Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), Messungen stabiler Isotopenverhältnisse in flüchtigen organischen Verbindungen im Ausfluss von Ballungszentren. Dieser Antrag ist ein Beitrag zu den HALO-Missionen EMeRGe-EU und EMeRGe-ASIA" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Wuppertal, Fachgruppe Physik.Die Auswirkungen von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) auf die Luftqualität und damit auf die Gesundheit der Menschen auf lokaler oder regionaler Skala sind direkt offenkundig durch die schädlichen Effekte auf die Lebenswelt. Noch bedeutender ist die kritische Rolle, die VOC in chemischen Prozessen der Atmosphäre einnehmen. Die Bildung vieler sekundärer organischer Schadstoffe in der Atmosphäre wie Ozon, Peroxide, Aldehyde, Peroxyacetylnitrate und sekundäre organische Aerosole hängt entscheidend von der Verfügbarkeit der VOC und ihrer Vorläufersubstanzen ab. Wir planen die Messung von Isotopenverhältnissen und Konzentrationen spezifischer VOC in der Abluft großer Ballungszentren (MPC) in Europa und Asien durch Einsatz des Luftprobensammlers MIRAH auf den HALO-Missionen EMeRGe-EU und EMeRGe-Asia. Die Luftproben werden im Labor mittels Gaschromatographie-Verbrennungs-Isotopen-Massenspektrometrie analysiert. Isotopenverhältnisse in VOC sind wertvolle Indikatoren zur Untersuchung von Reaktionen, die derzeitigen Messverfahren nicht direkt zugänglich sind. Transport- und Mischungsprozesse in der Atmosphäre können damit visualisiert werden, wertvolle Information über dominante Prozesse, an denen VOC beteiligt sind, gewonnen werden. Bereits in den letzten HALO-Missionen, TACTS/ESMVal und den beiden OMO-Missionen, konnten wir zeigen, dass die beantragte Messmethode ein sensitives Werkzeug ist, z.B. für Quellstudien von VOC, zur Ableitung von Transportwegen und deren Einfluss auf die Verteilung der VOC, zur Abschätzung des Mischungsgrads, der Unterscheidung zwischen dynamischen und chemischen Prozessen, als auch zur Untersuchung atmosphärischer Umwandlung und Verweilzeit spezifischer VOC. Die Wertstellung dieser Ergebnisse wird sogar noch gesteigert durch den Vergleich mit Ergebnissen aus 3-dimensionalen Chemie-Transport-Modellen. Die folgenden geplanten wissenschaftlichen Zielsetzungen betten sich in die übergreifenden Ziele von EMeRGe-EU and EMeRGe-ASIA: (1) Messung der Zusammensetzung der in Europa und Asien entspringenden Schadstofffahnen und Bestimmung des Beitrags bestimmter VOC an der Zusammensetzung der Atmosphäre; (2) Bestimmung der weitreichenden Luftverschmutzung sowie deren Einfluss auf die Verteilung bestimmter VOC; (3) Identifizierung möglicher Unterschiede im Transport und der Umwandlung von VOC, die mit besonderen einzigartigen Charakteristiken europäischer und asiatischer MPCs verbunden sind; (4) Identifizierung von Oxidations- und Zwischenprodukten des VOC-Abbaus; (5) Informationsgewinnung über Oxidationswege durch Messung von Vorläufer- und Oxidationsprodukten; (6) Altersbestimmung von Luftmassen in unterschiedlichen Stadien der Schadstofffahnen; (7) Gegenüberstellung photochemischer Prozessierung gegen Transport und Mischung; (8) Verbindung der Informationen aus Isotopenverhältnissen mit bestimmten regionalen meteorologischen Daten; (9) Bereitstellung der Messdaten für Chemietransportmodelle.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), Chemische Zusammensetzung und zeitliche Veränderung von leicht flüchtigen organischen Verbindungen im Luftaustrag großer Bevölkerungszentren während EMeRGe (Chocolate)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung - Atmosphärische Spurenstoffe und Fernerkundung.Verbessertes Verständnis der Emissionen von leichten flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) und deren genaue Zusammensetzung aus großen Populationszentren sowie deren chemische Veränderung windabwärts. Dies beinhaltet die Messung möglichst vieler VOCs mit unterschiedlichen Eigenschaften wie chemische Lebensdauern, chemische Eigenschaften (z.B. unterschiedliche Abbauprozesse wie z.B. Reaktion mit OH, NO3, O3, Photolyse), Wasserlöslichkeit (Auswaschung und/oder trockene Deposition), Dampfdruck (auswirkend auf Bildung und Wachstum von organischen Aerosolen). Eine wichtige Frage ist diesbezüglich die Rolle von biogenen Emissionen in asiatischen Megastädten. Die gesammelten Daten sollen mit Simulationen des neuen Klimamodells ICON-ART in Kollaboration mit der Modellgruppe des IMK (Institut für Meteorologie und Klimaforschung) verglichen werden. Hierbei geht es darum Schwachstellen in den verwendeten Emissionsdaten und der chemischen Prozessierung entlang der Transportpfade aufzudecken. Des Weiteren können hier auch die Wechselwirkungen mit organischen Aerosolen sowie Mischungs- und Verdünnungsprozesse mit Hintergrundluftmassen untersucht werden.Ausserdem sollen die Quelltypen und deren Aufteilung von europäischen und asiatischen Megastädten identifizert und quantifiziert werden. Unterschiede diesbezüglich werden erwartet und wurden bereits identifiziert (Guttikunda, 2005; von Schneidemesser et al., 2010; Borbon et al., 2013), z.B. aufgrund von unterschiedlichen Treibstoffen, PKW und LKW - Typen / Alter, Abfall-Zusammensetzungen / Management, Energieerzeugung, etc. Zum Beispiel ist Acetonitril ein verlässlicher Marker für Biomassenverbrennung und es wird vermutet, dass dessen Bedeutung in Asien wesentlich größer ist als in Europa. Eine weitere Frage ist, ob die photochemische Ozonbildung windabwärts von Megastädten durch NOx oder durch VOCs limitiert ist und wie verändert sich dies entlang der Transportpfade bzw. mit dem Alter der Luftmasse. Gibt es diesbezüglich allgemeine Unterschiede zwischen asiatischen und europäischen Megastädten und wie ist der Einfluss biogener Emissionen?
