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NO2 - flächenhafte Belastung (2019)

Flächenhafte Belastung mit dem Luftschadstoff Stickstoffdioxid (NO2), Modellierung 2019

Katalytisch aktive Baustoffe zum Abbau von Schadstoffen in städtischen Atmosphären

Mehr als 90 Prozent der anthropogen emittierten Stickstoffoxide entstehen als Nebenprodukte von Verbrennungsvorgängen. Verursacher sind Kfz-Motoren, Feuerungsanlagen der Kraftwerke, Industriebetriebe und Hausheizungen. Der Verkehr ist die Emittentengruppe mit den höchsten Anteilen an Stickstoffoxiden (NOX). Trotz der in den vergangenen Jahren verstärkten Anstrengungen, die NOX-Emissionen zu reduzieren (Kfz-Katalysatoren, Rauchgasentstickungsanlagen) führen hohe Verkehrsdichten in Ballungsräumen und oftmalige Inversionswetterlagen zu erheblichen NOX-Belastungen. So kommt es, dass in Innenstadtbereichen trotz der erwähnten Emissionsminderungsmaßnahmen, aufgrund des ständig steigenden Verkehrsaufkommens, Grenz- bzw. Richtwerte überschritten werden. Ein neues Verfahren zur Minimierung der Immissionen basiert darauf, vorhandene Gebäudeoberflächen (z. B. Dächer, Häuserfassaden, Verglasungen) zur Reduktion von Stickoxiden in städtischen Atmosphären zu nutzen. Hierzu sollen die katalytischen bzw. photokatalytischen Eigenschaften bestimmter Substanzen gezielt baulich eingesetzt werden. Der katalytische Abbau von NOX in Rauchgasentstickungsanlagen ist ein umfangreich erforschtes Gebiet der technischen Chemie. Erst oberhalb Temperaturen von 250 - 400 Grad C erreichen die Katalysatoren Umsatzgeschwindigkeiten, die für die technische Nutzung brauchbar sind. In Großstädten stehen ausgedehnte Gebäudeflächen zur Verfügung. Würde ein Teil dieser Flächen aus katalytisch aktiver Bausubstanz bestehen, so wären hier auch langsame, auf niedrigem Temperaturniveau (Sommeraußentemperatur) stattfindende katalytische Reaktionen interessant, da die großen Flächen den Nachteil geringer Umsätze kompensieren würden. Diese neue Gruppe von funktionellen Baustoffen für den passiven katalytischen Schadstoffabbau werden als p-Baustoffe (Protective Integrated Building Materials) bezeichnet. Erste Voruntersuchungen mit beschichteten Dachsteinen waren erfolgreich.

Der Nadelblatt-Apoplast der Fichte als Lebens- und Reaktionsraum für autotrophe Nitrifizierer

Eigene Untersuchungen in einem hohen atmogenen N-Eintrag sowie erhöhten NH3- und NO2-Konzentrationen in der Außenluft ausgesetzten Fichtenwald-Ökosystem zeigen erstmals, dass autotrophe Nitrifizierer einen für diese Mikroorganismen zuvor nicht identifizierten Lebensraum, die Phyllosphäre, wahrscheinlich den Nadelapoplasten, besiedeln. Erste Ergebnisse aus in situ-Begasungsexperimenten von Fichtenzweigen dieses Standorts mit NH3 bzw. mit NH3 plus 10 Pa C2H2 (als Inhibitor der Ammoniak-Monooxygenase: AMO) deuten darauf hin, daß die beobachtete NH3-Aufnahme über die Fichtennadeln nicht allein auf pflanzliche Aktivität zurückgeführt werden kann, sondern das autotrophe Nitrifizierer hierzu wesentlich beitragen. Ziel des Vorhabens ist es, unter Einsatz molekularbiologischer und mikroskopischer Techniken (confokales LSM) zum einen die Besiedlung des Nadel-Apoplasten von Fichten durch autotrophe NH3- und NO2-Oxidierern zu charakterisieren, zum anderen die Aufnahme von atmosphärischem NH3 und NO2 in die Nadelblätter in Abhängigkeit von dieser Besiedlung zu quantifizieren. Zu diesem Zweck sollen an zwei unterschiedlich stark atmogenen N-Einträgen ausgesetzten Fichten-Standorten die Nitrifizierer im Nadel-Apoplasten genau lokalisiert und deren Zellzahlen quantifiziert werden. Diese Daten sollen mit Ergebnissen aus NH3-Gaswechselmessungen korreliert werden, die mit bzw. ohne C2H2 als Inhibitor der AMO durchgeführt werden. Darüber hinaus soll die NH3- sowie NO2-Aufnahme an sterilen bzw. mit Nitrifizierern inokulierten Fichtenjungpflanzen parametrisiert sowie im Rahmen von 15NO3-Nachweis in der apoplastischen Waschflüssigkeit die Nitrifiziereraktivität zusätzlich nachgewiesen werden.

