Emissionskataster Kraftfahrzeugverkehr Das Emissionskataster Kfz-Verkehr ist auf der Basis der Verkehrszählungen für das Jahr 2014 neu erhoben worden, weil diese Verursachergruppe nach den bisherigen Erfahrungen erheblich zu den Feinstaub- und Stickoxid-Belastungen beiträgt. Seit dem Jahr 2001 sind in den Hauptverkehrsstraßen Berlins an vielen Stellen Detektoren errichtet worden, die die dort fahrenden Kraftfahrzeuge zählen. Diese Daten dienen primär dazu, die aktuelle Verkehrssituation in Berlin zu kennen und sie in die Verkehrssteuerung mit einzubeziehen. Diese Informationen werden in der Verkehrsregelungszentrale (VKRZ) ausgewertet, um die Bevölkerung und insbesondere die Autofahrer über Rundfunk, Internet und Anzeigetafeln an zentralen Punkten über die aktuelle Verkehrssituation zu informieren und gegebenenfalls Routenempfehlungen zur Umfahrung von Staus zu geben. Mit dem Ausbau der VKRZ soll das Ziel einer dynamischen Verkehrssteuerung nach aktueller Verkehrslage und -belastung ermöglicht werden. Erhebung der Verkehrsbelastung Seit 2002 stehen die Daten von ca. 400 Detektoren an etwa 300 Standorten innerhalb des Berliner Hauptstraßennetzes bei der Verkehrslenkung zur Verfügung. Viele dieser Detektoren unterscheiden zwischen Pkw und Lkw und können für jährliche überschlägige Verkehrsmengenerhebungen genutzt werden. Für das Jahr 2014 standen zusätzlich die Verkehrszahlen für Pkw, Lkw, Busse und Motorräder durch eine alle 5 Jahre durch die Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz in Auftrag gegebene amtliche Zählung durch geschulte Personen an vielen Verkehrsknotenpunkten zur Verfügung. Diese amtliche Verkehrszählung hat gegenüber der Zählung durch die Detektoren den Vorteil, dass die Lkw unter und über 3,5 t besser von den sonstigen Kfz getrennt werden können. Daher wurde für 2014 diese Verkehrszählung als Grundlage für eine “ Emissionserhebung Kfz-Verkehr 2015 im Rahmen der Fortschreibung des Luftreinhalteplans 2011-2017 ” gewählt, so wie bei den bisherigen Emissionskatastern Kfz-Verkehr der Jahre 1994, 1999, 2005 und 2009 auch. Die Auspuffemissionen wurden dann wie folgt bestimmt: die Hochrechnung der punktbezogenen Knotenzählungen auf das gesamte Berliner Hauptstraßennetz mit einem Verkehrsfluss-Rechenmodell (VISUM) durch die Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz lieferte als Resultat die mittleren täglichen Verkehrszahlen (DTV) und die Lkw-Anteile für alle Hauptstraßen; die Ermittlung der abschnittsbezogenen Belastung des Hauptverkehrsstraßennetzes mit Linienbusverkehr der Berliner Verkehrsbetriebe (BVG) wurde aus den Fahrplandaten 2014 errechnet; die Berechnung der Emissionen mit den Emissionsfaktoren aus dem UBA-Handbuch für Emissionsfaktoren (Version 3.3) unter Berücksichtigung der Straßenart und -funktion wird mit Hilfe des Programms IMMIS em/luft ermittelt. Erhebung der Emissionen Zu den Schadstoffemissionen des Kfz-Verkehrs zählen die Auspuff- und Abriebemissionen des fließenden Verkehrs, die Verdunstungsemissionen des ruhenden Verkehrs und Verdunstungsemissionen an Tankstellen. Abbildung 2 gibt eine Übersicht über die Erhebungssystematik. Die Emissionen an Tankstellen werden dem Kleingewerbe zugeordnet. Mit Hilfe von Emissionsmodellen werden die Schadstoff- und CO 2 -Emissionen für Linienquellen (Hauptverkehrsstraßen) und Flächenquellen (Nebenstraßennetz und Verdunstungsemissionen) berechnet. Die Auspuff- und Abriebemissionen treten als Linienquellen auf Hauptverkehrs- und Nebenstraßen auf. Sie werden jedoch nur für das Hauptverkehrsstraßennetz als Linienquellen berechnet, weil nur für diese Straßen DTV-Werte und Angaben zur stündlichen Kapazität aus Zählungen vorliegen. Die Emissionen der Linienquellen werden anschließend dem Rasternetz als Flächenwerte zugeordnet. Die Emissionen im Nebenstraßennetz werden dagegen aus Annahmen zum Verkehrsaufkommen und zum Lkw-Anteil direkt für die einzelnen Raster abgeleitet. Emissionsmodelle Hauptverkehrsstraßen (Linienquellen) und Nebenstraßennetz (Flächenquellen) Die Auspuffemissionen durch den Kraftfahrzeugverkehr hängen von Faktoren ab, die sich in verkehrsspezifische und kraftfahrzeugspezifische Kenngrößen zusammenfassen lassen. Die verkehrsspezifischen Kenngrößen werden durch die Verkehrsdichte, d.h. die Anzahl der auf dem betrachteten Straßenabschnitt (Quelle) bewegten Fahrzeuge und deren Fahrverhalten (Fahrmodus) beschrieben. Das Fahrverhalten wird den verschiedenen Straßentypen (Stadtkernstraße, Nebenstraße, Hauptverkehrsstraße mit oder ohne Lichtsignalanlage, Autobahn) und Funktionen (Geschäftsstraße, Wohngebietsstraße oder Einfallstraße) zugeordnet. Die kraftfahrzeugspezifischen Kenngrößen , im Allgemeinen ausgedrückt durch die Abgasemissionsfaktoren, werden bestimmt durch: die Art des motorischen Antriebsverfahrens (Viertakt-, Zweitakt- oder Dieselmotor), die Art der Gemischaufbereitung (durch Vergaser oder Einspritzung beim Otto-Motor), die Art des Kraftstoffes (Zweitaktgemisch, Benzin, Diesel), die Art eventuell vorhandener Reinigungssysteme (geregelter und ungeregelter Katalysator, Abgasrückführung, Partikelfilter, Entstickungssysteme) sowie sonstige, den technischen Zustand des Motors charakterisierende Größen. Die Emissionsfaktoren hängen auch vom Fahrverhalten (Fahrmodus) ab und werden daher für unterschiedliches Fahrverhalten angegeben. Als wesentliche kraftfahrzeugspezifische Größe werden auch der Kaltstarteinfluss, der zu erhöhten Schadstoffemissionen während der Warmlaufphase des Motors führt, und die Verdunstungsemissionen berücksichtigt. Die Emissionsfaktoren werden im UBA-Handbuch für Emissionsfaktoren (Version 3.3) für jedes Jahr seit 1990 bis zum Jahr 2030 zur Verfügung gestellt. Hier finden sich für jede Fahrzeuggruppe (Pkw, leichte Nutzfahrzeuge, motorisierte Zweiräder, Busse und schwere Nutzfahrzeuge), für zurzeit mindestens sechs Minderungsstufen (80er Jahre ECE-Zyklus, Euro I/1, Euro II/2, Euro III/3, Euro IV/4, EURO V/5und EURO VI/6) und für jeden Straßentyp die Emissionsfaktoren aller relevanten emittierten Stoffe. Die strengere Norm Euro VI für schwere Nutzfahrzeuge ist seit Januar 2013 gültig, der Euro 6 – Standard für Pkw ist seit September 2014 bzw. in Stufen verschärft seit September 2017 und ab Januar 2020 vorgeschrieben. Diese Abgasnormen können mit der jetzigen Version des UBA-Handbuchs berücksichtigt werden, so dass realistische Prognosen der Kfz-Emissionen möglich sind. Ermittlung der Emission durch Abrieb und Aufwirbelung des Straßenverkehrs Nach heutiger Erkenntnis geht man davon aus, dass ein großer Anteil der verkehrsbedingten PM10-Emissionen nicht aus dem Auspuff der Fahrzeuge stammt, sondern über Aufwirbelung von auf der Straßenoberfläche liegenden Partikeln und vom Reifen- und Bremsabrieb herrührt. Grundlage der Berechnung dieser Emissionen mit IMMIS em/luft bildet die modifizierte EPA-Formel aus entsprechenden Untersuchungen. Diese Formel wurde in Berlin durch Messungen an der Schildhornstraße und an der Frankfurter Allee entwickelt und basiert auf der Erkenntnis, dass bezogen auf das Jahr 2001 ca. 50 % der in Straßenschluchten gemessenen Zusatzbelastung von Feinstaub nicht der Auspuffemission der Kraftfahrzeuge zugeordnet werden kann, sondern durch die fahrzeugbedingten Abriebe (Brems-, Straßen- und Reifenabrieb) und Aufwirbelungen verursacht werden. Da die Auspuffemissionen durch die verbesserte Motortechnik seitdem weiter vermindert wurden, ist der Anteil der nicht Auspuff bedingten Emissionen an der Zusatzbelastung heute deutlich höher als 50 %. Abbildung 3 stellt die einzelnen Ausgangsgrößen zur Berechnung der Auspuff- und Abriebemissionen des Verkehrs, wie Fahrleistungsfaktoren, Stop-and-Go-Zuschläge, Kaltstartfaktoren etc. sowie die Ergebnisse vor. Für Gebiete mit ausgeprägter Orographie sind die Straßenabschnitte in Längsneigungsklassen einzuordnen. In Berlin wurde dies für das Emissionskataster „Verkehr 2015“ erstmalig angewandt. Emissionsmodell Nebenstraßennetz (Flächenquellen) Die Verkehrsbelastung der Nebenstraßen für das Jahr 2015 wurde mit Hilfe des Verkehrsumlegungsprogramms VISUM aus den zugrunde gelegten Quell-Ziel-Relationen berechnet. Die daraus ermittelten Gesamtfahrleistungen und Anteile an schweren Nutzfahrzeugen wurden den Verkehrszellen in der Stadt zugeordnet. Die aus dem Auspuff und durch Aufwirbelung und Abrieb bedingten Emissionen im Nebennetz wurden mit dem Emissionsmodul von IMMIS em/luft bestimmt. Im Nebenstraßennetz werden die Emissionen nicht für einzelne konkrete Straßenabschnitte berechnet, sondern für Rasterflächen von jeweils einem Quadratkilometer. Die Fahrleistung in den Rasterflächen wird auf der Grundlage folgender Angaben ermittelt: überwiegende Nutzung des Gebietes, unterteilt in Wohnen in Außenbereichen, Gewerbe- und Industrie, Innenstadt und Subzentren, Anzahl der Einwohner und der Arbeitsplätze, differenziert nach Handel und Dienstleistungen, produzierendem Gewerbe, daraus abgeleitete Quelle-Ziel-Matrizen des Kfz-Verkehrs. Die weiteren Eingangsgrößen zur Ermittlung der Gesamtemissionen je Schadstoffkomponente für jede Rasterfläche entsprechen denen für die Berechnung im Hauptverkehrsstraßennetz. Auspuff- und Abriebemissionen im Stadtgebiet Tabelle 2 gliedert die auf Hauptverkehrsstraßen Berlins vom Kraftfahrzeugverkehr erbrachten Fahrleistungen (Mio. Fahrzeug-km/Jahr), den Kraftstoffverbrauch (t) und die Auspuff- und Abriebemissionen des Kraftfahrzeugverkehrs (t/Jahr) nach Fahrzeugarten für das Bezugsjahr 2015. Hier dazugezählt werden müssen noch die Emissionen aus dem Nebenstraßennetz, die ca. 18 % der Gesamtemissionen aus dem Straßenverkehr ausmachen. Eine Übersicht über die Emissionen aus Industrie, Gebäudeheizung und Verkehr bietet die Tabelle 2 der Umweltatlaskarte „Langjährige Entwicklung der Luftqualität (03.12)“ . Die für dieses Kataster entwickelte neuartige Emissionsberechnungsmethode ist auch als Grundlage für Ausbreitungsrechnungen zur Ermittlung der Schadstoffbelastungen an Straßen geeignet. Die weitreichende Neugestaltung der Berechnungsmethodik lässt Vergleiche mit vorhergehenden Emissionserhebungen auf der Grundlage einer wesentlich einfacheren Methode nur sehr eingeschränkt zu. Immissionen – Ergebnisse der stationären Messungen Zur Erfassung der durch den Kfz-Verkehr verursachten Schadstoffbelastung werden im Rahmen des automatischen Luftgüte-Messnetzes BLUME Straßen-Messstationen betrieben; um den EU-Richtlinien und der daraus hervorgegangenen Novellierung des BImSchG und der 39. BImSchV von 2010 Rechnung zu tragen, werden kontinuierlich Anpassungen im Berliner Luftgüte-Messnetz vorgenommen. Da die Konzentration von Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid nur noch einen Bruchteil der Grenzwerte beträgt, konnten die Messungen dieser Komponenten entsprechend reduziert werden. Gleichzeitig wird aufgrund der Problemlage besonderes Augenmerk auf die Bestimmung von Feinstaub (PM 10 ) und Stickstoffdioxid (NO 2 ) vor allem in Verkehrsnähe gelegt. Für die detaillierte und lückenlose Online-Darstellung der langfristigen Entwicklung der Luftbelastung in Berlin wurde ein Archiv aufgebaut, welches über die Umweltatlaskarte “Langjährige Entwicklung der Luftqualität (03.12)” abgerufen werden kann. Messungen der Immissionsbelastung im Stadtgebiet Im Jahr 2016 wurden an insgesamt 16 Messcontainern (5 am Stadtrand, 5 im innerstädtischen Hintergrund und 6 an Straßenstandorten) und an 23 RUBIS-Messstellen Luftschadstoffmessungen durchgeführt. Mit diesen miniaturisierten Geräten wurden Benzol und Ruß als Wochenproben gesammelt. Zusätzlich wurden Passivsammler an diesen Orten zur Bestimmung von Stickoxiden angebracht. Die Geräte sammeln Proben über eine Probenahmezeit von 14 Tagen, die dann im Labor analysiert werden. Die Lage der einzelnen Messstellen ist schematisiert Abbildung 5 zu entnehmen. Die genauen Adressen sind in den Monatsberichten zur Luftreinhaltung der Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz zu finden. Die Lage der automatischen Container-Messstellen des Berliner Luftgüte-Messnetzes (BLUME) sowie der RUBIS-Kleinmessstellen werden einschließlich der dazugehörigen z.T. langjährigen Jahreskennwerte im Geoportal mit der Karte und den Sachdaten zur „Langjährigen Entwicklung der Luftqualität – Immissionen“ angeboten. Bei der kleinräumigen Ortsbestimmung der Probenahmestellen und der Durchführung der Messungen sind folgende Vorgaben der 39. BImSchV soweit wie möglich zu beachten: Der Luftstrom um den Messeinlass darf in einem Umkreis von mindestens 270 Grad nicht beeinträchtigt werden und es dürfen keine Hindernisse vorhanden sein, die den Luftstrom in der Nähe der Probenahmeeinrichtung beeinflussen, das heißt Gebäude, Balkone, Bäume und andere Hindernisse sollen einige Meter entfernt sein und die Probenahmestellen für die Luftqualität an der Baufluchtlinie müssen mindestens 0,5 Meter vom nächsten Gebäude entfernt sein. Im Allgemeinen muss sich der Messeinlass in einer Höhe zwischen 1,5 Meter (Atemzone) und 4 Meter über dem Boden befinden. Eine höhere Lage des Einlasses (bis zu 8 Meter) kann unter Umständen angezeigt sein, z.B. wenn die Messstation für eine größere Fläche repräsentativ sein soll. Der Messeinlass darf nicht in nächster Nähe von Emissionsquellen angebracht werden, um die unmittelbare Einleitung von Emissionen, die nicht mit der Umgebungsluft vermischt sind, zu vermeiden. Die Abluftleitung der Probenahmestelle ist so zu legen, dass ein Wiedereintritt der Abluft in den Messeinlass vermieden wird. Bei allen Schadstoffen sollten verkehrsbezogene Probenahmestellen mindestens 25 Meter vom Rand verkehrsreicher Kreuzungen und höchstens 10 Meter vom Fahrbahnrand entfernt sein. Die Höhe der gemessenen Konzentration ist nicht alleine von der Anzahl der Fahrzeuge und der dadurch bedingten Emissionen abhängig, sondern auch von den Bedingungen für den Luftaustausch, die einerseits durch meteorologische Parameter (z.B. den Wind), andererseits durch Art und Umfang der Bebauung gegeben sind. So werden hohe Immissionsbelastungen an beidseitig bebauten Straßen (Straßenschluchten) wie in der Silbersteinstraße in Neukölln oder der Schildhornstraße in Steglitz registriert, während an der Stadtautobahn, die ein wesentlich höheres Verkehrsaufkommen aufweist, geringere Schadstoffkonzentrationen zu verzeichnen sind. Die Abbildung 5 zeigt eine typische Schadstoffverteilung in einer Straßenschlucht. Eine solche Verteilung entsteht, wenn die Windrichtung (über Dach) vom Messpunkt zur Straßenmitte zeigt und sich in der Straßenschlucht eine Wirbelströmung ausbildet. Diese treibt die Kfz-Emissionen auf die Straßenseite mit der Messstation. Langjähriger Trend der Stickstoffdioxidkonzentration im Stadtgebiet Die Ergebnisse der bis 2016 im Stadtgebiet durchgeführten Messungen zeigen im langjährigen Trend (vgl. Abbildung 6): Bis etwa 1995 wurde durch die Ausrüstung der Berliner Kraftwerke mit Entstickungsanlagen und die Einführung des geregelten Katalysators für Otto-Fahrzeuge ein deutlicher Rückgang der Stickstoffdioxidkonzentrationen erreicht. Die Belastung mit NO 2 hat sich an allen drei dargestellten Stationskategorien während der letzten zehn Jahre kaum verändert. Die Werte an verkehrsreichen Straßen (rote Kurve) liegen immer noch deutlich über dem EU-Grenzwert von 40 µg/m³ im Jahresmittel. Die durch die Verbesserung der Abgastechnik der Fahrzeuge zu erwartende Abnahme der Stickoxidemissionen hat nicht zu einem Rückgang der Stickstoffdioxidbelastung geführt. (weitere Informationen werden unter Langfristige Entwicklung der Luftqualität angeboten) Langjähriger Trend der PM 10 -Konzentration im Stadtgebiet Die Abbildung 7 zeigt die Entwicklung der PM 10 - und Gesamtstaubkonzentration in Berlin und Umgebung über die letzten etwa 30 Jahre (1997 fand die Umstellung der Messungen von Gesamtstaub auf Feinstaub (PM10) statt). Die rote Kurve zeigt die Belastung an drei verkehrsnahen Messstellen, während die blaue und die grüne Linie die gemittelten Konzentrationen an drei Messstellen in innerstädtischen Wohngebieten bzw. an fünf Messpunkten am Stadtrand wiedergeben. (weitere Informationen werden unter Langfristige Entwicklung der Luftqualität angeboten) Beim Vergleich der Kurven fällt folgendes auf: Die PM 10 -Konzentration am Stadtrand und in ländlicher Umgebung in Brandenburg beträgt bis zum Jahr 2003 bereits mehr als die Hälfte der PM 10 -Belastung in Berliner Hauptverkehrsstraßen der Innenstadt; durch die im jährlichen Mittel weiter zurückgehende Konzentration im Verkehrsbereich nähert sich das Verhältnis danach bis 2016 auf etwa 2:3 Stadtrand zu Hauptverkehrsstraße an. Der bis Ende der 90er Jahre anhaltende Rückgang der Staubwerte hat sich in den letzten Jahren nicht fortgesetzt. Im Gegensatz dazu ging die Rußbelastung an Hauptverkehrsstraßen von 1998 bis 2008 kontinuierlich um über 60 % zurück (vgl. Verlauf der absoluten Jahresmittelwerte in µg/m³ für Ruß am BLUME-Messcontainer 174) ; ein Resultat u.a. der abgastechnischen Verbesserung der Fahrzeuge, so zum Beispiel auch der Busflotte der Berliner Verkehrsbetriebe BVG. Die über das Jahr gemittelte Feinstaubbelastung in Verkehrsnähe liegt seit 2004 unter dem EU-Grenzwert von 40 µg/m³. Allerdings traten bis 2006 und ab 2009 noch Überschreitungen des strengeren 24h-Grenzwerts auf. Der 24h-Grenzwert von 50 µg/m³ darf 35 Mal pro Kalenderjahr überschritten werden. Die Abnahme des Jahresmittelwertes und der Anzahl an Überschreitungstage an Hauptverkehrsstraßen ist auch auf günstige meteorologische Bedingungen und auf die Einführung der Umweltzone zurückzuführen. Im Jahr 2010 wäre ohne die Umweltzone die Anzahl der Überschreitungstage mit Tagesmittelwerten von über 50 µg/m 3 um etwa 10 Tage höher gewesen. Die jährliche Variation der PM 10 -Werte ist an allen Stationen ähnlich. Insbesondere der deutliche Wiederanstieg der PM 10 -Werte in den Jahren 2002, 2003, 2005 und 2006 sowie 2010 und 2014 ist ein Phänomen, das gleichzeitig überall im Stadtgebiet, einschließlich der Stadtrandstationen und der Umlandstationen auftrat. Die Ursache ist deshalb nicht in erster Linie bei den Berliner PM10-Emissionen zu suchen, sondern auf ungünstige Witterungsbedingungen (große Anzahl winterlicher austauscharmer Süd- und Südost-Wetterlagen) und die großräumige Verfrachtung der Feinstaubpartikel zurückzuführen.
