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Organische Gase und Dämpfe - Emissionen und Immissionen 1991

Einleitung

Wirkung von organischen Gasen

Mit dem Begriff organische Gase wird eine Vielzahl gasförmiger Kohlenwasserstoffverbindungen bezeichnet, z. B. Benzol, Toluol, Xylol, Hexan und Oktan. Sie stammen aus natürlichen und anthropogenen Quellen. Aufgrund der Vielzahl der möglichen Verbindungen ist eine definitive Eingrenzung bisher nicht möglich. Ebensowenig ist es möglich, sämtliche Kohlenwasserstoffverbindungen routinemäßig selektiv zu messen.

Methan wird bei der Betrachtung der Kohlenwasserstoffe ausgeklammert. Dieses Gas ist aufgrund seiner hohen Stabilität in großen Mengen in der Atmosphäre vorhanden. Es wird innerhalb dieser Karte nicht in die Betrachtungen einbezogen, weil der Beitrag der städtischen Emission zur Luftkonzentration nur gering ist.

Organische Gase und Dämpfe entstehen durch

  • unvollständige Verbrennung von Kohle und Öl,
  • Verdunstung und Verdampfung (Reinigung, Bindemittel, Farben und Lacke sowohl bei der Herstellung als auch im Gebrauch),
  • direkte Emission durch Leckage (Gasrohre) und
  • biologische Prozesse (Deponien, Landwirtschaft, Pflanzen).

Sie entstammen zum erheblichen Teil diffusen Quellen und sind nur schwer quantifizierbar.

Die in den letzten Jahren verstärkt geführte Diskussion um die Emissionen von Kohlenwasserstoffen und deren Wirkungen auf Mensch und Umwelt machte die Aufnahme dieser Stoffe in den Umweltatlas notwendig, zumal die krebserzeugenden Wirkungen einiger organischer Gase nicht mehr zu leugnen sind.

Wegen der Komplexität des Problems und den Schwierigkeiten bei der Erfassung der unterschiedlichen Stoffe wird zunächst nur die Summe der Kohlenwasserstoffe und als Einzelkomponente das Benzol betrachtet.

Benzol verursacht bei Menschen nachweislich Knochenmarkschädigungen, Leukämien und Lymphome (vgl. Kalker 1993). Eine ähnlich schädliche Wirkung kann beispielhaft für andere Stoffe dem Toluol angelastet werden (vgl. Blome 1986). Langfristige Exposition mit Trichlorethen (Tri) oder Tetrachlorethen (Per) wirkt sich schädlich auf das Zentralnervensystem, auf Leber und Niere aus, während Pentachlorphenol (PCP), das vielfach als Konservierungsmittel und zum Holzschutz verwendet wird, Leberzirrhose, Knochenmarkschwund und Nervenschädigungen hervorrufen kann (vgl. BMUNR 1987). Methan wirkt sich als klimarelevantes Gas aus.

In der Atmosphäre nehmen Kohlenwasserstoffe unter Lichteinwirkung an photochemischen Reaktionen teil, an denen auch Stickoxide und Wasserdampf beteiligt sind. Dabei entstehen Ozon und andere Oxidantien (vgl. Karte 03.06, SenStadtUm 1994d). Soweit die Kohlenwasserstoffe nicht bei den photochemischen Reaktionen in Methan und Kohlendioxid umgewandelt oder mit dem Regen aus der Atmosphäre ausgewaschen werden, setzen sie sich auf Oberflächen ab. Hier können sie eine zerstörende Wirkung entfalten.

Grenzwerte

Es gibt bisher keine gesetzlich festgelegten Immissionswerte für Kohlenwasserstoffe. Lediglich für Benzol wird im Entwurf für die 23. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes ein Konzentrationswert von 15 µg/m3 ab 1.7.1995 bzw. 10 µg/m3 ab 1.7.1998 als Jahresmittelwert festgelegt, bei dessen Überschreitung Einschränkungen des Kraftfahrzeugverkehrs geprüft werden sollen. Darüberhinaus existieren lediglich Orientierungswerte für einzelne organische Gase.

