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Verkehrsbedingte Luftbelastung durch Kohlenwasserstoffe 1993

Kartenbeschreibung

Das untersuchte Berliner Hauptverkehrsstraßennetz hat eine Länge von 1 163 km, auf denen allein an einem Durchschnittstag 30 000 000 Fahrzeugkilometer (das entspricht fast dem 100fachen Erdumfang) zurückgelegt werden. Im Gegensatz dazu umfaßt das Nebenstraßennetz zwar rund 4 000 km. Hier werden aber nur ca. 5 600 000 Fahrzeugkilometer pro Tag gefahren. Abbildung 5 stellt die prozentuale Aufteilung der Auspuff- und Abriebsemissionen verschiedener Schadstoffe in Berlin nach Haupt- und Nebenetz dar. Es fällt auf, daß der Anteil des Nebenstraßennetzesl bei den Kohlenwasserstoff- und Benzolemissionen besonders hoch ist, da diese sehr kaltstartabhängig sind und im Nebenstraßennetz ungefähr die Hälfte des ersten Kilometers nach dem Start gefahren wird.

Abb. 5 : Prozentuale Aufteilung der Emissionen und der Fahrleistung in Berlin
Abb. 5 : Prozentuale Aufteilung der Emissionen und der Fahrleistung in Berlin
Bild: Liwicki; Garben 1993

Kohlenwasserstoffemissionen im Hauptverkehrsstraßennetz

In der Karte 03.09.1 treten die großen Ausfallstraßenzüge mit besonders hohen Auspuffemissionen hervor, so der Stadtautobahnring, die West-Ost-Achse im Zuge Bismarckstraße – Kaiserdamm in Charlottenburg, die Karl-Marx-Allee bzw. Frankfurter Allee in Mitte und Friedrichshain sowie weitere Ausfallstraßen. Hier werden Emissionshöhen von über 50 kg/m bzw. 50 t/km Straßenlänge erreicht. Setzt man dies in Beziehung zum höchsten Rasterwert in Karte 03.09.2, Auspuffemissionen gesamtes Straßennetz, der bei 150 t/km2 × a liegt, so wird der große Einfluß dieser Hauptbelastungsstrecken deutlich. Ihr Flächenanteil an einem 1 × 1 km-Raster liegt bei etwa sechs Prozent, der Emissionswert in diesen Fällen jedoch bei etwa 30 %.

Insgesamt läßt sich bei einer Bewertung der auftretenden Emissionshöhen eine deutliche Korrelation zu den Verkehrsmengen feststellen, sofern man die Streckencharakteristik der einzelnen Straßen mitberücksichtigt. So ist der überwiegende Anteil der etwa 70 km Stadtautobahn in den höchsten Emissionsklassen zu finden, der Abschnitt der AVUS ab Autobahndreieck Funkturm mit einem Verkehrsaufkommen von über 70 000 Kfz pro Tag weist jedoch aufgrund des relativ ungestörten Verkehrsflußes nur einen Schadstoffausstoß von 13 kg/m × a auf.

Auspuffemissionen im gesamten Straßennetz

Wie bereits erwähnt, spiegelt sich das Verhältnis der Fahrleistungen Haupt- zu Nebenstraßennetz (etwa 5:1) nicht in den Anteilen der Netze an den HC-Auspuffemissionen wider. Dies wird auch in Karte 03.09.2, Auspuffemissionen gesamtes Straßennetz, deutlich. So liegen alle Rasterflächen innerhalb des Inneren-S-Bahn-Ringes (sog. Hundekopf) über 50 t/km2 × a, der Einfluß einzelner Straßenzüge wird nicht mehr so deutlich. Der für 1993 noch erkennbare Schwerpunkt in den westlichen City-Bereichen dürfte sich durch die Annäherung der Zulassungs- und Fahrleistungsmengen im östlichen an den westlichen Teil der Stadt bis heute ebenfalls angeglichen haben. Weitere örtliche Zentren außerhalb der Innenstadt mit über 50 t/km2 × a lassen sich in Spandau, Reinickendorf, Marzahn, Treptow und Neukölln erkennen.

Neben der direkten Emission während des Fahrbetriebes muß bei den flüchtigen Kohlenwasserstoffen die Verdunstung aus dem Tank gesondert betrachtet werden. Dabei wird zwischen dem ruhenden Fahrzeug (sog. Tankatmung) – Karte 03.09.3 – und Verdunstungseffekten nach Fahrbetrieb (Heiß und Warmabstellen) – Karte 03.09.4 – unterschieden.