Emissionskataster Kraftfahrzeugverkehr Das Emissionskataster Kfz-Verkehr ist auf der Basis der Verkehrszählungen für das Jahr 2009 neu erhoben worden, weil diese Verursachergruppe nach den bisherigen Erfahrungen erheblich zu den Feinstaub- und Stickoxid-Belastungen beiträgt. Seit dem Jahr 2001 sind in den Hauptverkehrsstraßen Berlins an vielen Stellen Detektoren errichtet worden, die die dort fahrenden Kraftfahrzeuge zählen. Diese Daten dienen primär dazu, die aktuelle Verkehrssituation in Berlin zu kennen und sie in die Verkehrssteuerung mit einzubeziehen. Diese Informationen werden in der Verkehrsregelungszentrale (VKRZ) ausgewertet, um die Bevölkerung und insbesondere die Autofahrer über Rundfunk, Internet und Anzeigetafeln an zentralen Punkten über die aktuelle Verkehrssituation zu informieren und gegebenenfalls Routenempfehlungen zur Umfahrung von Staus zu geben. Mit dem Ausbau der VKRZ soll das Ziel einer dynamischen Verkehrssteuerung nach aktueller Verkehrslage und -belastung ermöglicht werden. Seit 2002 stehen die Daten von ca. 400 Detektoren an etwa 300 Standorten innerhalb des Berliner Hauptstraßennetzes bei der Verkehrslenkung zur Verfügung. Viele dieser Detektoren unterscheiden zwischen Pkw und Lkw und können für jährliche überschlägige Verkehrsmengenerhebungen genutzt werden. Für das Jahr 2009 standen zusätzlich die Verkehrszahlen für Pkw, Lkw, Busse und Motorräder durch eine alle 5 Jahre durch die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung in Auftrag gegebene amtliche Zählung durch geschulte Personen an vielen Verkehrsknotenpunkten zur Verfügung. Diese amtliche Verkehrszählung hat gegenüber der Zählung durch die Detektoren den Vorteil, dass die Lkw unter und über 3,5 t besser von den sonstigen Kfz getrennt werden können. Daher wurde für 2009 diese Verkehrszählung als Grundlage für eine “ Emissionserhebung Kfz-Verkehr 2009 im Rahmen des Luftreinhalteplans 2009-2020 ” gewählt, so wie bei den bisherigen Emissionskatastern Kfz-Verkehr der Jahre 1994, 1999 und 2005 auch. Die Auspuffemissionen wurden dann wie folgt bestimmt: Die Hochrechnung der punktbezogenen Knotenzählungen auf das gesamte Berliner Hauptstraßennetz mit einem Verkehrfluss-Rechenmodell (VISUM) durch die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung lieferte als Resultat die mittleren täglichen Verkehrszahlen (DTV) und die Lkw-Anteile für alle Hauptstraßen; die Ermittlung der abschnittsbezogenen Belastung des Hauptverkehrsstraßennetzes mit Linienbusverkehr der Berliner Verkehrsgesellschaft (BVG) wurde aus den Fahrplandaten 2009 errechnet; die Berechnung der Emissionen mit den Emissionsfaktoren aus dem UBA-Handbuch für Emissionsfaktoren (Version 3.1) unter Berücksichtigung der Straßenart und -funktion wird mit Hilfe des Programms IMMIS em/luft ermittelt. Erhebung der Emissionen Zu den Schadstoffemissionen des Kfz-Verkehrs zählen die Auspuff- und Abriebemissionen des fließenden Verkehrs, die Verdunstungsemissionen des ruhenden Verkehrs und Verdunstungsemissionen an Tankstellen. Abbildung 2 gibt eine Übersicht über die Erhebungssystematik. Die Emissionen an Tankstellen werden dem Kleingewerbe zugeordnet. Mit Hilfe von Emissionsmodellen werden die Schadstoff- und CO 2 -Emissionen für Linienquellen (Hauptverkehrsstraßen) und Flächenquellen (Nebenstraßennetz und Verdunstungsemissionen) berechnet. Die Auspuff- und Abriebsemissionen treten als Linienquellen auf Hauptverkehrs- und Nebenstraßen auf. Sie werden jedoch nur für das Hauptverkehrsstraßennetz als Linienquellen berechnet, weil nur für diese Straßen die bereits erwähnten DTV-Werte und Angaben zur stündlichen Kapazität aus Zählungen vorliegen. Die Emissionen der Linienquellen werden anschließend dem Rasternetz als Flächenwerte zugeordnet. Die Emissionen im Nebenstraßennetz sind dagegen aus Annahmen zum Verkehrsaufkommen und zum Lkw-Anteil direkt für die einzelnen Raster abgeleitet. Emissionsmodelle Hauptverkehrsstraßen (Linienquellen) und Nebenstraßennetz (Flächenquellen) Die Auspuffemissionen durch den Kraftfahrzeugverkehr hängen von Faktoren ab, die sich in verkehrsspezifische und kraftfahrzeugspezifische Kenngrößen zusammenfassen lassen. Die verkehrsspezifischen Kenngrößen werden durch die Verkehrsdichte, d.h. die Anzahl der auf dem betrachteten Straßenabschnitt (Quelle) bewegten Fahrzeuge und deren Fahrverhalten (Fahrmodus) beschrieben. Das Fahrverhalten wird den verschiedenen Straßentypen (Stadtkernstraße, Nebenstraße, Hauptverkehrsstraße mit oder ohne Lichtsignalanlage, Autobahn) und Funktionen (Geschäftsstraße, Wohngebietsstraße oder Einfallstraße) zugeordnet. Die kraftfahrzeugspezifischen Kenngrößen , im Allgemeinen ausgedrückt durch die Abgasemissionsfaktoren, werden bestimmt durch: die Art des motorischen Antriebsverfahrens (Viertakt-, Zweitakt- oder Dieselmotor), die Art der Gemischaufbereitung (durch Vergaser oder Einspritzung beim Otto-Motor), die Art des Kraftstoffes (Zweitaktgemisch, Benzin, Diesel), die Art eventuell vorhandener Reinigungssysteme (geregelter und ungeregelter Katalysator, Abgasrückführung) sowie sonstige, den technischen Zustand des Motors charakterisierende Größen. Die Emissionsfaktoren hängen auch vom Fahrverhalten (Fahrmodus) ab und werden daher für unterschiedliches Fahrverhalten angegeben. Als wesentliche kraftfahrzeugspezifische Größe werden auch der Kaltstarteinfluss, der zu erhöhten Schadstoffemissionen während der Warmlaufphase des Motors führt, und die Verdunstungsemissionen berücksichtigt. Die Emissionsfaktoren werden im UBA-Handbuch für Emissionsfaktoren (Version 3.1) für jedes Jahr seit 1990 bis zum Jahr 2030 zur Verfügung gestellt. Hier finden sich für jede Fahrzeuggruppe (PKW, leichte Nutzfahrzeuge, motorisierte Zweiräder, Busse und schwere Nutzfahrzeuge), für zurzeit mindestens fünf Minderungsstufen (80er Jahre ECE-Zyklus, Euro I, Euro II, Euro III, Euro IV, EURO V- nur bei schweren Nutzfahrzeugen) und für jeden Straßentyp die Emissionsfaktoren aller relevanten emittierten Stoffe. Die strengere Abgasnorm Euro 5 für Pkw ist seit September 2009 für Neufahrzeuge vorgeschrieben. Die vorgesehene strengere Norm Euro VI für schwere Nutzfahrzeuge und Euro 6 für Pkw werden jedoch erst ab Januar 2013 in Kraft treten. Diese Abgasnormen können mit der jetzigen Version des UBA-Handbuchs berücksichtigt werden, so dass realistische Prognosen der Kfz-Emissionen bis 2020 möglich sind. Ermittlung der Emission durch Abrieb und Aufwirbelung des Straßenverkehrs Nach heutiger Erkenntnis geht man davon aus, dass ein großer Anteil der verkehrsbedingten PM10-Emissionen nicht aus dem Auspuff der Fahrzeuge stammt, sondern über Aufwirbelung von auf der Straßenoberfläche liegenden Partikeln und vom Reifen- und Bremsabrieb herrührt. Grundlage der Berechnung dieser Emissionen mit IMMIS em/luft bildet die modifizierte EPA-Formel aus entsprechenden Untersuchungen. Diese Formel wurde durch Messungen in Berlin an der Schildhornstraße und an der Frankfurter Allee entwickelt und basiert auf der Erkenntnis, dass im Bezugsjahr 2001 ca. 50 % der in Straßenschluchten gemessenen Zusatzbelastung von Feinstaub nicht der Auspuffemission der Kraftfahrzeuge zugeordnet werden kann, sondern durch die fahrzeugbedingten Abriebe (Brems-, Straßen- und Reifenabrieb) und Aufwirbelungen verursacht werden. Da die Auspuffemissionen durch die verbesserte Motortechnik seitdem weiter vermindert wurden, ist der Anteil der nicht Auspuff bedingten Emissionen an der Zusatzbelastung heute deutlich höher als 50 %. Abbildung 3 stellt die einzelnen Ausgangsgrößen zur Berechnung der Auspuff- und Abriebsemissionen des Verkehrs, wie Fahrleistungsfaktoren, Stop-and-Go-Zuschläge, Kaltstartfaktoren etc. sowie die Ergebnisse vor. Emissionen für motorisierte Zweiräder können wegen fehlender Verkehrszählungen im Hauptverkehrsstraßennetz nicht angegeben werden. Ihr Beitrag zur Gesamtemission wird auf der Grundlage bundesdeutscher Durchschnittsfahrleistungen und verfügbarer Emissionsfaktoren ermittelt. Für Gebiete mit ausgeprägter Orographie sind die Straßenabschnitte in Längsneigungsklassen einzuordnen. In Berlin kann dieses jedoch vernachlässigt werden. Emissionsmodell Nebenstraßennetz (Flächenquellen) Die Verkehrbelastung der Nebenstraßen für das Jahr 2009 wurde mit Hilfe des Verkehrsumlegungsprogramms VISUM aus den zugrunde gelegten Quell-Ziel-Relationen berechnet. Die daraus ermittelten Gesamtfahrleistungen und Anteile an schweren Nutzfahrzeugen wurden den Verkehrszellen in der Stadt zugeordnet. Die aus dem Auspuff und durch Aufwirbelung und Abrieb bedingten Emissionen im Nebennetz wurden mit dem Emissionsmodul von IMMIS em/luft bestimmt. Im Nebenstraßennetz werden die Emissionen nicht für einzelne konkrete Straßenabschnitte berechnet, sondern für Rasterflächen von jeweils einem Quadratkilometer. Die Fahrleistung in den Rasterflächen wird auf der Grundlage folgender Angaben ermittelt: überwiegende Nutzung des Gebietes, unterteilt in Wohnen in Außenbereichen, Gewerbe- und Industrie, Innenstadt und Subzentren, Anzahl der Einwohner und der Arbeitsplätze, differenziert nach Handel und Dienstleistungen, produzierendem Gewerbe, daraus abgeleitete Quelle-Ziel-Matrizes des Kfz-Verkehrs. Die weiteren Eingangsgrößen zur Ermittlung der Gesamtemissionen je Schadstoffkomponente für jede Rasterfläche entsprechen denen für die Berechnung im Hauptverkehrsstraßennetz. Auspuff- und Abriebemissionen im Stadtgebiet Tabelle 4 gliedert die im Stadtgebiet von Berlin vom Kraftfahrzeugverkehr erbrachten Fahrleistungen (Mio. Fahrzeug-km/Jahr), den Kraftstoffverbrauch (t) und die Auspuff- und Abriebemissionen des Kraftfahrzeugverkehrs (t/Jahr) nach Fahrzeugarten für das Bezugsjahr 2009. Die für dieses Kataster entwickelte neuartige Emissionsberechnungsmethode ist auch als Grundlage für Ausbreitungsrechnungen zur Ermittlung der Schadstoffbelastungen an Straßen geeignet. Die weitreichende Neugestaltung der Berechnungsmethodik lässt Vergleiche mit vorhergehenden Emissionserhebungen auf der Grundlage einer wesentlich einfacheren Methode nur sehr eingeschränkt zu. Immissionen – Ergebnisse der stationären Messungen Zur Erfassung der durch den Kfz-Verkehr verursachten Schadstoffbelastung werden im Rahmen des automatischen Luftgüte-Messnetzes BLUME Straßen-Messstationen betrieben; um den EU-Richtlinien und der daraus hervorgegangenen Novellierung des BImSchG und der 39. BImSchV von 2010 Rechnung zu tragen, werden kontinuierlich Anpassungen im Berliner Luftgüte-Messnetz vorgenommen. Da die Konzentration von Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid nur noch einen Bruchteil der Grenzwerte beträgt, konnten die Messungen dieser Komponenten entsprechend reduziert werden. Gleichzeitig wird aufgrund der Problemlage besonderes Augenmerk auf die Bestimmung von Feinstaub (PM10) und Stickstoffdioxid vor allem in Verkehrsnähe gelegt. Für die detaillierte und lückenlose Online-Darstellung der langfristigen Entwicklung der Luftbelastung in Berlin wurde ein Archiv aufgebaut, welches über die Umweltatlaskarte “03.12 – Langjährige Entwicklung der Luftqualität” abgerufen werden kann. Messungen der Immissionsbelastung im Stadtgebiet Im Jahr 2010 werden an insgesamt 16 Messcontainern (5 am Stadtrand, 5 im innerstädtischen Hintergrund und 6 an Straßenstandorten) und an 23 RUBIS-Messstellen Luftschadstoffmessungen durchgeführt. Mit diesen miniaturisierten Geräten werden Benzol und Ruß als Wochenproben gesammelt. Zusätzlich wurden Passivsammler an diesen Orten zur Bestimmung von Stickoxiden angebracht. Die Geräte sammeln Proben über eine Probenahmezeit von 14 Tagen, die dann im Labor analysiert werden Die Lage der einzelnen Messstellen ist Abbildung 5 zu entnehmen. Die genauen Adressen sind in den Monatsberichten zur Luftreinhaltung der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung zu finden. Bei der kleinräumigen Ortsbestimmung der Probenahmestellen und der Durchführung der Messungen sind folgende Vorgaben der 39. BImSchV soweit wie möglich zu beachten: Der Luftstrom um den Messeinlass darf in einem Umkreis von mindestens 270 Grad nicht beeinträchtigt werden und es dürfen keine Hindernisse vorhanden sein, die den Luftstrom in der Nähe der Probenahmeeinrichtung beeinflussen, das heißt Gebäude, Balkone, Bäume und andere Hindernisse sollen einige Meter entfernt sein und die Probenahmestellen für die Luftqualität an der Baufluchtlinie müssen mindestens 0,5 Meter vom nächsten Gebäude entfernt sein. Im Allgemeinen muss sich der Messeinlass in einer Höhe zwischen 1,5 Meter (Atemzone) und 4 Meter über dem Boden befinden. Eine höhere Lage des Einlasses (bis zu 8 Meter) kann unter Umständen angezeigt sein. Ein höher gelegener Einlass kann auch angezeigt sein, wenn die Messstation für eine größere Fläche repräsentativ ist. Der Messeinlass darf nicht in nächster Nähe von Emissionsquellen angebracht werden, um die unmittelbare Einleitung von Emissionen, die nicht mit der Umgebungsluft vermischt sind, zu vermeiden. Die Abluftleitung der Probenahmestelle ist so zu legen, dass ein Wiedereintritt der Abluft in den Messeinlass vermieden wird. Bei allen Schadstoffen sollten verkehrsbezogene Probenahmestellen mindestens 25 Meter vom Rand verkehrsreicher Kreuzungen und höchstens 10 Meter vom Fahrbahnrand entfernt sein. Die Höhe der gemessenen Konzentration