Verursacher und Entwicklung der Emissionen organischer Gase

Abbildung 1 gibt die Entwicklung der Kohlenwasserstoff-Emissionen in Berlin in den 80er Jahren wieder.

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Abb. 1: Kohlenwasserstoff-Emissionen der einzelnen Verursachergruppen in Berlin (Tonnen pro Jahr)
Bild: Umweltatlas Berlin

Aus Gründen der bundeseinheitlichen Systematik der Katasterführung sind in dieser Aufstellung nicht die Emissionen aus Haushalten (Gebrauch von Farben, Lacken und Lösemitteln) in Höhe von ca. 8.000 bis 10.000 t/a für den Westteil Berlins und 4.000 bis 6.000 t/a für den Ostteil enthalten. Sie werden aber in der Karte 03.08.4 dargestellt und in die Ausbreitungsrechnung einbezogen. Die Verdunstungsemissionen aus dem Kraftfahrzeugverkehr sind erst ab 1985 berücksichtigt. Außerdem findet in den Angaben keine Berücksichtigung, daß die Kohlenwasserstoffemissionen des Hausbrands und des Verkehrs mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einem erheblichen Prozentsatz schon kurz nach der Emission nicht mehr gasförmig, sondern als Aerosole auftreten.

An den Emissionsangaben für das Jahr 1989 fällt auf, daß die Kohlenwasserstoffemissionen des Verkehrs und des Hausbrands im Ostteil der Stadt, trotz der nur etwa halb so hohen Bevölkerungszahl und der geringeren Zahl von Kraftfahrzeugen, fast genauso hoch bzw. höher sind als im Westteil. Dies ist auf die hohen Kohlenwasserstoffemissionen der bis 1989 in Ost-Berlin fast ausschließlich genutzten Zweitaktfahrzeuge und der Kohlefeuerungen zurückzuführen.

Abbildung 1 ist außerdem zu entnehmen, daß der Kraftfahrzeugverkehr mit 51.900 t über 60 % der Gesamt-Emissionen an organischen Gasen (77.472 t) ausmacht. Demgegenüber stammen nur etwa 7 % (5.250 t) aus dem Hausbrand.

Wenn man annimmt, daß der Kraftfahrzeugverkehr Mitte der 50er Jahre nur etwa 15 % des heutigen Ausmaßes betrug (der Bestand an Kraftfahrzeugen ist in West-Berlin von 110.000 im Jahr 1955 auf ca. 800.000 im Jahr 1989 angestiegen), dafür aber im Hausbrand noch fast ausschließlich Kohle eingesetzt wurde, ergibt sich für diesen Zeitraum eine Zunahme der Verkehrsemission von ca. 8.000 auf 52.000 t und eine Abnahme der Hausbrandemission von ca. 14.000 auf 5.300 t. Die Summe der Emissionen aus dem Hausbrand und dem Kraftfahrzeugverkehr hat sich nach dieser Rechnung seit 1955 fast verdreifacht.

Es ist allerdings zu berücksichtigen, daß die spezifischen Kohlenwasserstoffemissionen der Kraftfahrzeuge durch die technische Verbesserung der Motoren, die mit der Abgassonderuntersuchung (ASU) auch von Kontrollen begleitet wurde, etwa seit Ende der 70er Jahre erheblich zurückgegangen sind. Auch die Einführung des Abgaskatalysators für PKW hat zu einer weiteren Verminderung der Emissionen von Kohlenwasserstoffen beigetragen (vgl. Umweltbundesamt 1989).

Insgesamt hat sich das Spektrum der Kohlenwasserstoffemissionen von Inhaltsstoffen der Kohle auf die von Benzin verschoben.