Verdunstungsemissionen durch Tankatmung

Auch bei einem über einen ganzen Tag ungenutzt abgestellten Fahrzeug entstehen durch den Temperaturverlauf über den Tag aufgrund der Druckunterschiede im Gasraum der Kraftstoffbehälter und der Vergaser-Schwimmerkammer HC-Tankatmungsemissionen. In der Summe werden für Berlin werden 1 830 t HC-Emissionen durch Tankatmung für das Jahr 1993 errechnet. Dies sind immerhin gut fünf Prozent der Gesamtemissionen, die durch eine Ausstattung aller Fahrzeuge mit Aktivkohlefiltern vermieden und als Kraftstoff zum Antrieb eingesetzt werden könnten.

Die Verteilung der Emissionswerte in den einzelnen Rastern spiegelt die Einwohnerdichte sowie den Motorisierungsgrad der Einwohner wider. Siedlungsgebiete am Rand der Stadt und einige Bezirkszentren sowie die dicht bebaute Innenstadt treten damit besonders hervor.

Verdunstungsemissionen nach Heiß- und Warmabstellen

Nach dem Betrieb eines Kraftfahrzeugs werden kraftstoffführende Bauteile und damit der darin enthaltene Kraftstoff durch die Strahlungswärme des Motors und der Auspuffanlage aufgeheizt. Die Folge sind sog. Verdunstungsemissionen nach Heiß- und Warmabstellen. Mit 6 600 t liegen diese Verdunstungsemissionen erwartungsgemäß sehr viel höher als die Tankatmungsemissionen und bestimmen auch entscheidend das Verteilungsbild in der Summendarstellung (Karte 03.09.5, Gesamtverdunstung durch Kraftfahrzeuge). Die Verdunstungshöhe resultiert aus den rund 3 270 000 Abstellvorgängen pro Tag für Pkw, Kombi und leichte Nutzfahrzeuge mit Otto-Motoren in Berlin. Raster mit den höchsten Werten (über 50 t/km2 × a) liegen im City-Bereich, dem Stadtgebiet mit dem höchsten Anteil an Fahrtzielen aus beruflichen, freizeitorienten oder einkaufsbezogenen Gründen. Aber auch einige lokale Schwerpunkte, wie die Schloßstraße in Steglitz, weisen Werte von rund 30 t/km2 × a auf und liegen damit deutlich über dem Durchschnittswert für Berlin von 7 t/km2 × a.

Gesamtemissionen des Kfz-Verkehrs

Die Karte 03.09.6, Gesamtemissionen des Kfz-Verkehrs, faßt alle zuvor einzeln dargestellten Emissionsquellen zusammen. Ein Vergleich mit Karte 03.08.2, Emissionen Verkehr 1989 (vgl. Karte 03.08 SenStadtUm 1994), läßt trotz einer veränderten Methodik einige Rückschlüsse auf Veränderungen im Fahrzeugbestand und Gesamtniveau zu. 1989 wurde eine Gesamtemission von 51 900 t ermittelt. Dabei wurden die höchsten verkehrsbedingten Emissionen in der östlichen Innenstadt festgestellt. Dies war vor allem auf die hohe Emission bei Fahrzeugen mit Zweitaktmotor zurückzuführen. Mit dem Rückgang von Fahrzeugen der Marken Trabant und Wartburg, aber auch mit der Zunahme des Anteil von Kfz mit geregeltem Katalysator auf 57 % (Bezugsjahr 1993) wurde das Gesamtniveau auf 25 500 t vermindert. Mit einem Anteil von über 60 % an der Gesamtemission dominieren die Auspuffemissionen die Belastungssituation. Relativ hohe Werte sind in einem Gebiet zu verzeichnen, das im Westen und Norden durch die Stadtautobahn, im Süden durch den Steglitzer Kreisel und im Osten durch den Verlauf der Karl-Marx-Allee bzw. Frankfurter Allee begrenzt wird. Besondere Schwerpunkte lassen sich nicht feststellen. Die höchsten Werte liegen im Zuge Kaiserdamm – Bismarckstraße bzw. südlich davon mit Werten zwischen 160 und 212 t/km2 × a. Auffällig ist außerdem, daß der ruhende Verkehr die Kohlenwasserstoffemissionen in wenig befahrenen Wohngebieten mit vielen abgestellten Fahrzeugen etwa auf das Doppelte des fahrenden Verkehrs erhöhen kann.