ist nicht alleine von der Anzahl der Fahrzeuge und der dadurch bedingten Emissionen abhängig, sondern auch von den Bedingungen für den Luftaustausch, die einerseits durch meteorologische Parameter (z.B. den Wind), andererseits durch Art und Umfang der Bebauung gegeben sind. So werden hohe Immissionsbelastungen an beidseitig bebauten Straßen (Straßenschluchten) wie in der Silbersteinstraße in Neukölln oder der Schildhornstraße in Steglitz registriert, während an der Stadtautobahn, die ein wesentlich höheres Verkehrsaufkommen aufweist, geringere Schadstoffkonzentrationen zu verzeichnen sind. Die Abbildung 6 zeigt eine typische Schadstoffverteilung in einer Straßenschlucht. Eine solche Verteilung entsteht, wenn die Windrichtung (über Dach) vom Messpunkt zur Straße zeigt und sich in der Straßenschlucht eine Wirbelströmung ausbildet. Diese treibt die Kfz-Emissionen auf die Straßenseite mit der Messstation. Langjähriger Trend der Stickstoffdioxidkonzentration im Stadtgebiet Die Ergebnisse der bis 2010 im Stadtgebiet durchgeführten Messungen zeigen im langjährigen Trend (vgl. Abbildung 7): Bis etwa 1995 wurde durch die Ausrüstung der Berliner Kraftwerke mit Entstickungsanlagen und die Einführung des geregelten Katalysators für Otto-Fahrzeuge ein deutlicher Rückgang der Stickstoffdioxidkonzentrationen erreicht. Die Belastung mit NO 2 hat sich an allen drei dargestellten Stationskategorien während der letzten zehn Jahre kaum verändert. Die Werte an verkehrsreichen Straßen (rote Kurve) liegen immer noch deutlich über dem EU-Grenzwert von 40 µg/m³ im Jahresmittel. Die durch die Verbesserung der Abgastechnik der Fahrzeuge zu erwartende Abnahme der Stickoxidemissionen hat nicht zu einem Rückgang der Stickstoffdioxidbelastung geführt. (weitere Informationen werden unter Langfristige Entwicklung der Luftqualität angeboten) Langjähriger Trend der PM10-Konzentration im Stadtgebiet Die Abbildung 8 zeigt die Entwicklung der PM10- und Gesamtstaubkonzentration in Berlin und Umgebung über die letzten gut 20 Jahre (1997 fand die Umstellung der Messungen von Gesamtstaub auf Feinstaub (PM10) statt). Die rote Kurve zeigt die Belastung an drei verkehrsnahen Messstellen, während die blaue und grüne Linie die Konzentrationen an drei Messstellen in innerstädtischen Wohngebieten bzw. an fünf Messpunkten am Stadtrand wiedergibt. (weitere Informationen werden unter Langfristige Entwicklung der Luftqualität angeboten) Beim Vergleich der Kurven fällt folgendes auf: Die PM10-Konzentration am Stadtrand und in ländlicher Umgebung in Brandenburg beträgt bis zum Jahr 2003 bereits mehr als die Hälfte der PM10-Belastung in Berliner Hauptverkehrsstraßen der Innenstadt; durch die im jährlichen Mittel weiter zurückgehende Konzentration im Verkehrsbereich nähert sich das Verhältnis danach bis 2010 auf etwa 2:3 Stadtrand zu Hauptverkehrsstraße an. Der bis Ende der 90er Jahre anhaltende Rückgang der Staubwerte hat sich in den letzten Jahren nicht fortgesetzt. (Im Gegensatz dazu ging die Rußbelastung an Hauptverkehrsstraßen von 1998 bis 2004 kontinuierlich um fast 40 % zurück; ein Resultat u.a. der abgastechnischen Verbesserung der Fahrzeuge, so zum Beispiel auch der Busflotte der Berliner-Verkehrs-Betriebe BVG. Die über das Jahr gemittelte Feinstaubbelastung in Verkehrsnähe liegt seit 2004 unter dem EU-Grenzwert von 40 µg/m³. Allerdings traten bis 2006 und ab 2009 noch Überschreitungen des strengeren 24h-Grenzwerts auf. Der 24h-Grenzwert von 50 µg/m³ darf 35 Mal pro Kalenderjahr überschritten werden. Die Abnahme des Jahresmittelwertes und die Anzahl an Überschreitungstage im Jahr 2007 und 2008 ist auch auf günstige meteorologische Bedingungen und auf die Einführung der Umweltzone zurückzuführen. Im Jahr 2010 wäre ohne die Umweltzone die Anzahl der Überschreitungstage von über 50 µg/m³ um etwa 10 Tage höher gewesen. Die jährliche Variation der PM10-Werte ist an allen Stationen ähnlich. Insbesondere der deutliche Wiederanstieg der PM10-Werte in den Jahren 2002, 2003, 2005 und 2006 sowie seit 2008 ist ein Phänomen, das gleichzeitig überall im Stadtgebiet, einschließlich der Stadtrandstationen und der Umlandstationen auftrat. Die Ursache ist deshalb nicht in erster Linie bei den Berliner PM10-Emissionen zu suchen, sondern auf ungünstige Witterungsbedingungen (große Anzahl winterlicher austauscharmer Süd- und Südost-Wetterlagen) und die großräumige Verfrachtung der Feinstaubpartikel zurückzuführen.
Emissionskataster Kraftfahrzeugverkehr Das Emissionskataster Kfz-Verkehr ist auf der Basis der Verkehrszählungen für das Jahr 2005 neu erhoben worden, weil diese Verursachergruppe nach den bisherigen Erfahrungen erheblich zu den Feinstaub- und Stickoxid-Belastungen beiträgt. Seit dem Jahr 2001 sind in den Hauptverkehrsstraßen Berlins an vielen Stellen Detektoren errichtet worden, die die dort fahrenden Kraftfahrzeuge zählen. Diese Daten dienen primär dazu, die aktuelle Verkehrssituation in Berlin zu kennen und sie in die Verkehrssteuerung mit einzubeziehen. Diese Informationen werden in der Verkehrsmanagementzentrale (VMZ) ausgewertet, um die Bevölkerung und insbesondere die Autofahrer über Rundfunk, Internet und Anzeigetafeln an zentralen Punkten über die aktuelle Verkehrssituation zu informieren und gegebenenfalls Routenempfehlungen zur Umfahrung von Staus zu geben. Mit dem Ausbau der VMZ soll das Ziel einer dynamischen Verkehrssteuerung nach aktueller Verkehrslage und -belastung ermöglicht werden. Erhebung der Verkehrsbelastung Seit 2002 stehen die Daten von ca. 400 Detektoren an etwa 300 Standorten innerhalb des Berliner Hauptstraßennetzes bei der VMZ zur Verfügung. Viele dieser Detektoren unterscheiden zwischen Pkw und Lkw und können für jährliche überschlägige Verkehrsmengenerhebungen genutzt werden. Für das Jahr 2005 standen zusätzlich die Verkehrszahlen für Pkw und Lkw durch eine etwa alle 5 Jahre durch die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung in Auftrag gegebene amtliche Zählung durch geschulte Personen an vielen Verkehrsknotenpunkten zur Verfügung. Diese amtliche Verkehrszählung hat gegenüber der Zählung durch die Detektoren den Vorteil, dass die Lkw über 3,5 t besser von den sonstigen Kfz getrennt werden können. Daher wurde für 2005 diese Verkehrszählung als Grundlage für das Emissionskataster Verkehr gewählt, so wie bei den Katastern 1999 und 1994. Die Auspuffemissionen wurden dann wie folgt bestimmt: Die Hochrechnung der punktbezogenen Knotenzählungen auf das gesamte Berliner Hauptstraßennetz mit einem Verkehrfluss-Rechenmodell (VISUM) durch die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung liefert als Resultat die mittleren täglichen Verkehrszahlen (DTV) und die Lkw-Anteile für alle Hauptstraßen; die Ermittlung der abschnittsbezogenen Belastung des Hauptverkehrsstraßennetzes mit Linienbusverkehr der Berliner Verkehrsgesellschaft (BVG) wird aus den Fahrplandaten 2005 errechnet; die Berechnung der Emissionen mit den Emissionsfaktoren aus dem UBA-Handbuch für Emissionsfaktoren (Version 2.1 2004) unter Berücksichtigung der Straßenart und -funktion wird mit Hilfe des Programms IMMIS em/luft ermittelt. Erhebung der Emissionen Zu den Schadstoffemissionen des Kfz-Verkehrs zählen die Auspuff- und Abriebemissionen des fließenden Verkehrs, die Verdunstungsemissionen des ruhenden Verkehrs und Verdunstungsemissionen an Tankstellen. Abbildung 2 gibt eine Übersicht über die Erhebungssystematik. Die Emissionen an Tankstellen werden dem Kleingewerbe zugeordnet. Mit Hilfe von Emissionsmodellen werden die Schadstoff- und CO 2 -Emissionen für Linienquellen (Hauptverkehrsstraßen) und Flächenquellen (Nebenstraßennetz und Verdunstungsemissionen) berechnet. Die Auspuff- und Abriebsemissionen treten als Linienquellen auf Hauptverkehrs- und Nebenstraßen auf. Sie werden jedoch nur für das Hauptverkehrsstraßennetz als Linienquellen berechnet, weil nur für diese Straßen die bereits erwähnten DTV-Werte und Angaben zur stündlichen Kapazität aus Zählungen vorliegen. Die Emissionen der Linienquellen werden anschließend dem Rasternetz als Flächenwerte zugeordnet. Die Emissionen im Nebenstraßennetz sind dagegen aus Annahmen zum Verkehrsaufkommen und zum Lkw-Anteil direkt für die einzelnen Raster abgeleitet. Emissionsmodelle Hauptverkehrsstraßen (Linienquellen) und Nebenstraßennetz (Flächenquellen) Die Auspuffemissionen durch den Kraftfahrzeugverkehr hängen von Faktoren ab, die sich in verkehrsspezifische und kraftfahrzeugspezifische Kenngrößen zusammenfassen lassen. Die verkehrsspezifischen Kenngrößen werden durch die Verkehrsdichte, d.h. die Anzahl der auf dem betrachteten Straßenabschnitt (Quelle) bewegten Fahrzeuge und deren Fahrverhalten (Fahrmodus) beschrieben. Das Fahrverhalten wird den verschiedenen Straßentypen (Stadtkernstraße, Nebenstraße, Hauptverkehrsstraße mit oder ohne Lichtsignalanlage, Autobahn) und Funktionen (Geschäftsstraße, Wohngebietsstraße oder Einfallstraße) zugeordnet. Die kraftfahrzeugspezifischen Kenngrößen , im Allgemeinen ausgedrückt durch die Abgasemissionsfaktoren, werden bestimmt durch: die Art des motorischen Antriebsverfahrens (Viertakt-, Zweitakt- oder Dieselmotor), die Art der Gemischaufbereitung (durch Vergaser oder Einspritzung beim Otto-Motor), die Art des Kraftstoffes (Zweitaktgemisch, Benzin, Diesel), die Art eventuell vorhandener Reinigungssysteme (geregelter und ungeregelter Katalysator, Abgasrückführung) sowie sonstige, den technischen Zustand des Motors charakterisierende Größen. Die Emissionsfaktoren hängen auch vom Fahrverhalten (Fahrmodus) ab und werden daher für unterschiedliches Fahrverhalten angegeben. Als wesentliche kraftfahrzeugspezifische Größe werden auch der Kaltstarteinfluss, der zu erhöhten Schadstoffemissionen während der Warmlaufphase des Motors führt, und die Verdunstungsemissionen berücksichtigt. Die Emissionsfaktoren werden im UBA-Handbuch für Emissionsfaktoren (Version 2.1 vom April 2004) für jedes Jahr seit 1990 bis zum Jahr 2020 zur Verfügung gestellt. Hier finden sich für jede Fahrzeuggruppe (PKW, leichte Nutzfahrzeuge, motorisierte Zweiräder, Busse und schwere Nutzfahrzeuge), für zurzeit mindestens fünf Minderungsstufen (80er Jahre ECE-Zyklus, Euro I, Euro II, Euro III, Euro IV, EURO V- nur bei schweren Nutzfahrzeugen) und für jeden Straßentyp die Emissionsfaktoren aller relevanten emittierten Stoffe. Die strengere Abgasnorm Euro 5 für Pkw wird ab September 2009 für Neufahrzeuge vorgeschrieben. Die vorgesehene strengere Norm Euro VI für schwere Nutzfahrzeuge und Euro 6 für Pkw werden jedoch voraussichtlich erst ab 2013 in Kraft treten. Diese Abgasnormen können mit der jetzigen Version des UBA-Handbuchs nicht berücksichtigt werden, so dass realistische Prognosen der Kfz-Emissionen nur bis 2010 und mit Einschränkungen bis 2015 möglich sind. Ermittlung der Emission durch Abrieb und Aufwirbelung des Straßenverkehrs Nach heutiger Erkenntnis geht man davon aus, dass ein großer Anteil der verkehrsbedingten PM10-Emissionen nicht aus dem Auspuff der Fahrzeuge stammt, sondern über Aufwirbelung von auf der Straßenoberfläche liegenden Partikeln und vom Reifen- und Bremsabrieb herrührt. Grundlage der Berechnung dieser Emissionen mit IMMIS em/luft bildet die modifizierte EPA-Formel aus entsprechenden Untersuchungen. Diese Formel wurde durch Messungen in Berlin an der Schildhornstraße und an der Frankfurter Allee entwickelt und basiert auf der Erkenntnis, dass im Bezugsjahr 2001 ca. 50 % der in Straßenschluchten gemessenen Zusatzbelastung von Feinstaub nicht der Auspuffemission der Kraftfahrzeuge zugeordnet werden kann, sondern durch die fahrzeugbedingten Abriebe (Brems-, Straßen- und Reifenabrieb) und Aufwirbelungen verursacht werden. Da die Auspuffemissionen durch die verbesserte Motortechnik seitdem weiter vermindert wurden, ist der Anteil der nicht Auspuff bedingten Emissionen an der Zusatzbelastung heute deutlich höher als 50 %. Abbildung 3 stellt die einzelnen Ausgangsgrößen zur Berechnung der Auspuff- und Abriebsemissionen des Verkehrs, wie Fahrleistungsfaktoren, Stop-and-Go-Zuschläge, Kaltstartfaktoren etc. sowie die Ergebnisse vor. Emissionen für motorisierte Zweiräder können wegen fehlender Verkehrszählungen im Hauptverkehrsstraßennetz nicht angegeben werden. Ihr Beitrag zur Gesamtemission wird auf der Grundlage bundesdeutscher Durchschnittsfahrleistungen und verfügbarer Emissionsfaktoren ermittelt. Für Gebiete mit ausgeprägter Orographie sind die Straßenabschnitte in Längsneigungsklassen einzuordnen. In Berlin kann dieses jedoch vernachlässigt werden. Emissionsmodell Nebenstraßennetz (Flächenquellen) Die Verkehrbelastung der Nebenstraßen für das Jahr 2005 wurde mit Hilfe des Verkehrsumlegungsprogramms VISUM aus den zugrunde gelegten Quell-Ziel-Relationen berechnet. Die daraus ermittelten Gesamtfahrleistungen und Anteile an schweren Nutzfahrzeugen wurden den Verkehrszellen in der Stadt zugeordnet. Die aus dem Auspuff und durch Aufwirbelung und Abrieb bedingten Emissionen im Nebennetz wurden mit dem Emissionsmodul von IMMIS em/luft bestimmt. Im Nebenstraßennetz werden die Emissionen nicht für einzelne konkrete Straßenabschnitte berechnet, sondern für Rasterflächen von jeweils einem Quadratkilometer. Die Fahrleistung in den Rasterflächen wird auf der Grundlage folgender Angaben ermittelt: überwiegende