Die EG-Luftqualitätsrahmenrichtlinie und ihre Verordnungen Inhalte, Methoden und Kriterien zur Beurteilung der Schadstoffkonzentrationen Dipl.-Met. A. Moldenhauer Tagung: Lärmminderungs- und Luftreinhalteplanung am 24/25.02.2005 in Hamburg Veranstalter: Lärmkontor GmbH

Gliederung Einleitung Auswirkungen der RL 96/62/EG auf kommunale Planungsprozesse Schadstoffleitkomponenten NO2 und PM10 Methoden zur Beurteilung von Schadstoffbelastungen in Städten Maßnahmen zur Minderung von Luftschadstoffbelastungen in Städten Ausblick Offene Fragen

kurz „Rahmenrichtlinie Luftqualität“ Einleitung „Richtlinie über die Beurteilung und die Kontrolle der Luftqualität“ (RL 96/62/EG vom 27. September 1996), kurz „Rahmenrichtlinie Luftqualität“ Neudefinition von Beurteilungsmaßstäben für Luftschadstoffimmissionen Rahmenrichtlinie benennt Ziele, Grundsätze und grundsätzliche Instrumente für den Vollzug in den Nationalstaaten

Rechtliche Grundlagen Europäisches Regelwerk zur Luftqualität Richtlinie über die Beurteilung und Kontrolle der Luftqualität 96/62/EG Richtlinie 1999/30/EG für SO2, NO2/NOx, Partikel (PM10) u. Blei Richtlinie 2000/69/EG für CO und Benzol Richtlinie 2002/2/EG über den Ozongehalt der Luft Richtlinie 2004/107/EG zu den Staubinhaltsstoffen Arsen, Cadmium, Quecksilber, Nickel u. polyzyklische Kohlenwasserstoffe (PAK) Deutsches Regelwerk zur Luftqualität Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) 22. BImSchV für SO2, NO2/NOx, Partikel (PM10) u. Blei 33. BImSchV (Ozon, Aufhebung der 23.BImSchV) TA-Luft (Anlagen)

Zielsetzung der gesetzlichen Regelungen sind: Grenz-, Alarm- und Richtwerte festzulegen, die nach neuen Erkenntnissen der Wirkungsforschung schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt insgesamt vermeiden oder erheblich vermindern sollen die Luftqualität nach einheitlichen Methoden zu beurteilen und die Öffentlichkeit darüber umfassend zu unterrichten gute Luftqualität zu erhalten und in Gebieten mit derzeit schlechter Luftqualität eine dauerhafte Verbesserung zu erreichen. Durchsetzung eines umfassenden Schutzanspruches, der Vorsorgeaspekte für Mensch und Umwelt einschließt

Beurteilungsmaßstäbe für Luftschadstoffimmissionen nach 22. BImSchV Beurteilungswerte Beurteilungsmaßstäbe für Luftschadstoffimmissionen nach 22. BImSchV (Auswahl verkehrsrelevante Schadstoffe) Komponente Beurteilungswert Zahlenwert in µg/m³ Jahresmittel Kurzzeit NO2 Grenzwert (2010) 40* 200 (Stundenwert, max. 18 Überschreitungen/Jahr) Benzol 5 - PM10 Grenzwert (2005) 50 (Tagesmittelwert, max. 35 Überschreitungen/Jahr) *: ,,alte‘‘ Grenzwerte NO2-JM = 80 µg/m³ Staub-JM = 150 µg/m³

Schadstoffleitkomponenten NO2 und PM10 deutliche Verschärfung In der Praxis relevante Schadstoffe sind PM10 und NO2.

Stickstoffoxide (NOx) NO2 (allgemeines) Stickstoffoxide (NOx) NO2 ist ein in höheren Konzentrationen rötlich-bräunliches, stechend riechendes Reizgas. NOx sind wichtige Vorläufersubstanzen für die Bildung von sauren Niederschlägen (saurer Regen), lungengängigen Feinstäuben und von Fotooxidantien (z.B. Ozon). NOx entstehen beim Verbrennen von Brenn- und Treibstoffen. (Autoabgase, Ölheizungen) Kanzerogene Gesundheitsgefährdungen können indirekt durch Ozonbildung entstehen.

PM10 (allgemeines) Schwebstäube / PM10 Schweb- und Feinstäube sind lungengängig und führen verstärkt zu Lungenerkrankungen (Bronchitis, Astmaanfälle). Stäube können sehr unterschiedlichen natürlichen und technischen Quellen entstammen. Dabei sind im technischen Bereich u. a. Feuerungsanlagen, die Kohleverarbeitung und der Kraftverkehr zu nennen.

Gesundheitsgefährdung durch PM10 (1) Gesundheitsgefährdung von Feinstäuben ist von der Korngröße abhängig. Je kleiner die Staubpartikel, desto tiefer können die Partikel in die Atemwege eindringen und kanzerogene Reaktionen hervorrufen. Name Größe Bezeichnung Eindringtiefe in den menschlichen Körper PM10 <10µm Inhalierbare Staubpartikel Kehlkopf PM 2,5 <2,5µm Alveolengängiger Feinstaub Bronchien,Lunge, Lungenbläschen UFP <0,1µm Ultrafeine Partikel

Gesundheitsgefährdung durch PM10 (2) Im Körper deponierte Feinstäube teilen sich in lösliche und unlösliche Fraktionen Lösliche Fraktion können toxische Substanzen (z.B. Metallverbindungen o. PAK) freisetzen und entzündliche Prozesse auslösen. Unlösliche Fraktion kann mit Zellen, Gewebe und Lungenflüssigkeit in Verbindung treten. Von PM10 hervorgerufene Krankheiten : Husten, Asthmaanfällen, Herz-Rhythmusstörungen, kardiovaskuläre Krankheiten (Herz-Kreislauf-Beschwerden) und Kanzerogene Reaktionen Die Wirkungen wurden in epidemiologischen, toxikologischen und klinischen Studien nachgewiesen

Konsequenzen für kommunale Planungsprozesse Luftreinhaltepläne müssen aufgestellt werden, wenn Schadstoffe Überschreitungen der jeweiligen Summe aus Grenzwert und Toleranz festgestellt werden können aufgestellt werden, wenn die Grenzwerte voraussichtlich zum festgelegten Zeitpunkt ihrer Gültigkeit nicht eingehalten werden. Aktionspläne müssen aufgestellt werden, wenn Schadstoffe Überschreitungen der jeweiligen Summe aus Grenzwert und Toleranz festgestellt werden. müssen aufgestellt werden, wenn Überschreitungen der Grenzwerte zum festgelegten Zeitpunkt ihrer Gültigkeit auftreten.

Aktions- und Luftreinhaltepläne (nach 22. BImSchV) Luftschadstoffkonzentration für Gebiete Schadstoffbelastung unterhalb des Grenzwertes Schadstoffbelastung nach §48a Abs. 1 oberhalb Summe aus Grenzwert und Toleranz Schadstoffbelastung nach §48a Abs. 1a oberhalb Grenzwert aber unterhalb GW + Toleranz Überschreitung der Grenzwerte (nach §48a Abs. 1a) nach den in den Tochterrichtlinien festgelegten Stichtagen (PM10: 01.01.2005) Art.9 RL 96/62 EG Art. 8, Abs.1 und Art. 8, Abs.3 RL 96/62/EG Art. 7 Abs.1 und Art. 8, Abs.2 RL 96/62/EG Art.7, Abs. 3 RL 96/62/EG Aufstellung von Aktionsplänen nach §47(2) BlmschG-neu: Vollziehbare Maßnahmen, mit denen die Gefahr der Überschreitung der Grenzwerte unmittelbar verringert oder die Dauer der Überschreitung verkürzt wird, z.B. Beschränkung von Tätigkeiten einschließlich Beschränkung und Verbot des Kfz-Verkehrs. Der Aktionsplan kann (und sollte) Teil des Luftreinhalteplanes sein Die bestmögliche Luftqualität im Einklang mit der Strategie einer dauerhaften und umweltgerechten Entwicklung ist zu gewährleisten. Erfassung der Gebiete und Aufstellung von Luftreinhalteplänen nach § 47(1) BlmSchG mit langfristig wirkenden Maßnahmen, um die Grenzwerte (dauerhaft) einhalten zu können Erfassung der Gebiete und Aufstellung von Luftreinhalteplänen nach § 47(3) BlmSchG Bei Aufstellung Luftreinhalteplan: Öffentlichkeitsbeteiligung Durchsetzung durch Träger öffentlicher Verwaltung Bei Aufstellung Aktionsplan: Öffentlichkeitsbeteiligung