Verdunstungsemissionen an Tankstellen

Die Karte 03.09.7 zeigt die Betankungsemissionen an Tankstellen im Stadtgebiet 1993. Hierbei wird nur das Betanken des Fahrzeugs betrachtet und nicht das Umfüllen vom Tankfahrzeug in den Lagertank der Tankstelle. Der weitaus größte Teil, etwa 96 %, entfällt auf Tankstellen ohne Gasrückführsystem.

Tab. 4: Benzin-Abgabemenge und HC-Jahresemission bei der Betankung an den Berliner Tankstellen im Jahre 1993
Tab. 4: Benzin-Abgabemenge und HC-Jahresemission bei der Betankung an den Berliner Tankstellen im Jahre 1993
Bild: Umweltatlas Berlin

Die gesamten Betankungs- und Umfüllemissionen an den Berliner Tankstellen, die auch das Umfüllen vom Tankfahrzeug, Tankschiff oder Eisenbahnkesselwagen in die Lager der Tankstellen einschließt, betrug im Jahre 1993 rund 3 630 t HC und erreichte damit rund zehn Prozent der Gesamtemissionen an Kohlenwasserstoffen. Der weitaus größte Anteil, etwa 96 %, entfällt auf Tankstellen ohne Gasrückführsystem. Entsprechend Tabelle 3 ist mit Ablauf des Jahres 1997 die Nachrüstung mit Gasrückführsystemen für Tankstellen über 1 000 m3 Benzin/Jahr im wesentlichen abgeschlossen worden, so daß nunmehr in Verbindung mit einer abnehmenden Gesamtzahl an Tankstellen von einer Gesamtemission von weniger als 20 % des 93er Wertes ausgegangen werden kann.

Die Verteilung der Tankstellen ist naturgemäß eng an die bebauten Bereiche gekoppelt. Hier liegen die Emissionshöhen in einigen Bereichen in ähnlichen Größenordnungen wie die Gesamtverdunstung des Verkehrs durch Tankatmung und nach Warm- und Heißabstellen. Zu den Stadträndern hin nimmt die Anzahl der Raster mit hohen Emissionswerten deutlich ab.

Auspuffemissionen von Benzol im Hauptverkehrsstraßennetz

Die Karte 03.09.8 zeigt die Emissionen des krebserzeugenden Schadstoffs Benzol im Hauptverkehrsstraßennetz. Zur Berechnung wurden je nach Motorkonzept unterschiedliche Benzol-Anteile an der HC-Auspuff-Emission angesetzt, für den mittlerweile überwiegenden Teil der Fahrzeuge mit geregeltem Katalysator im ‘Warm-Zustand’ 8,1 %, im Mittel über alle Fahrzeuge 5,3 %.

Durch diese enge Bindung an die HC-Emissionen verhält sich das Niveau der Benzol-Emissionen proportional zu diesen (vgl. Karte 03.09.1). Insgesamt werden im Berliner Hauptverkehrsstraßennetz 793 t Benzol emittiert, etwa 50 % der Gesamtemissionen des Kfz-Verkehrs für diesen Stoff. Die Kenntnis über die Verteilung der Benzol-Emissionen im Hauptverkehrsstraßennetz ist Vorbedingung zur Ermittlung der gebietsbezogenen Immissionskonzentrationen, um Belastungsschwerpunkte zu ermitteln und Vergleiche mit dem Konzentrationswert für das Jahresmittel entsprechend der 23. BImSchV durchzuführen (vgl. Karte 03.10).

Gesamtemissionen des Kfz-Verkehrs an Benzol

Die Karte 03.09.9 zeigt in der Innenstadt beinahe flächendeckend ein Emissionsniveau von über drei Tonnen pro Quadratkilometer und Jahr je Raster. Vergleichbar der Situation bei den Kohlenwasserstoffen insgesamt liegen die Werte zum Stadtrand hin wesentlich niedriger und erreichen nur in wenigen Bezirkszentren noch Werte wie innerhalb des Inneren-S-Bahn-Ringes.