Nutzung des Gebietes, unterteilt in Wohnen in Außenbereichen, Gewerbe- und Industrie, Innenstadt und Subzentren, Anzahl der Einwohner und der Arbeitsplätze, differenziert nach Handel und Dienstleistungen, produzierendem Gewerbe, daraus abgeleitete Quelle-Ziel-Matrizes des Kfz-Verkehrs. Die weiteren Eingangsgrößen zur Ermittlung der Gesamtemissionen je Schadstoffkomponente für jede Rasterfläche entsprechen denen für die Berechnung im Hauptverkehrsstraßennetz. Auspuff- und Abriebemissionen im Stadtgebiet Tabelle 3 gliedert die im Stadtgebiet von Berlin vom Kraftfahrzeugverkehr erbrachten Fahrleistungen (Mio. Fahrzeug-km/Jahr), den Kraftstoffverbrauch (t) und die Auspuff- und Abriebemissionen des Kraftfahrzeugverkehrs (t/Jahr) nach Fahrzeugarten für das Bezugsjahr 2005. Die für dieses Kataster entwickelte neuartige Emissionsberechnungsmethode ist auch als Grundlage für Ausbreitungsrechnungen zur Ermittlung der Schadstoffbelastungen an Straßen geeignet. Die weitreichende Neugestaltung der Berechnungsmethodik lässt Vergleiche mit vorhergehenden Emissionserhebungen auf der Grundlage einer wesentlich einfacheren Methode nur sehr eingeschränkt zu. Immissionen – Ergebnisse der stationären Messungen Zur Erfassung der durch den Kfz-Verkehr verursachten Schadstoffbelastung werden im Rahmen des automatischen Luftgütemessnetzes BLUME Straßenmessstationen betrieben; um den EU-Richtlinien und der daraus hervorgegangenen Novellierung des BImSchG und der 22. BImSchV von 2002 Rechnung zu tragen, wurden in den letzten Jahren einige Veränderungen im Berliner Luftgüte-Messnetz vorgenommen. Da die Konzentration von Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid nur noch einen Bruchteil der Grenzwerte beträgt, konnten die Messungen dieser Komponenten entsprechend reduziert werden. Gleichzeitig wurde mehr Augenmerk auf die Bestimmung von Feinstaub (PM10) und Stickstoffdioxid vor allem in Verkehrsnähe gelegt. Messungen der Immissionsbelastung im Stadtgebiet Im Jahr 2008 werden an insgesamt 15 Messcontainern (5 am Stadtrand, 5 im innerstädtischen Hintergrund und 5 an Straßenstandorten) und an 37 RUBIS-Messstellen Luftschadstoffmessungen durchgeführt. Die RUBIS-Messungen (Kleinmessstellen mit Aktiv- und Passivsammlern zur Gewinnung von Stickstoffdioxid-, Benzol- und Ruß-Wochenmittelwerten) werden seit dem Jahr 2005 als Zweiwochenwerte erfasst. Die Lage der einzelnen Messstellen ist Abbildung 5 zu entnehmen. Die genauen Adressen sind in den Monatsberichten zur Luftreinhaltung der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung zu finden. Die Höhe der gemessenen Konzentration ist nicht alleine von der Anzahl der Fahrzeuge und der dadurch bedingten Emissionen abhängig, sondern auch von den Bedingungen für den Luftaustausch, die einerseits durch meteorologische Parameter (z.B. den Wind), andererseits durch Art und Umfang der Bebauung gegeben sind. So werden hohe Immissionsbelastungen an beidseitig bebauten Straßen (Straßenschluchten) wie in der Silbersteinstraße in Neukölln oder der Schildhornstraße in Steglitz registriert, während an der Stadtautobahn, die ein wesentlich höheres Verkehrsaufkommen aufweist, geringere Schadstoffkonzentrationen zu verzeichnen sind. Die Abbildung 6 zeigt eine typische Schadstoffverteilung in einer Straßenschlucht. Eine solche Verteilung entsteht, wenn die Windrichtung (über Dach) vom Messpunkt zur Straße zeigt und sich in der Straßenschlucht eine Wirbelströmung ausbildet. Diese treibt die Kfz-Emissionen auf die Straßenseite mit der Messstation. Langjähriger Trend der Stickstoffdioxidkonzentration im Stadtgebiet Die Ergebnisse der bis 2007 an Hauptverkehrsstraßen durchgeführten Messungen zeigen im langjährigen Trend (vgl. Abbildung 7): Bis etwa 1995 wurde durch die Ausrüstung der Berliner Kraftwerke mit Entstickungsanlagen und die Einführung des geregelten Katalysators für Otto-Fahrzeuge ein deutlicher Rückgang der Stickstoffdioxidkonzentrationen erreicht. Die Belastung mit NO 2 hat sich an allen drei dargestellten Stationskategorien während der letzten zehn Jahre kaum verändert. Die Werte an verkehrsreichen Straßen (rote Kurve) liegen immer noch deutlich über dem EU-Grenzwert von 40 µg/m³ im Jahresmittel. Die durch die Verbesserung der Abgastechnik der Fahrzeuge zu erwartende Abnahme der Stickoxidemissionen hat nicht zu einem Rückgang der Stickstoffdioxidbelastung geführt. (weitere Informationen werden unter Langfristige Entwicklung der Luftqualität angeboten) Langjähriger Trend der PM10-Konzentration im Stadtgebiet Die Abbildung 8 zeigt die Entwicklung der PM10- und Gesamtstaubkonzentration in Berlin und Umgebung über die letzten 20 Jahre (1997 fand die Umstellung der Messungen von Gesamtstaub auf Feinstaub (PM10) statt). Die rote Kurve zeigt die Belastung an drei verkehrsnahen Messstellen, während die blaue und grüne Linie die Konzentrationen an drei Messstellen in innerstädtischen Wohngebieten bzw. an fünf Messpunkten am Stadtrand wiedergibt. (weitere Informationen werden unter Langfristige Entwicklung der Luftqualität angeboten) Beim Vergleich der Kurven fällt folgendes auf: Die PM10-Konzentration in ländlicher Umgebung in Brandenburg beträgt bis zum Jahr 2003 bereits etwa die Hälfte der PM10-Belastung in Berliner Hauptverkehrsstraßen der Innenstadt und nimmt danach bis 2007 auf etwa 2/3 der PM10-Belastung in den Berliner Hauptstraßen zu. Der bis Ende der 90er Jahre anhaltende Rückgang der Staubwerte hat sich in den letzten Jahren nicht fortgesetzt. (Im Gegensatz dazu ging die Rußbelastung an Hauptverkehrsstraßen von 1998 bis 2004 kontinuierlich um fast 40% zurück; ein Resultat u.a. der abgastechnischen Verbesserung der Fahrzeuge, so zum Beispiel auch der Busflotte der Berliner-Verkehrs-Betriebe BVG vgl. Abbildung 8 zu Umweltatlas-Karte 03.11 Ausgabe 2005). Die jährliche Variation der PM10-Werte ist an allen Stationen ähnlich. Insbesondere der deutliche Wiederanstieg der PM10-Werte in den Jahren 2002 und 2003 und 2005 und 2006 ist ein Phänomen, das gleichzeitig überall im Stadtgebiet, einschließlich der Stadtrandstationen und der Umlandstationen auftrat. Die Ursache ist deshalb nicht in erster Linie bei den Berliner PM10-Emissionen zu suchen, sondern auf ungünstige Witterungsbedingungen und die großräumige Verfrachtung der Feinstaubpartikel zurückzuführen. Die Werte sind dann – nach einem leichten Rückgang 2004 – in den Folgejahren wieder angestiegen.
Emissionskataster Kraftfahrzeugverkehr Das Emissionskataster Kfz-Verkehr ist im Jahre 2004 neu erhoben worden, weil diese Verursachergruppe nach den bisherigen Erfahrungen erheblich zu den Feinstaub- und Stickoxid-Belastungen beiträgt. Seit dem Jahr 2001 sind in den Hauptverkehrsstraßen Berlins an vielen Stellen Detektoren errichtet worden, die die dort fahrenden Kraftfahrzeuge zählen. Diese Daten dienen primär dazu, die aktuelle Verkehrssituation in Berlin zu kennen und sie in die Verkehrssteuerung mit einzubeziehen. Diese Informationen werden in der Verkehrsmanagementzentrale (VMZ) ausgewertet, um die Bevölkerung und insbesondere die Autofahrer über Rundfunk, Internet und Anzeigetafeln an zentralen Punkten über die aktuelle Verkehrssituation zu informieren und gegebenenfalls Routenempfehlungen zur Umfahrung von Staus zu geben. Mit dem Ausbau der VMZ soll das Ziel einer dynamischen Verkehrssteuerung nach aktueller Verkehrslage und -belastung ermöglicht werden. Erhebung der Verkehrsbelastung Seit 2002 stehen die Daten von ca. 400 Detektoren an etwa 300 Standorten innerhalb des Berliner Hauptstraßennetzes bei der VMZ zur Verfügung. Viele dieser Detektoren unterscheiden zwischen Pkw und Lkw. Auf der Basis dieser automatisch gewonnenen Zähldaten für das Jahr 2002 wurden die Auspuffemissionen folgendermaßen bestimmt: Aufbereitung der aus verschiedenen Quellen verfügbaren Detektordaten der Verkehrsmanagementzentrale Berlin für den Zeitraum 2002; Integration verfügbarer Zähldaten und qualitätsgewichtete Zusammenführung aller Eingangsdaten und Vervollständigung mittels ortsbezogener Tagesganglinien; Räumliche Hochrechnung der punktbezogenen Daten auf das gesamte Berliner Hauptstraßennetz mit dem Resultat der mittleren täglichen Verkehrszahlen (DTV) und der Lkw-Anteile für alle Hauptstraßen; Ermittlung der abschnittsbezogenen Belastung des Hauptverkehrsstraßennetzes mit Linienbusverkehr der Berliner Verkehrsgesellschaft (BVG) aus den Fahrplandaten 2002; Berechnung der Emissionen mit den neuen Emissionsfaktoren aus dem UBA-Handbuch für Emissionsfaktoren unter Berücksichtigung der Straßenart und -funktion mit Hilfe des Programms IMMIS em/luft . Erhebung der Emissionen Zu den Schadstoffemissionen des Kfz-Verkehrs zählen die Auspuff- und Abriebemissionen des fließenden Verkehrs, die Verdunstungsemissionen des ruhenden Verkehrs und Verdunstungsemissionen an Tankstellen. Abbildung 2 gibt eine Übersicht über die Erhebungssystematik. Die Emissionen an Tankstellen werden dem Kleingewerbe zugeordnet. Mit Hilfe von Emissionsmodellen werden die Schadstoff- und CO 2 -Emissionen für Linienquellen (Hauptverkehrsstraßen) und Flächenquellen (Nebenstraßennetz und Verdunstungsemissionen) berechnet. Die Auspuff- und Abriebsemissionen treten als Linienquellen auf Hauptverkehrs- und Nebenstraßen auf. Sie werden jedoch nur für das Hauptverkehrsstraßennetz als Linienquellen berechnet, weil nur für diese Straßen die bereits erwähnten DTV-Werte und Angaben zur stündlichen Kapazität aus Zählungen vorliegen. Die Emissionen der Linienquellen werden anschließend dem Rasternetz als Flächenwerte zugeordnet. Die Emissionen im Nebenstraßennetz sind dagegen aus Annahmen zum Verkehrsaufkommen und zum Lkw-Anteil direkt für die einzelnen Raster abgeleitet. Emissionsmodelle Hauptverkehrsstraßen (Linienquellen) und Nebenstraßennetz (Flächenquellen) Die Auspuffemissionen durch den Kraftfahrzeugverkehr hängen von Faktoren ab, die sich in verkehrsspezifische und kraftfahrzeugspezifische Kenngrößen zusammenfassen lassen. Die verkehrsspezifischen Kenngrößen werden durch die Verkehrsdichte, d.h. die Anzahl der auf dem betrachteten Straßenabschnitt (Quelle) bewegten Fahrzeuge und deren Fahrverhalten (Fahrmodus) beschrieben. Das Fahrverhalten wird den verschiedenen Straßentypen (Stadtkernstraße, Nebenstraße, Hauptverkehrsstraße mit oder ohne Lichtsignalanlage, Autobahn) und Funktionen (Geschäftsstraße, Wohngebietsstraße oder Einfallstraße) zugeordnet. Die kraftfahrzeugspezifischen Kenngrößen , im Allgemeinen ausgedrückt durch die Abgasemissionsfaktoren, werden bestimmt durch die Art des motorischen Antriebsverfahrens (Viertakt-, Zweitakt- oder Dieselmotor), die Art der Gemischaufbereitung (durch Vergaser oder Einspritzung beim Otto-Motor), die Art des Kraftstoffes (Zweitaktgemisch, Benzin, Diesel), die Art eventuell vorhandener Reinigungssysteme (geregelter und ungeregelter Katalysator, Abgasrückführung) sowie sonstige, den technischen Zustand des Motors charakterisierende Größen. Die Emissionsfaktoren hängen auch vom Fahrverhalten (Fahrmodus) ab und werden daher für unterschiedliches Fahrverhalten angegeben. Als wesentliche kraftfahrzeugspezifische Größe werden auch der Kaltstarteinfluss, der zu erhöhten Schadstoffemissionen während der Warmlaufphase des Motors führt, und die Verdunstungsemissionen berücksichtigt. Die Emissionsfaktoren werden im UBA-Handbuch für Emissionsfaktoren (Version 2.1 vom April 2004) für jedes Jahr seit 1990 bis zum Jahr 2020 zur Verfügung gestellt. Hier finden sich für jede Fahrzeuggruppe (PKW, leichte Nutzfahrzeuge, motorisierte Zweiräder, Busse und schwere Nutzfahrzeuge), für zurzeit mindestens fünf Minderungsstufen (80er Jahre ECE-Zyklus, Euro I, Euro II, Euro III, Euro IV, EURO V) und für jeden Straßentyp die Emissionsfaktoren aller relevanten emittierten Stoffe. Ermittlung der Emission durch Abrieb und Aufwirbelung des Straßenverkehrs Nach heutiger Erkenntnis geht man davon aus, dass ein großer Anteil der verkehrsbedingten PM10-Emissionen nicht aus dem Auspuff der Fahrzeuge stammt, sondern über Aufwirbelung von auf der Straßenoberfläche liegenden Partikeln und vom Reifen- und Bremsabrieb herrührt. Grundlage der Berechnung dieser Emissionen mit IMMIS em/luft bildet die modifizierte EPA-Formel aus entsprechenden Untersuchungen. Diese Formel wurde durch Messungen in Berlin an der Schildhornstraße und an der Frankfurter Allee entwickelt und basiert auf der Erkenntnis, dass ca. 50 % der in Straßenschluchten gemessenen Zusatzbelastung von Feinstaub nicht der Auspuffemission der Kraftfahrzeuge zugeordnet werden kann, sondern durch die fahrzeugbedingten Abriebe (Brems-, Straßen- und Reifenabrieb) und Aufwirbelungen verursacht werden. Abbildung 3 stellt die einzelnen Ausgangsgrößen zur Berechnung der Auspuff- und Abriebsemissionen des Verkehrs, wie Fahrleistungsfaktoren, Stop-and-Go-Zuschläge, Kaltstartfaktoren etc. sowie die Ergebnisse vor. Emissionen für motorisierte Zweiräder können wegen fehlender Verkehrszählungen im Hauptverkehrsstraßennetz nicht angegeben werden. Ihr Beitrag zur Gesamtemission wird auf der Grundlage bundesdeutscher Durchschnittsfahrleistungen und verfügbarer Emissionsfaktoren ermittelt. Für Gebiete mit ausgeprägter Orographie sind die Straßenabschnitte in Längsneigungsklassen einzuordnen. In Berlin kann dieses jedoch vernachlässigt werden. Emissionsmodell