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Umweltatlas Berlin

03.03 Stickoxide - Emissionen und Immissionen (Ausgabe 1994)

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Datengrundlage

Emissionen

Um die Ursachen der Stickoxidbelastung differenziert beurteilen und zu deren Beseitigung beitragen zu können, werden bei der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umweltschutz für die Hauptverursachergruppen Emissionskataster geführt.

Zur Erstellung des Emissionskatasters Industrie werden die Daten der großen Einzelemittenten (Kraft-, Heizkraft- und Heizwerke sowie genehmigungsbedürftige Industrieanlagen) den Emissionserklärungen entnommen, die von den Betreibern entsprechend den Vorschriften des Bundes-Immissionsschutzgesetzes im Abstand von zwei Jahren den Immissionsschutzbehörden vorgelegt werden müssen.

Das Emissionskataster Hausbrand für die Vielzahl kleiner Heizungsanlagen im Stadtgebiet ist statistisch angelegt. Für sämtliche Wohnhäuser werden aus dem umbauten Raum der Wärmebedarf und die Anteile der Heizungsarten ermittelt, z. B. Kohle-Einzelöfen, Öl-Sammelheizungen, Gas-Etagenheizungen, Elektro- und Fernheizungen. Mit Hilfe spezifischer Faktoren für die Heizungsarten wird die Emission jedes einzelnen Häuserblocks bestimmt. Der mit Elektroheizungen und Fernwärme befriedigte Wärmebedarf wird hierbei nicht berücksichtigt, wenn die Wärme in genehmigungsbedürftigen Anlagen produziert wird.

Das Emissionskataster Verkehr basiert auf Verkehrszählungen seitens der Verkehrsverwaltung sowie auf Angaben über den Kraftfahrzeugbestand und die mittlere Fahrleistung der Kraftfahrzeuge. Die Emission wird mit Hilfe von Faktoren berechnet, die für verschiedene Fahrzeugklassen festgelegt sind. Dabei wird zwischen Personenkraftwagen und Lieferfahrzeugen mit Viertaktmotoren mit und ohne Abgasreinigung, mit Zweitakt- oder Dieselmotoren sowie schweren Lastkraftwagen und Bussen unterschieden.

Alle Abschätzungen und Berechnungen werden mit der Energiebilanz abgeglichen, in der der gesamte Verbrauch an Brenn- und Kraftstoffen in Berlin zusammengestellt ist.

Berechnete Immissionen

Die Immissionsberechnungen werden mit Hilfe eines computergestützten meteorologischen Ausbreitungsmodells für große Einzelemittenten und die Verursachergruppen Hausbrand und Verkehr getrennt vorgenommen (vgl. Fath et al. 1991).

Für die Ausbreitungsrechnungen werden die Hausbrand- und Verkehrsemissionen auf Rasterflächen von 500 x 500 m verteilt. Ihnen werden bestimmte Emissionshöhen zugewiesen, während die großen Einzelemittenten mit dem jeweiligen Schornsteinstandort und der Schornsteinhöhe in die Berechnungen eingehen. Für die Berechnungen wird angenommen, daß die in den Rauchfahnen enthaltenen Schadstoffpartikel mit dem Wind transportiert werden und sich senkrecht zur mittleren Transportrichtung vertikal und horizontal in Form von Gaußverteilungen ausbreiten. In die Höhe können sie sich nur soweit verteilen, bis eine Temperaturinversion die weitere Ausbreitung verhindert. Bei den Berechnungen werden Windrichtung, Windgeschwindigkeit, turbulente Ausbreitungskapazität der Atmosphäre und die Inversionshöhe einbezogen. Außerdem wird berücksichtigt, daß der Wärmebedarf und damit auch die Schadstoffemission im Winter mit abnehmender Temperatur stark ansteigen.Weil bei den Modellrechnungen von einer unbehinderten Ausbreitung der Schadstoffe ausgegangen wird und weil die Zuordnung der Hausbrand- und Verkehrsemissionen pauschal zu Rasterflächen von 500 x 500 m geschieht, repräsentieren die Rechenergebnisse am ehesten Meßstellen, die in größerem Abstand von Schadstoffquellen, insbesondere Straßen, angeordnet sind. Die Schadstoffkonzentration wird für etwa 100 Aufpunkte berechnet, die über das gesamte Stadtgebiet verteilt sind.

