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Verkehrsbedingte Luftbelastung durch Kohlenwasserstoffe 1993

Einleitung

Ausgangslage

Die Stadt Berlin ist seit der Vereinigung mit einer erheblichen Zunahme des Verkehrs konfrontiert. So hat alleine die Zahl der in Berlin zugelassenen Kraftfahrzeuge seit 1989 um fast 30 % auf nunmehr 1 280 000 Kraftfahrzeuge zugenommen. Auch für die Zukunft wird ein weiteres Verkehrswachstum, insbesondere beim belastungsintensiven Straßen-Güterverkehr, erwartet.

Diese weitreichenden Veränderungen sind noch nicht abgeschlossen. Die Zunahme des Verkehrs wird u.a. durch den kontinuierlichen Ausbau des gemeinsamen Lebens- und Wirtschaftsraumes Berlin-Brandenburg bestimmt, durch die Intensivierung der internationalen Wirtschaftsverflechtungen und in Berlin besonders durch die sich verstärkenden Verflechtungen mit Ost-Europa.

In Berlin ist der Kraftfahrzeugverkehr mittlerweile der größte Verursacher der Luftverschmutzung. Die mengenmäßig bedeutendsten vom Verkehr emittierten Schadstoffe sind Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe, Stickoxide und Kohlendioxid. Einigen in bezug auf die Menge unbedeutenden Schadstoffkomponenten, wie Dieselruß, Reifenabrieb und Benzol, kommt aufgrund ihrer Wirkungsrelevanz jedoch hohe Bedeutung zu.

Besonders hoch sind die vom Kraftfahrzeugverkehr verursachten Belastungen in der Berliner Innenstadt, wo auf etwa 100 km2 Fläche über 1 Mio. Menschen leben. Infolge der künftigen Funktionen der Innenstadt werden das Verkehrsaufkommen und damit die Belastungen in diesem Gebiet weiter deutlich zunehmen.

Die vorliegende Karte zeigt die räumliche Verteilung der Emissionen beispielhaft für die Gruppe der Kohlenwasserstoffe. Diese Schadstoffkomponente wurde gewählt, da die Kohlenwasserstoffe (HC) neben den Stickoxiden als Ozon-Vorläufer-Substanzen eine herausgehobene Stellung einnehmen und einige HC, z.B. Benzol, wegen ihrer Wirkungsrelevanz als kanzerogene Stoffe ebenfalls eine besondere Beachtung erfordern (zum Ozon-Bildungsprozeß aus Kohlenwasserstoffen vgl. Karte 03.06 SenStadtUmTech 1996).

In Karte 03.10 Verkehrsbedingte Luftbelastung durch Benzol, Dieselruß und Stickoxide (SenStadtUmTech 1998) wird ergänzend die Luftverschmutzung durch diese drei Schadstoffe in Berlin beschrieben. Grundlage sind in beiden Karten methodisch vergleichbar aufgebaute und auf derselben Datengrundlage basierende Emissions- und Ausbreitungssimulationsmodelle.

Ursache und Menge verkehrsbedingter Kohlenwasserstoffemissionen

Kohlenwasserstoffe werden bei der unvollständigen bzw. fehlenden Verbrennung der Kraftstoffe im Motor über den Auspuff freigesetzt. Daneben gelangen wesentliche Mengen durch Verdunstung des Benzins in die Atmosphäre. Kohlenwasserstoffe verdunsten aus dem Tank und anderen kraftstoffführenden Bauteilen der Fahrzeuge (Kraftstoffleitungen, Vergaser, Filter, Reservekanister etc.) sowie beim Umfüllen der Kraftstoffe in den Tank der Tankstellen und von der Tankstelle in den Fahrzeugtank.

Abbildung 1 gibt die Entwicklung der verkehrsbezogenen Kohlenwasserstoffemissionen in Berlin seit Beginn der 80er Jahre sowie eine Schätzung für das Jahr 2000 wieder. Die weitreichende Neugestaltung der Berechnungsmethodik in 1994 läßt Vergleiche mit vorhergehenden Emissionserhebungen auf der Grundlage einer wesentlich einfacheren Methode allerdings nur sehr eingeschränkt zu. Die Verdunstungsemissionen aus dem Kraftfahrzeugverkehr wurden zudem erst ab 1985 berücksichtigt.

