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Umweltatlas Berlin

03.12 Langjährige Entwicklung der Luftqualität (Ausgabe 2016)

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Textkurzfassung

Für die detaillierte und lückenlose Darstellung der langfristigen Entwicklung der Luftbelastung in Berlin werden in zahlreichen Einzelkarten

  • sowohl die Erhebungen der Emissionskataster seit 1989 (1x1 km Raster) ausgewertet,
  • als auch für ausgewählte Stoffe sämtliche verfügbaren Messwerte des Immissionskatasters (Jahresmittelwerte, bzw. Grenz- oder Zielwertüberschreitungen)
dargestellt.

Dieses Archiv umfasst für einzelne Stoffe und Stationen einen mehr als 35-jährigen Erhebungszeitraum.

Emissionen

In den aufgrund ihrer Luftbelastungssituation als Untersuchungsgebiete nach § 44 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImSchG) eingestuften Räumen, zu denen auch Berlin gehört, sind Emissionskataster nach § 46 aufzustellen. Aus diesen Emissionen können mit Hilfe von Ausbreitungsrechnungen die Anteile bestimmt werden, die die einzelnen Quellgruppen an der gemessenen Luftverunreinigung verursachen.

Die Emissionen der relevanten Luftschadstoffe werden für die folgenden Verursachergruppen bestimmt:

  • Genehmigungsbedürftige Anlagen (Industrie),
  • Nicht genehmigungsbedürftige Feuerungsanlagen (Hausbrand),
  • Andere nicht genehmigungsbedürftige Anlagen (Kleingewerbe),
  • Kfz-Verkehr,
  • Sonstiger Verkehr (Bahn-, Schiffs- und Flugverkehr) und
  • Sonstige Quellen.

Die vorliegenden Karten veranschaulichen auf der Basis der für alle Verursachergruppen vergleichbar zur Verfügung stehenden Emissionsdaten für die beiden Luftparameter Schwefeldioxid (SO2) und Stickoxide (NOx) die Entwicklung seit 1989. Dieses erste für Gesamt-Berlin mögliche Erhebungsjahr zeigt noch die Vor-Wende-Situation, während aus den anderen Erfassungsjahren die langjährigen Entwicklungen abzulesen sind.
Um den aktuellen Entwicklungen gerecht zu werden, wurden mit dem Emissions-Erhebungsjahren 2008/2009 folgende Änderungen berücksichtigt:

  • Zum einen werden die Schwefeldioxid (SO2) -Emissionen nicht mehr dargestellt, da SO2 seit Jahren auf niedrigem Niveau stagniert und seine lufthygienische Bedeutung verloren hat
  • Zum anderen wird mit den beiden Stoffen Feinstaub PM10 sowie Feinstaub PM2,5 hinsichtlich der Emissionen eine neue Beobachtungsreihe im Umweltatlas begonnen. Hierfür spricht die große Gesundheitsrelevanz und die Überschreitung von Luftqualitätsgrenzwerten.

Die einzelnen Karten, jeweils getrennt nach Erhebungsjahr und Verursachergruppe verdeutlichen, in welchen Bereichen Berlins welche Verursacher den größten Anteil an der Emission beider Stoffe haben.

Darüber hinaus werden im Rahmen des Luftreinhalteplans 2011-2017 alle in diesem Zusammenhang interessierenden Fragen ausführlich dargelegt.

An dieser Stelle lassen sich folgende Trends zusammenfassen (vgl. Tabelle 1):

  • Seit 1989 konnten alle Emissionen stark reduziert werden, mit Rückgängen zwischen 73 % (Stickoxide) und 95 % (Schwefeldioxid).
  • Die Gesamtzahl der genehmigungsbedürftigen Industrieanlagen in Berlin hat seit 1989 deutlich abgenommen, da aufgrund der geänderten politischen und wirtschaftlichen Lage viele Anlagen stillgelegt wurden. Weitere Rückgänge der Anlagenzahl sind statistischer Natur, da aufgrund geänderter rechtlicher Regelungen für zahlreiche kleinere Anlagen die Genehmigungspflicht entfallen ist. Die Emissionen dieser Anlagen werden seitdem den Quellgruppen Hausbrand oder Kleingewerbe zugeordnet.
    Bei einigen Anlagen-Gruppen sind dagegen seit Mitte der 90er-Jahre deutliche Zunahmen der Emissionen zu erkennen, zum Beispiel bei Anlagen zur Verwertung und Beseitigung von Abfällen.
  • Im Bereich des Hausbrandes, der nicht nur Wohnungen, sondern auch kleinere Läden, Praxen, Anwaltskanzleien etc. enthält, konnten durch großflächige Erweiterungen der Versorgung mit leitungsgebundenen Energieträgern zu Lasten der früher bestimmenden Braunkohle, eindrucksvolle Emissionsminderungen erreicht werden. Insbesondere beim früheren Leitparameter für Luftbelastung, dem Schwefeldioxid (SO2), wird dies deutlich. Die vom Land Berlin seit 1990 beispielhaft geförderte energetische Sanierung der Altbaubestände hat dazu wesentlich beigetragen.
  • Der Verkehr ist mittlerweile der Hauptverursacher mehrerer Schadstoffe, so etwa des Feinstaubes und der Stickoxide. Alleine der Straßenverkehr hatte 2009 einen Anteil von mehr als 40 % an den Stickoxidemissionen in Berlin, während die Industrieanlagen nur noch knapp 35 % der Gesamtmenge emittierten. Da die Schadstoffe des Straßenverkehrs bodennah (oder "Nasen-nah") in die Atmosphäre gelangen, tragen sie in noch weit stärkerem Maße zur Luftbelastung bei als Schadstoffe aus hohen Schornsteinen, die bereits stark verdünnt sind bis sie in Bodennähe gelangen.

