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Verkehrsbedingte Luftbelastung durch Kohlenwasserstoffe 1993

Datengrundlage

Emissionskataster Kraftfahrzeugverkehr

Um die Ursachen der Luftbelastung in Berlin differenziert beurteilen und zu deren Beseitigung beitragen zu können, werden bei der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung, Umweltschutz und Technologie für die Hauptverursachergruppen Emissionskataster geführt, so auch für die Verursachergruppe Verkehr.

Das Emissionskataster Kraftfahrzeugverkehr 1993 zeichnet erstmalig ein geschlossenes Bild der durch den Kraftfahrzeugverkehr verursachten Luftschadstoffemissionen für die gesamte Stadt Berlin.

Die für dieses Kataster entwickelte neuartige Emissionsberechnungsmethode ist auch als Grundlage für Ausbreitungsrechnungen zur Ermittlung der Schadstoffbelastungen an Straßen geeignet. Die weitreichende Neugestaltung der Berechnungsmethodik läßt Vergleiche mit vorhergehenden Emissionserhebungen auf der Grundlage einer wesentlich einfacheren Methode nur sehr eingeschränkt zu.

Erhebung der Verkehrsbelastung

Grundlagen sind die erstmals im Jahr 1993 flächendeckend durchgeführte Straßenverkehrszählung 1993 im Hauptverkehrsstraßennetz sowie die Fahrpläne des Busverkehrs. Damit stehen für jeden Straßenabschnitt im Hauptverkehrsstraßennetz folgende Angaben zur Verfügung:

  • durchschnittlicher täglicher Kfz-Verkehr (DTV) in Kfz/Tag,
  • durchschnittlicher täglicher Lkw-Verkehr in Lkw/Tag für schwere Lkw,
  • Omnibusbelegung im Linienverkehr.

Diese wurden ergänzt durch umfassende Bestands- und Fahrleistungsanalyen der in Berlin zugelassenen Kraftfahrzeuge und die diese Flottenzusammensetzung beschreibende Emissionsfaktoren für Pkw und Nutzfahrzeuge (vgl. Karte 07.01 SenStadtUmTech 1996).

Erhebung der Emissionen

Zu den Schadstoffemissionen des Kfz-Verkehrs zählen die Auspuff- und Abriebemissionen des fließenden Verkehrs, die Verdunstungsemissionen des ruhenden Verkehrs und Verdunstungsemissionen an Tankstellen. Abbildung 2 gibt eine Übersicht über die Erhebungssystematik. Die Emissionen an Tankstellen werden dem Kleingewerbe zugeordnet.

Abb. 2: Erhebungssystematik des Emissionskatasters Verkehr 1993
Abb. 2: Erhebungssystematik des Emissionskatasters Verkehr 1993
Bild: Umweltatlas Berlin

Mit Hilfe von Emissionsmodellen werden die Schadstoff- und CO2-Emissionen für Linienquellen (Hauptverkehrsstraßen) und Flächenquellen (Nebenstraßennetz und Verdunstungsemissionen) berechnet.

Die Auspuff- und Abriebsemissionen treten als Linienquellen auf Hauptverkehrs- und Nebenstraßen auf. Sie werden jedoch nur für das Hauptverkehrsstraßennetz als Linienquellen berechnet, weil nur für diese Straßen die bereits erwähnten DTV-Werte und Angaben zur stündlichen Kapazität aus Zählungen vorliegen. Die Emissionen der Linienquellen werden anschließend dem Rasternetz als Flächenwerte zugeordnet. Die Emissionen im Nebenstraßennetz sind dagegen aus Annahmen zum Verkehrsaufkommen und zum Lkw-Anteil direkt für die einzelnen Raster abgeleitet.

HC-Verdunstungsemissionen entstehen durch Druckunterschiede im Gasraum der Kraftstoffbehälter und der Vergaser-Schwimmerkammer der Fahrzeuge. Sie treten auf

  • beim stehenden Fahrzeug durch den Temperaturverlauf über den Tag als Tankatmungsemissionen,
  • beim Heißabstellen nach Langstreckenfahrten,
  • beim Warmabstellen nach Kurzstreckenfahrten.