Nebenstraßennetz (Flächenquellen) Die Verkehrbelastung der Nebenstraßen für das Jahr 2002 wurde mit Hilfe des Verkehrsumlegungsprogramms VISUM aus den zugrunde gelegten Quell-Ziel-Relationen berechnet. Die daraus ermittelten Gesamtfahrleistungen und Anteile an schweren Nutzfahrzeugen wurden den Verkehrszellen in der Stadt zugeordnet. Die aus dem Auspuff und durch Aufwirbelung und Abrieb bedingten Emissionen im Nebennetz wurden mit dem Emissionsmodul von IMMIS em/luft bestimmt. Im Nebenstraßennetz werden die Emissionen nicht für einzelne konkrete Straßenabschnitte berechnet, sondern für Rasterflächen von jeweils einem Quadratkilometer. Die Fahrleistung in den Rasterflächen wird auf der Grundlage folgender Angaben ermittelt: überwiegende Nutzung des Gebietes, unterteilt in Wohnen in Außenbereichen, Gewerbe- und Industrie, Innenstadt und Subzentren, Anzahl der Einwohner und der Arbeitsplätze, differenziert nach Handel und Dienstleistungen, produzierendem Gewerbe, daraus abgeleitete Quelle-Ziel-Matrizes des Kfz-Verkehrs. Die weiteren Eingangsgrößen zur Ermittlung der Gesamtemissionen je Schadstoffkomponente für jede Rasterfläche entsprechen denen für die Berechnung im Hauptverkehrsstraßennetz. Auspuff- und Abriebemissionen im Stadtgebiet Tabelle 3 gliedert die im Stadtgebiet von Berlin vom Kraftfahrzeugverkehr erbrachten Fahrleistungen (Mio. Fahrzeug-km/Jahr), den Kraftstoffverbrauch (t) und die Auspuff- und Abriebemissionen des Kraftfahrzeugverkehrs (t/Jahr) nach Fahrzeugarten für das Bezugsjahr 2002. Die für dieses Kataster entwickelte neuartige Emissionsberechnungsmethode ist auch als Grundlage für Ausbreitungsrechnungen zur Ermittlung der Schadstoffbelastungen an Straßen geeignet. Die weitreichende Neugestaltung der Berechnungsmethodik lässt Vergleiche mit vorhergehenden Emissionserhebungen auf der Grundlage einer wesentlich einfacheren Methode nur sehr eingeschränkt zu. Immissionen – Ergebnisse der stationären Messungen Zur Erfassung der durch den Kfz-Verkehr verursachten Schadstoffbelastung werden im Rahmen des automatischen Luftgütemessnetzes BLUME Straßenmessstationen betrieben; um den EU-Richtlinien und der daraus hervorgegangenen Novellierung des BImSchG und der 22. BImSchV von 2002 Rechnung zu tragen, wurden in den letzten Jahren einige Veränderungen im Berliner Luftgüte-Messnetz vorgenommen. Da die Konzentration von Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid nur noch einen Bruchteil der Grenzwerte beträgt, konnten die Messungen dieser Komponenten entsprechend reduziert werden. Gleichzeitig wurde mehr Augenmerk auf die Bestimmung von Feinstaub (PM10) und Stickstoffdioxid vor allem in Verkehrsnähe gelegt. Messungen der Immissionsbelastung im Stadtgebiet Im Jahr 2005 wurden an insgesamt 16 Messcontainern (5 am Stadtrand, 5 im innerstädtischen Hintergrund und 6 an Straßenstandorten) und an 35 RUBIS-Messstellen Luftschadstoffmessungen durchgeführt. Die RUBIS-Messungen (Kleinmessstellen mit Aktiv- und Passivsammlern zur Gewinnung von Stickstoffdioxid-, Benzol- und Ruß-Wochenmittelwerten) werden ab dem Jahr 2005 als Zweiwochenwerte erfasst. Die Lage der Messstellen ist Abbildung 5 zu entnehmen. Die genauen Adressen sind in den Monatsberichten zur Luftreinhaltung der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung zu finden. Die Höhe der gemessenen Konzentration ist nicht alleine von der Anzahl der Fahrzeuge und der dadurch bedingten Emissionen abhängig, sondern auch von den Bedingungen für den Luftaustausch, die einerseits durch meteorologische Parameter (z.B. den Wind), andererseits durch Art und Umfang der Bebauung gegeben sind. So werden hohe Immissionsbelastungen an beidseitig bebauten Straßen (Straßenschluchten) wie in der Silbersteinstraße in Neukölln oder der Schildhornstraße in Steglitz registriert, während an der Stadtautobahn, die ein wesentlich höheres Verkehrsaufkommen aufweist, geringere Schadstoffkonzentrationen zu verzeichnen sind. Die Abbildung 6 zeigt eine typische Schadstoffverteilung in einer Straßenschlucht. Eine solche Verteilung entsteht, wenn die Windrichtung (über Dach) vom Messpunkt zur Straße zeigt und sich in der Straßenschlucht eine Wirbelströmung ausbildet. Diese treibt die Kfz-Emissionen auf die Straßenseite mit der Messstation. Langjähriger Trend der Stickstoffdioxidkonzentration im Stadtgebiet Die Ergebnisse der bis 2005 an Hauptverkehrsstraßen durchgeführten Messungen zeigen im langjährigen Trend (vgl. Abbildung 7): Die Belastung mit NO 2 hat sich an allen drei dargestellten Stationskategorien während der letzten zehn Jahre kaum verändert. Die Werte an verkehrsreichen Straßen (rote Kurve) liegen immer noch deutlich über dem EU-Grenzwert von 40 µg/m³ im Jahresmittel. Die durch die Verbesserung der Abgastechnik der Fahrzeuge zu erwartende Abnahme der Stickoxidemissionen hat nicht zu einem Rückgang der Stickstoffdioxidbelastung geführt. Im Gegensatz dazu haben die Werte für Stickstoffmonoxid (NO) – wiedergegeben durch die pink-farbene Kurve – an den verkehrsnahen Messstellen in den letzten 5 Jahren um fast 40% abgenommen. Auch die Stickoxidemissionen gehen zurück – im Zeitraum zwischen 2000 und 2005 allerdings nur um knapp 30%. Die offensichtliche Diskrepanz zwischen der Entwicklung der lufthygienisch relevanten NO 2 -Belastung und den NO x -Emissionen des Straßenverkehrs ist kein auf Berlin beschränktes Phänomen, sondern wird in vielen europäischen Ballungsräumen beobachtet. (weitere Informationen werden unter Langfristige Entwicklung der Luftqualität angeboten) Langjähriger Trend der PM10-Konzentration im Stadtgebiet Die Abbildung 8 zeigt die Entwicklung der PM10- und Rußkonzentration in Berlin und Umgebung über die letzten Jahre seit Umstellung der Messungen von Gesamtstaub auf Feinstaub (PM10). Die rote Kurve zeigt die Belastung an drei verkehrsnahen Messstellen, während die blaue und dunkelgrüne Linie die Konzentrationen an drei Messstellen in innerstädtischen Wohngebieten bzw. an fünf Messpunkten am Stadtrand wiedergibt. Die Rußmesswerte an acht Verkehrsmessstellen werden durch die schwarze Kurve abgebildet. Zum Vergleich mit den städtischen Messwerten wurden Daten von bis zu vier ländlichen Stationen in Brandenburg hinzugefügt. (weitere Informationen werden unter Langfristige Entwicklung der Luftqualität angeboten) Beim Vergleich der Kurven fällt folgendes auf: Die PM10-Konzentration in ländlicher Umgebung in Brandenburg beträgt bereits etwa die Hälfte der PM10-Belastung in Berliner Hauptverkehrsstraßen der Innenstadt. Der bis Ende der 90er Jahre anhaltende Rückgang der Staubwerte hat sich in den letzten Jahren nicht fortgesetzt. Im Gegensatz dazu ging die Rußbelastung an Hauptverkehrsstraßen in den vergangenen 6 Jahren um fast 40% zurück – ein Resultat u.a. der abgastechnischen Verbesserung der Fahrzeuge, so zum Beispiel auch der Busflotte der Berliner-Verkehrs-Betriebe BVG. Die jährliche Variation der PM10-Werte ist an allen Stationen ähnlich. Insbesondere der deutliche Wiederanstieg der PM10-Werte in den Jahren 2002 und 2003 ist ein Phänomen, das gleichzeitig überall im Stadtgebiet, einschließlich der Stadtrandstationen und der Umlandstationen auftrat. Die Ursache ist deshalb nicht in erster Linie bei den Berliner PM10-Emissionen zu suchen, sondern auf ungünstige Witterungsbedingungen und die großräumige Verfrachtung der Feinstaubpartikel zurückzuführen.
Emission flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan (NMVOC) Der Ausstoß flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan konnte zwischen 1990 und 2022 um fast 74 % gesenkt werden. Entwicklung seit 1990 Von 1990 bis 2022 konnten die NMVOC -Emissionen von 3,9 Millionen Tonnen (Mio. t) auf 1,0 Mio. t gesenkt und somit um 73,7 % zurückgeführt werden (siehe Abb. „Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan (NMVOC) nach Quellkategorien“). Der Rückgang lässt sich in erster Linie mit der Entwicklung der Emissionen aus dem Straßenverkehr sowie bei den Lösemittelanwendungen im industriellen und gewerblichen Bereich erklären. Entwicklungen im Verkehrssektor Die Emissionen im Straßenverkehr aus Antrieb und Verdunstung (nur Ottokraftstoff) wurden von 1,5 Millionen Tonnen (Mio. t) (1990) auf 82 Tausend Tonnen (Tsd. t) (2022) gemindert. Durch die Einführung und Weiterentwicklung der geregelten Katalysatoren bei Otto-Pkw und die Verringerung der Zahl der Zweitakt-Fahrzeuge in den neuen Ländern ist der Anteil der Emissionen des Straßenverkehrs von 39 % im Jahr 1990 auf unter 8 % im Jahr 2022 gesunken. Die Menge der durch Verdunstung aus den Fahrzeugtanks freigesetzten NMVOC nahm – parallel zur Menge der verbrauchsbedingten Emissionen – zwischen 1990 und 2022 um fast 90 % ab. Ihr Anteil an den Emissionen des Straßenverkehrs stieg dabei von 13,9 auf 29,6 %. Gegenüber den deutschen NMVOC-Gesamtemissionen schrumpfte der Anteil fahrzeugseitiger verdunstungsbedingter Emissionen von rund 5,4 auf 2,3 %. Die Verteilungsverluste von Kraftstoffen sanken - insbesondere durch die fortschreitende Ausstattung der Tankstellen mit Gaspendel- und Gasrückführungssystemen - von 87,8 auf rund 15,8 Tsd. t. Der Anteil der Verteilungsverluste an den NMVOC-Gesamtemissionen sank damit von rund 2,3 % im Jahr 1990 auf knapp über 1,5 % im Jahr 2022. Entwicklung in Industrie und Gewerbe Die unter den Industrieprozessen berichteten Lösemittelanwendungen dominieren die NMVOC -Emissionen in Deutschland. Die NMVOC-Emissionen durch die Verwendung von Lacken und Reinigungsmitteln konnten zwar mit geringerem Lösemittelgehalt beziehungsweise durch die teilweise Umstellung auf wasserbasierende Systeme vor allem in Lackierereien, Druckereien und Metallbe- und verarbeitenden Betrieben seit 1990 mehr als halbiert werden. Der prozentuale Anteil an den Gesamtemissionen stieg im Zeitraum von 1990 bis 2022 jedoch, da die Minderung gegenüber den anderen Quellkategorien nur unterdurchschnittlich ausfiel. Die Emissionen der gesamten industriellen Produktionsprozesse sank in den letzten Jahren auf 0,54 Mio. t, der Anteil an den NMVOC-Gesamtemissionen stieg aber ebenfalls zwischen den Jahren 1990 (33 %) und 2022 (53 %) (siehe Tab. „Emissionen ausgewählter Luftschadstoffe nach Quellkategorien“). Entwicklung in der Landwirtschaft Die NMVOC -Emissionen aus der Landwirtschaft stammen zu über 95 % aus dem Bereich Wirtschaftsdüngermanagement (vornehmlich aus der Rinderhaltung) und der verbleibende Rest wird von Pflanzen bei der Getreideproduktion emittiert. Die Emissionen sind zwischen 1990 und dem Jahr 2006 von ca. 0,40 Mio. t auf 0,31 Mio. t gesunken, stiegen anschließend bis 2014 wieder leicht an und sanken bis zum Jahr 2022 unter das Niveau von 2006. Im Jahr 2022 betrugen die NMVOC-Emissionen aus der Landwirtschaft wieder 0,29 Mio. t, dies entspricht einer Reduktion um 28 % seit 1990. Da die anderen großen Quellen von NMVOC deutlich stärker zurückgegangen sind, stieg der Anteil der Landwirtschaft an den Gesamtemissionen von 10 % in 1990 auf 28 % im Jahr 2022. Wirkung von flüchtigen organischen Substanzen Flüchtige organische Substanzen ( VOC ) umfassen eine Vielzahl von Stoffen, deren Molekülstruktur auf einem Kohlenstoffgrundgerüst aufbaut. Sie können die unterschiedlichsten Einwirkungen auf die Umwelt haben, etwa großräumig über die Bildung von Photooxidantien, lokal als Geruchsbelästigung oder sogar als krebserregende Substanzen (zum Beispiel Benzol). Allein aus der Gesamtemission kann daher nicht auf das Wirkungspotenzial geschlossen werden. Die Gesamtmenge der Emissionen ist jedoch in Hinblick auf die Rolle der VOC als Vorläufer sekundärer Luftverunreinigungen von Bedeutung: zusammen mit Stickstoffoxiden führen sie zur Bildung von bodennahem Ozon, zum Beispiel „Sommersmog“ (siehe „Ozon-Belastung“ ). Verursacher Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan ( NMVOC ) entstanden noch 1990 zu mehr als der Hälfte bei unvollständig ablaufenden Verbrennungsvorgängen, wovon wiederum gut zwei Drittel auf Kraftfahrzeuge entfielen. Neben dem Ausstoß von Abgasen stammen aus dem Verkehr auch Emissionen durch Verdunstung am Fahrzeug bei der Tankbelüftung, durch Undichtigkeiten (vor allem am Vergaser) sowie bei der Verteilung des leichtflüchtigen Ottokraftstoffes (Lagerung, Umschlag und Betankung). Bis heute ist der Anteil der verbrennungsbedingten Emissionen am Gesamtausstoß auf gut 16 % zurückgegangen. Auch bei industriellen Produktionsprozessen, dem Einsatz von Dünger in der Landwirtschaft sowie durch Kleinfeuerungsanlagen kommt es zu nennenswerten Emissionen. Größere Kraftwerksanlagen und Industriefeuerungen setzen hingegen nur sehr wenig NMVOC frei. Die mit Abstand wichtigste Quellkategorie ist heute jedoch, bedingt durch den starken Rückgang der verkehrsbedingten Emissionen, die Verwendung von Lösemitteln und lösemittelhaltigen Produkten. Erfüllungsstand der Emissionsminderungsbeschlüsse Im Göteborg-Protokoll zur UNECE -Luftreinhaltekonvention und in der NEC-Richtlinie ( EU 2016/2284 ) der EU wird festgelegt, dass die jährlichen NMVOC -Emissionen ab 2020 um 13 % niedriger sein müssen als 2005. Diese Ziele wurden 2021 und 2022 eingehalten. Auf EU-Ebene legt die NEC-Richtlinie ( EU 2016/2284 ) auch fest, dass ab 2030 die jährlichen Emissionen 28 % niedriger gegenüber 2005 sein sollen. Auch dieses Ziel konnte 2021 und 2022 erreicht werden.
