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Stickoxide - Emissionen und Immissionen 1995

Kartenbeschreibung

Emissionen und berechnete Immissionen

In den drei Karten 03.03.1, 03.03.2 und 03.03.3 sind die Emissionen der Hauptemittentengruppen Industrie, Hausbrand und Verkehr für das Jahr 1994 bzw. 1993 jeweils in 1 × 1 km-Rasterflächen dargestellt. Die Karten 03.03.4, 03.03.5 und 03.03.6 geben jeweils die berechneten Jahresmittelwerte der Immissionskonzentrationen von 1994 bzw. 1993 der genannten Hauptverursachergruppen an.

Industrie 1994

Die Karte 03.03.1, Industrieemissionen 1994, zeigt ein sehr uneinheitliches Bild. Es wird vor allem durch die zwölf Kraft-, Heizkraft- und Heizwerke geprägt, die über die ganze Stadt verteilt sind und relativ hohe Emissionen aufweisen. Der höchste Rasterwert mit mehr als 2.000 t/km2 und Jahr wird durch das Heizkraftwerk Reuter erreicht. Er liegt nur noch bei einem Drittel des Maximalwertes von 1989 (vgl. Karte 03.03, SenStadtUm 1994b). Diese Veränderung, die auch an den meisten anderen Standorten von Großemittenten erkennbar ist, macht den Effekt der Emissionsminderungsmaßnahmen deutlich, die in Tabelle 2 angegeben sind.

Da die Industrieschornsteine nach den Vorschriften der TA-Luft umso höher sein müssen, je stärker die Schadstoffemission ist, werden die Schadstoffe dieser Anlagen in großer Höhe emittiert und gleichmäßig über das gesamte Stadtgebiet und das Umland verteilt. Deshalb werden in der näheren Umgebung der Anlagen in der Regel erhöhte Konzentrationen weder berechnet, wie Karte 03.03.4 zeigt, noch gemessen, wie Karte 03.03.8 dokumentiert.

Den nur noch geringen Einfluss der industriellen Anlagen auf die Stickoxidimmission zeigt Karte 3.03.4. Sie weist zwei flache Maxima von 5 bis 6 µg/m3 in der westlichen Innenstadt und in Bezug auf die Hauptwindrichtung (West) im Lee am östlichen Stadtrand auf. Für die anderen Stadtrandgebiete werden nur noch Werte von 1 bis 3 µg/m3 berechnet.

Hausbrand 1994

Die Karte 03.03.2, Hausbrandemissionen 1994, zeigt im Innenstadtbereich einen Ring erhöhter Stickoxid-Werte, der sich um ein relatives Minimum in der Stadtmitte legt. Die geringen Werte im Zentrum gehen auf den Einfluss des Großen Tiergartens und einen hohen Anteil an Fernheizungen zurück. Der Ring erhöhter Werte mit Maximalwerten von 20 bis 30 t/km2 und Jahr in Prenzlauer Berg und in Teilen von Wilmersdorf sowie in Kreuzberg und Neukölln wird durch einen hohen Anteil von öl- und kohlebetriebenen Einzel- und Zentralheizungen bei sehr hoher Wohndichte verursacht. Entsprechend der Abnahme der Wohndichte nehmen auch die Emissionen zu den Stadträndern hin ab. Die dichter besiedelten Ausläufer der Stadt in Richtung Westen (Spandau), Norden (Tegel), Südosten (Treptow) und Südwesten (Zehlendorf) sind an leicht erhöhten Werten zu erkennen. Die Großsiedlungen Märkisches Viertel, Hellersdorf und Marzahn sowie Gropiusstadt treten als Emissionsmaxima nicht in Erscheinung, weil sie mit Fernwärme versorgt werden (vgl. Karten 08.01 und 08.02, SenStadtUmTech 1996b bzw. 1996c). Die gleiche Verteilung zeigte beschränkt auf West-Berlin bereits der Umweltatlas von 1985, wobei die Einzelwerte in den hochbelasteten Gebieten bis zu 10 t/km2 und Jahr höher lagen (vgl. Karten 03.03.2 und 03.03.5, SenStadtUm 1985).

Die Ergebnisse der Ausbreitungsrechnung im Bereich Hausbrand (Karte 03.03.5) zeigen im wesentlichen die gleiche Struktur wie das Emissionsfeld. Das Maximum hat mit 6 µg/m3 den gleichen Wert wie das der industriellen Anlagen und umschließt das Stadtzentrum ringförmig.

Verkehr 1993

In der Karte 03.03.3, Verkehrsemissionen 1993, treten deutlich der halb offene Stadtautobahnring und die West-Ost-Achse im Zuge der Bismarckstraße-Kaiserdamm im westlichen Teil der Stadt und der Frankfurter Allee im Ostteil der Stadt hervor. Südlich des Schnittpunkts der Stadtautobahn und des Straßenzuges Bismarckstraße-Kaiserdamm gibt es im Bereich des Messegeländes maximale Stickoxidemissionen bis 150 t/km2 und Jahr. Emissionen von über 100 t/km2 und Jahr werden aber auch im Bezirk Mitte im ehemaligen Ostteil der Stadt ermittelt. Dass das Emissionsmaximum mit 150 t/km2 und Jahr nur noch weniger als halb so hoch ausfällt wie 1989 (vgl. Karte 03.03.3, SenStadtUm 1994b) ist z.T. auf den Rückgang der Emission als Folge der Zunahme des Anteils von Katalysatorautos zurückzuführen. Es ist aber auch eine Folge der Neubewertung der Emission der Kraftfahrzeuge aufgrund von Untersuchungen, die in den vergangenen Jahren im Auftrag des Umweltbundesamts (Umweltbundesamt 1996b) an 27 Arten von PKW sowie LKW durchgeführt wurden. Bei den Emissionen im Verkehrsbereich lässt sich eine sternförmige Verteilung erhöhter Stickoxidwerte im Berliner Stadtgebiet deutlicher erkennen als bei den Emissionen aus dem Hausbrand. Sie breitet sich von der Innenstadt her im Zuge der Hauptverkehrsstraßen in alle Himmelsrichtungen aus. Am nordöstlichen Stadtrand ist der Verlauf der Autobahn Berliner Ring mit ihren Zufahrten und dem Abzweig nach Prenzlau und Stettin deutlich zu erkennen.

Die berechneten Immissionen für den Verkehrsbereich (Karte 03.03.6) bilden wie beim Hausbrand das Feld der Emissionen in stark geglätteter Form ab. Ein ausgeprägtes Maximum von 50 µg/m3 wird für den Bereich östlich des Stadtrings West bis zum Ernst-Reuter-Platz berechnet, der aber bereits außerhalb des Maximums der Emissionen liegt.

Die Schadstoffbelastung der Stadtluft wird nicht nur durch Emissionen im Stadtgebiet und im unmittelbaren Umland verursacht, sondern es gibt einen überregionalen Belastungspegel, der durch eine Vielzahl von Schadstoffquellen in Deutschland und Europa hervorgerufen wird. Nach der deutschen Vereinigung hat das Umweltbundesamt sein Messnetz, mit dessen Hilfe dieser Hintergrundpegel bestimmt wird, auf die neuen Bundesländer ausgeweitet. In der Umgebung Berlins befinden sich die Stationen Kyritz, Neuglobsow und Angermünde nordwestlich bis nordöstlich der Stadt sowie Wiesenburg und Lindenberg südwestlich und südöstlich der Stadt. Für das Jahr 1994 stehen Jahresmittelwerte zur Verfügung, die als Hintergrundwerte für Berlin herangezogen werden können (vgl. Umweltbundesamt 1996a). Die Werte liegen bei 8 bis 14 µg/m3. Sie entsprechen damit dem Wert von 10 µg/m3, der in 300 m Höhe am Funkturm Frohnau ermittelt wurde. Aufgrund dieser Messungen wird in Berlin insgesamt mit einem überregionalen bodennahen Belastungspegel der Stickoxidsumme von ca. 12 µg/m3 gerechnet.

Summe der berechneten Immissionen 1993/94

Die Karte 03.03.7 gibt die Summe der berechneten Stickoxidimmissionen aus den drei Hauptverursachergruppen Industrie, Hausbrand und Verkehr wieder und zwar als Jahresmittelwerte des Jahres 1994 für Orte, die nicht unmittelbar vom Kraftfahrzeugverkehr beeinflusst werden. Das Maximum der von den Schadstoffquellen im Stadtgebiet hervorgerufenen Belastung beträgt knapp 60 µg/m3 und liegt nur wenig südwestlich der Stadtmitte. Aufgrund der Emissionsverteilung und der Ausbreitung der Schadstoffe mit dem Wind nimmt die Konzentration vom Maximum entgegen der Hauptwindrichtung zum Stadtrand hin nach Westen schneller ab als nach Osten. Am Stadtrand werden mit 10 bis 20 µg/m3 erheblich geringere Belastungen ermittelt als in der Innenstadt.