Abb. 1: Kohlenwasserstoff-Emissionen des Kraftfahrzeugverkehrs in Berlin (Tonnen pro Jahr)
Abb. 1: Kohlenwasserstoff-Emissionen des Kraftfahrzeugverkehrs in Berlin (Tonnen pro Jahr)
Bild: Umweltatlas Berlin

Die Emissionsangaben für das Jahr 1989 zeigen Kohlenwasserstoffemissionen im Ostteil der Stadt, die trotz der nur halb so hohen Bevölkerungszahl und der geringeren Zahl von Kraftfahrzeugen fast genauso hoch waren wie im Westteil. Ursache hierfür sind die hohen Kohlenwasserstoffemissionen der bis 1989 in Ost-Berlin fast ausschließlich genutzten Zweitaktfahrzeuge und die Qualität der Kraftstoffe. Von 1989 bis 1996 haben die Kohlenwasserstoffemissionen um rund 30 % abgenommen. Diese Entwicklung ist auf die Umstrukturierungen der Fahrzeugflotte im Ostteil der Stadt, die allgemeinen technischen Verbesserungen der Motoren einschließlich der weiten Verbreitung des Abgaskatalysators für Pkw und die verbesserten Kraftstoffqualitäten zurückzuführen.

Tabelle 1 gliedert die im Stadtgebiet von Berlin vom Kraftfahrzeugverkehr erbrachten Fahrleistungen (Mio. Fahrzeug-km/Jahr), den Kraftstoffverbrauch (t) und die Auspuff- und Abriebemissionen des Kraftfahrzeugverkehrs (t/Jahr) nach Fahrzeugarten für das Bezugsjahr 1993. Motorisierte Zweiräder und Verdunstungsemissionen sind hierbei nicht erfaßt, da sie den Straßenarten nicht zugeordnet werden können.

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Tab. 1: Fahrleistungen (Mio. Fahrzeug-km/Jahr), Kraftstoffverbrauch (t) und Auspuff und Abriebemissionen (t/Jahr) nach Fahrzeugarten im Stadtgebiet Berlin - Bezugsjahr 1993 (ohne motorisierte Zweiräder und Verdunstungsemissionen)
Bild: Liwicki; Garben 1993

Während die Trends bei einigen kraftfahrzeugbedingten Schadstoffen wie (Diesel-)Ruß, der Schadstoffkomponente mit dem derzeit größten Handlungsbedarf, und den Stickoxiden eine Verschärfung der Situation bzw. keine signifikante Verminderung erwarten lassen (vgl. Karte 03.10 SenStadtUmTech 1998), werden dagegen bei den Emissionen von Kohlenwasserstoffen durch die weitere Zunahme des Drei-Wege-Katalysators und die qualitative Verbesserung des Benzins auch ohne politische Maßnahmen deutliche Entlastungen erreicht werden. Anders als beim Dieselruß ist hier vor allem die technische Entwicklung im Pkw-Bereich von Bedeutung, Lkw und Busse sind bei einem Anteil von fünf Prozent an der Gesamtfahrleistung für knapp zehn Prozent der Emissionen verantwortlich. Beim krebserzeugenden Dieselruß zeichnen sie dagegen für 90 % des Schadstoffausstoßes verantwortlich.

Der Anteil der nicht aufgeführten motorisierten Zweiräder an den Kohlenwasserstoff- und Benzol-Emissionen liegt bei 1,4 % und entspricht damit in etwa auch ihrem Anteil an der Gesamtfahrleistung. Es ist jedoch zu beachten, daß Motorräder vorwiegend in den Sommermonaten betrieben werden und ihr hoher Beitrag zu den Ozon-Vorläufer-Substanzen aus den Anteilen an den gesamten Jahresemissionen des Verkehrs nicht abgeleitet werden kann.

Nicht enthalten sind in Abbildung 1 und Tabelle 1 die durch den Kraftfahrzeugverkehr verursachten Verdunstungsemissionen durch Umfüllvorgängen an Tankstellen. Diese betrugen im März 1994 etwa 3 630 t und somit knapp 15 % der vom Kraftfahrzeugverkehr verursachten HC-Emissionen aus Auspuffanlagen und Verdunstung.

Wirkungen

Die vom Kfz-Verkehr erzeugten Kohlenwasserstoffe tragen wesentlich zur bodennahen Ozon-Bildung und damit zum „Sommer-Smog“ bei.

Als besonders gesundheitsgefährdend ist aus der Gruppe der Kohlenwasserstoffe das Benzol herauszustellen (vgl. Klippel/Jäcker-Küppers 1997). Es verursacht bei Menschen nachweislich Knochenmarkschädigungen, Leukämien und Lymphome (vgl. Kalker 1993).