NO2 - Straßenrandbelastung (2019)

Belastung mit dem Luftschadstoff Stickstoffdioxid (NO2) an den Dresdner Hauptverkehrsstraßen, Modellierung 2019

NO2 - Straßenrandbelastung (2019) (WFS Dienst)

Belastung mit dem Luftschadstoff Stickstoffdioxid (NO2) an den Dresdner Hauptverkehrsstraßen, Modellierung 2019

NO2 - flächenhafte Belastung (2019) (WMS Dienst)

Flächenhafte Belastung mit dem Luftschadstoff Stickstoffdioxid (NO2), Modellierung 2019

NO2 - flächenhafte Belastung (2019) (WFS Dienst)

Flächenhafte Belastung mit dem Luftschadstoff Stickstoffdioxid (NO2), Modellierung 2019

NO2 - Straßenrandbelastung (2019) (WMS Dienst)

Belastung mit dem Luftschadstoff Stickstoffdioxid (NO2) an den Dresdner Hauptverkehrsstraßen, Modellierung 2019

Indikator: Luftqualität in Ballungsräumen

<p>Die wichtigsten Fakten</p><p><ul><li>Die Grundbelastung in deutschen Ballungsräumen überschreitet ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=WHO#alphabar">WHO</a>⁠-Empfehlungen aus dem Jahr 2021 für Feinstaub (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM25#alphabar">PM2,5</a>⁠) und Stickstoffdioxid (NO₂) deutlich.</li><li>In der Nähe von Schadstoffquellen können die Belastungen sogar wesentlich höher sein.</li><li>Bei NO₂ und PM2,5 hat sich die Situation seit dem Jahr 2000 erheblich verbessert, die WHO-Empfehlungen von 2021 werden aber noch deutlich überschritten.</li><li>Die Belastung durch Ozon und PM2,5 ist stark von der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=Witterung#alphabar">Witterung</a>⁠ abhängig. Die Werte schwanken deshalb stark.</li></ul></p><p>Welche Bedeutung hat der Indikator?</p><p>Stickstoffdioxid (NO2), Feinstaub (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM25#alphabar">PM2,5</a>⁠) und Ozon (O3) sind besonders relevant für die menschliche Gesundheit. Alle drei Schadstoffe belasten die Atemorgane. Auch Ökosysteme werden durch Ozon geschädigt.</p><p>Im Jahr 2021 veröffentlichte die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=WHO#alphabar">WHO</a>⁠ aktualisierte Empfehlungen zur Luftqualitätsbewertung auf Basis neuester wissenschaftlicher Erkenntnisse zu den gesundheitlichen Wirkungen von Luftschadstoffen (<a href="https://apps.who.int/iris/handle/10665/345329">WHO 2021</a>), die zur Bewertung des Indikators herangezogen werden.</p><p>Prekär ist die Luftqualität vor allem in Ballungsräumen, in denen ein Drittel der deutschen Bevölkerung lebt: Industrie, Verkehr und Wohngebiete liegen hier nah beieinander. Einbezogen werden die Messstationen, die die Belastung im „städtischen Hintergrund“ messen, also die Grundbelastung der Stadt. An verkehrsreichen Standorten in Städten kann die Belastung jedoch deutlich höher sein. Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a>⁠ stellt den mittleren Abstand aller Messstationen im städtischen Hintergrund von den Richtwerten der WHO dar.</p><p>Wie ist die Entwicklung zu bewerten?</p><p>Seit dem Jahr 2000 ist die Belastung durch Stickstoffdioxid und Feinstaub deutlich zurückgegangen, liegt aber auch aktuell noch weit über dem Ziel, bei Stickstoffdioxid 28 % über dem Ziel und bei ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM25#alphabar">PM2,5</a>⁠ ca. 61 %. Die Ozonbelastung ist stark schwankend. Dies liegt vor allem am Einfluss der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=Witterung#alphabar">Witterung</a>⁠: In heißen Sommern wie 2003 oder 2015 steigt die Ozon-Konzentration stark an. Deshalb kann für die letzten Jahre keine Aussage über den Trend der Entwicklung gemacht werden.