Luftqualität in Ballungsräumen

Ballungsräume und Städte zählen in Deutschland zu den am stärksten durch Luftverunreinigungen belasteten Regionen. Sie sind Standort für Industrie und Gewerbe, Verkehrsknotenpunkte und Lebensraum für die überwiegende Zahl der Menschen. Ernsthafte Probleme bei der Einhaltung der Luftqualitätsgrenzwerte ergeben sich hier durch die räumliche Nähe zu Schadstoffquellen (Emittenten).

Bis Anfang der 1990er Jahre war der Luftschadstoff Schwefeldioxid (SO₂) noch eine der Leitkomponenten der städtischen Luftbelastung in Deutschland. Die erfolgreiche Reduzierung der SO₂-Belastung (siehe „Schwefeldioxid-Emissionen“) durch Emissionsminderungsmaßnahmen vor allem im Bereich von Kraftwerken und industriellen Anlagen führte dazu, dass heute Luftverunreinigungen aus dem Verkehrsbereich immer häufiger in den Vordergrund treten. Hierzu zählen vor allem Feinstaub (PM₁₀) und Stickstoffdioxid (NO₂), die wegen sehr hoher Luftschadstoffkonzentrationen und den daraus resultierenden gesundheitlichen Gefahren im Interesse der Öffentlichkeit stehen. Aber auch der sekundär gebildete Luftschadstoff Ozon, der aus flüchtigen organischen Verbindungen und Stickstoffoxiden unter dem Einfluss intensiver Sonnenstrahlung entsteht, spielt in Ballungsräumen eine nicht zu vernachlässigende Rolle (siehe „Ozon und Sommersmog“). Die Luftbelastung durch Benzol (CH₆) konnte hingegen durch umfangreiche emissionsmindernde Maßnahmen deutlich gesenkt werden. Der seit 2010 gültige Benzolgrenzwert für den Schutz der menschlichen Gesundheit wird in Ballungsräumen und Städten bereits seit 2005 mit wenigen Ausnahmen eingehalten.

Die Belastung der Luft durch Schadstoffe ist nicht im gesamten Stadtgebiet einheitlich. Die höchsten Feinstaub- und Stickstoffdioxid-Konzentrationen werden emittentennah gemessen. Mit zunehmender Entfernung zu den Emittenten sinkt ihre Konzentration. Da die Emittenten jedoch über das gesamte Stadtgebiet verteilt sind, bildet sich ein Sockel gleichbleibender Immissionsbelastung über dem Stadtgebiet. Die daraus resultierende städtische Hintergrundbelastung ist höher als die Belastung im ländlichen Raum, aber kleiner als die Belastung an verkehrsnahen Messstellen. In Bezug auf die Luftbelastung durch Ozon zeigt sich ein gegensätzliches Bild: Die Ozonbelastung im Zentrum der Ballungsräume, besonders an verkehrsreichen Straßen, ist deutlich niedriger als am Stadtrand und in den angrenzenden ländlichen Gebieten, da das durch die NO_x-Emissionen des Ballungsraumes in großer Menge vorhandene NO sehr schnell das entstehende Ozon wieder abbaut (siehe Abb. „Zahl der Tage mit Überschreitung des Ozon-Zielwertes (120 µg/m³) zum Schutz der menschlichen Gesundheit“).

Die Ländermessnetze führen seit dem Jahr 2000 flächendeckende Messungen von Feinstaub (PM₁₀) durch. Besonders hoch ist die Messnetzdichte in Ballungsräumen. Die hohe Zahl und Dichte an Emittenten – beispielsweise Hausfeuerungsanlagen, Gewerbebetriebe, industrielle Anlagen und der Verkehrssektor – führt zu einer erhöhten Feinstaubkonzentration in Ballungsräumen gegenüber dem Umland (siehe „Staub-Emissionen“). Besonders hohe Feinstaubkonzentrationen werden unter anderem wegen der starken verkehrsbedingten Emissionen wie (Diesel-) Ruß, Reifenabrieb sowie aufgewirbeltem Staub an verkehrsnahen Messstationen registriert.