Die überwiegenden Anteile an Fahrleistungen und Schadstoffemissionen werden in Berlin im etwa 1 600 km langen Hauptverkehrsstraßennetz erzeugt; die Zahl der Anwohner in diesen Straßen liegt bei etwa 250 000 (vgl. ACCON, IVU 1996). Im mehr als doppelt so langen Nebenstraßennetz fallen nur etwa 20 % der Gesamtfahrleistung mit einem entsprechend geringeren Anteil an den verkehrsbedingten Emissionen an. Die Schadstoffbelastungen hängen im Einzelfall sehr stark von den Bebauungsstrukturen ab, so daß auch Bereiche des Nebenstraßennetzes deutlich über dem allgemeinen Hintergrundbelastungsniveau liegen können.

Gesetzliche Regelungen und Grenzwerte

Während bei Industrie und Hausbrand durch die Regelungsinstrumente des Bundesimmissionsschutz-Gesetzes (BImSchG) und die Schließung veralteter Anlagen in der ehemaligen DDR weitgehende Emissionsminderungen erreicht werden konnten (vgl. Karten 03.01 und 03.03, SenStadtUmTech 1997a und 1997b), sind im Verkehrsbereich keine derartigen Entwicklungen zu verzeichnen. Eine wesentliche Ursache für diese unbefriedigende Situation ist darin zu sehen, daß die in EU-Richtlinien festgelegten abgasseitigen Anforderungen an Kraftfahrzeuge bisher weder an der Entwicklung des Verkehrs und der hiervon verursachten Belastungen, noch an umwelt- und gesundheitspolitisch orientierten Zielen orientiert wurden.

Erst 1990 wurde die Rechtsgrundlage (§ 40 Abs. 2 BImSchG) geschaffen, nach der Verkehrsbeschränkungen bei hoher verkehrsverursachter Luftverschmutzung geprüft werden können. 1991 wurde vom Bundesumweltministerium ein Verordnungsentwurf vorgelegt, der Konzentrationswerte für Stickstoffdioxid sowie die krebserzeugenden und überwiegend vom Verkehr verursachten Luftschadstoffe Benzol und Rußpartikel „zum Schutz der Gesundheit vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen“ enthielt. Diesem Verordnungsentwurf, 23. BImschV, konnte der Bundesrat jedoch erst am 18. März 1994 nach zahlreichen Änderungen zustimmen. Zusammen mit einer Verwaltungsvorschrift trat die Verordnung am 1. März 1997 in Kraft. Die dort vorgeschriebenen Konzentrationswerte sind nicht ausgerichtet auf die Reduzierung einer akuten Gefährdung, sondern auf die Bekämpfung der Gefährdung durch eine lang andauernde Exposition, wie sie durch entsprechend hohe Jahreskennwerte gegeben sein kann. Anders verhält es sich mit den Maßnahmen nach den „Wintersmog-Regelungen“ nach § 40 Abs. 1 BImSchG und den Ozon-Regelungen gemäß §§ 40a bis e, 62a BImSchG, deren Ziel die Vermeidung akuter Gefährdung durch kurzzeitige Spitzen der Luftbelastung in großen bis sehr großen Gebieten ist (vgl. Klippel/Jäcker-Küppers 1997). Beide Belastungssituationen ermöglichen kurzzeitige Verkehrsbeschränkungen.

Tabelle 2 gibt einen Überblick über die Grenzwerte gemäß §§ 40a-e BImSchG (Ozon-Regelung) sowie gemäß der 23. BImSchV (Stickoxide, Dieselruß und Benzol).

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Tab. 2: Grenz- und Konzentrationswerte nach 23. BImSchV bzw. § 40a-e BImSchG (Ozon-Regelung)
Bild: Umweltatlas Berlin

In der 21. BImSchV vom 07.10.1992 zur Begrenzung der Kohlenwasserstoffemissionen ist die Ausrüstung aller größeren Tankstellen mit Gasrückführsystem vorgeschrieben. In Tabelle 3 sind die Fristen für die Nachrüstung angegeben. Die Einstufung Berlins als Untersuchungsgebiet nach § 44 BlmSchG ist in der Klasse ab 2 500 m3 durch verkürzte Fristen berücksichtigt.

Tab. 3: Nachrüstungstermine für Gasrückführsysteme nach der 21. BImSchV
Tab. 3: Nachrüstungstermine für Gasrückführsysteme nach der 21. BImSchV
Bild: Umweltatlas Berlin