Ermittlung der lufthygienischen Situation in Städten Vorgehen: Ausgangsbeurteilung (Lokalisierung der hot-spots) Ableitung von Maßnahmen Abschätzung der Minderungspotenziale der Maßnahmen Erstellung LRP

Ermittlung der lufthygienischen Situation in Städten Straßenschlucht städtische Zusatzbelastung großräumige + regionale Belastung

Ermittlung der Ausgangssituation Allgemeines (kostenreduziertes) Vorgehen: Großräumige+regionale VB aus Messdaten Städtische Vorbelastung aus Messdaten Ermittlung Verkehrs-hot-spots mittels Screening Detailuntersuchung der hot-spots mit mikroskaligen Strömungs- und Ausbreitungsmodellen Wichtig: Im Innerortsbereich ist unbedingt der durchlüftungshemmende Einfluss der Bebauung in den Modellrechnungen (auch im Screening) zu berücksichtigen.

Transportverhalten von Autoabgasen Abgasfahne bei Straße ohne Rand- bebauung. Gute Abführung der Schadstoffe. (b) Abgasfahne in Straßenschlucht. Schlechte Abführung der Schad-stoffe. Diese rotieren mit dem Wirbel in der Straßenschlucht und werden nur zögerlich vom Wind ausgetragen.

Verfahren zur Immissionsprognose (1) Beispiele von Abschätzverfahren: Kriterienkatalog LUA Brandenburg Mustergutachten StBA Bautzen

Verfahren zur Immissionsprognose (2) Beispiele von Immissionsprognosemodellen: MLuS 02 einzelne Straße ohne oder mit lockerer Randbebauung im Außerortsbereich STREET einzelne Straße mit Randbebauung im Innerortsbereich IMMI Straßennetz ohne Berücksichtigung Randbebauung PROKAS, Straßennetz, Randbebauung in typisierter Form IMMIS LASAT Straßennetz, Punkt- und Flächenquellen AUSTAL Punkt- und Flächenquellen (Anlagen) MISKAM dichte Bebauung

Eingangsdaten / Einflussgrößen (Screening) Emissionen Transmission Meteorologie Bebauung Verkehrsmenge (DTV-Wert) Windrichtung Breite des Straßenraumes LKW-Anteil >3.5t Windgeschwindigkeit Höhe der Randbebauung Verkehrssituation (v, Ampel, Stau, etc.) Ausbreitungsklasse (Stabilität) Lückigkeit Längsneigung der Straße Fahrzeugflotte (Kat-, Diesel-Anteil, …; Land, Jahr) Vorbelastung Ferntransport, sonstige Quellen

LASAT Immissionsmessungen Verfahren zur Immissionsprognose (3) IMMIKART Teil 2 Komplexe Informationssysteme: z.B. IMMIKART, FLADIS Emissionskataster Wind Digitales Höhenmodell Sachsens Mittelwerte der PM10-Konzentration LASAT Immissionsmessungen

IMMIKART Ballungsräume

PM10 Immissionssituation (1) Arithmetisches Jahresmittel der PM 10-Immission über alle Verkehrsstationen (BRD) sowie über die 15 am wenigsten belasteten (Reinluft) und alle stadtnahen Hintergrundstationen für die Jahre 2001, 2002 und 2003. Quelle: UBA 2004

PM10 Immissionssituation (2) Überblick über die Immissionssituation an den Verkehrsstationen in Deutschland für die Jahre 2001, 2002 und 2003 (Quelle: UMK)

Ursachen der PM10-Belastungen (1)

Ursachen der PM10-Belastungen (2)

PM10 Emissionen (1)

Kein Tempo 30 abbildbar PM10 Emissionen (2) Motoremissionen : Partikel direkt aus dem Auspuff Handbuch für Emissionsfaktoren HBEFa2.1 (UBA, 2004) 100% in PM10 Abhängig von sog. Verkehrssituationen Differenziert nach Fahrzeugklassen, Schadstoffminderungskonzept etc. Bezugsjahr Kein Tempo 30 abbildbar