Abbildung 3
Abb. 3: 98 %-Werte der NO2-Immissionen in typischen Straßenschluchten der Berliner Innenstadt (Hintergrund- und kfz-bedingte Zusatzbelastung). Die angegebenen Straßennamen stehen stellvertretend für ausgewählte Straßenschluchtabschnitte (IVU 1993).

Excel
[Die Datengrundlage der Abbildung liegt auch im Excel-Format vor (MS-Excel wird benötigt).]

Im Zusammenhang mit der Anwendung der EG-Richtlinie für Stickstoffdioxid und dem Entwurf zur 23. BImSchV ist damit begonnen worden, auch die Schadstoffbelastung in Straßenschluchten und an Brennpunkten des Verkehrs verstärkt zu messen und durch Ausbreitungsrechnungen zu ermitteln. Abbildung 3 zeigt die berechneten Konzentrationen in 17 Straßenschluchten der Berliner Innenstadt, die mit Hilfe eines im Auftrag des Umweltbundesamtes entwickelten spezifischen Ausbreitungsmodells ermittelt wurden. Die ersten Ergebnisse dieser Ermittlungen zeigen ähnlich hohe (bzw. z.T. höhere) Werte wie an den Straßenmeßstellen, die in den Karten 03.03.8 bis 03.03.10 dargestellt sind. Aufgrund der Ergebnisse einer weiterführenden Studie zur Abschätzung der Luftschadstoff-Immissionen für die Hauptstraßen Berlins müssen bei der Anwendung des von der Bundesregierung vorgelegten Entwurfs der 23. BImSchV in ca. 6 % der Straßenabschnitte vertiefte Untersuchungen durchgeführt werden, da hier mit einer Überschreitung des ab 1.7.1995 vorgesehenen 98 %-Konzentrationswertes von 160 µg/m³ zu rechnen ist (vgl. Blümel 1994 und IVU 1993).

Gemessene Immissionen

In Berlin wurden 1991 Immissionsmessungen für Stickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid und die Summe der Stickoxide an 26 Stationen vorgenommen.

Es werden automatische Meßgeräte eingesetzt, die kontinuierlich in Betrieb sind und ihre Daten im Dreiminutentakt über Telefonstandleitungen an den Zentralrechner des Berliner Luftgüte-Meßnetzes übermitteln. In den Meßgeräten wird der Meßluft Ozon in hoher Konzentration beigemengt. Mit Hilfe von Photosensoren wird die Lichtmenge gemessen, die als Chemilumineszenz entsteht, wenn Stickstoffmonoxid mit Ozon reagiert. Die Stickstoffdioxidkonzentration wird mit diesem Verfahren erfaßt, indem man das Meßgas zur Hälfte über einen Katalysator leitet, an dem das Stickstoffdioxid in Stickstoffmonoxid umgewandelt wird (vgl. SenStadtUm 1992b).

Um Informationen über die Verteilung der Belastung im Stadtgebiet zu erhalten, sind 18 Stationen im 4 x 4-km-Raster in den dichtbesiedelten innerstädtischen Wohngebieten sowie im mehr vorstädtisch geprägten Übergangsbereich angeordnet. Drei Stationen liegen im Grunewald und am nördlichen und südlichen Stadtrand. Entsprechend den Vorschriften zur Messung und Beurteilung der Schadstoffbelastung sind diese Stationen in mehr als 20 m Abstand von Schadstoffquellen eingerichtet worden.

Drei Stationen (Nr. 14 in Charlottenburg, Nr. 74 in Friedrichshain und Nr. 120 in Neukölln) liegen an Hauptverkehrsstraßen im Bereich von Bürgersteigen. Mit ihnen werden repräsentative Daten über die vor allem vom Kraftfahrzeugverkehr verursachte straßennahe Belastung der Luft erhoben. Zwei Stationen befinden sich in ca. 200 m bzw. 300 m Höhe über dem Erdboden auf Funktürmen im Süden und Norden der Stadt. Die letzteren dienen der Erfassung der überregional verursachten Belastung der Luft.

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