ursachen und Defiziten nicht entgegen gewirkt wird. - Der Leitfaden "Tieffrequente Geräusche im Wohnumfeld - Ein Leitfaden für die Praxis" wurde erstellt und im März 2017 vom Umweltbundesamt veröffentlicht. Quelle: Forschungsbericht

Zeitliche Verteilung nationaler Emissionsdaten für Ausbreitungsrechnungen mit Chemie-Transportmodellen

Im Rahmen dieses Projekts wurde das Tool TeResE (Temporal Resolution of Emission data) zur zeitlichen Verteilung von Emissionen entwickelt. Für räumlich verteilte Emissionen leitet das Tool regionalisierte Splitting-Faktoren ab, die für jede Gitterbox und jede Quellgruppe pro Stunde den Anteil der jeweiligen Emission enthalten. Diese Splitting-Faktoren hängen dynamisch von den jeweiligen räumlichen oder zeitlichen Bedingungen ab, z.B. unterscheiden sich verschiedene Jahre hinsichtlich der Meteorologie: Art, Ausprägung und Zeitpunkte der auftretenden Wetterlagen variieren sowohl räumlich wie auch von Jahr zu Jahr. Dies beeinflusst unmittelbar die zeitlichen Emissionsprofile der Quellgruppen wie z.B. der Landwirtschaft oder der Kleinfeuerungsanlagen. Andere wichtige Eingangsdaten sind z.B. stündliche Daten der Verkehrsstärken des Straßenverkehrs oder der aktuellen Energieabgabe von Kraftwerken. Die aktuell vorliegende Version des Tools erzeugt Splitting-Faktoren für Stickstoffoxide, Feinstaub, Ammoniak, nicht-Methan Kohlenwasserstoffe, Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid und das Nest-2 Gitter (ca. 2 km x 2 km Auflösung über Deutschland) des derzeit im Umweltbundesamt betriebenen Chemie-Transport-Modells REM-CALGRID. Mit diesem Modell wurde für das Jahr 2016 eine Evaluierung der Splitting-Faktoren durchgeführt. Dazu wurden die Schnittstellen des Modells REM-CALGRID entsprechend angepasst. Quelle: Forschungsbericht

Einfluss eines Großflughafens auf zeitliche und räumliche Verteilungen der Außenluftkonzentrationen von Ultrafeinstaub < 100 nm, um die potentielle Belastung in der Nähe zu beschreiben - unter Einbeziehung weiterer Luftschadstoffe

Einträge von Luftschadstoffen stellen eine bedeutende Gefährdungsursache für die menschliche Gesundheit dar. Neben den bereits in der Luftqualitätsrichtlinie (EU-RL 2008/50/EC) geregelten Luftschadstoffen sind weitere luftgetragene Spurenstoffe in der wissenschaftlichen Diskussion, die der menschlichen Gesundheit Schäden zufügen können. In jüngeren Studien wurden Flughäfen als Quelle für erhöhte UFP-Konzentrationen in der Luft identifiziert. Es ist erforderlich, den Beitrag des Flugha- fens zur oberflächennahen UFP-Konzentration in der Außenluft durch Messen und Modellieren besser zu verstehen. In diesem Projekt wurde für die Region des Flughafens Frankfurt/Main die Gesamtkonzentration der UFP-Anzahl mithilfe einer Kombination aus etablierten Luftschadstoffausbreitungs-Modellen für die lokale (LASAT, LASPORT) und überregionale Ebene (EURAD, MADE) berechnet. Die Emissionen für den Flugzeugverkehr, den Straßenverkehr, den Flughafen-Bodenverkehr, sonstige Flughafeninfrastruktur und den regionalen bzw. mesoskaligen Hintergrund wurden anhand von nationalen und internationalen Emissionskatastern (HBEFA, ICAO, GRETA) und spezifischen, vom Flughafen ermittelten Daten bestimmt. Die Modellergebnisse (dreidimensionale, stündlich aufgelöste Konzentrationszeitreihen, in Summe und unterteilt nach Quellgruppen Flugbetrieb und Bodenabfertigung, Kfz d. Umlands sowie Hintergrundbelastung) wurden mit Messungen in der Nähe des Flughafens verglichen. In Bezug auf die Anzahl-Emission von UFP sind nach den Modellergebnissen die Haupttriebwerke von Flugzeugen die dominierende Emissionsquelle. Von ihnen stammen mehr als 90 % der vom Flughafen freigesetzten nichtflüchtigen UFP. Mehr als 50 % dieser Triebwerksemissionen sind auf Rollbewegungen am Boden zurückzuführen mit Partikeldurchmessern unter 20 nm. Die Langzeitmittelwerte der UFP-Anzahlkonzentration werden durch weiter vom Flughafen entfernte Hintergrundquellen dominiert, während der Beitrag des Flughafens zu den Stundenmittelwerten ausgeprägter sein kann. Ein wichtiges Ziel des Projekts war es, Defizite im derzeitigen Stand der Technik zur Emissions- und Konzentrationsmodellierung von UFP im Kontext von Flughäfen zu ermitteln. Hier sind inkonsistente UFP-Durchmesserbereiche in den Datenbanken, Modellen und Messungen von Bedeutung, ebenso Unterschiede in den betrachteten UFP-Bestandteilen, insbesondere flüchtig gegenüber nichtflüchtig. Die Modellergebnisse legen nahe, dass der Einfluss des Flughafens auf das Jahresmittel der Gesamt-Anzahlkonzentration von Ultrafeinpartikeln mit zunehmender Entfernung und in Abhängigkeit von der Hauptwindrichtung deutlich abnimmt. Die Modellierung ergab beispielsweise, dass der durch den Flughafen im Jahresmittel verursachte Anteil nördlich des Flughafens in ca. 1 km Entfernung bei ca. 25 % der Gesamtbelastung und in 2,5 km bei unter 10 % lag. Quelle: Forschungsbericht

Remote Sensing zur Emissionsmessung von Kfz

Der Bericht zum Projekt „Remote Sensing zur Emissionsmessung von Kfz“ fasst Ergebnisse der durchgeführten Remote Sensing Messungen an Kraftfahrzeugen im Straßenverkehr zusammen. Die Ergebnisse zum Emissionsverhalten werden mit modellierten Daten verglichen und Weiterentwicklungsbedarf der Modelle vorgeschlagen. Hinweise zur Durchführung von Remote Sensing Messungen werden auf Basis der Erfahrungen im Projekt zusammengestellt, um zukünftige Messungen von Dritten zu erleichtern. Hierzu wurde auch ein separater Leitfaden erstellt. Weiterhin wurden im Projektbericht Ergebnisse von Ausbreitungsberechnungen dargestellt und diskutiert, die die Remote Sensing Messungen um eine weitere Perspektive ergänzen. Veröffentlicht in Texte | 62/2022.

Chemische Umwandlungen in der anlagenbezogenen Ausbreitungsrechnung nach TA Luft

Das Regelwerk des Bundes-Immissionsschutzgesetz (⁠ BImSchG ⁠) stellt Anforderungen an die Genehmigung von Anlagen. Unter anderem fordert es eine Immissionsprognose zum Nachweis, dass in der Umgebung der Anlage die Immissionsgrenzwerte eingehalten werden. Die ⁠ TA Luft ⁠ legt als Verwaltungsvorschrift zum BImSchG fest, wie bei dieser ⁠ Prognose ⁠ die Umwandlung von Stickstoffmonoxid nach Stickstoffdioxid in der ⁠ Atmosphäre ⁠ berücksichtigt wird, bisher nach Untersuchungen aus den 1970er Jahren. Im Rahmen des Projekts wurde der aktuelle Stand von Wissenschaft und Technik zur Berücksichtigung dieser chemischen Umwandlung ermittelt. Das Ergebnis kann in die TA Luft übernommen werden. Veröffentlicht in Texte | 162/2024.

Weiterentwicklung ausgewählter methodischer Grundlagen der Schornsteinhöhenbestimmung und der Ausbreitungsrechnung nach TA Luft

Die Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (⁠ TA Luft ⁠) konkretisiert die Anforderungen, die bei der Genehmigung von industriellen und gewerblichen Anlagen unter dem Bundes-Immissionsschutzgesetz zu beachten sind. Ihre Neufassung trat am 1. Dezember 2021 in Kraft. Auf der Grundlage eines eigenen Forschungsvorhabens wurden dabei auch die Anforderungen der Nummer 5.5 zur Schornsteinhöhenbestimmung und des Anhangs 2 zur Ausbreitungsrechnung neu gefasst. Der Bericht enthält zu jedem der beiden Themenbereiche die wichtigsten Ergebnisse des Forschungsvorhabens, den Entwurf für eine Textfassung in der TA Luft (Stand 16. Juli 2018) sowie einen Vorschlag für ihre Kommentierung. Veröffentlicht in Texte | 144/2023.

Auswirkungen der verschiedenen NEC-Abschätzungen auf die Immissionen in Deutschland

Ziel des vom Umweltbundesamt vergebenen Projektes ist es, emissionsmindernde Maßnahmen zur Reduzierung der Feinstaubbelastung zu identifizieren, um die gegenwärtig noch auftretenden Überschreitungen der ⁠ PM10 ⁠-Grenzwerte und des geplanten PM2.5-Grenzwerts zukünftig zu vermeiden. Die immissionsseitigen Auswirkungen der geplanten Maßnahmen sollen mit Ausbreitungsrechnungen auf der Basis von Chemie-Aerosol-Transportmodellen bestimmt werden. Als Ausbreitungsmodell wird hauptsächlich das im Institut für Meteorologie der Freien Universität mit Unterstützung des Umweltbundesamts entwickelte REM-CALGRID-Modell verwendet. Veröffentlicht in Texte | 59/2013.

Referenzimplementierung eines prognostischen mesoskaligen Windfeldmodells für die Ausbreitungsrechnung nach Anhang 3 der TA Luft zur Berücksichtigung von Geländeunebenheiten bei Steigungen über 1:5

Der Bericht stellt die neue Version eines prognostischen Windfeldmodells vor, die nach der Richtlinie VDI 3783 Blatt 7 erfolgreich für steiles Gelände evaluiert wurde. Aus einem wissenschaftlich verwendeten Modell wurde eine kostenfrei verfügbare Referenzimplementierung für die gutachterliche Anwendung entwickelt, die bei Anlagenstandorten im Gebirge die zuverlässige Berechnung von Windfeldern für die Immissionsprognose nach ⁠ TA Luft ⁠ erlaubt. Die Immissionsprognose ist in der Regel Voraussetzung für die Genehmigung einer Anlage nach § 4 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes und dient dem Nachweis, dass der Betrieb der Anlage keine Überschreitung von Immissionsgrenzwerten verursachen wird. Veröffentlicht in Texte | 45/2019.

Zeitliche Verteilung nationaler Emissionsdaten für Ausbreitungsrechnungen mit Chemie-Transportmodellen

Anthropogene Emissionen zählen zu den wesentlichen Treibern der atmosphären-chemischen Zusammensetzung und Luftverschmutzung. Um die genauen Auswirkungen anthropogener Emissionen analysieren zu können, werden Emissionsdaten in Emissionsinventaren zusammengefasst. Diese Emissionsdatensätze dienen als Grundlage für Chemie-Transport-Modelle (CTM), mit denen flächendeckende Luftschadstoffkonzentrationen für die Bewertung der Luftqualität und deren Entwicklung oder Szenarien für Strategien zur Minderung der Schadstoffbelastung berechnet werden können. Mittels Verteilfunktionen werden diese Gesamtemissionen sowohl räumlich als auch zeitlich verteilt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurde das Tool TeResE (Temporal Resolution of ⁠ Emission ⁠ data) zur zeitlichen Verteilung von Emissionsdaten entwickelt. Für räumlich verteilte Emissionen, die mit dem ⁠ UBA ⁠ Gridding Emission Tool for ArcGIS (Greta) räumlich verteilt werden, leitet das Tool regionalisierte, stündliche Faktoren (Splitting-Faktoren) ab. Diese Splitting-Faktoren hängen dynamisch von den jeweiligen räumlichen oder zeitlichen Bedingungen ab, z.B. unterscheiden sich verschiedene Jahre hinsichtlich der Meteorologie: Art, Ausprägung und Zeitpunkte der auftretenden Wetterlagen variieren sowohl räumlich wie auch von Jahr zu Jahr. Dies beeinflusst unmittelbar die zeitlichen Emissionsprofile der Quellgruppen wie z.B. der Landwirtschaft oder der Kleinfeuerungsanlagen. Andere wichtige Eingangsdaten sind z.B. stündliche Daten der Verkehrsstärken des Straßenverkehrs oder der aktuellen Energieabgabe von Kraftwerken. Das Tool erzeugt daraus Splitting-Faktoren für Stickstoffoxide, Feinstaub, Ammoniak, nicht-Methan Kohlenwasserstoffe, Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid als Input für das am Umweltbundesamt betriebene Chemie-Transport-Modell REM-CALGRID. Veröffentlicht in Texte | 88/2023.

ArcGIS basierte Lösung zur detaillierten, deutschlandweiten Verteilung (Gridding) nationaler Emissionsjahreswerte auf Basis des Inventars zur Emissionsberichterstattung

Informationen zur räumlichen Verteilung von Emissionen sind für eine Vielzahl von Fragestellungen im Bereich der Luftreinhaltung von großer Bedeutung, z.B. im Rahmen der Erfüllung von internationalen Berichtspflichten, der Bereitstellung von Eingangsdaten für Ausbreitungsmodellierungen von Luftschadstoffen oder zur Visualisierung der räumlichen Verteilungsstruktur der Emissionen. Existierende Inventare beim ⁠ UBA ⁠ enthalten diese räumlichen Informationen entweder nicht (Emissionsinventar zur Emissionsberichterstattung differenziert nach NFR-Sektoren) oder bilden nur einen Teil der gesamten Emissionen ab (⁠ PRTR ⁠). Daher wurde eine ESRI ArcGIS-basierte Software entwickelt, die es dem UBA erlaubt, eigenständig und auf der Grundlage allgemein verfügbarer Informationen regelmäßig räumlich hoch aufgelöste Emissionsdatensätze zu generieren, d.h. eine flächenhafte Zuordnung der nur national verfügbaren quellgruppenspezifischen Emissionsdaten (nationale Jahreswerte) auf die gesamte Fläche der Bundesrepublik vorzunehmen. Die Software („Gridding-Tool“) wurde dem UBA zur Verfügung gestellt, so dass dort selbstständig Berechnungen und auch Modifikationen durchgeführt werden können. Die Software ist detailliert dokumentiert und erfüllt hohe Anforderungen an Flexibilität und Erweiterbarkeit. Veröffentlicht in Texte | 71/2016.

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