Die Abbildung „Prozentualer Anteil der Messstationen mit Überschreitung des PM₁₀-Jahresgrenzwertes (40 µg/m³) bezogen auf den jeweiligen Stationstyp“ zeigt, dass der seit dem 1. Januar 2005 gültige PM₁₀-Grenzwert für das Jahresmittel (siehe Tab. „Grenzwerte für den Schadstoff Feinstaub (PM₁₀)“) selten überschritten wird. In den letzten fünf Jahren war dies nur an 1 % der städtischen verkehrsnahen Stationen der Fall. Die zulässige Zahl der Überschreitungstage des 24-Stunden-Grenzwertes (35 Tage pro Kalenderjahr mit Überschreitung von 50 µg/m³) wird dagegen in Ballungsräumen derzeit vielerorts überschritten. 43% der städtischen verkehrsnahen Stationen registrierten 2011 mehr als 35 Überschreitungstage. Die hohe Zahl der Tage mit Überschreitungen des PM₁₀-Tageswertes > 50 µg/m³ im Jahr 2003 ist auf deutschlandweite Episoden hoher PM₁₀-Belastung zurückzuführen (siehe Abb. „Prozentualer Anteil der Messstationen mit mehr als 35 Überschreitungen des 24-h-Grenzwertes“). An den städtischen Hintergrundstationen, also an weiter von Verkehremissionen entfernten Orten, traten 2011 an drei Prozent der Messstationen Überschreitungen des 24-Stunden-Grenzwertes auf.

Die Grenzwerte für den Luftschadstoff Stickstoffdioxid (NO₂) sind in Deutschland seit dem 1. Januar 2010 verbindlich (siehe Tab. „Grenzwerte für die Schadstoffe Stickstoffdioxid und Stickstoffoxide“). 71 % der städtischen verkehrsnahen Luftmessstationen registrierten im Jahr 2011 Überschreitungen des NO₂-Jahresgrenzwertes für den Schutz der menschlichen Gesundheit (40 µg/m³). Im städtischen Hintergrund traten an einem Prozent der Stationen Überschreitungen auf (siehe Abb. „Prozentualer Anteil der Messstationen mit Überschreitung des NO₂-Jahresgrenzwertes (40 µg/m³) bezogen auf den jeweiligen Stationstyp“). Der seit 2010 geltende 1-Stunden-Grenzwert für Stickstoffdioxid – 200 µg/m³ dürfen nicht öfter als 18-mal überschritten werden – wird an den städtischen Hintergrundmessstellen eingehalten. In den vergangenen Jahren wurde der 1-Stunden-Grenzwert vor allem an stark befahrenen Straßen mit Schluchtcharakter überschritten. Die Messstelle Stuttgart Hohenheimer Straße registrierte zum Beispiel im Jahr 2011 insgesamt 269 Stunden mit Überschreitung des 1-Stunden-Grenzwertes für NO₂ [1].

Im Gegensatz zu den Feinstaub- und Stickstoffdioxidgrenzwerten wird der für die Benzolbelastung festgelegte Grenzwert – Jahresmittelwert von 5 µg/m³, einzuhalten seit 1. Januar 2010 – flächendeckend, auch in nahezu allen Ballungsräumen und Städten eingehalten. Mittlerweile liegen an allen Messstationen die Benzol-Jahresmittelwerte unterhalb von 4 µg/m³, wobei im ländlichen Raum nur Werte um 0,5 µg/m³ auftreten.

In der 39. BImSchV sind Ozon-Zielwerte (siehe Tab. „Zielwerte und Alarmschwellen für den Schadstoff Ozon“) für den Schutz der menschlichen Gesundheit festgelegt, die in einem bestimmten Zeitraum erreicht werden sollen. Der Zielwert zum Schutz der menschlichen Gesundheit, der seit 2010 einzuhalten ist – 120 µg/m² im Mittel über 8 Stunden dürfen nicht öfter als an 25 Tagen, gemittelt über 3 Jahre, überschritten werden –, wird nicht nur in ländlichen Gebieten überschritten, sondern vereinzelt auch am Rand von Ballungsräumen und im städtischen Hintergrund. Die Abbildung „Zahl der Tage mit Überschreitung des Ozon-Zielwertes (120 µg/m³) zum Schutz der menschlichen Gesundheit“ zeigt keinen Trend. Die speziellen Witterungsbedingungen des Sommers 2003 führten zu höheren Ozonkonzentrationen als in anderen Jahren. Dies erklärt das erhöhte Niveau der 3-Jahresmittel ab 2001. Feststellen lässt sich, dass an stark verkehrsbelasteten Orten nur wenige Überschreitungen auftreten und die Überschreitungszahl mit zunehmender Entfernung zu den Emissionsquellen steigt: Im ländlichen Hintergrund werden die meisten Überschreitungen des Ozon-Zielwertes registriert.

[1] Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg