Straßenverkehr - Emissionen und Immissionen 2014

Einleitung

Ausgangslage

Zur Beurteilung der verkehrsbedingten Luftverschmutzung stellen die aus dem Kfz-Verkehr stammenden bodennahen Emissionen die wichtigste Einflussgröße dar. Ursachen und Wirkungen werden daher in zwei thematisch eng verwandten Karten dargestellt:

• Verkehrsbedingte Emissionen (Umweltatlas 03.11.1) und
• Verkehrsbedingte Luftbelastung (Umweltatlas 03.11.2).

Die Beschreibung der Ausgangslage ist für beide Karten identisch, daher wird an dieser Stelle auf das entsprechende Unterkapitel der Karte 03.11.2 verwiesen.

Wirkungen

Stickoxide sind Säurebildner. Sie sind schädlich für die menschliche Gesundheit, bewirken Schäden an Pflanzen, Bauwerken und Denkmälern und sind wesentlich an der übermäßigen Bildung von bodennahem Ozon und anderen gesundheitsschädlichen Oxidantien während sommerlicher Hitzeperioden beteiligt.

Bei Menschen und Tieren führen Stickoxide und insbesondere Stickstoffdioxid zu Reizungen der Schleimhäute im Atemtrakt und können das Infektionsrisiko erhöhen (vgl. Kühling 1986). Auch Zellveränderungen wurden beobachtet (BMUNR 1987). Verschiedene epidemiologische Untersuchungen haben einen Zusammenhang zwischen Verschlechterungen der Lungenfunktion, Atemwegssymptomen und erhöhter Stickstoffdioxidkonzentration gezeigt (vgl. Nowak et al. 1994).

Dieselruß ist ein wesentlicher Bestandteil von Feinstaub (PM₁₀) in den Abgasen der Kraftfahrzeuge und birgt zum einen als Trägerstoff für polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) ein Krebsrisiko, gilt aber auch für sich gesehen als mögliche Ursache für Lungen- und Blasenkarzinome (vgl. Kalker 1993). Außerdem stehen ultrafeine Partikel wie Dieselrußpartikel, die kleiner als 0,1 µm sind, im Verdacht, das Risiko für Herz-Kreislauferkrankungen zu erhöhen.

Gesetzliche Regelungen und Grenzwerte

Die Beurteilung der Luftbelastung durch den Kraftfahrzeugverkehr ist für die Immissionsschutzbehörden erst ab 1985 konkretisierbar geworden, nachdem die Europäische Gemeinschaft in der “Richtlinie des Rates vom 7. März 1985 über Luftqualitätsnormen für Stickstoffdioxid” (Richtlinie 85/203/EWG) Grenz- und Leitwerte für diesen Schadstoff festgelegt hat, außerdem schrieb sie vor, dass die Konzentration in Straßenschluchten und an Verkehrsbrennpunkten gemessen werden soll.

Aufgrund einer Vielzahl neuer Erkenntnisse zu diesem und den anderen Luftschadstoffen entstand die 1996 in Kraft getretene “Richtlinie 96/62/EG über die Beurteilung und Kontrolle der Luftqualität“ (die so genannte “Rahmenrichtlinie”).

In dieser Richtlinie wird die Kommission aufgefordert, innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens so genannte “Tochterrichtlinien” vorzulegen, in denen Grenzwerte und Details zu Mess- und Beurteilungsvorschriften für eine vorgegebene Liste von Komponenten festgelegt werden.

Inzwischen sind vier Tochterrichtlinien in Kraft getreten:

• am 19. Juli 1999 die Richtlinie 99/30/EG mit Grenzwerten für Schwefeldioxid, Feinstaub(PM₁₀), Stickstoffdioxid und Blei
• am 13. Dezember 2000 die Richtlinie 2000/69/EG mit Grenzwerten für Benzol und Kohlenmonoxid
• am 9. Februar 2002 die Richtlinie 2002/3/EG über bodennahes Ozon zur Anzahl und Höhe der Überschreitung der Grenzwerte
• am 15. Dezember 2004 die Richtlinie 2004/107/EC mit Grenzwerten für Arsen, Kadmium, Quecksilber, Nickel und polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen.

Zur Überführung der ersten beiden Tochterrichtlinien in deutsches Recht blieben jeweils zwei Jahre Zeit, die mit der 7. Novelle zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) vom September 2002, bezüglich der 1. Tochterrichtlinie deutlich überschritten wurde. Die Ozonrichtlinie ist mit der 33. Verordnung zum BImSchG in deutsches Recht übernommen worden.

Kernstück der Luftqualitätsrichtlinien sind die Immissionsgrenzwerte, die “innerhalb eines bestimmten Zeitraumes erreicht werden müssen und danach nicht überschritten werden” dürfen. Die einzuhaltenden Schadstoffkonzentrationen und der Zeitpunkt, bis zu dem die Grenzwerte eingehalten werden müssen, sind in den Tochterrichtlinien bzw. in der 22. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz festgelegt.

Tabelle 1 zeigt die entsprechenden Werte für die Luftschadstoffe mit dem größten Problempotential für Berlin, PM_2,5, PM₁₀ und Stickstoffdioxid.

Tab. 1: EU-weite Immissionsgrenzwerte und Fristen für PM2,5, PM10 und Stickstoffdioxid NO2 entsprechend der 39. BImSchV

Auf europäischer Ebene regelt die EU-Richtlinie 2008/50 die Beurteilung der Luftqualität anhand festgelegter Grenz- und Zielwerte für alle relevanten Schadstoffe einschließlich der Bestimmung einheitlicher Methoden und Kriterien. Erstmals werden Luftqualitätswerte für die besonders gesundheitsschädlichen kleinen Feinstäube (Durchmesser kleiner als 2,5 Mikrometer; PM2.5) festgesetzt.
National dient die 39. BImSchV – Verordnung über Luftqualitätsstandards und Emissionshöchstmengen – der Umsetzung der EU-Luftqualitätsrichtlinie 2008/50/EG. Gleichzeitig wurden die Verordnung über Immissionswerte für Schadstoffe in der Luft (22. BImSchV) und die Verordnung zur Verminderung von Sommersmog, Versauerung und Nährstoffeinträgen (33. BImSchV) durch die 39. BImSchV aufgehoben.

Berlin gilt nach § 11 der 39. BImSchV als Ballungsraum, für den die Luftqualität jährlich beurteilt und gegebenenfalls Maßnahmen zur Einhaltung der Grenzwerte ergriffen werden müssen. Als Plangebiet für die mögliche Aufstellung eines Luftreinhalteplanes wurde das ganze Stadtgebiet festgelegt. Grenzwertüberschreitungen treten im Stadtgebiet überall, insbesondere an Hauptverkehrsstraßen auf. Daher macht eine Beschränkung des Plangebietes auf Teile des Stadtgebietes oder die Aufteilung in mehrere Plangebiete keinen Sinn.

Umsetzungsprobleme der Richtlinie 99/33/EG und der 39. BImSchV am Beispiel der PM10-Belastung in der Stadt

In der Nähe hoher Schadstoffemissionen, wie z.B. in verkehrsreichen Straßenschluchten, treten auch hohe Immissionskonzentrationen auf. Anders als in den meisten Industriegebieten sind in verkehrsreichen Straßen viele Menschen – ob als Anwohner, Kunden oder Beschäftigte – einer erhöhten Schadstoffbelastung ausgesetzt. Um der Vorgabe der Europäischen Richtlinien nach Einhaltung der Grenzwerte am Ort der höchsten Exposition Rechnung zu tragen, ist eine möglichst lückenlose Quantifizierung der Schadstoffbelastung notwendig. Dazu wurden in Berlin die im letzten Abschnitt beschriebenen Messungen mit Modellrechnungen in allen verkehrsreichen Straßen, in denen Grenzwerte potentiell überschritten werden, ergänzt.

Allerdings spielt selbst in einer verkehrsbelasteten Straßenschlucht der Anteil der durch die übrigen Quellen in der Stadt oder durch Ferntransport von Schadstoffen erzeugten Vorbelastung eine wichtige Rolle. Deshalb wurde für die Planung von Maßnahmen zur Verbesserung der Luftqualität in Berlin ein System von Modellen angewandt, das über die Ebenen

• Straßenschlucht
• städtische und
• regionale Hintergrundbelastung

sowohl den großräumigen Einfluss weit entfernter Quellen als auch den Beitrag aller Emittenten im Stadtgebiet bis hinein in verkehrsreiche Straßenschluchten berechnen kann.

Aus den oben genannten Untersuchungen zur Herkunft der Feinstaubbelastung in Berlin entstand das wiedergegebene vereinfachte Schema in Abbildung 1, das die räumliche Verteilung der PM₁₀-Konzentration in Berlin und Umgebung verdeutlichen soll.

Abb.1: Schema der Anteile der Feinstaub(PM10)-Belastung in Berlin und Umgebung

Es existiert ein großräumig verteilter Hintergrundpegel (grüne Fläche), der anhand von Messungen an mehreren ländlichen Stationen in Brandenburg im Jahr 2016 knapp 16 µg/m³ beträgt. Dieser als regionale Hintergrundbelastung bezeichnete Anteil ist, wie die großräumigen Modellergebnisse zeigen, außerhalb der Städte relativ gleichmäßig verteilt.

Darauf addiert sich der hausgemachte, durch Berliner Schadstoffquellen verursachte Teil der PM₁₀-Belastung. Er lässt sich unterteilen:

• in den Beitrag, der durch Überlagerung der Emissionen aller Berliner Quellen (Verkehr, Kraftwerke, Industrie, Wohnungsheizung) zustande kommt (blaue Fläche). Zusammen mit dem regionalen Hintergrund entspricht dies der Feinstaubkonzentration, die in innerstädtischen Wohngebieten fernab von Straßenverkehr und Industrie gemessen wird;
• in den zusätzlichen Beitrag, den lokale Emittenten, wie z.B. der Autoverkehr in der Frankfurter Allee, in der unmittelbaren Umgebung der Quelle verursachen (rote Spitzen).

In der Summe zeigt sich für Berlin, dass über die Hälfte der PM10-Belastung an verkehrsnahen Messstellen in der Innenstadt aus dem regionalen Hintergrund und der übrige (hausgemachte) Anteil der Feinstaubbelastung jeweils zur Hälfte durch einen Beitrag des lokalen Verkehrs und die Schadstoffquellen im übrigen Stadtgebiet verursacht wird. Nur dieser Anteil kann durch lokale Maßnahmen in Berlin beeinflusst werden.