Abriebsemissionen (Brems-, Kupplungs- und Straßenabrieb) PM10 Emissionen (3) Abriebsemissionen (Brems-, Kupplungs- und Straßenabrieb) Keine offizielle Datenbank verfügbar. Wiederaufwirbelung von Straßenstaub  Keine offizielle Datenbank/Modell verfügbar

Vorschlag für Emissionsfaktoren (guter Fahrbahnzustand) PM10 Emissionen (4) Vorschlag für Emissionsfaktoren Düring et al. (2004) (guter Fahrbahnzustand) Starke Relevanz der LKW (ca. Faktor 10) keine signifikante Abhängigkeit von Geschwindigkeit Starke Abhängigkeit vom Verkehrsfluss

Hot-spot-Berechnung mit Screeningmodell

Maßnahmen und Wirkung (1) Zusammenstellung und Bewertung von Maßnahmen ist durch LAI (2004) und UMK (2004) vorgenommen worden: Bewertungsschema von Maßnahmen zur Minderung der verkehrsbedingten PM10-und NO2-Immission in Luftreinhalte (LRP)- und Aktionsplänen (AP) Niederschrift für die 107. Sitzung des Länderausschusses für Immissionsschutz vom 15.03. bis 17.03.2004 in Goslar Anlage 1 zu TOP 6.7.1 Partikelemissionen des Straßenverkehrs  Endbericht der UMK AG „Umwelt und Verkehr“  (Oktober 2004)

Maßnahmen KfZ-Verkehr in seiner Gesamtheit (1)   Maßnahmen Eignung für Bewertung LRP AP Wirk-samkeit Aufwand für Kontrolle Aufwand für Umsetzung Ausdünnen des Verkehrs durch Anreize zum Umstieg auf den ÖPNV (Verbesserung des ÖPNV-Angebotes, Fahrpreisgestaltung) x + +++ Förderung des Rad- und Fußverkehrs ++ Einführung bzw. Erweiterung von Stadtbussystemen in den belasteten Gebieten Verbesserung (ggf. Reparatur)/ Änderung des Straßenbelags Parkraummanagement (günstige P+R-Plätze, Innenstadt- und Kurzzeitparkgebühren vergleichbar mit ÖPNV-Preisen) Bewertungssynonyme: 0 ohne, + gering, ++ mittel, +++ hoch

Maßnahmen KfZ-Verkehr in seiner Gesamtheit (2)   Maßnahmen Eignung für Bewertung LRP AP Wirk-samkeit Aufwand für Kontrolle Aufwand für Umsetzung verkehrslenkende Maßnahmen Verkehrsleitsysteme Einbahnstraßenregelungen Bevorrechtigung des ÖPNV auf eigenen Trassen Ausweisung bzw. Planung und Bau von Umgehungs-, Anbindungs-, Zufahrtsstraßen usw. Verstetigung des Verkehrsflusses und Vermeidung von Rückstaus in bewohnten Gebieten z.B. durch geeignet angebrachte Pförtnerampeln (PA) und „Grüne Welle“ Beschränkung der Geschwindigkeit x ++ +  + ++ (richtungs- und verkehrs-stärkenabhängig) +++ (Wirkung abhängig vom Straßenrückbau im belasteten Gebiet )  ++(+) (PA u. Hindernisse in freiem Gelände sind kein Imis-sionsproblem)

Maßnahmen KfZ-Verkehr in seiner Gesamtheit (3)   Maßnahmen Eignung für Bewertung LRP AP Wirksamkeit Aufwand für Kontrolle Aufwand für Umsetzung Vorhalten von Verkehrsmanagement-Systemen (rechnergestützte Umsetzung von verkehrslenkenden Maßnahmen mit kurzer Reaktionszeit) x +(+) ++ ++ (nur geeignet in Oberzentren) Verkehrsverbote/ -beschränkungen (z.B. zeitbezogene Begrenzung von Durchfahrtmöglichkeiten, eingeschränkte Durchfahrtmöglichkeiten für bestimmte Fahrzeugarten) +++ + Fahrverbote abwechselnd für gerade/ungerade-Kennzeichen wenn nur PKW betroffen, dann ++ + (bestraft auch emissionsarme Fzg.) gebietsbezogene Maut mit Anwohnervorteilen    verbesserte Straßenreinigung (Gerät, Art, Häufigkeit) + (0) 0(+) ++ (technikabhängig) Straßenraumorganisation (z.B. Neuorganisation der Fahrspuren) +(0)