Emissionsdaten Im Umweltbundesamt werden für die verschiedenen Verkehrsmittel umweltrelevante Daten erfasst. Hierbei wird auf offizielle Statistiken und Sekundärliteratur zurückgegriffen. Auf Grundlage der erfassten Daten werden die Emissionen von Lärm, Luftschadstoffen und klimarelevanten Gasen berechnet. Hierzu werden UBA-eigene Modelle und Computerprogramme genutzt. Handbuch für Emissionsfaktoren (HBEFA) Das Umweltbundesamt veröffentlicht in regelmäßigen Abständen das Handbuch für Emissionsfaktoren (HBEFA). Diese umfangreiche Datenbank zu den Emissionen von Luftschadstoffen des Straßenverkehrs stellt Emissionsfaktoren von Kraftfahrzeugen für die wichtigsten Luftschadstoffe und den Kraftstoffverbrauch zusammen. Die Daten sind nach zahlreichen technischen und verkehrlichen Parametern wie Fahrzeugart (Pkw, Lkw, Bus etc.), Abgasreinigung (geregelter, ungeregelter Katalysator etc.), Antriebsart (Otto-, Diesel-, Elektromotor etc.) sowie Verkehrssituationen (Stadtverkehr, Landstraße, Autobahn etc.) gegliedert. Zudem können die unterschiedlichen Anteile von Güter- und Personenverkehr an den Schadstoffemissionen nachvollzogen werden. Die aktuelle Version 4.2 des Handbuchs für Emissionsfaktoren (HBEFA) und weitergehende Informationen erhalten sie unter www.hbefa.net oder bei INFRAS, Sennweg 2, CH-3012 Bern, Telefon +41 31 370 1919, Telefax +41 31 370 1910, E-Mail hbefa [at] infras [dot] ch . TREMOD Zur Ermittlung und Aufbereitung von Informationen aus dem Verkehrsbereich hat das Umweltbundesamt das Computerprogramm TREMOD (Transport Emission Model) entwickeln lassen. Mit Hilfe dieses Modells sind aktuelle Aussagen sowie Trend- und Szenarienberechnungen für den Zeitraum von 1960 bis 2050 möglich. TREMOD wird vom Umweltbundesamt, den Bundesministerien, dem Verband der Deutschen Automobilindustrie (VDA) sowie der Deutschen Bahn AG zur Berechnung der Luftschadstoff- und Klimagasemissionen des motorisierten Verkehrs in Deutschland genutzt. Die Basisdaten finden auch Eingang in die deutsche Emissionsberichterstattung . In TREMOD werden alle in Deutschland betriebenen Personenverkehrsarten (Pkw, motorisierte Zweiräder, Busse, Bahnen, Flugzeuge) und Güterverkehrsarten (Lkw, leichte Nutzfahrzeuge, Bahnen, Schiffe) erfasst. Die Basisdaten reichen von Fahr-, Verkehrsleistungen und Auslastungsgraden bis zu den spezifischen Energieverbräuchen und den Emissionsfaktoren. Die Berechnung der im Straßenverkehr freigesetzten Schadstoffmengen basiert auf den Emissionsfaktoren aus dem Handbuch für Emissionsfaktoren (HBEFA). Als Emissionen werden Stickstoffoxide, Kohlenwasserstoffe (differenziert nach Methan und Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffen), Benzol, Kohlenmonoxid, Partikel, Ammoniak, Distickstoffoxid, Kohlendioxid und Schwefeldioxid erfasst. Bilanziert werden die direkten Emissionen einschließlich der Verdunstungsemissionen und diejenigen Emissionen, die in der dem Endenergieverbrauch vorgelagerten Prozesskette entstehen. Darüber hinausgehende Informationen zu den Emissionen aus Infrastruktur- und Fahrzeugbereitstellung im Sinne einer Lebenswegbetrachtung sind in der UBA-Broschüre "Umweltfreundlich mobil!" beschrieben. Das Rechenmodell wurde im Auftrag des Umweltbundesamtes vom Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (Ifeu gGmbH) entwickelt und wird regelmäßig aktualisiert. Aktuellere Daten aus den amtlichen Statistiken oder z. B. aktuellere Emissionsfaktoren aus einer neueren HBEFA-Version werden in den Szenarien und auch in den Daten der zurückliegenden Jahre im Rahmen der Aktualisierung berücksichtigt. Auch veränderte methodische Abgrenzungen bei den einzelnen Verkehrsmitteln können Ursache für eine Überarbeitung der Basisdaten sein. Treibhausgas-Emissionen im Straßenverkehr – quartalsbezogene Indikatoren Das Umweltbundesamt ist gemäß Bundes-Klimaschutzgesetz (KSG) dazu verpflichtet, die Treibhausgas -Emissionsdaten des Vorjahres zu erfassen und zu veröffentlichen. Allerdings erfolgt die Bestimmung der vorläufigen Emissionsdaten erst nach Abschluss des Kalenderjahres. Einige Indikatoren, die Hinweise auf das Emissionsgeschehen geben, sind für den Verkehr aber bereits unterjährig verfügbar. Das UBA-Kurzpapier zu quartalsbezogenen Indikatoren im Verkehr fasst eine Auswahl von Indikatoren quartalsweise zusammen und wird in regelmäßigen Abständen aktualisiert. Verkehrsmittelvergleich im Personenverkehr und im Güterverkehr Die Daten in den nachfolgenden Tabellen zu den durchschnittlichen Emissionen für verschiedene Verkehrsmittel im Personen- und Güterverkehr werden jährlich aktualisiert. Bei der Betrachtung der Daten unterschiedlicher Bezugsjahre ist daher zu berücksichtigen, dass eine Vergleichbarkeit – methodisch und rechnerisch – nicht immer gegeben ist, da den Daten unterschiedliche Versionen des Rechenmodells zugrunde liegen können oder besondere Ereignisse, wie z. B. die Corona-Pandemie, die Werte beeinflussen. Für den Personenverkehr findet eine Betrachtung des Alltagsnah- und -fernverkehrs statt. Daher beschränkt sich die Tabelle auf Verkehrsmittel des Linien- und Individualverkehrs mit denen Wege täglich und kurzfristig gewählt werden können. Informationen zu Emissionen im Reiseverkehr sowie Tipps zum nachhaltigen Reisen finden Sie auf der UBA-Themenseite "Urlaub und Umweltschutz" sowie in der UBA-Studie "Klimawirksame Emissionen des deutschen Reiseverkehrs" . Über die Tabelleninhalte hinausgehende Informationen, beispielsweise zu den Emissionen aus Infrastruktur- und Fahrzeugbereitstellung, erläutert die UBA-Broschüre "Umweltfreundlich mobil!" . Emissionen im Personenverkehr – Tabelle Bezugsjahr 2022 Treibhausgas-Emissionen im Personenverkehr – Grafik Bezugsjahr 2022 Emissionen im Güterverkehr – Tabelle Bezugsjahr 2022
Durch eine Vielzahl von Maßnahmen ist die Berliner Luft in den letzten drei Jahrzehnten deutlich besser geworden und die Konzentration von Luftschadstoffen langsam aber über den langen Zeitraum doch deutlich zurückgegangen. Dadurch konnten die Immissionsgrenzwerte für Partikel-PM 10 (Feinstaub) in Berlin schon seit einigen Jahren flächendeckend eingehalten werden und auch die flächendeckende Einhaltung des Grenzwertes für das Jahresmittel von Stickstoffdioxid von 40 µg/m³ wird 2020 voraussichtlich erreicht werden. Die folgenden Abbildungen zeigen den langjährigen Verlauf der mittleren Luftbelastung einzelner Schadstoffe in den drei Belastungsregimen Verkehr (Hauptverkehrsstraßen), innerstädtischer Hintergrund und Stadtrand. Für die Luftschadstoffe Stickstoffdioxid, Partikel PM 10 und Ozon werden die langzeitlichen Entwicklungen auf Basis eines Differenzenmodels analog zum Jahresbericht 2019 ermittelt. Die Methodik ist im Jahresbericht 2019 genauer erklärt. Die Langzeittrends der weiteren Luftschadstoffe werden durch arithmetische Mittelwertbildung bestimmt. Stickstoffdioxid Schwebstaub / Partikel PM 10 Partikel PM 2,5 Ozon Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) Schwefeldioxid Benzol Kohlenmonoxid Stickstoffdioxid gehört zu den Luftschadstoffen, die überwiegend vom Straßenverkehr verursacht werden. Die nebenstehende Grafik zeigt die langjährige Entwicklung der NO 2 -Belastung der automatischen Messstellen am Stadtrand, im innerstädtischen Hintergrund und an Hauptverkehrsstraßen sowie der acht beurteilungsrelevanten Passivsammlerstandorte (Passivsammler = PS) (weiter Informationen finden sich im Jahresbericht 2019. Bis Mitte der neunziger Jahre konnte durch die Ausrüstung der Berliner Kraftwerke mit Entstickungsanlagen und die Einführung des geregelten Katalysators für Ottomotoren ein Rückgang der NO 2 -Belastung erreicht werden. Durch eine zunehmende Anzahl an Dieselfahrzeugen wurde dieser Trend jedoch weitestgehend aufgehoben, so dass bis 2014 nur eine sehr langsame Abnahme der NO 2 -Belastung verzeichnet wurde. Auffällig sind die erhöhten Jahresmittelwerte von 2006. Vor allem für die Straßenmessstellen zeigen diese hohen Jahresmittelwerte eindrucksvoll den Einfluss von meteorologischen Bedingungen auf die Konzentration von Luftschadstoffen, denn das Jahr 2006 war geprägt durch eine hohe Anzahl windschwacher Hochdruckwetterlagen und ungünstigen meteorologischen Ausbreitungsbedingungen. In den Jahren zwischen 2008 und 2015 blieben die NO 2 -Jahresmittelwerte auf einem annähernd gleichbleibenden Niveau, da Emissionsminderungen nicht in dem gesetzlich vorgeschriebenen Maß erfolgten. Besonders Diesel-Pkw der Schadstoffklasse Euro 5 stießen durch Software-Manipulation im realen Betrieb sehr viel mehr NOx aus, als von den Herstellern angegeben wurde bzw. als sich auf dem Prüfstand ergab. Auffällig ist, dass seit 2016 die NO 2 -Belastung an Straßenmessstellen stark sank, am Stadtrand und im innerstädtischen Hintergrund aber keine bzw. nur eine sehr geringe Veränderung zu beobachten war. Dies unterstreicht nochmals den starken Einfluss der Verkehrsemissionen auf die an den verkehrsnahen Stationen gemessenen Immissionen. Von 2013 bis 2019 ergab sich für die sechs automatischen Straßenmessstellen ein Rückgang um 24 %, wobei mit einem absoluten Rückgang von 5 µg/m³ die Belastung von 2018 auf 2019 am stärksten gesunken ist. Ähnlich verhält es sich mit den Messergebnissen der Passivsammler, für welche von 2018 auf 2019 ebenfalls ein absoluter Rückgang von etwa 5 µg/m³ ermittelt wurde. Erzielt wurden diese bemerkenswert rückläufige Entwicklung der NO 2 -Belastung durch zielgerichtete und wirkungsvolle Maßnahmen der Berliner Luftreinhaltung (Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz, 2019). Dabei lag und liegt der Fokus darauf, den motorisierten Verkehr in der Berliner Innenstadt zu verringern und die Stärkung des Umweltverbundes aus öffentlichem Personennahverkehr (ÖPNV), Rad- und Fußverkehr voranzutreiben. Neben Maßnahmen wie der Modernisierung der BVG-Busflotte – 2030 soll diese zu 100 % aus elektrisch angetriebenen Fahrzeugen bestehen –, Tempo-30-Anordnungen und Durchfahrverboten für Diesel-Pkw bis einschließlich Euro 5/V hat aber auch die generelle Erneuerung der Kfz-Flotten, mit einem steigenden Anteil von Euro VI und 6d-TEMP Fahrzeugen, einen Anteil an dieser positiven Entwicklung. Deshalb lässt sich dieser Trend auch unabhängig von einzelnen Maßnahmen der Berliner Luftreinhaltung in ganz Deutschland beobachten. Modellergebnissen zu Folge sind etwa ein bis zwei µg/m³ des NO 2 -Rückgangs 2019 in Deutschland auf Softwareupdates und die Flottenerneuerung zurückzuführen (Umweltbundesamt, Luftqualität 2018, 2019). Einen Überblick über die verkehrsbedingte Luftbelastung im Straßenraum 2015 und 2020 finden Sie im Umweltatlas unter Verkehrsbedingte Luftbelastung im Straßenraum . Ende der 1990er Jahre wurde mit der Messung von PM 10 , also von besonders gesundheitsschädlichen Teilchen kleiner als 10 Mikrometer (µm), begonnen. Sie ersetzte die Gesamtstaubmessung, bei der auch grobe Teilchen > 10 µm erfasst wurden. Deshalb sind beide Reihen nicht direkt miteinander vergleichbar. Seit den 1980er Jahren ist die Gesamtstaub-Belastung in Berlin deutlich gesunken. Auch die PM 10 -Belastung zeigt über den dargestellten Zeitraum eine deutliche Abnahme um rund 30 % im innerstädtischen Hintergrund und am Stadtrand sowie eine Abnahme um etwa 40% an Straßenmessstellen. Seit 2004 wird in Berlin der für das Jahresmittel gültige Immissionsgrenzwert von 40 µg/m³ (siehe auch Grenz- und Zielwerte) durchgängig und an allen Stationen eingehalten. Auch die Anzahl der Überschreitungen des Tagesmittels von 50 µg/m³ ist im dargestellten Zeitraum rückläufig. Im Jahr 2015 wurden letztmals mehr als die zulässigen 35 Überschreitungen des Tagesmittels von 50 µg/m³ beobachtet (Station MC174, 36 Überschreitungen). Die PM 10 -Belastung in Berlin und ihre langjährige Entwicklung wird maßgeblich durch emissionsmindernde Maßnahmen und meteorologische Bedingungen geprägt. Die jährlichen Schwankungen der PM 10 -Jahresmittelwerte von bis zu 20 % und insbesondere die Variabilität der Anzahl der Überschreitungen des Tagesmittels von 50 µg/m³ von bis zu einem Faktor zwei spiegeln die Abhängigkeit der PM 10 -Belastung von den Witterungsbedingungen wider. Besonders der Ferntransport von Partikeln bei südlichen bis östlichen Anströmungen, vermehrtes Heizen bei tiefen Temperaturen und die Häufigkeit von austauscharmen, in der Regel durch Hochdruck geprägten Wetterlagen, beeinflussen die PM 10 -Belastung stark. Ein großer Teil der Überschreitungstage des Tagesgrenzwerts wird auf Ferntransport aus östlichen und südöstlichen Richtungen zurückgeführt. In Jahren mit vergleichsweise geringer PM 10 -Belastung, beispielsweise 2007, 2008, 2012, 2013 und 2017, herrschten stets günstige meteorologische Bedingungen. Auch im Jahr 2019 trugen die Witterungsbedingungen maßgeblich zu einer geringen PM 10 -Belastung bei. So führten einerseits hohe Temperaturen der Wintermonate im Jahr 2019 zu einem geringen Heizbedarf, was niedrige lokale Partikelemissionen mit sich bringt. Weiterhin ist das geringe Auftreten von Ost- und Südwinden in den 2019er Wintermonaten ein Indiz für wenig Hochdruckeinfluss und den damit zusammenhängenden geringen Ferntransport von vorbelasteten Luftmassen aus Süd-Osteuropa. Der langjährige Rückgang der PM 10 -Belastung ist hingegen auf emissionsmindernde Maßnahmen zurückzuführen. Eine sehr wichtige Maßnahme zur Minderung der PM 10 -Belastung war die Einführung der Umweltzone in zwei Stufen zum 01.01.2008 und 01.01.2010. Nach einer Untersuchung zur Wirkung der Stufe 2 der Umweltzone von 2011 ( Wirkungsanalyse; 2. Stufe Umweltzone ), verhinderte die Einführung der Umweltzone eine um etwa 7 % höhere PM 10 -Belastung und 10 Überschreitungstage mit Tagesmitteln über 50 µg/m³. Zur vereinfachten Ermittlung des lokalen Verkehrsbeitrages kann die Differenz der PM 10 -Konzentration an Straßen und im innerstädtischen Hintergrund hergezogen werden. Die Annäherung der roten Linie an die gelbe Linie verdeutlicht, dass der lokale Verkehrsbeitrag durch den Straßenverkehr im dargestellten Zeitraum deutlich abgenommen hat. Der mit dieser Methode ermittelte Verkehrsbeitrag konnte seit Ende der 1990er Jahre um etwa 70 % reduziert werden. Weitere wichtige Maßnahmen zur Verringerung der PM 10 -Belastung waren die Einführung wirksamer Rauchgasreinigungssysteme bei Kohlekraftwerken und bei der Abfallverbrennung zur Minderung von Staub, Schwefeldioxid und Stickoxiden, der Ersatz von Kohleheizungen durch Fernwärme und Gasheizungen sowie die Einführung von Partikelfiltern für Dieselfahrzeuge und Baumaschinen auf Baustellen der Öffentlichen Hand. Als Partikel PM 2,5 werden kleinere Partikel des Feinstaubs bezeichnet, deren aerodynamischer Durchmesser kleiner als 2,5 µm ist. Sie können nachhaltig die Lunge schädigen, da sie tief in die Atemwege eindringen und länger dort verweilen. Außerdem führen hohe PM 2,5 Belastungen zu Herz- und Kreislauferkrankungen. Der im Feinstaub enthaltene Ruß gilt als stark krebserregend. Zum Schutz der menschlichen Gesundheit wurde ein PM 2,5 -Grenzwert von 25 µg/m³ im Jahresmittel festgelegt. Er muss ab 2015 an allen Luftgütemessstellen eingehalten werden. Zusätzlich gibt es einen deutschlandweiten Indikator für die durchschnittliche PM 2,5 -Exposition der städtischen Wohnbevölkerung (AEI, Average Exposure Indicator). Er wird vom Umweltbundesamt im Durchschnitt über jeweils 3 Kalenderjahre als Mittel über 36 ausgewählte Messstationen in Deutschland bestimmt, die sich ausschließlich in Wohngebieten größerer Städte befinden. Drei dieser Hintergrundmessstellen gehören zum Berliner Luftgütemessnetz. Der AEI-Zielwert von 16,4 µg/m³ für das Jahr 2020 ergibt sich aus der Minderung um 15 % des AEI-Wertes von 2010. In Berlin wird PM 2,5 seit 2004 an der Hauptverkehrsstraße Frankfurter Allee (MC174) und im innerstädtischen Hintergrund an der Station in Neukölln (MC042) gemessen. 