Die Ursachen der Stickoxidbelastungen können als mit ausreichender Genauigkeit bestimmt gelten, wenn die Summe der für die Verursachergruppen berechneten Konzentrationen und der überregionalen Hintergrundbelastung mit den erzielten Messergebnissen übereinstimmt.

Die Karte der Summe der berechneten Immissionen zeigt unter Berücksichtigung der überregionalen Hintergrundbelastung im Gegensatz zu früheren Jahren (vgl. Karte 03.03., SenStadtUm 1994b) eine gute Übereinstimmung mit den Messergebnissen an den vergleichbaren Rastermessstellen des Luftgüte-Messnetzes (vgl. Karte 03.03.8), wenn man berücksichtigt, dass diese zum Teil lokale Effekte nahegelegener Hauptverkehrsstraßen beinhalten.

Mit Hilfe der Ausbreitungsberechnungen kann so der relative Anteil der Verursachergruppen an der Schadstoffkonzentration in innerstädtischen Wohngebieten abgeschätzt werden. Tabelle 3 zeigt als Beispiel den Bereich des Maximums in Charlottenburg.

Auch für andere Bereiche der Stadt lassen sich mit dieser Berechnung hohe Anteile des Straßenverkehrs an der Stickoxidkonzentration bestimmen.

Tab. 3: Berechnung des vom Straßenverkehr verursachten Anteils an der Stickoxidkonzentration im Bereich des Maximums in Charlottenburg
Tab. 3: Berechnung des vom Straßenverkehr verursachten Anteils an der Stickoxidkonzentration im Bereich des Maximums in Charlottenburg
Bild: Umweltatlas Berlin

Gemessene Immissionen

Summe der Stickoxide – Jahresmittelwerte 1995

Wegen des Problems der Umwandlung der Stickoxide in der Atmosphäre zu Stickstoffdioxid ist zum Vergleich mit den Ergebnissen der Ausbreitungsrechnung neben der Stickstoffdioxidkonzentration in Karte 03.03.8 das Jahresmittel der Summe der Stickoxide dargestellt. In dieser Karte treten die Konzentrationsunterschiede von straßennaher und straßenferner Messung noch deutlicher hervor als beim Stickstoffdioxid (vgl. Karte 03.03.9), weil auch das Stickstoffmonoxid berücksichtigt ist, das von den Kraftfahrzeugen primär emittiert wird. Dessen Konzentration nimmt mit der Entfernung von den Straßen durch den doppelten Effekt von Ausbreitung und Umwandlung sehr schnell ab.

Die höchsten Werte wurden allesamt an Straßenmessstationen gemessen, so an der Stadtautobahn im Bereich der Einfahrt Spandauer Damm in Charlottenburg, der Schildhornstraße in Steglitz und der Karl-Marx-Straße in Neukölln mit mehr als 200 µg/m3 sowie in der Frankfurter Allee mit 166 µg/m3.

Stickstoffdioxid – Jahresmittelwerte 1995

Generell lässt sich auch beim Stickstoffdioxid feststellen, dass die Höhe der gemessenen Immissionswerte abhängig ist von der Entfernung der Messstationen zu Hauptverkehrsstraßen. An den innerstädtischen Messstellen, die in mehr als 20 m Entfernung von Straßen angeordnet sind, zeigt die Karte 03.03.9 Werte von 28 bis 34 µg/m3. Das sind 35 bis 45 % des Immissionswertes IW1 der TA-Luft. Im Vergleich mit 1991 (vgl. SenStadtUm 1994b) bedeutet dies einen Rückgang der Belastung um etwa 15 %. Der geringste Wert wurde mit 28 µg/m3 in Wedding gemessen im Abstand von mehr als 200 m von Hauptverkehrsstraßen. Der höchste Wert wurde mit 34 µg/m3 an der Messstelle in Mitte in der Nähe des Roten Rathauses registriert. Diese Messstelle liegt in 25 m Abstand von der stark frequentierten Gruner Straße und damit im weiteren Einwirkungsbereich von Hauptverkehrsstraßen.

Im Flächenmittel kann für die Innenstadt ein Jahresmittelwert von 32 µg/m3 angegeben werden. Mit 15 bis 18 µg/m3 werden am Stadtrand nur etwa halb so hohe Werte gemessen wie in der Innenstadt. Die Waldstation Grunewald zeigte mit 19 µg/m3 nur einen geringen Einfluss der etwa 700 m entfernten AVUS.