Die Verdunstungsemissionen für HC und deren Benzol-Anteile werden ebenfalls für die Raster ermittelt. Ergänzend werden Verdunstungsemissionen beim Betanken der Fahrzeuge berechnet. Die Verdunstungsemissionen des fließenden Verkehrs können vernachlässigt werden, weil diese sehr gering sind.

Emissionsmodelle Hauptverkehrsstraßen (Linienquellen) und Nebenstraßennetz (Flächenquellen)

Mit Hilfe des Emissionssimulationsmodells EMISS lassen sich die Schadstoff- und CO2-Emissionen (vgl. Karte 08.03 CO2-Emissionen, SenStadtUmTech in Vorbereitung) sowie der Kraftstoffverbrauch des Kfz-Verkehrs im Hauptverkehrsstraßennetz berechnen.

Abbildung 3 stellt die einzelnen Ausgangsgrößen des Modells, wie Fahrleistungsfaktoren, Stop-and-Go-Zuschläge, Kaltstartfaktoren etc. sowie die Ergebnisse vor. Im Einzelnen wird der methodische Hintergrund in Liwicki, Garben 1993 beschrieben.

Abb. 3: EMISS-Emissionsmodell für Hauptverkehrsstraßen (Linienquellen)
Abb. 3: EMISS-Emissionsmodell für Hauptverkehrsstraßen (Linienquellen)
Bild: Liwicki; Garben 1993

Emissionen für motorisierte Zweiräder können wegen fehlender Verkehrszählungen im Hauptverkehrsstraßennetz nicht angegeben werden. Ihr Beitrag zur Gesamtemission wird auf der Grundlage bundesdeutscher Durchschnittsfahrleistungen und verfügbarer Emissions-Faktoren ermittelt.

Für Gebiete mit ausgeprägter Orographie sind die Straßenabschnitte in Längsneigungsklassen einzuordnen. In Berlin kann dieses jedoch vernachlässigt werden.

Emissionsmodell Nebenstraßennetz (Flächenquellen)

Abb. 4: EM-NEBEN - Emissionsmodell für das Nebenstraßennetz (Flächenquellen)
Abb. 4: EM-NEBEN - Emissionsmodell für das Nebenstraßennetz (Flächenquellen)
Bild: Liwicki; Garben 1993

Im Nebenstraßennetz werden die Emissionen nicht für einzelne konkrete Straßenabschnitte berechnet, sondern für Rasterflächen von jeweils einem Quadratkilometer. Die Fahrleistung in den Rasterflächen wird auf der Grundlage folgender Angaben ermittelt:

  • überwiegende Nutzung des Gebietes, unterteilt in
    • Wohnen in Außenbereichen,
    • Gewerbe- und Industrie,
    • Innenstadt und Subzentren,
  • Anzahl der Einwohner und der Arbeitsplätze, differenziert nach
    • Handel und Dienstleistungen,
    • produzierendem Gewerbe,
  • daraus abgeleitete Quelle-Ziel-Matrizen des Kfz-Verkehrs.

Unter der Annahme, daß es im Nebenstraßennetz zu keinen nennnswerten Staus kommt, brauchen keine „Stop-and-Go“-Zuschläge berechnet werden, so daß keine Tages-, Wochen- und Jahresganglinien für das Nebenstraßennetz benötigt werden.

Die weiteren Eingangsgrößen zur Ermittlung der Gesamtemissionen je Schadstoffkomponente für jede Rasterfläche entsprechen denen für die Berechnung im Hauptverkehrsstraßennetz.

Betankungsemissionen

Auf der Grundlage der im Rahmen von Genehmigungsverfahren erfaßten Tankstellen und deren Kraftstoffumsätze wurden die Betankungsemissionen ermittelt.

Bei Tankstellen ohne Gasrückführsystem werden 1,4 g HC pro Liter Vergaserkraftstoff emittiert. Durch das Gasrückführsystem werden 80 % der emittierten Menge zurückgeführt.

Die HC-Emissionen der Vorkette, d.h. beim Umfüllen der Kraftstoffe vom Tankfahrzeug, Tankschiff und Eisenbahnkesselwagen zum Tanklager, vom Tanklager zum Tankfahrzeug und vom Tankfahrzeug zur Tankstelle, werden hier nicht ermittelt.