2008 kamen noch die innerstädtischen Hintergrund-Stationen in Mitte (MC171) und in Wedding (MC010) hinzu. Alle drei städtischen Hintergrund-Stationen werden vom UBA zur Ermittlung des AEI herangezogen. Die nebenstehende Grafik zeigt die zeitliche Entwicklung von PM 2,5 . Der Grenzwert von 25 µg/m³, der seit 2015 einzuhalten ist, wird bereits seit 2007 unterschritten. Der bundesweite AEI-Zielwert für 2020 wurde bereits seit 2016 unterschritten. Es kann daher angenommen werden, dass 2020 das bundesweite Minderungsziel von 15 % erreicht wird. Tendenziell ist, wie die PM 10 -Belastung, auch die PM 2,5 -Belastung rückläufig. Dies zeigt die Wirkung der Umweltzone, die gezielt den Ausstoß der sehr feinen Dieselrußpartikel reduziert hat. Dadurch hat sich die Belastung an Straßen der niedrigeren Belastung im städtischen Hintergrund angenähert. Die erhöhte PM 2,5 -Belastung in 2006, 2010 und 2014 wird aufgrund schlechter Ausbreitungsbedingungen vor allem auf den Schadstoffausstoß aus Heizungen mit Holzfeuerung und einen hohen Beitrag aus Gebieten außerhalb Berlins zurückgeführt. In einem Projekt zur Holzfeuerung wurden gerade in den Herbst-und Wintermonaten bei Inversionswetterlagen erhöhte Beiträge dieser Partikel zur PM 2,5 -Belastung festgestellt. Dieser dreiatomige Sauerstoff ist ein natürlicher Bestandteil der Luft und wird nur selten direkt emittiert. Die Bildung von bodennahem Ozon geschieht über chemische Reaktionen sogenannter Vorläuferstoffe unter dem Einfluss von UV-Strahlung. Der wichtigste Vorläuferstoff für die Bildung von Ozon ist NO 2 . Aber auch flüchtige organische Verbindungen (VOC, volatile organic compounds) sind für die Ozonbildung von Bedeutung, da diese mit NO zum Ozonvorläuferstoff NO 2 reagieren können. Abgebaut wird Ozon wiederum durch NO. Die Bildung von bodennahem Ozon ist damit eine reversible photochemische Reaktion und stark von der Jahreszeit abhängig. Da zur Bildung UV-Strahlung benötigt wird und bei höheren Temperaturen mehr VOCs von der Vegetation freigesetzt werden, die als Vorläuferstoff fungieren, sind die Ozon-Konzentrationen im Sommer und besonders während sonnigen Schönwetterperioden am höchsten. Im nebenstehenden Diagramm sind für die O 3 -Belastung im innerstädtischen Hintergrund und am Stadtrand unterschiedliche langjährige Entwicklungen zu erkennen. Im innerstädtischen Hintergrund stieg die Belastung seit Ende der 80er Jahre nahezu stetig an; eine Regressionsanalyse ergibt eine Zunahme von etwa 0,4 µg/m³ pro Jahr. Am Stadtrand kam es dagegen zu Beginn der 90er Jahre zu einer Abnahme und seitdem zu einer sehr geringen Zunahme von etwa 0,1 µg/m³ pro Jahr. Diesen langzeitlichen Entwicklungen sind Schwankungen infolge der Witterungssituation des jeweiligen Sommers (Temperaturen, Bewölkung) überlagert, so dass Sprünge in den Jahresmittelwerten von bis zu 7 µg/m³ von einem auf das nächste Jahr nicht unüblich sind. Auf Grund der meteorologischen Bedingungen im Jahr 2018 und 2019 mit hohen Temperaturen und einer sehr hohen Sonneneinstrahlung war die mittlere Ozonbelastung im Vergleich zu den Vorjahren 2016 und 2017 erhöht. Kurzzeitige O 3 -Belastungsspitzen sind gesundheitlich besonders relevant, da erhöhte Ozon-Konzentrationen zu Reizerscheinungen der Augen und Schleimhäute sowie Lungenschäden führen können. Deshalb wurden zum Zweck des Gesundheitsschutzes die Informationsschwelle von 180 µg/m³ und die Alarmschwelle von 240 µg/m³ festgelegt. Diese Belastungsspitzen sind jedoch im Gegensatz zur mittleren O 3 -Belastung seit Jahren rückläufig. Bemerkenswerterweise, war dies auch in den Jahren 2018 und 2019 der Fall (siehe Jahresbericht 2018 und Jahresbericht 2019 ), obwohl die Witterungsbedingungen sehr günstig für die Bildung von Ozon waren. Grund dafür können die besonders in den Sommermonaten niedrigen NO 2 Konzentrationen sein, so dass hohe Ozon-Spitzenkonzentrationen durch ein Fehlen von Vorläuferstoffen verhindert wurden. Zusätzlich kann auch die extreme Trockenheit in den Sommermonaten in 2018 und 2019 ein Grund für diese Beobachtung sein. Es wird vermutet, dass die Emission von VOC durch die Vegetation auf Grund der Trockenheit und Dürrestress geringer war als üblich, so dass auch aus diesem Grund die Spitzenbelastung von Ozon nicht auffällig hoch war. Deutschlandweit wurde im Gegensatz zur Abnahme der Ozon-Spitzenkonzentrationen durch Minderungsmaßnahmen – Ozonvorläuferstoffe (Autoverkehr, Kraftwerke, Industriebetriebe, gewerblicher und privater Gebrauch von Farben, Lacken und Lösemitteln) konnten seit 1990 fast halbiert werden – eine schwache Zunahme der Jahresmittelwerte an städtischen Stationen beobachtet. Im ländlichen Hintergrund wurden bis Ende der 1990er Jahre eine deutschlandweite Zunahme und eine darauffolgende Stagnation der Ozon-Jahresmittelwerte registriert (siehe Luftqualität 2019 – Vorläufige Auswertung vom Umweltbundesamt). Da auch die Berliner Stadtrandstationen im Fall von Ozon maßgeblich von städtischen Emissionen beeinflusst sind, hier besonders die im Lee der Stadt liegenden Stationen MC027 und MC085 , passt der in Berlin im Mittel über alle Stationen festgestellte Anstieg, zum deutschlandweiten Trend. Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) gelten unter den organischen Verbindungen als krebserregend. Als Leitkomponente für diese Verbindungen wird Benzo(a)pyren verwendet. Mitte der 1990er Jahre wurden an der Messstelle Nansenstraße in Neukölln bereits orientierende Messungen von Benzo(a)pyren B(a)P durchgeführt. Nachdem die 4. Tochterrichtlinie zur europäischen Rahmenrichtlinie 96/62/EG in Kraft trat, wurden die Messungen ab 2006 in erweitertem Umfang an vier Messstandorten (Hauptverkehrsstraßen, städtisches Wohngebiet und städtischer Hintergrund) aufgenommen, um die ab 2013 geforderte Einhaltung des Zielwerts für Benzo(a)pyren B(a)P von 1 ng/m³ zu überwachen. Der Zielwert gilt bis zu einer Konzentration von 1,49 ng/m³ als eingehalten. Einen Überblick über die langfristige Entwicklung der Leitkomponente B(a)P gibt die nebenstehende Abbildung. Für das städtische Wohngebiet hat die Belastung seit den 90er Jahren um den Faktor 5 abgenommen. Im Jahr 2010 wird der Zielwert von 1 ng/m³ sowohl an der Station im innerstädtischen Wohngebiet Neukölln als auch in der Hauptverkehrsstraße, Schildhornstraße, erreicht. Dies wird auf den sehr kalten Winter und auf den gestiegenen Verbrauch an Kohle und Holz bei nicht genehmigungsbedürftigen Feuerungsanlagen (Kohleheizungen, Holzöfen und Kamine) der privaten Haushalte zurückgeführt. Im Bereich des Wohngebiets (MC042) und an den Straßenschluchten Frankfurter Allee (MC174) und Schildhornstraße (MC117) sind solche Öfen noch häufiger vertreten. Seit 2012 liegen die PAK-Konzentrationen aller Stationen eng beieinander und deutlich unter dem Zielwert. Sie bewegen sich um den unteren Schwellenwert von 0,4 ng/m³. Die Luftbelastung durch die meisten direkt emittierten Schadstoffe ist in den letzten 20 Jahren stark gesunken. Beim Schwefeldioxid, das hauptsächlich aus Kraftwerken, Industrie und Kohleöfen stammte, ist dieser Rückgang am deutlichsten. Die Emissionen sind durch die Sanierung oder Stilllegung von Industrieanlagen und die Installation von Rauchgasentschwefelungsanlagen in Kraftwerken Ende der 80er Jahre in West-Berlin und nach 1990 auch in den neuen Bundesländern und osteuropäischen Nachbarländern stark gesunken. Auch der fast vollständige Ersatz von Kohleheizungen durch Gasheizungen oder Fernwärme und der Einsatz von schwefelarmen Kraftstoff haben zur Verbesserung der Luftqualität beigetragen. Seit 2004 hat sich die Schwefeldioxidimmission im gesamten Stadtgebiet, sowohl in der Innenstadt als auch in den Außenbezirken auf Jahresmittelwerte zwischen 1-4 µg/m³ eingependelt. Damit ist die Konzentration von Schwefeldioxid im Vergleich zu 1989 um 96 % zurückgegangen. Benzol gehört zu den krebserregenden Stoffen und kann Leukämie (Blutkrebs) verursachen. Benzol wird vorwiegend von Pkw mit Ottomotor emittiert. Durch den Einsatz des geregelten Katalysators, verbesserter Motortechnik, besserer Kraftstoffe und den Einsatz von Gaspendelsystemen an Tankstellen sowie in Tanklagern konnte die Emission dieses Schadstoffes in den letzten Jahren deutlich verringert werden. Entsprechend hat auch die Immissionsbelastung durch Benzol in den vergangenen Jahren in Berlin stark abgenommen. Die Benzolwerte im Jahr 2010 waren an den Hauptverkehrsstraßen nur ein Fünftel und im innerstädtischen Hintergrund nur noch ein Drittel so hoch wie 1993. Der ab 2010 einzuhaltende Grenzwert von 5 µg/m³ wird bereits seit dem Jahr 2000 unterschritten. In den letzten fünf Jahren lag auch die straßennahe Benzolkonzentration im Jahresmittel unter 1,5 µg/m³. Die nebenstehende Abbildung zeigt die langjährige Entwicklung der Kohlenmonoxid (CO) Konzentration als Jahresmittel an den Hauptverkehrsstraßen, im innerstädtischen Hintergrund und am Stadtrand. In den letzten drei Jahrzehnten nahm die Kohlenmonoxid-Belastung an den Hauptverkehrsstraßen und im innerstädtischen Hintergrund um jeweils ca. 80 % ab. Dadurch wurde auch der seit 2005 einzuhaltende Kohlenmonoxid-Grenzwert zum Schutz der menschlichen Gesundheit von 10 mg/m³ als höchster 8-Stunden-Mittelwert eines Tages an allen Messstationen nie überschritten. Der starke Rückgang der Kohlenmonoxid-Belastung wird auf die Einführung des geregelten Katalysators und effizienterer Motoren zurückgeführt. Auch der fast vollständige Ersatz von Kohleheizungen durch Gasheizungen oder Fernwärme hat dazu beigetragen. Seit 2007 werden die Messungen von CO nur noch an der Schildhornstraße und an der Frankfurter Allee durchgeführt.
Nie wurden in Rheinland-Pfalz niedrigere Luftschadstoffwerte gemessen als im vergangen Jahr. Das zeigt die aktuelle Auswertung der Jahresmittelwerte 2023 an den landesweiten Luftmessstationen. „Dass gerade in den letzten zehn Jahren die Schadstoffkonzentrationen in unseren Städten stetig gesunken sind, ist ein beeindruckendes Beispiel erfolgreicher Umweltpolitik“, freut sich Klimaschutzministerin Katrin Eder. Verantwortlich sei eine Vielzahl von Maßnahmen auf europäischer, nationaler, regionaler und lokaler Ebene. 2023 wurde der Rückgang zudem von günstigen meteorologischen Bedingungen begleitet. Einzige Ausnahme bildet Ozon. „Gerade die Belastungen durch Stickstoffdioxid (NO2) und Feinstäube, die nachweislich die größten Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben, sind stark zurückgegangen“, verdeutlicht Dr. Frank Wissmann, Präsident des rheinland-pfälzischen Landesamtes für Umwelt (LfU). Das LfU betreibt seit 1978 im Auftrag des Ministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Energie und Mobilität das Zentrale Immissionsmessnetz - ZIMEN - für Rheinland-Pfalz. Sowohl an den verkehrsnahen Messstellen wie auch im städtischen Hintergrund haben sich die Jahresmittelwerte für die Schadstoffe PM10 und Stickstoffdioxid in den vergangenen zehn Jahren nahezu halbiert. Sehr ähnlich Entwicklungen, wenn auch nicht in dieser Deutlichkeit, werden für weitere Schadstoffe wie, Ruß, Kohlenmonoxid, Benzol, sowie verschiedene Schwermetalle (Blei, Cadmium, Arsen und Nickel) verzeichnet. Die geringeren Stickoxidkonzentrationen führen allerdings dazu, dass weniger Ozon abgebaut werden kann, was die gegenläufige Entwicklung bei diesem Schadstoff erklärt. Neue EU-Grenzwerte „Die erfreuliche Entwicklung bei der Luftqualität darf uns nicht dazu verleiten, bei unseren Anstrengungen zur weiteren Reduzierung der Luftbelastung nachzulassen“, sagt Ministerin Eder. Vielmehr machten die aktuell von der EU geplanten Verschärfungen der Grenzwerte deutlich, dass das Ziel einer gesunden Luft noch lange nicht erreicht sei. Vertreter von EU-Kommission, EU-Regierungen und EU-Parlament haben sich am 20. Februar unter anderem darauf verständigt, dass die zulässigen Konzentrationen von Feinstaub der Fraktion PM 2,5 und Stickoxiden teilweise mehr als halbiert werden. Ab dem Jahr 2030 sind dann für PM 2,5 nur noch 10µg/m3 (bisher 25µg/m3) im Jahresmittel zugelassen. Beim Stickstoffdioxid ist ab 2030 nur noch eine mittlere Jahreskonzentration von 20 µg/m3 (bisher 40µg/m3) zulässig. Der neue PM10 Grenzwert wird im Jahresmittel bei 20 µg/m3 liegen (bisher 40 µg/m3). Zulässig sind künftig Überschreitungen eines Tagesmittelwertes von 45 µg/m3 (früher 50 µg/m3) an 18 statt bisher 35 Tagen. Mit diesen Verschärfungen werden die Europäischen Luftqualitätsgrenzwerte deutlich an die Empfehlungen der WHO angenähert und erfordern auch zukünftig erhebliche Anstrengungen seitens der Politik zur Erreichung der neuen Richtwerte und damit zur Verbesserung der Luftqualität. Vielfältige Ursachen Auf nationaler Ebene führte der verpflichtende Einbau von geregelten Katalysatoren (SCR-Kats etc.) in den früher 2000-er Jahren zu einer deutlichen Reduzierung der Feinstaubbelastung durch Dieselfahrzeuge. Die kontinuierliche Verschärfung der Euro-Normen bei Pkw und Lkw führten dann auch bei den Stickoxiden - hier vor allem beim Stickstoffdioxid (NO2) - zu einer erheblichen Reduzierung der Luftbelastung. Wegen der hohen Verkehrsbelastung in Mainz, Koblenz und Ludwigshafen wird der Grenzwert von 40 µg/m3 NO2 allerdings erst seit dem Jahr 2020 landesweit eingehalten. In den Großstädten waren dazu weitere, meist lokale Maßnahmen nötig wie die Ausweisung von Umweltzonen, die Förderung des öffentlichen Personennahverkehrs sowie verkehrslenkende Maßnahmen, wie die Optimierung von Verkehrsflüssen durch intelligente Verkehrssteuerungssysteme (Dosierung des Verkehrsaufkommens, Einführung von Busspuren, Verkehrsberuhigung durch die Einführung von Tempo-30 Zonen). Pressemitteilung des Ministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Energie und Mobilität