Das Projekt "Untersuchungen zum biogenen und anthropogenen Anteil der Ethylenemission und -immission in einem unter Ozonstress stehendem älteren Fichten-Buchen-Mischbestand" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung, Fraunhofer-Institut für Atmosphärische Umweltforschung.Ethylen spielt eine bedeutsame Rolle in Bildungs- und Abbauprozessen troposphärischen Ozons. Zudem kommt Ethylen in der Wechselwirkung zwischen Biosphäre und Atmosphäre eine besondere Bedeutung zu. So kann es durch Bildung von Ozon indirekt zu einer Schädigung von pflanzen führen, andererseits wird unter Stressbedingungen, z.B. unter erhöhten ambienten Ozonkonzentrationen, Ethylen von Pflanzen abgegeben. Ethylen wird jedoch auch von anthropogenen Quellen emittiert. Ziel des Vorhabens ist die Untersuchung des biogenen und anthropogenen Anteils der Ethylenemission und -immission in einem unter Ozonstress stehendem Waldgebiet. Das Vorhaben wird im besonderen auf die Ethylenemission von Buchen eingehen. Mittels gaschromatographischer Online-Messung von Ethylen, Isopren sowie Acetylen sollen die Emissions- und Immissionsgänge im Tagesverlauf sowie während einer Vegetationsperiode erfasst werden. Isopren wird nur durch biogene Prozesse emittiert. Für Acetylen sind keine biogenen Quellen bekannt. Somit ist über die gleichzeitige Messung von Acetylen und Isopren eine Diskriminierung des biogenen Anteils der Ethylenemissionen und -immissionen möglich. Als weitere Absicherung des biogenen Ethylenanteils soll die in der Ethylenbiosynthese wichtige Ethylenvorstufe 1-Aminocyclopropan1-Carboxylsäure berücksichtigt werden.
Das Projekt "Beobachtung von Peroxyradikalen in dem städtischen Wald und Vergleichsübung von Peroxyradikale- Messmethoden" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bremen, Institut für Umweltphysik.Peroxyradikale sind kurzlebige Spezies, die an den meisten Oxidationsprozessen in der Atmosphäre beteiligt sind, die zur Bildung von langlebigeren und chemisch oder toxikologisch wichtigen Schadstoffen wie Ozon führen. Insbesondere in Gebieten, die von komplexen Emissionsquellen betroffen sind, sind Peroxyradikal-Messmethoden mit ausreichender Genauigkeit, Reproduzierbarkeit und Empfindlichkeit erforderlich, um die chemische Umwandlung der städtischen Umweltverschmutzung zu verstehen. In dieser Hinsicht ermöglichen Vergleiche von state-of-the-art Sensoren in chemischen Reaktorkammern deren Charakterisierung unter kontrollierten Bedingungen und verbessern das Vertrauen in die Messung von Peroxyradikalen.SPRUCE strebt ein besseres Verständnis der Rolle der Peroxyradikale bei atmosphärischen chemischen Umwandlungen an, die aus der Wechselwirkung zwischen urbanen anthropogenen und ländlichen biogenen Emissionen resultieren. Im Rahmen der vorgeschlagenen Arbeit wird das vorhandene PeRCEAS-Instrument (Peroxy Radical Chemical Enhancement and Absorption Spectrometer) an der Messkampagne des internationalen Projekts ACROSS (Atmospheric ChemistRy Of the Suburban Forest) zur Untersuchung des Schadstoffausflusses von Paris über ein Waldgebiet, und in der internationalen Vergleichsstudie ROxCOMP22 für wissenschaftliche Instrumente, die atmosphärische Peroxyradikale teilnehmen. Diese beiden Messkampagnen befassen sich mit zwei Hauptaspekten von SPRUCE. Sie bieten eine einzigartige Gelegenheit für a) die Messung von Peroxyradikalen in der spezifischen Umgebung von Interesse und in Verbindung mit einer umfangreichen Reihe von Beobachtungen, die für die Interpretation der Radikalchemie von wesentlicher Bedeutung sind, und b) die Bewertung der Datenqualität und Leistungsfähigkeit von PeRCEAS, insbesondere die Überprüfung der Sensitivität und Effizienz für die Speziation der Radikale unter kontrollierten Bedingungen.Ein Schwerpunkt der Studie wird auf der Untersuchung von Oxidationsreaktionen und Ozonausbeuten in Luftmassen mit unterschiedlicher anthropogener/biogener Signatur in Abhängigkeit von der Menge und Zusammensetzung von Peroxyradikalen liegen. Numerische Berechnungen und Modelle werden durch die Beobachtungen von Vorläuferspezies eingeschränkt, um die Budgets von Peroxyradikalen abzuschätzen. Der Vergleich mit den PeRCEAS-Messungen wird verwendet, um das Verständnis der Oxidationsmechanismen in urbanen Plumes gemischt mit biogenen Emissionen zu testen. Es wird erwartet, dass die Analyse des resultierenden Datensatzes das aktuelle Wissen über die chemische Transformation von Megacity-Emissionen während des atmosphärischen Transports ergänzt.
Vorsorglich sollen Personen, die erfahrungsgemäß gegenüber Luftschadstoffen empfindlich reagieren, bei Werten von mehr als 180 µg/m³ insbesondere ungewohnte und starke körperliche Anstrengungen im Freien am Nachmittag vermeiden. Bei diesen Personen kann es zu Tränenreiz und Kopfschmerzen kommen. Höhere Konzentrationen können auch Atembeschwerden hervorrufen. Für die gesamte Bevölkerung wird eine entsprechende Empfehlung erst bei Werten oberhalb von 240 µg/m³ Ozon ausgesprochen. Die Berliner und die Besucher Berlins werden gebeten, an heißen Tagen auf die Benutzung von Kraftfahrzeugen so weit wie möglich zu verzichten , da die Abgase (Stickoxide und Kohlenwasserstoffe) die wesentliche Ursache der großräumigen Ozonbildung sind. Dies gilt auch für andere Verbrennungsmotoren, wie z.B. in Motorbooten und Rasenmähern. Der normale Aufenthalt im Freien, z.B. ein Picknick im Grünen, ein Spaziergang im Wald oder das Planschen im Schwimmbad sind unbedenklich. Es ist ratsam, z.B. anstrengenden Ausdauersport an diesen Tagen nicht am Nachmittag, wenn die Ozonkonzentration am höchsten ist, sondern eher am Morgen und am späten Abend zu betreiben. Leistungseinbußen können aber auch durch große Hitze und schwüles Wetter hervorgerufen werden; Reizreaktionen auch durch andere Luftschadstoffe sowie Staub und Pollen. Neben den Informationen hier im Internet wird über die Ozonkonzentration im Landespressedienst berichtet. Wenn an mindestens einer Meßstelle Werte oberhalb 180 µg/m³ gemessen werden, nehmen die Rundfunksender einen Hinweis auf hohe Ozonkonzentrationen in ihre Wetternachrichten auf. Die aktuelle Werte der Messstellen in Brandenburg finden Sie auf der Website des Landesumweltamtes Brandenburg . Einen Überblick über die aktuelle Verteilung der Ozonmesswerte in ganz Deutschland gibt die Website des Umweltbundesamtes . Dort werden auch Ozonvorhersagen für die nächsten zwei Tage veröffentlicht. Langjährige Entwicklung der Ozon-Belastung
Das Projekt "Quellenzuordnung der Ozonkonzentration in Deutschland durch Bestimmung der Beiträge der Vorläuferstoffe auf die Ozonbildung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) , Umweltbundesamt (UBA). Es wird/wurde ausgeführt durch: Institute for Advanced Sustainability Studies e.V. (IASS).Auch wenn Überschreitungen der Informations- und Alarmschwelle der derzeit geltenden Luftqualitäts-Richtlinie (LQ-RL) mittlerweile seltener auftreten als zu Beginn der 1990-er Jahre, ist eine deutliche Reduzierung der Zielwertüberschreitungen nicht erkennbar. Zudem zeigen die im Jahr 2019 vereinzelt gemessenen Stundenwerte um 300 mikro g/m3, dass bei außerordentlich hohen Temperaturen, die durch den Klimawandel möglicherweise vermehrt auftreten können, nach wie vor mit sehr hohen Ozonkonzentrationen gerechnet werden muss. Mit einer Quellenzuordnung (source apportionment) für Ozon soll herausgefunden werden, inwiefern Emissionen von Vorläuferstoffen innerhalb Deutschlands zur Ozonkonzentration beitragen und wie groß die Beiträge von Emissionen außerhalb Deutschlands (Nachbarländer, Europa, Welt) sind. Dabei sind sowohl die Schwankungen der Ozonkonzentration im Tages- und Jahresverlauf als auch die überregionalen Unterschiede in Deutschland zu berücksichtigen.
Die wichtigsten Fakten 2003, 2015, 2018 und 2022 waren, gemittelt über die gesamte Fläche Deutschlands, die Jahre mit der höchsten Zahl Heißer Tage. Trotz starker Schwankungen zwischen den Jahren ist der Trend insgesamt deutlich steigend. Durch den Klimawandel ist in den nächsten Jahrzehnten mit mehr Heißen Tagen in den Sommermonaten zu rechnen. Welche Bedeutung hat der Indikator? Steigende Temperaturen können sich nachteilig auf die Gesundheit des Menschen auswirken. Der Deutsche Wetterdienst hat als Kenngröße den „Heißen Tag“ definiert: Jeder Tag, dessen höchste Temperatur bei 30 °C oder höher liegt, zählt danach als Heißer Tag . Hohe Lufttemperaturen belasten den menschlichen Körper durch die Hitze nicht nur direkt, wie z.B. in Form von Kreislaufproblemen. Eine heiße Witterung kann auch Verunreinigungen der Atemluft auslösen, die wiederum Atemwegs- und Herz-Kreislauf- Erkrankungen verstärken. So begünstigt eine hohe Lufttemperatur zusammen mit intensiver Sonneneinstrahlung die Bildung von Ozon in Bodennähe, welches die Augen und Atemwege reizt. Diese Belastung kann bestehende Krankheiten der Atemwege verschlimmern und auch allergische Reaktionen auslösen. Wie ist die Entwicklung zu bewerten? Im Jahr 2024 gab es gemittelt über die Fläche Deutschlands etwa 12,5 Heiße Tage , an denen Temperaturen von 30 °C oder mehr gemessen wurden. Besonders hoch war die Belastung durch Hitze neben 2022 in den Jahren 2003, 2015 und 2018: In diesen Jahren gab es in Deutschland gemittelt zwischen 18 und 20 Heiße Tage. Nach Anzahl der Heißen Tage wurden die zehn wärmsten Jahre alle seit 1994 registriert. Zwar schwanken die Jahreswerte dieses Indikators stark, insgesamt ist der Trend seit Beginn der Aufzeichnungen aber deutlich steigend. Klimamodellierungen zeigen, dass in Deutschland zukünftig mit länger anhaltenden Hitzeperioden und somit einer steigenden Anzahl Heißer Tage zu rechnen ist. Wie wird der Indikator berechnet? Die Temperaturmessungen der Messstationen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) sind die Grundlage des Indikators. Für Flächen, die nicht durch Messstationen abgedeckt sind, müssen sowohl die Temperaturwerte wie auch Kennwerte berechnet werden. Im Ergebnis kann die Verteilung in einem Raster (1 mal 1 Kilometer) dargestellt werden. Für jeden Rasterpunkt wird eine Jahressumme der Heißen Tage berechnet. Der Durchschnitt der Jahreswerte aller Rasterpunkte bildet den Indikator (Gebietsmittel). Weitere Informationen zum Berechnungsverfahren finden Sie in einem Bericht des DWD (Müller-Westermeier 1995). Ausführliche Informationen zum Thema finden Sie in den Daten-Artikeln "Trends der Lufttemperatur" und "Gesundheitsrisiken durch Hitze" .
Bodennahes Ozon kann Pflanzen schädigen. Wirkungsschwellenwerte (Critical Levels) markieren, welche Ozonbelastung nicht überschritten werden darf, um Schäden an Kultur- und Wildpflanzen zu vermeiden. Die Zielwerte zum Schutz der Vegetation nach EU-Richtlinie 2008/50/EG werden in Deutschland vielerorts überschritten. Neue Bewertungsmethoden führen zu einer noch präziseren Risikobewertung. Wirkungen von bodennahem Ozon auf Pflanzen Pflanzen, die zu viel Ozon durch ihre Spaltöffnungen aufnehmen, tragen oft Schäden davon. Als sichtbare Anzeichen treten Verfärbungen und abgestorbene Blattteile auf (siehe Foto „Sichtbare Blattschäden bei Kartoffelpflanzen“). Diese und andere nicht sichtbare Stoffwechselveränderungen in den Pflanzen führen bei Kulturpflanzen zu Ertrags- und Qualitätsverlusten. Bäume werden ebenfalls geschwächt. Experimente belegen langfristig verminderte Zuwachsraten und eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber anderen Stressfaktoren (siehe Foto „Zuwachsminderung bei jungen Eichen durch die Einwirkung von Ozon“). Es gibt auch deutliche Hinweise darauf, dass sich bodennahes Ozon auf die biologische Vielfalt und die Ökosystemfunktionen auswirken kann ( Bergmann 2015) . Wie bodennahes Ozon entsteht, erfahren Sie hier . Sichtbare Blattschäden bei Kartoffelpflanzen Quelle: Johann Heinrich / Thünen-Institut Braunschweig Zuwachsminderung bei jungen Eichen durch die Einwirkung von Ozon Quelle: Felicity Hayes Critical Levels für Ozon – Schutzwerte für Pflanzen „Critical Levels“ sind Wirkungsschwellenwerte zum Schutz der Vegetation, die im Internationalen Kooperativprogramm zur Bewertung von Luftverunreinigungen auf die Vegetation ( ICP Vegetation ) im Rahmen der Genfer Luftreinhaltekonvention definiert wurden. Wie hoch das Risiko durch bodennahes Ozon für Pflanzen ist, hängt neben den Ozonkonzentrationen auch vom Witterungsverlauf im entscheidenden Zeitabschnitt ab. Zwei unterschiedliche Herangehensweisen in der Risikobewertung sind zu unterscheiden: AOT40 : Die Abkürzung AOT kommt aus dem Englischen und bedeutet „Accumulation Over a Threshold“ . Bei dieser Methodik werden alle Überschreitungen eines Stundenmittels der Ozonkonzentration von 40 Teilen pro Milliarde (parts per billion, ppb ) − das entspricht 80 Mikrogramm pro Kubikmeter während der Tageslichtstunden − über die Zeitspannen mit intensivem Wachstum summiert (Critical Levels als AOT40: siehe Tab. „Konzentrationsbasierte Critical Levels für Ozon“). In dieser Zeit reagieren Pflanzen besonders empfindlich auf Ozon. Phytotoxische Ozondosis ( POD ): Eine weiterentwickelte Methodik, die das tatsächliche Risiko wesentlich präziser abbildet, bezieht sich auf den Ozonfluss aus der Atmosphäre über die Spaltöffnungen in die Pflanzen. Sie berücksichtigt, dass sich die Spaltöffnungen unter bestimmten Witterungsbedingungen schließen und dadurch der Ozonfluss unterbunden ist. Es ist zu erwarten, dass sich dieser Risikoindikator zum Schutz der Pflanzen sowohl international als auch in Deutschland durchsetzen wird (Critical Levels als POD-Werte: siehe