</p><p>Die EU schrieb ihre Luftqualitäts-Ziele 2008 in der <a href="http://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX:32008L0050">Luftqualitäts-Richtlinie</a> fest (EU-RL 2008/50/EG), im Oktober 2022 legte die Kommission einen Vorschlag zur Revision dieser Richtlinie vor (<a href="https://environment.ec.europa.eu/publications/revision-eu-ambient-air-quality-legislation_en">KOM 2022</a>), der die neuen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=WHO#alphabar">WHO</a>⁠-Empfehlungen 2021 berücksichtigen soll. Doch auch einige der weniger ambitionierten Ziele der derzeitigen EU-Richtlinie verfehlt Deutschland noch <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/luftqualitaet-2024">(UBA 2025)</a>. Bis die Luft in den Ballungsräumen wirklich ausreichend „sauber“ ist, ist also noch ein weiter Weg zu gehen.</p><p>Wie wird der Indikator berechnet?</p><p>Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a>⁠ basiert auf Messdaten der Luftqualitätsmessnetze der Bundesländer. Betrachtet werden alle Messstellen eines Ballungsraums zur Messung der Belastung im städtischen oder vorstädtischen Hintergrund. Für diese Messstellen wird die Über- oder Unterschreitung der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=WHO#alphabar">WHO</a>⁠-Empfehlungen 2021 für die drei Schadstoffe NO₂, ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM25#alphabar">PM2,5</a>⁠ und O₃ berechnet. Für jeden Ballungsraum wird der mittlere Abstand der Werte aller Messstationen zur WHO-Empfehlung 2021 errechnet. Die mittleren Abstände werden dann über alle Ballungsräume gemittelt und mit dem Wert der WHO-Empfehlung 2021 normiert.</p><p><strong>Ausführliche Informationen zum Thema finden Sie im Daten-Artikel <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/luft/luftbelastung-in-ballungsraeumen">„Luftbelastung in Ballungsräumen“</a>.</strong></p>

Immissionsökologische Dauerbeobachtungsstationen zum Monitoring von Schadstoffen aus der Luft

An den immissionsökologischen Dauerbeobachtungsstationen werden ganzjährig im regelmäßigen Zyklus (28-Tage) mit verschiedenen Messeinrichtungen Parameter zum Monitoring von Schadstoffen aus der Luft erfasst. Zum Monitoring eutrophierender und versauernder Einträge sind elektrisch gekühlte Niederschlagssammler (Elektrisch gekühlter Bulk, Wet only) sowie Passivsammler für die Ermittlung gasförmiger Ammoniak- und NO2-Konzentrationen installiert. Der Eintrag von Metallen wird über die Sammlung des Staubniederschlags (Bergerhoff-Methode) ermittelt. Von Mai bis November wird mit Methoden des aktiven Biomonitorings die Wirkung von Stoffeinträgen auf Pflanzen ermittelt. Die Wirkung des atmogenen Eintrags von Metallen auf Pflanzen wird mit der standardisierten Graskultur erhoben, die Wirkung organischer Schadstoffe (Dioxine/Furane, PAK, PCB) wird mit standardisierten Graskulturen und Grünkohl ermittelt. Messdaten sind gegen Bereitstellungsgebühr bei der Datenstelle des LfU erhältlich.

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