Als Luftverunreinigungen werden gemäß dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) alle Veränderungen der natürlichen Zusammensetzung der Luft bezeichnet, insbesondere durch Rauch, Ruß, Staub, Gase, Aerosole, Dämpfe und Geruchsstoffe. Laut der 39. BImSchV ist ein Schadstoff "jeder in der Luft vorhandene Stoff, der schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit oder die Umwelt insgesamt haben kann". Im Rahmen des Umweltschutzes zählen zu den relevanten Luftschadstoffen die Stoffe, für die aufgrund gesetzlicher Vorgaben eine Messverpflichtung besteht und für die es Beurteilungswerte gibt. An den Messstationen des Landes Baden-Württemberg werden je nach Lage und lokaler Immissionssituation unterschiedliche Luftschadstoffe gemessen, zu denen hier kurz einige Informationen gegeben sind. Weiterführende Informationen zu den Luftschadstoffen finden Sie im Internetangebot des Umweltbundesamtes . Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO 2 ) werden unter der Bezeichnung Stickstoffoxide (NO x ) zusammengefasst. Stickstoffoxide entstehen bei allen Verbrennungsprozessen unter hohen Temperaturen. Bedeutende Emissionsquellen sind der Kraftfahrzeugverkehr und die Verbrennung fossiler Brennstoffe. Zu den natürlichen Quellen zählen Blitze in Gewitterwolken. In der Atmosphäre wird das überwiegend freigesetzte Stickstoffmonoxid vergleichsweise schnell in Stickstoffdioxid umgewandelt. Die Umwandlungszeit ist von der Tages- und Jahreszeit sowie von der Ozonkonzentration abhängig. Tagsüber und im Sommer erfolgt die Umwandlung rasch, nachts und im Winter wesentlich langsamer. Stickstoffoxide wirken reizend auf die Schleimhäute sowie die Atemwege des Menschen und können Pflanzen schädigen. Auch eine Zunahme von Herz-Kreislauferkrankungen kann beobachtet werden. Stickstoffdioxid ist zusammen mit den flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) eine der Vorläufersubstanzen für die Bildung von bodennahem Ozon. Stickstoffoxide tragen durch die langfristige Umwandlung in Nitrat und nachfolgender Deposition zur Überdüngung der Böden in empfindlichen Ökosystemen und Gewässern bei. Über die Umwandlung zu Salpetersäure leisten sie einen Beitrag zur Versauerung. Gemäß der 39. BImSchV gelten folgende Immissionswerte für Stickstoffdioxid und Stickstoffoxide: a ) gemessen an drei aufeinanderfolgenden Stunden Partikel (Particulate Matter, PM) sind luftgetragene feste oder flüssige Teilchen, die nicht unmittelbar zu Boden sinken, sondern eine gewisse Zeit (in der Größenordnung mehrerer Tage) in der Atmosphäre verweilen und über große Distanzen transportiert werden können. Die Größe der Partikel und ihre Zusammensetzung bestimmen neben den chemischen und physikalischen Eigenschaften auch ihre Wirkung auf Mensch und Umwelt. Es werden vier Fraktionen hinsichtlich des Durchmessers der Staubpartikel unterschieden, wobei die gröberen Fraktionen immer auch die kleineren Partikel beinhalten. Die Partikel der Fraktionen kleiner als 10 µm werden auch als Feinstaub bezeichnet. Es werden primäre und sekundäre Partikel unterschieden. Primäre Partikel werden direkt in die Umwelt emittiert und können natürlichen Ursprungs sein (z. B. als Folge von Bodenerosion) oder durch menschliches Handeln freigesetzt werden (beispielsweise durch Verkehr und Feuerungsanlagen). Sekundäre Partikel entstehen erst in der Atmosphäre durch eine chemische Reaktion aus gasförmigen Vorläufersubstanzen wie Schwefeldioxid, Stickstoffoxiden oder Ammoniak. Vor allem die Partikel der Fraktionen PM 0,1 und PM 2,5 sind für Beeinträchtigungen der menschlichen Gesundheit bedeutsam. Aufgrund ihrer guten Lungengängigkeit können sie weit in den Organismus vordringen und Beschwerden des Atemtraktes und des Herz-Kreislaufsystems verursachen. Gemäß der 39. BImSchV gelten folgende Immissionswerte für Partikel der Fraktionen PM 10 und PM 2,5 : Ozon (O 3 ) ist ein chemisch sehr reaktives Gas. In der Stratosphäre oberhalb von etwa 20 km schützt es als natürliche Ozonschicht vor der schädlichen Ultraviolettstrahlung der Sonne. Ozon kommt natürlicherweise auch in den bodennahen Luftschichten vor. Die natürliche Hintergrundkonzentration beträgt hier im Mittel etwa 50 µg/m³. Bodennahes Ozon stammt zu einem geringeren Teil aus dem vertikalen Transport von Ozon aus der Stratosphäre bzw. Ozonschicht. Hauptsächlich wird es aber bei intensiver Sonneneinstrahlung durch photochemische Reaktionen der Vorläufersubstanzen, insbesondere Stickstoffdioxid und flüchtige organische Verbindungen (VOC), gebildet. Ozon wird somit nicht direkt aus Quellen emittiert, sondern bildet sich erst in der Atmosphäre. Ozon wirkt in erhöhten Konzentrationen als Reizgas auf die Atemwege und kann nach tiefer Inhalation (z. B. bei sportlicher Betätigung) die Entstehung entzündlicher Prozesse im Lungengewebe fördern. Die Empfindlichkeit gegenüber Ozon ist dabei sehr individuell ausgeprägt. Zudem können erhöhte Ozonkonzentrationen in Bodennähe das Pflanzenwachstum beeinträchtigen. Gemäß der 39. BImSchV gelten folgende Immissionswerte für Ozon: a) höchster gleitender 8-Stundenmittelwert eines Tages b) gemittelt über drei Jahre, gültige Daten für ein Jahr c) AOT40 ( accmulated exposure over a threshold of 40 ppb), die summierte Differenz zwischen 1-Stundenmittelwerten über 80 µg/m³ (= 40 ppb) und 80 µg/m³ (= 40 ppb) im Zeitraum 1. Mai bis 31. Juli zwischen 8:00 Uhr und 20:00 Uhr mitteleuropäischer Zeit; gemittelt über fünf Jahre, gültige Daten für 3 Jahre Schwefeldioxid (SO 2 ) ist ein farbloses, stechend riechendes und wasserlösliches Gas. Schwefeldioxid entsteht bei der Verbrennung fossiler schwefelhaltiger Brennstoffe, insbesondere von Kohle und Heizöl. Schwefeldioxid reizt die Schleimhäute und die Atemwege. Die Kombination von Schwefeldioxid und Stäuben verstärkt die negative Wirkung auf die Gesundheit erheblich. Des Weiteren schädigt Schwefeldioxid die Pflanzen; insbesondere Nadelhölzer, Moose und Flechten reagieren empfindlich auf erhöhte Schwefeldioxidkonzentrationen in der Luft. Der Abbau von Schwefeldioxid in der Atmosphäre erfolgt durch Oxidation zu Sulfat und Schwefelsäure, die als Niederschlag ausgetragen wird. Schwefeldioxid trägt damit zur Versauerung von Böden und Gewässern sowie zu säurebedingten Korrosions- und Verwitterungsschäden an Metallen und Gestein (z. B. an Gebäuden) bei. Gemäß der 39. BImSchV gelten folgende Immissionswerte für Schwefeldioxid: a) gemessen an drei aufeinanderfolgenden Stunden Kohlenmonoxid (CO) ist ein geruchloses, brennbares und wasserlösliches Gas. Kohlenmonoxid entsteht bei der unvollständigen Verbrennung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe wie Benzin, Öl, Holz und Kohle. Einer der Hauptemittenten ist der Verkehr. Kohlenmonoxid wirkt in höheren Konzentrationen giftig, indem es den Sauerstofftransport im Blut blockiert. Vergiftungen sind um so eher möglich, je höher die Konzentration ist und je länger die Einwirkung dauert. Akute Vergiftungserscheinungen treten vor allem in geschlossenen Räumen mit laufenden Verbrennungsmotoren (z. B. Garagen) auf. In der Außenluft lassen sich üblicherweise nur relativ geringe Konzentrationen nachweisen, welche sich jedoch bei längerer Exposition ebenfalls belastend auf den Menschen, insbesondere empfindliche Bevölkerungsgruppen wie ältere Menschen, Schwangere, Kinder oder Menschen mit Vorerkrankungen des Herz-Kreislaufsystems, auswirken können. Gemäß der 39. BImSchV gilt folgender Immissionswert für Kohlenmonoxid: a) höchster gleitender 8-Stundenmittelwert eines Tages Benzol (C 6 ,H 6 ) ist der einfachste aromatische Kohlenwasserstoff. Die Flüssigkeit hat einen charakteristischen Geruch und tritt leicht in die Gasphase über. Die Hauptemissionsquellen von Benzol sind die Verbrennung von Benzin in Kraftfahrzeugen, Verdunstungsverluste beim Betanken und bei Heiß-/Warmabstellvorgängen aus den Motoren sowie Freisetzungen bei der industriellen Produktion. Eine weitere Quelle sind Holzfeuerungsanlagen. Die Aufnahme von Benzol in den menschlichen Körper erfolgt über die Atemwege. Benzol ist toxisch, jedoch spielen toxische Effekte in den in der Außenluft auftretenden Konzentrationsbereichen nur eine untergeordnete Rolle. Relevant ist die kanzerogene und erbgutschädigende Wirkung von Benzol bei längerer Exposition. Gemäß der 39. BImSchV gilt folgender Immissionswert für Benzol: Ammoniak (NH 3 ) ist ein wasserlösliches, stechend riechendes Gas. In der Natur entsteht Ammoniak bei der mikrobiellen Zersetzung stickstoffhaltiger organischer Materie (z. B. abgestorbene Pflanzenreste, tierische Exkremente), bei der sogenannten Huminifizierung. Anthropogene Ammoniakemissionen stammen überwiegend aus der Landwirtschaft; mit rund 90 Prozent aus der Intensivtierhaltung (insbesondere Rinderhaltung). Von Bedeutung sind hier vor allem die Emissionen von Tierställen sowie die Lagerung und Ausbringung von Gülle und Festmist. Eine weitere, nicht landwirtschaftliche Quelle ist der Verkehr. Durch den Einbau des Dreiwege-Katalysators bei benzinbetriebenen Kraftfahrzeugen hat im Bereich des Verkehrs die Ammoniakemission an Bedeutung zugenommen. Ammoniak wirkt reizend auf Augen, Schleimhäute und den Atemtrakt. Aufgrund der schnellen Umsetzung in der Atmosphäre, lagert sich das freigesetzte Ammoniak daher überwiegend in unmittelbarer Emittentennähe als trockene Deposition ab. Als einzige basische Komponente reagiert der Hauptteil des Ammoniaks mit den in der Atmosphäre vorhandenen Säuren wie Schwefel- oder Salpetersäure. Dabei wird Ammoniak zu Ammonium (NH 4 + ) bzw. seinen Salzen Ammoniumsulfat ((NH 4 ) 2 SO 4 ) und Ammoniumnitrat (NH 4 NO 3 ) umgewandelt, die über weite Strecken in emittentenferne Regionen transportiert werden können. Dort können sie als nasse Deposition über die Niederschläge ausgewaschen werden und in den Boden gelangen. Diese sekundär gebildeten Partikel tragen somit zur Feinstaubbelastung und durch ihre versauernde und eutrophierende Wirkung auch zur Gefährdung empfindlicher Ökosysteme bei. Der Schutz empfindlicher Pflanzen und Ökosysteme bei Einwirkung von Ammoniak ist nach Nr. 4.8. der TA Luft 2021 zu gewährleisten. Dabei wird nach Anhang 1 der TA Luft (2021) davon ausgegangen, dass keine erheblichen Nachteile für die empfindlichen Ökosysteme bestehen, wenn innerhalb eines ermittelten Mindestabstands um die Emissionsquelle die Ammoniakkonzentration von 2 µg/m³ nicht überschritten wird. Die UNECE (2010) empfiehlt zum Schutz der naturnahen Vegetation eine maximale Ammoniakkonzentration ( Critical Level ) für niedere Pflanzen wie Flechten und Moose in Höhe von 1 µg/m³ und für höherer Pflanzen von 2- 4 µg/m³. Insgesamt werden die Höchstmengen an Ammoniakemissionen durch die 39. BImSchV vom 2. August 2010 festgeschrieben. Damit hat sich Deutschland verpflichtet, seine Ammoniakemissionen auf 550 Kilotonnen pro Jahr zu reduzieren. Dieses Ziel kann nur durch verstärkte Minderungsmaßnahmen bei der Ammoniakemission im Bereich der Intensivtierhaltung erreicht werden. Zu den relevanten Inhaltsstoffen, die in der Staubfraktion Partikel PM 10 ermittelt und beurteilt werden, zählen u. a.: Die Hauptquellen atmosphärischer Emissionen von Arsen , Kadmium und Nickel sind die Verbrennung von Öl und Kohle in Feuerungsanlagen. Blei wurde bis zum Verbot bleihaltiger Zusätze in Kraftstoffen hauptsächlich durch den Verkehr freigesetzt. Freisetzungen von Benzo[a]pyren in die Luft werden nicht nur durch den Verkehr verursacht, sondern überwiegend durch Verbrennungsprozesse in Feuerungsanlagen, so dass hohe Benzo[a]pyrenkonzentrationen vor allem im Umfeld von Holz- und Kohlefeuerungen auftreten. PAK reichern sich in der Umwelt an und werden kaum abgebaut. Sie lassen sich ubiquitär nachweisen. Ruß entsteht bei der unvollständigen Verbrennung bzw. der thermischen Spaltung von dampfförmigen kohlenstoffhaltigen Substanzen. Wichtige Quellen sind Fahrzeuge und Maschinen ohne Partikelfilter, Holzfeuerungen und offene Feuer mit Wald-, Feld- und Gartenabfällen. Während reines elementares Arsen nicht giftig ist, weisen die dreiwertigen, löslichen Arsenverbindungen ein hohes akut toxisches Potenzial auf. Bei den anderen Schwermetallen haben weniger akut toxische Effekte Bedeutung für gesundheitliche Beeinträchtigungen als vielmehr die Akkumulation im Körper aufgrund langjähriger Exposition und inhalativer oder oraler Aufnahme. Blei kann u. a. zu ierdenfunktionsstörungen, zu Schäden des blutbildenden Systems und der Muskulatur sowie des Nervensystems führen. Zudem kann es fruchtschädigend wirken und die Zeugungsfähigkeit beeinträchtigen. Kadmium kann u.a. den Eiweiß- und Kohlenhydrastoffwechsel stören sowie Knochenschäden und Erkrankungen des Immun- und Nervensystems verursachen. Bestimmte Kadmiumverbindungen sind kanzerogen und erbgutschädigend. Nickel ist ein häufiger Auslöser für Kontaktallergien und kann u. a. die Lunge und das Immunsystem schädigen. Es wirkt außerdem fruchtschädigend. Nickelstäube stehen ferner im Verdacht, kanzerogen zu sein. Die PAK einschließlich Benzo[a]pyren sind toxisch, einige PAK sind kanzerogen und stehen im Verdacht, frucht- und erbgutschädigend zu sein. Ruß gilt als kanzerogen. Dabei beruht die schädigende Wirkung des Rußes auch auf anhaftenden Substanzen, wie z. B. krebserregende PAK, welche ebenfalls bei Verbrennungsprozessen entstehen und zusammen mit dem Ruß in den Körper gelangen können. Gemäß der 39. BImSchV gelten folgende Immissionswerte für die Schwermetalle und Benzo[a]pyren als Gesamtgehalt in der Partikelfraktion PM 10 : Für Ruß besteht derzeit kein rechtlich verbindlicher Ziel- oder Grenzwert. Die 23. BImSchV (aufgehoben im Juli 2004) enthielt einen Maßnahmenwert von 8 µg/m³ für das Jahresmittel. Über den interaktiven Dienst UDO ( U mwelt- D aten und -Karten O nline) der LUBW können einzelne Daten bis hin zu mehrjährigen Zeitreihen der relevanten Luftschadstoffe abgerufen werden. Die gemäß der 39. BImSchV wichtigsten Kenngrößen der relevanten Luftschadstoffe wurden bis einschließlich der Jahresdaten 2016 in den jährlich erscheinenden LUBW-Berichten "Kenngrößen der Luftqualität" und "Ergebnisse der Spotmessungen in Baden-Württemberg" zusammengestellt. Seit dem Jahr 2017 erfolgt die gemeinsame Darstellung aller Jahresdaten im ebenfalls jährlich erscheinenden LUBW-Bericht "Luftqualität in Baden-Württemberg" . Die Jahresberichte zur Luftqualität ab dem Jahr 2021 werden nicht mehr in Berichtsform als pdf-Dateien angeboten – die jahresscharfen Auswertungen zur Luftqualität werden als Websites unter " Daten und Auswertungen " bereitgestellt.
Forschende des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf haben einen neuen Batterietyp entwickelt, der ohne das teure Edelmetall Platin auskommt und zudem deutlich günstiger als herkömmliche Modelle wäre. Die Zink-Luft-Batterien funktionieren auf chemischer Basis und könnten ein wichtiger Faktor für die Energiewende sein, da sie erneuerbare Energiequellen effizienter nutzen und auch bei Dunkelheit Strom aus Solarenergie speichern könnten. Der neue Katalysator auf Basis des häufigen Elements Zirkonium (als Substitut von Platin) treibt die Lade- und Entladeleistung des Akkus nach oben und ist zudem sehr langlebig. Die Forschenden testeten ihren Prototypen über 130 Betriebsstunden, wobei die Kapazität immer noch bei 92% der ursprünglichen Leistung lag. Die Größe der Metallpartikel beeinflusst die Leistungsfähigkeit der Katalysatoren und die Katalytische Wirksamkeit der Metallatome nimmt in der Regel zu, je kleiner die Partikel werden. Die Forschenden wollen nun ein neues Konzept für Batterie-Strukturen entwickeln, das zu innovativen Einzelatom-Katalysatoren führen könnte. Der Katalysator in einer Zink-Luft-Batterie verringert die sogenannte Überspannung, die beschreibt, in welchem Maße die tatsächliche chemische Reaktion in der Batterie von dem abweicht, was theoretisch erwartet werden kann. Katalysatoren sind daher unverzichtbar für die Effizienz chemischer Energiespeicher und neue Katalysatoren, die häufiger vorkommen und günstiger sind als Platin, sind dringend notwendig.
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