Tab. „Critical Levels für Ozon bezogen auf kritische Ozonflüsse in die Pflanzen, standortbezogene Risikobewertung“). Einzelheiten zu diesen und weiteren Methoden der Critical Levels-Berechnung stehen im Kapitel 3 Methodenhandbuchs des International Cooperative Programme zur Modellierung und Kartierung von Critical Loads und Levels ( ICP Modelling and Mapping Manual ). Tab: Konzentrationsbasierte Critical Levels für Ozon (AOT40) Quelle: ICP Modelling and Mapping Tabelle als PDF Tabelle als Excel Tab: Critical Levels für Ozon bezogen auf kritische Ozonflüsse in die Pflanzen ... Quelle: ICP Modelling and Mapping Tabelle als PDF Tabelle als Excel Zielwerte der Europäischen Union zum Schutz der Vegetation Nach der Richtlinie 2008/50/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 21. Mai 2008 über Luftqualität und saubere Luft für Europa (in deutsches Recht umgesetzt durch die 39. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz ) gilt als Zielwert für den Schutz der Vegetation nach wie vor der Expositionsindex AOT40 von 18.000 Mikrogramm pro Kubikmeter und Stunde (µg/m³*h), gemittelt über fünf Jahre. Dieser soll seit 2010 an jeder Station eingehalten werden (siehe Abb. „Ozon AOT40 – gleitende 5-Jahres-Mittelwerte, gemittelt über alle ländlichen Hintergrundstationen“). Langfristig soll flächendeckend ein niedrigerer Zielwert von 6.000 µg/m³*h zum Schutz der Vegetation eingehalten werden (siehe Abb. „Ozon AOT40-Mittelwerte (Schutz der Vegetation) für Einzeljahre, gemittelt über alle ländlichen Hintergrundstationen“). Dieser langfristige Zielwert entspricht dem Critical Level für Ozon als AOT40 für landwirtschaftliche Nutzpflanzen (Weizen) (siehe Tab. „Konzentrationsbasierte Critical Levels für Ozon“). Die Richtlinie 2008/50/EG soll in den nächsten Jahren überarbeitet werden. Es ist anzunehmen, dass dabei auch die Zielwerte und die langfristigen Ziele zum Schutz der Vegetation an den neuesten Stand des Wissens angepasst werden. Die im Dezember 2016 überarbeitete Richtlinie (EU) 2016/2284 über die Reduktion der nationalen Emissionen bestimmter Luftschadstoffe, zur Änderung der Richtlinie 2003/35/EG und zur Aufhebung der Richtlinie 2001/81/EG empfiehlt bereits ozonflussbasierte Indikatoren und Critical Levels zur langfristigen Beobachtung und Bewertung der Wirkungen von bodennahem Ozon auf die Vegetation. Die konkreten Anforderungen für die Umsetzung dieses Wirkungsmonitorings werden in einer internationalen Expertengruppe abgestimmt. Ozon AOT40 – gleitende 5-Jahres-Mittelwerte, gemittelt über alle ländlichen Hintergrundstationen Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Ozon AOT40-Mittelwerte (Schutz der Vegetation) für Einzeljahre, gemittelt über alle ländlichen ... Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Tab: Konzentrationsbasierte Critical Levels für Ozon (AOT40) Quelle: ICP Modelling and Mapping Tabelle als PDF Tabelle als Excel Entwicklung und Ziele bei der Ozonbelastung Sowohl konzentrationsbasierte als auch flussbasierte Critical Levels für Ozon (ICP Vegetation) werden in Europa und auch in Deutschland großflächig überschritten (vgl. Bender et al. 2015 ). Einige der in diesem Forschungsbericht genannten flussbasierten Critical Levels, die für eine flächenhafte Modellierung und Bewertung herangezogen wurden, sind seither jedoch angepasst worden, sodass inzwischen eine Überprüfung der Aussagen des Berichts notwendig wäre, insbesondere für Grasland). Die Abbildung “Ozon AOT40 -5-Jahres-Mittelwerte, gemittelt über alle ländlichen Hintergrundstationen“ zeigt die über fünf Jahre gemittelten Werte für alle ländlichen Hintergrundstationen (je nach Jahr 44 bis 75). Die Mittelung über 5 Jahre dient dazu, witterungsbedingte Schwankungen auszugleichen. Die Situation kann an einzelnen Stationen deutlich besser oder schlechter sein als der Durchschnitt der Stationen, wie die Abbildung „Ozon AOT40 - Einhaltung des Zielwertes zum Schutz der Vegetation (nur ländlicher Hintergrund)“ zeigt. Ziel der Europäischen Union (EU) und Deutschlands ist es, den Zielwert für 2010 und zukünftig auch den langfristigen Zielwert (siehe Abb. „Ozon AOT40-Mittelwerte (Schutz der Vegetation) für Einzeljahre, gemittelt über alle ländlichen Hintergrundstationen“) immer an allen Stationen einzuhalten. Die scheinbar deutliche Senkung der 5-Jahres-Mittelwerte für den Zeitraum 2007 bis 2016 ist vor allem darauf zurückzuführen, dass das Jahr 2006, welches besonders hohe Ozonkonzentrationen aufwies (siehe Abb. „Ozon AOT40-Mittelwerte (Schutz der Vegetation) für Einzeljahre, gemittelt über alle ländlichen Hintergrundstationen“), aus dem Berechnungszeitraum herausfiel. 2018 war erneut ein Jahr mit sehr hoher Ozonbildung. Der erste 5-Jahres-Durchschnittswert, bei dem dieses Jahr einbezogen ist, liegt deshalb wieder deutlich höher, wenn auch unterhalb des Zielwertes. Im Gegensatz zum Zielwert ab 2010 gilt der langfristige Zielwert zum Schutz der Vegetation nach EU-Richtlinie 2008/50/EG für jedes einzelne Jahr. Die AOT40-Jahreswerte lagen von 1995 bis 2023 auch im Mittel der ländlichen Messstationen weit über dem langfristigen Zielwert und zeigten keinen eindeutigen Trend (siehe Abb. “Ozon AOT40 – Mittelwerte für Einzeljahre zum Schutz der Vegetation (nur ländlicher Hintergrund)“). Den starken Einfluss meteorologischer Verhältnisse auf die Ozonbelastung veranschaulichen vor allem die Werte der Jahre 1995, 2003, 2006 und 2018. In diesen Jahren traten während der Vegetationsperiode sehr hohe Temperaturen und Strahlungsintensitäten und somit für die Ozonbildung besonders günstige Bedingungen auf. Ozon AOT40 – gleitende 5-Jahres-Mittelwerte, gemittelt über alle ländlichen Hintergrundstationen Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Ozon AOT40 – Einhaltung des Zielwertes zum Schutz der Vegetation (nur ländlicher Hintergrund) Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Ozon AOT40-Mittelwerte (Schutz der Vegetation) für Einzeljahre, gemittelt über alle ländlichen ... Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten
Die Höhe der Ozon-Spitzenkonzentrationen und die Häufigkeit sehr hoher Ozonwerte haben seit Mitte der 1990er-Jahre deutlich abgenommen. Der Zielwert zum Schutz der menschlichen Gesundheit wird jedoch weiterhin überschritten. Im Unterschied zu der Entwicklung der Spitzenwerte nahmen die Ozon-Jahresmittelwerte in städtischen Wohngebieten im gleichen Zeitraum zu. Überschreitung von Schwellenwerten Um gesundheitliche Risiken für die Bevölkerung bei kurzfristiger Exposition gegenüber erhöhten Ozonkonzentrationen auszuschließen, legt die 39. BImSchV Informations- und Alarmschwellenwerte fest (siehe Tab. „Zielwerte, langfristige Ziele und Alarmschwellen für den Schadstoff Ozon“). Der Informationsschwellenwert von 180 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³), gemittelt über eine Stunde, dient dem Schutz der Gesundheit besonders empfindlicher Bevölkerungsgruppen. Bei der Überschreitung des Alarmschwellenwertes von 240 µg/m³, gemittelt über eine Stunde, besteht ein Gesundheitsrisiko für die Gesamtbevölkerung. Seit 1995 hat die Zahl der Stunden mit Ozonwerten über 180 beziehungsweise 240 µg/m³ deutlich abgenommen (siehe Abb. „Überschreitungsstunden der Informationsschwelle (180 µg/m³) für bodennahes Ozon, Mittelwert über ausgewählte Stationen“ und Abb. „Überschreitungsstunden der Alarmschwelle (240 µg/m³) für bodennahes Ozon, Mittelwert über ausgewählte Stationen)“). Diese Abnahme ist von zwischenjährlichen Schwankungen überlagert, die auf die jährlich schwankenden meteorologischen sommerlichen Witterungsbedingungen zurückzuführen sind. Besonders deutlich ist dies im Jahr 2003 erkennbar. Im Sommer 2003 wurde eine außergewöhnlich langanhaltende Wettersituation beobachtet, welche die Ozonbildung begünstigte. Der Ozonsommer 2003 ist daher hinsichtlich der Spitzenwerte ein Sonderfall. Verglichen mit dem Jahr 1990 sind die Emissionen der Ozonvorläuferstoffe (Stickstoffoxide und flüchtige organische Verbindungen ohne Methan) in Deutschland bis 2022 um 67 % beziehungsweise 74 % zurückgegangen (siehe „Stickstoffoxid-Emissionen“ und „Emission flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan“ ). Der geringere Ausstoß von Ozonvorläufersubstanzen führte bereits in den 1990er Jahren zu einer Abnahme der Ozonspitzenwerte. Tab: Zielwerte, langfristige Ziele und Alarmschwellen für den Schadstoff Ozon Quelle: BImSchG Tabelle als PDF Tabelle als Excel Überschreitungsstunden der Informationsschwelle (180 µg/m³) für bodennahes Ozon, Mittelwert ... Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Überschreitungsstunden der Alarmschwelle (240 µg/m³) für bodennahes Ozon, Mittelwert ... Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Zielwerte und langfristige Ziele für Ozon Seit 2010 gibt es zum Schutz der menschlichen Gesundheit für Ozon einen europaweit einheitlichen Zielwert: 120 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) als 8-Stunden-Mittel sollen nicht öfter als 25-mal pro Kalenderjahr, gemittelt über drei Jahre, überschritten werden. Um die meteorologische Variabilität der einzelnen Jahre bei einer langfristigen Betrachtung zu berücksichtigen, wird über einen Zeitraum von drei Jahren gemittelt. Die meisten Überschreitungen werden an ländlichen Hintergrundstationen registriert, also entfernt von den Quellen der Vorläuferstoffe (siehe Abb. „Prozentualer Anteil der Messstationen mit Überschreitung des Zielwertes für Ozon“). Das liegt daran, dass Stickstoffmonoxid (NO), das in Autoabgasen enthalten ist, mit Ozon reagiert. Dabei wird Ozon abgebaut, so dass die Ozonbelastung in Innenstädten deutlich niedriger ist. Andererseits werden die Ozonvorläuferstoffe mit dem Wind aus den Städten heraus transportiert und tragen entfernt von deren eigentlichen Quellen zur Ozonbildung bei. Langfristig soll der 8-Stunden-Mittelwert von 120 µg/m³ während eines Kalenderjahres nicht mehr überschritten werden. Dieses Ziel wird in Deutschland allerdings an kaum einer Station eingehalten. Die höchste Zahl an Überschreitungstagen wird üblicherweise an ländlichen Hintergrundstationen registriert (siehe Abb. „Zahl der Tage mit Überschreitung des Ozon-Zielwertes (120 µg/m³) zum Schutz der menschlichen Gesundheit, Mittelwert über ausgewählte Stationen“. Zahl der Tage mit Überschreitung des Ozon-Langfristziels (120 µg/m³) zum Schutz der Gesundheit ... Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Prozentualer Anteil der Messstationen mit Überschreitung des Zielwertes für Ozon Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Entwicklung der Jahresmittelwerte Jahresmittelwerte der Ozonkonzentrationen spielen bei der Bewertung der Belastung eine nachgeordnete Rolle. Dennoch können sie zur Beurteilung der Immissionssituation verwendet werden. Die Jahresmittelwerte haben eine größere Bedeutung für die langfristige Entwicklung der Ozonbelastung, sofern historische Werte herangezogen werden. Die Jahresmittelwerte der Ozonkonzentration von 1995 bis 2023 zeigen an städtischen Stationen insgesamt einen schwach zunehmenden Trend. Einerseits nahmen die Ozonspitzenwerte durch die Minderungsmaßnahmen für die NO x - und NMVOC -Emissionen in Deutschland deutlich ab, andererseits führte dies wegen der Verringerung des Titrationseffekts (Ozonabbau durch Stickstoffmonoxid) zu einem Anstieg der mittelhohen Ozonkonzentrationen, was schließlich bei den Jahresmittelwerten sichtbar wird (siehe Abb. „Trend der Ozon-Jahresmittelwerte“). Zudem wird von einer zunehmenden Bedeutung des interkontinentalen (hemisphärischen) Transports für