Erheblich höhere Werte als die Rasterstationen weisen die Straßenmessstationen in Charlottenburg, Steglitz, Neukölln und Friedrichshain mit Jahresmittelwerten von 53 bis 56 µg/m3 auf. Nur die Station an der Kreuzung der Frankfurter Allee mit der Warschauer Straße zeigt mit 46 µg/m3 einen etwas geringeren Wert. Die Charlottenburger Station liegt unmittelbar an der Stadtautobahn, Ausfahrt Spandauer Damm, in offenem Gelände. Die Luftproben werden etwa 5 m über dem Niveau der nach Süden gerichteten Fahrbahn in Höhe des nächstgelegenen Bürgersteigs gezogen. Die Stadtautobahn hat im Bereich der Messstelle ein Verkehrsaufkommen von ca. 150 000 Kfz pro Tag. Die anderen Stationen liegen in Straßenschluchten mit Verkehrsaufkommen von 35 000 bis 60 000 Kfz pro Tag. Die Luftproben werden dort in 3,5 m Höhe zwischen der Fahrbahn und dem Bürgersteig gezogen.

Alle Stationen erreichen im Jahresmittel, trotz großer Unterschiede in Verkehrsaufkommen und Stickoxidemission, nahezu die gleichen Jahresmittelwerte an Stickstoffdioxid. Bei der Summe der Stickoxide (Karte 03.03.8) sind die Unterschiede zwar größer, entsprechen aber ebenfalls nicht dem unterschiedlich hohen Verkehrsaufkommen. Dies lässt sich damit erklären, dass die Station an der Stadtautobahn von der Luft frei angeströmt werden kann, während die anderen Stationen in unterschiedlich breiten Straßenschluchten liegen, in denen die Windgeschwindigkeit geringer ist und damit die Schadstoffverdünnung stark vermindert wird. Beim Stickstoffdioxid macht sich zusätzlich bemerkbar, dass dieser Stoff zum größten Teil erst in der Atmosphäre gebildet wird und deshalb in Emittentennähe nur einen geringen Bezug zur Emission hat.

Auf diese Weise erklärt sich auch die verhältnismäßig geringe Stickstoffdioxidkonzentration der Straßenmessstation an der Kreuzung Frankfurter Allee/Warschauer Straße. Die genannten Straßen haben zwar ein Verkehrsaufkommen von 70 000 bzw. 22 000 Kfz pro Tag, die Probenahme erfolgt aber in 4 m Höhe auf einem Grünstreifen in 25 bzw. 15 m Abstand von den Straßen. Außerdem sind die angrenzenden Häuserfronten weit von den Fahrbahnen entfernt, so dass die Kreuzung immer gut durchlüftet ist. Analog zum Umweltatlas 1994 wurden auch im Jahr 1995 an den Straßenmessstellen keine Überschreitungen des IW1 der TA-Luft festgestellt.

Der Leitwert der EG-Richtlinie von 50 µg/m3 für den 50 %-Wert der Stickstoffdioxidkonzentration wird nur an nicht unmittelbar vom Kraftfahrzeugverkehr beeinflussten Orten in Berlin eingehalten. An den Straßenmessstellen wird er überschritten. Daraus ist zu schließen, dass an vielen Hauptverkehrsstraßen der Stadt – insbesondere in Straßenschluchten – Überschreitungen auftreten.

Gemessene Stickstoffdioxid-Immissionen – 98-Perzentil 1995

Die Karte (03.03.10) des gemessenen Immissionswertes I2 zeigt ein ähnliches Bild wie die Karte des I1-Wertes von Stickstoffdioxid (03.03.9). Es werden mit maximal 124 µg/m3 keine Überschreitungen des Immissionswertes IW2 der TA-Luft von 200 µg/m3 und des gleich hohen Grenzwertes der EG-Richtlinie für Stickstoffdioxid festgestellt. Auch der Leitwert der EG-Richtlinie von 135 µg/m3 wird eingehalten. Da dieser 98-Perzentil-Wert stark von Wettereinflüssen bestimmt wird, kann aus der Einhaltung im Jahr 1995 nicht auf eine generelle Unterschreitung geschlossen werden.

Die Konzentration von Stickstoffdioxid in Stadtrandgebieten liegt mit etwa 60 % der Innenstadtwerte etwas höher als es beim Jahresmittelwert der Fall war. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die den I2-Wert bestimmenden hohen Konzentrationen überwiegend bei Wetterlagen mit tiefliegenden Inversionen auftreten, bei denen sich die Schadstoffe nicht vertikal ausbreiten können und deshalb in verhältnismäßig hoher Konzentration bis zum Stadtrand getragen werden.