Maßnahmen Verkehr mit Diesel-Kfz u. Fzg. mit Ottomotor ohne G-Kat   Maßnahmen Eignung für Bewertung LRP AP Wirk-samkeit Aufwand für Kontrolle Aufwand für Umsetzung Einsatz besonders schadstoffarmer Fzg. im ÖPNV (Vorbildfunktion, Qualitätsmerkmal; sind ggf. für betreffendes Gebiet zusammenzuziehen) x ++ + gebietsbezogene Verkehrsbeschränkungen mit Benutzervorteilen  für schadstoffarme Dieselfahrzeuge  für schadstoffarme PKW mit Ottomotoren +++ Logistik-Konzepte im Transportwesen ( z.B. City-Logistik mit Güterverteilzentren und Warenausllieferung mit schadstoffarmen Nfz (Diesel mit Rußfiltern und NOx-Kat., Erdgas) ggf. durch Vergünstigungen unterstützt (steuerl./wirtschaftl.) +(+) Fahrverbot für leichte u. schwere Nfz. sowie Busse (ausgenommen ÖPNV) +  

- vor und nach Straßensanierung - vor und nach Bau Ortsumfahrung Beispiel Nauen Messpunkt: - Berliner Straße Messdaten liegen vor: - vor und nach Straßensanierung - vor und nach Bau Ortsumfahrung

Wirkung Ortsumfahrung Nauen (1) PM10-I1 ohne Ortsumfahrung PM10-I1 mit Ortsumfahrung > 40.0 GW überschritten 28.0 – 40.0 ÄW überschritten 25.0 – 28.0 25.5 – 25.0 24.2 – 24.5 24.0 – 24.2 Nicht betrachtet

Wirkung Ortsumfahrung Nauen (2)

Wirkung Fahrbahnbelagswechsel Nauen

EU-Projekt „Heaven“ Beusselstraße Berlin: DTVw: ca. 25 000 Kfz/24h LKW-Anteilw: ca. 5% Gemessene Reduktion der Schadstoffbelastung Emissionen PM10 NO2 Tempolimit 30 km/h - 2% - 3% LKW – Sperrung - 8% - 20%

Verbesserung Verkehrsfluss Sanierung schlechter Fahrbahnoberflächen Wirksamste Maßnahmen Verkehrsvermeidung LKW-Reduktion Verbesserung Verkehrsfluss Sanierung schlechter Fahrbahnoberflächen

Ausblick zukünftige Entwicklung PM10- Emissionen und Immissionen im Blickpunkt CAFE-Positionspapier für zukünftige Bewertung: PM2.5 wird wichtigste Metrik Grobe Partikel ebenfalls gesundheitsrelevant (PM10-Richtgrenzwerte Zielwerte) Derzeit Kenntnisstand nicht ausreichend, um PM1 oder UFP zu regulieren

Viele PM-Quellen sind nicht oder nur ungenügend erfasst: Offene Fragen (1) Viele PM-Quellen sind nicht oder nur ungenügend erfasst: landwirtschaftliche Aktivitäten, Bautätigkeit, Aufwirbelung durch Kfz-Verkehr Windbedingte Partikel-Aufwirbelung über naturbelassenen Böden oder in Stadtgebieten Biogene Partikel (Pollen, Sporen, biologische Abbaureste) Mengen und Zusammensetzung der PM-Emissionen aus Verbrennung ist nicht so gut bekannt, wie bei klassischen Schadstoffen

 Physik ist nicht verstanden!!  Wirkung von Maßnahmen? Offene Fragen (2) Einfluss von Fahrbahnmaterial und Fahrbahnqualität auf PM10-Emission Einfluss von Fzg.-Geschwindigkeit und Längsneigung auf PM10-Emission Wechselwirkung zwischen nicht-motorbedingter PM10-Emission und Regen Einfluss der Verkehrsstärke auf PM10-Emissionsfaktor Aufteilung der Emissionen auf die Größenklassen PM1/PM2.5/PM10  Physik ist nicht verstanden!!  Wirkung von Maßnahmen?

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Ende Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!