die Ozonbelastung in Deutschland und Europa aufgrund der industriellen Emissionen in Asien und Nordamerika ausgegangen. Bodennahes Ozon Ozon (O 3 ) wird nicht direkt freigesetzt, sondern bildet sich in den unteren Luftschichten der Atmosphäre bis in etwa zehn Kilometer Höhe bei intensiver Sonneneinstrahlung durch komplexe photochemische Reaktionen von Sauerstoff und Luftverunreinigungen. Vor allem flüchtige organische Verbindungen ( VOC = volatile organic compounds) einschließlich Methan sowie Stickstoffoxide (NO x ) sind an diesen Reaktionen beteiligt. Herkunft Die Emissionen von flüchtigen organischen Verbindungen und Stickstoffoxiden, den sogenannten Ozon-Vorläuferstoffen, werden überwiegend durch den Menschen verursacht. Hinzu kommt eine natürliche sogenannte Ozon-Hintergrundbelastung, die von hemisphärischem Transport und natürlichen Bildungsprozessen herrührt. Eine wichtige Quelle für die Emission der Ozon-Vorläuferstoffe stellt der Kraftfahrzeugverkehr dar. Darüber hinaus werden besonders aus dem Kraftwerksbereich Stickstoffoxide und aus der Anwendung von Lacken und Lösungsmitteln flüchtige organische Verbindungen emittiert (siehe „Stickstoffoxid-Emissionen“ und „Emission flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan“ ). Die Emissionen sind teilweise auch natürlichen Ursprungs, zum Beispiel Ausdünstungen flüchtiger organischer Stoffe aus Laub- und Nadelbäumen. Gesundheitliche Wirkungen Viele Menschen leiden an Tagen hoher Ozonkonzentration an Reizungen der Augen (Tränenreiz) und Schleimhäute (Husten) sowie − verursacht durch Begleitstoffe des Ozons − an Kopfschmerzen. Diese Reizungen sind von der körperlichen Aktivität weitgehend unabhängig. Ihr Ausmaß wird primär durch die Aufenthaltsdauer in der ozonbelasteten Luft bestimmt. Die Empfindlichkeit der Menschen gegenüber Ozon ist sehr unterschiedlich ausgeprägt. Eine Risikogruppe lässt sich nicht genau eingrenzen. Man geht davon aus, dass etwa 10 bis 15 Prozent der Bevölkerung (quer durch alle Bevölkerungsgruppen) besonders empfindlich auf Ozon reagieren. Vor allem die Atemwege sind von der Ozonwirkung betroffen. Neben Reizungen der Schleimhäute in den oberen Atemwegen kann Ozon bei tiefer oder häufiger Einatmung (etwa bei körperlicher Aktivität) verstärkt bis in die tiefen Lungenabschnitte gelangen und dort durch seine hohe Reaktionsbereitschaft Gewebe schädigen und entzündliche Prozesse auslösen. Vor allem nach reger körperlicher Aktivität im Freien wurde bei Schulkindern und Erwachsenen eine verminderte Lungenfunktion nachgewiesen. Diese funktionellen Veränderungen und Beeinträchtigungen normalisierten sich im Allgemeinen spätestens 48 Stunden nach Expositionsende. Im Gegensatz zur Veränderung der Lungenfunktionswerte bildeten sich entzündliche Reaktionen des Lungengewebes nur teilweise zurück. Die Reizwirkungen sind im Sinne einer Vorschädigung des Lungengewebes zu verstehen, durch die sowohl eine Sensibilisierung durch chemische oder biologische Allergene ermöglicht als auch die Auslösung von allergischen Symptomen begünstigt werden kann. Messdaten Die Ozonkonzentration wird an rund 260 Messstationen in Deutschland überwacht. An den Messstellen, die das Umweltbundesamt im ländlichen Hintergrund betreibt, wurde im Zeitraum 1980 bis zum Ende der 1990er-Jahre ein Anstieg der Jahresmittelwerte der Ozonkonzentration registriert, der sich in den folgenden Jahren nicht fortsetzte.
Stickstoffdioxid (NO 2 ) Partikel (PM 10 ) Partikel (PM 2,5 ) Ozon (O 3 ) Meteorologie Die vorliegende Übersicht informiert über die Belastung durch die wichtigsten Luftschadstoffe und dient zur ersten Einordnung der Luftschadstoffbelastung in Berlin im Jahr 2023. Eine vollständige Auswertung für alle Luftschadstoffe erfolgt in den Jahresberichten des Berliner Luftgütemessnetzes: Luftdaten-Archiv: Berichte und ergänzende Daten Im Jahr 2023 wurde die Luftqualität gemäß 39. Bundes-Immissionsschutzverordnung (39. BImSchV) an 47 Standorten gemessen, darunter 17 Messcontainer. Sieben dieser 17 Messcontainer sind verkehrsnah und jeweils fünf in innerstädtischen Wohngebieten und am Stadtrand platziert. An den übrigen Standorten werden vereinfachte Verfahren wie Kleinstsammler oder Passivsammler eingesetzt. Links Alle Informationen zu den Messstationen und die Messwerte Stündliche aktualisierte Messergebnisse der automatischen Stationen des BLUME und ein aktueller Luftqualitätsindex Weitere Informationen zu den Grenz- und Zielwerten für die Beurteilung der Luftqualität Mehr Informationen zu den relevanten Schadstoffquellen Der lokale Dieselverkehr ist der Hauptverursacher für die Stickstoffdioxidbelastung in Berlin. Die im Jahr 2023 vom Berliner Luftgütemessnetz ermittelten NO 2 -Jahresmittelwerte sind in der Abbildung 1 dargestellt. Unterschieden wird hier zwischen automatischen Messgeräten in Messcontainern und Passivsammlern. Die Jahresmittelwerte werden für eine bessere Übersicht in Abbildung 2 als Balkendiagramm nach aufsteigender NO 2 -Belastung sortiert dargestellt. Die Passivsammler, die für die Beurteilung der Luftqualität an die EU gemeldet werden, sind in der Abbildung mit einem Stern (*) gekennzeichnet. Für das Jahr 2023 lassen sich die NO 2 -Jahresmittelwerte in Berlin wie folgt zusammenfassen: am Stadtrand: 7 bis 9 µg/m³ im städtischen Hintergrund: 12 bis 18 µg/m³ an den kontinuierlich messenden verkehrsnahen Stationen: 20 bis 32 µg/m³ beurteilungsrelevante Passivsammler an Straßen: 23 bis 38 µg/m³ Damit traten die höchsten Konzentrationen an den Straßenmessstellen auf. In den Wohngebieten der Innenstadt fällt die Konzentration etwa auf die Hälfte ab. Am Stadtrand beträgt sie nur noch circa ein Viertel der Belastung, die an den innerstädtischen Hauptverkehrsstraßen gemessen wird. Der Grenzwert für NO 2 von 40 µg/m³ (für den Jahresmittelwert) wurde 2023 an allen Messpunkten, die beurteilungsrelevant sind, eingehalten. Zusätzlich zur langfristigen Belastung mit NO 2 wird auch die kurzfristige Spitzenbelastung beurteilt. Hierfür gilt ein Immissionsgrenzwert für das 1-Stundenmittel von 200 µg/m³, wobei 18 Überschreitungen pro Kalenderjahr zulässig sind. In 2023 wurde dieser Wert an keiner Stunde und an keiner Messstation ermittelt. Im Vergleich zum Vorjahr 2022 gab es stadtweit einen leichten Rückgang der Stickstoffdioxidkonzentration. Der flächendeckende Konzentrationsrückgang weist darauf hin, dass dieser durch eine meteorologisch günstige Situation zustande gekommen ist. Auch die Flotte der Dieselfahrzeuge wird von Jahr zu Jahr sauberer, da immer mehr Fahrzeuge den strengsten Abgasstandard Euro 6d erfüllen. Zudem wurden zunehmend Doppeldeckerbusse der BVG außer Betrieb genommen, die erhöhte Stickoxidemissionen verursachen. Zwei Messstandorte gilt es 2023 differenziert zu betrachten: Der Standort Friedrichstraße 172 (MS 562) befand sich bis Juli 2023 innerhalb eines verkehrsberuhigten Bereichs, der anschließend wieder für den Verkehr geöffnet wurde. Dies erklärt den geringen Jahresmittelwert von 18 µg/m³, der somit nicht repräsentativ für eine Straßenmessstelle ist. Der Standort Schildhornstraße 76 (MC117) erfasst unter anderem die Verkehrsemissionen am Ausläufer der A100. Durch die Sperrung des Schlangenbader Tunnels seit April 2023 verteilte sich der Nord-Süd-Verkehr über die angrenzenden Wohngebiete um den Breitenbachplatz. Die Verkehrsbelastung und damit auch der Schadstoffausstoß waren somit am Standort des Messcontainers in der zweiten Jahreshälfte deutlich geringer. Dadurch sank der Jahresmittelwert gegenüber dem Vorjahr um 8 µg/m³. Im August 2022 konnten die letzten vier Streckenabschnitte mit Dieselfahrverboten aufgehoben werden. An allen Streckenabschnitten konnte 2023 kein Anstieg der Stickstoffdioxidkonzentration beobachtet werden: Bei der Beurteilung der PM 10 -Belastung wird europaweit die Konzentration der gesundheitlich besonders bedenklichen Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser kleiner als 10 Mikrometer (PM 10 ) betrachtet. Diese Partikel haben sowohl vom Menschen beeinflusste als auch natürliche Quellen. Zu letzteren gehören Bodenerosion, Meeresgischt, Waldbrände und Saharastaub sowie biogene Partikel wie Pollen, Viren, Bakterien- und Pilzsporen sowie Pflanzenreste. Primäre Partikel, die direkt aus Quellen wie Verbrennungsprozessen, z.B. Dieselruß, stammen, werden von sekundären Partikeln unterschieden, die sich in der Atmosphäre aus Schadgasen wie Schwefel- und Stickstoffoxiden, Ammoniak oder Kohlenwasserstoffen bilden. Die Bildung sekundärer Partikel muss besonders bei großräumigen Transporten von Luftschadstoffen in der Atmosphäre berücksichtigt werden. Bedeutende PM 10 -Quellen sind Verkehr, Kraft- und Fernheizwerke, Kaminöfen, Heizungen in Wohnhäusern, Baustellen, Schüttgutumschlag und verschiedene industrielle Prozesse. An verkehrsnahen Stationen treten in der Regel höhere Werte auf als im städtischen Hintergrund, insbesondere an Tagen bei Wetterlagen mit schlechten Austauschbedingungen. Hier tragen die noch nicht geminderten Emissionen aus dem Abrieb von Reifen und Bremsen sowie aus der Aufwirbelung von Partikeln von der Straßenoberfläche zu erhöhten Tagesmittelwerten bei. Zu lokalen Konzentrationsspitzen tragen zudem auch Baustellen bei. Hingegen verursacht Dieselruß nur noch etwa 4 % der PM 10 -Belastung an einer Straße. Partikel PM 10 können je nach Wetterlage über hunderte bis tausende Kilometer transportiert werden. Etwa 62 % der PM 10 -Belastung an verkehrsnahen Messpunkten in der Berliner Innenstadt stammt aus Quellen außerhalb Berlins. Seit 2005 liegt der Grenzwert für das PM 10 -Jahresmittel zum Schutz der menschlichen Gesundheit bei 40 µg/m³ und der Tagesgrenzwert bei 50 µg/m³. Letzterer darf pro Kalenderjahr maximal an 35 Tagen überschritten werden. Die Jahresmittel für die einzelnen Stationen sind in Abbildung 3 abgebildet. Für das Jahr 2023 lassen sich die PM 10 -Jahresmittelwerte in Berlin wie folgt zusammenfassen: am Stadtrand: 12 bis 15 µg/m³ im städtischen Hintergrund: 15 bis 17 µg/m³ verkehrsnah an Hauptverkehrsstraßen: 17 bis 19 µg/m³ Problematischer als der Jahresgrenzwert war stets die Einhaltung des Grenzwertes für das Tagesmittel. Tabelle 2 fasst die Zahl der Überschreitungen des Kurzzeitgrenzwertes im Jahr 2023 zusammen. Der Tagesgrenzwert für PM 10 von 50 µg/m³ als Tagesmittel wurde im Jahr 2023 an verkehrsnahen Messstationen lediglich an ein bis vier Tagen überschritten. Der höchste Tagesmittelwert von 69 µg/m³ trat wie im Vorjahr an der Silbersteinstraße auf – am Neujahrstag durch das Silvesterfeuerwerk. In Wohngebieten im städtischen Hintergrund wurde eine Überschreitung gezählt. Hier war die Ursache eine nahegelegene Baustelle. Am Stadtrand lagen wie schon 2022 alle Tagesmittelwerte unter 50 µg/m³. Somit ist weiterhin ein rückläufiger Trend erkennbar. Die jährlichen Schwankungen sind jedoch bei den Überschreitungstagen sehr viel ausgeprägter als beim Jahresmittelwert. Die Anzahl der Überschreitungen des Grenzwertes für das Tagesmittel sind noch viel stärker von meteorologischen Bedingungen und der Häufigkeit von austauscharmen Hochdruckwetterlagen mit südlichen bis östlichen Winden abhängig, als die Mittelwerte für die einzelnen Kalenderjahre. 2023 war ein meteorologisches günstiges Jahr mit wenigen Hochdruckwetterlagen und vermehrt westlichen bis südwestlichen Winden. Damit kann die geringe Anzahl an Überschreitungen erklärt werden. Eine Teilmenge des PM 10 sind die feineren Partikel PM 2,5 , deren aerodynamischer Durchmesser kleiner als 2,5 Mikrometer ist. In Berlin bestehen im Mittel ca. 60 bis 70 % der PM 10 -Fraktion aus den kleineren PM 2,5 -Partikeln. Die wichtigsten Quellen dieser kleinen Partikel sind Verbrennungsprozesse und die Bildung von Sekundärpartikeln aus Gasen. Die Jahresmittel für die einzelnen Stationen sind in Abbildung 4 abgebildet. Für das Jahr 2023 lassen sich die PM 2,5 -Jahresmittelwerte in Berlin wie folgt zusammenfassen: am Stadtrand: 8 bis 9 µg/m³ im städtischen Hintergrund: 10 µg/m³ verkehrsnah an Hauptverkehrsstraßen: 11 bis 12 µg/m³ Der seit 2015 gültige Grenzwert für den Schutz der menschlichen Gesundheit von 25 µg/m³ im Jahresmittel wurde an allen Messstationen eingehalten. Gegenüber 2022 konnte berlinweit ein leichter Rückgang der PM 2,5 -Konzentration festgestellt werden. Grund dafür ist womöglich die günstigere meteorologische Situation im Jahr 2023. Bodennahes Ozon ist ein Schadstoff, der nicht direkt freigesetzt, sondern in der Atmosphäre bei intensiver Sonneneinstrahlung über photochemische Prozesse aus Stickstoffdioxid gebildet wird. Dabei entsteht ein Gleichgewicht zwischen Auf- und Abbau, da das dabei entstehende Stickstoffmonoxid wiederum Ozon abbaut. Der Kreislauf wird jedoch durch einige Stoffe gestört und das vorherrschende Gleichgewicht verschiebt sich zur verstärkten Ozonbildung. Zu den wichtigen Störstoffen gehören flüchtige organische Verbindungen (VOC), Kohlenstoffmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe wie Methan. Diese sogenannten Ozonvorläufersubstanzen stammen sowohl aus menschengemachten, als auch aus natürlichen Quellen. In Berlin wird bodennahes Ozon seit Jahren an zwei städtischen und fünf regionalen Hintergrundstationen am Stadtrand gemessen. Am Stadtrand treten tendenziell die höchsten Konzentrationen auf, da dort der Abbau von Ozon durch geringe Stickstoffmonoxid-Konzentrationen eingeschränkt ist. Im Jahr 2019 wurde das Ozon-Monitoring um die Messstelle in der Frankfurter Alle (MC174) erweitert, da sich ein steigender Trend in der mittleren Belastung angedeutet hat. JM: Jahresmittel MAX_8h: Maximaler 8-Stunden-Mittelwert N120_8h: Anzahl an Tagen, an denen Max_8h den Zielwert von 120 µg/m³ überschritten hat N120_3J: Anzahl an Tagen, an denen N120_8h über die letzten 3 Kalenderjahre den Zielwert von 120 µg/m³ überschritten hat. N180: Anzahl der 1-Stunden-Mittel in denen die Informationsschwelle von 180 µg/m³ überschritten wurde Zum Schutz der menschlichen Gesundheit gibt es eine Reihe von Kennwerten. Diese sind in Tabelle 3 für das Jahr 2023 aufgeführt. Zunächst aufgeführt ist das Jahresmittel (JM). Einen Grenzwert gibt es hierfür nicht. Auffällig ist, dass alle Werte nahe bei einander liegen, was auf eine gleichmäßige Verteilung der Ozonbelastung hindeutet. Der europaweite Zielwert zum Gesundheitsschutz ist der Mittelwert über 8 Stunden bei einer Konzentrationsschwelle von 120 µg/m³ (N120_8h) mit einer zulässigen Anzahl von Überschreitungen an 25 Tagen im 3-Jahresmittel (N120_3J). Der Wert wird über 3 Jahre gemittelt, um den starken Einfluss der Witterung auf die Ozon-Konzentration zu berücksichtigen. Der höchste 8-Stunden-Mittelwert wurde 2023 in Friedrichshagen mit 142 mg/m³ gemessen. Hier wurden auch die meisten Überschreitungen verzeichnet. Der europaweite Zielwert wurde im Jahr 2023 dennoch an allen Messstationen eingehalten. Zusätzlich zum Zielwert gibt es eine Alarmschwelle, bei dessen Überschreitung bereits bei kurzzeitiger Exposition eine Gefahr für die menschliche Gesundheit besteht. Für Ozon wird ab einer Konzentration von 180 µg/m³ die Öffentlichkeit informiert und ozonempfindlichen Personen wird empfohlen, lang andauernde und körperlich anstrengende Tätigkeiten im Freien zu vermeiden. Zu einer Überschreitung der Informationsschwelle von 180 µg/m³ kam es im Kalenderjahr 2023 nicht. AOT40: Summe der Ozon-Werte, die über 80 µg/m³ (40 ppb) liegen, addiert über die Monate Mai bis Juli zwischen 8:00 Uhr und 20:00 Uhr (Langfristiges Ziel zum Schutz der Vegetation: 6.000 µg/m³ h) AOT40_5: AOT40 gemittelt über die letzten 5 Kalenderjahre (Zielwert zum Schutz der Vegetation ab 2010: 18.000 µg/m³ h) *: nicht genug Messwerte Ähnlich wie für den Schutz der menschlichen Gesundheit wird ein Indikator für die Schädigung der allgemeinen Vegetation in Form des Summenparameters AOT40 (Accumulated Ozone Exposure over a threshold of 40 ppb) verwendet. Dieser ist in Tabelle 4 aufgelistet. Der AOT40 wird aus der kumulierten Differenz zwischen einem Stundenwerten über 40 ppb und dem Schwellenwert von 40 ppb (das entspricht ca. 80 µg/m³) in Bodennähe ermittelt. Dabei wird nur der Zeitraum innerhalb der Vegetationsperiode, d.h. von Mai bis Juli, zwischen 8 und 20 Uhr (MEZ) berücksichtigt. Zu dieser Zeit gelten Pflanzen als besonders ozonempfindlich. Seit 2010 ist ein Zielwert (AOT40_5) von 18.000 µg/m³ h, gemittelt über 5 Jahre, soweit wie möglich einzuhalten. Als langfristiges Ziel ist ein Jahreswert von 6.000 µg/m³ h festgelegt, allerdings ohne Angabe, bis wann dieser Wert eingehalten werden soll. Der AOT40, die Summe über Mai bis Juli, lag im Kalenderjahr 2023 bei einem Maximalwert von 16.543 µg/m³ h. Der AOT40_5-Wert, also der ATO40-Wert gemittelt über 5 Jahre, lag zwischen 7.836 und 15.502 µg/m³ h und blieb damit auch an der höchst belasteten Messstation in Friedrichshagen (MC085) unter dem seit 2010 geltenden Zielwert zum Schutz der Vegetation von 18.000 µg/m³ h. Dahingegen wird das langfristige Ziel von 6.000 µg/m³h deutlich überschritten. Das Wetter hat einen erheblichen Einfluss auf die Luftqualität und trägt zu Schwankungen der Jahresmittelwerte und der Kurzzeitwerte von Jahr zu Jahr bei. Dabei werden sowohl der Ausstoß von Schadstoffen als auch deren Transport, Umwandlung und Ausscheidung aus der Atmosphäre beeinflusst.
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