Tabelle 1 - Thumbnail
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Tab. 1: Emissionen in Berlin nach Emittentengruppen 1989 bis 2020 (Trend)

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

Auch die gesundheitlich bedenklichen Feinstaubemissionen aus dem Auspuff der Kraftfahrzeuge sind von 1989 bis 2009 um mehr als 80 % vermindert worden. Dies stimmt sehr gut mit den Messungen des in den Straßenschluchten erfassten Dieselruß - dem Hauptbestandteil der Partikelemission aus dem Auspuff - überein: die gemessene Ruß-Konzentration ist in der Frankfurter Allee im Berliner Bezirk Friedrichshain an der Messstelle 174 des Berliner Luftgütemessnetzes BLUME innerhalb des Zeitraumes 2000 - 2008 um 50 % gesunken (vgl. auch Auswertungen zur Karte 03.12.1, Station 174). Aber da sich die Feinstaubemissionen durch Abrieb und Aufwirbelung des Straßenverkehrs in diesen 20 Jahren nur um 43 % vermindert haben, ist der Straßenverkehr nach den "sonstigen Quellen" der Hauptverursacher von Feinstaub in Berlin. Der berechnete Rückgang von 2008 auf 2009 beruht auf der Verwendung neuer, deutlich niedrigerer Emissionsfaktoren, faktisch dürfte die Emission im Wesentlichen nur entsprechend der Verkehrsabnahme gesunken sein, das wären vielleicht 10 %. Der Straßenverkehr einschließlich Abrieb und Aufwirbelung hatte 2009 einen Anteil von 29 % an den Feinstaubemissionen der PM10-Fraktion in Berlin, während die sonstigen Quellen 51 % verursachten (bei PM2,5-Feinstaub lag das Verhältnis bei 32 % zu 44 %).

Bei den Stickoxiden hat zu Beginn der 90-er Jahre der Straßenverkehr die Industrieanlagen als Hauptverursacher bei den Berliner Quellen abgelöst. Der Straßenverkehr hatte 2009 einen Anteil von 40 % an den Stickoxidemissionen in Berlin, während die Industrieanlagen 35,2 % der Gesamtmenge emittierten.

Vergleichsweise hoch sind die vom Kraftfahrzeugverkehr verursachten Belastungen in der Innenstadt, wo auf etwa 100 km² Fläche über 1 Mio. Menschen leben. Vor allem hier würden unter gleichbleibenden (Trend-) Bedingungen Flächenbedarf und Flächenkonkurrenz eines wachsenden Kfz-Verkehrs zunehmen. Gerade der Straßengüterverkehr wird hier (unter gleich bleibenden Bedingungen) auf zunehmende Kapazitätsengpässe im Straßenraum stoßen.

Immissionen

Die Europäischen Richtlinien zur Luftqualität enthalten eine Vielzahl von Stoffen, die auf Grund der vermehrten anthropogenen Produktion die Luft besonders belasten. EU-weit gilt es diese weiträumige Verbreitung zu überwachen und zu vermindern und so die daraus folgenden Umweltschäden zu begrenzen. Die Luftqualitätsrichtlinien beinhalten festgelegte Immissionswerte als Grenz- und Schwellenwerte sowie Zielwerte, die innerhalb einer bestimmten Frist einzuhalten sind. Sie orientieren sich an denen der WHO (Weltgesundheitsorganisation), um eine gesundheitliche Beeinträchtigung für Menschen und Tiere zu begrenzen sowie Flora und Fauna vor schädlichen Umwelteinwirkungen zu schützen (vgl. Tabelle 2).

Die Luftqualitätsrichtlinie wird durch das Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) in nationales Recht umgesetzt. Danach ist Berlin gemäß der §§ 44 bis 46 a des BImSchG verpflichtet Luftparameter, die für Mensch und Natur eine Gefahr darstellen, zu erheben und die ermittelten Messwerte der Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Dazu gehören: Feinstaub (PM10), Stickstoffdioxid (NO2), Stickoxide (NOx), Schwefeldioxid (SO2), Kohlenmonoxid (CO), Benzol und Ozon (O3). Für den Großteil dieser Luftparameter gibt es Grenzwerte und ergänzend Toleranzmargen (gleitende Annäherung in Jahresstufen zum Grenzwert), die bei einer Überschreitung Maßnahmen zur Reduktion der Immissionskonzentration erzwingen. Dazu gehört insbesondere die bereits genannte Aufstellung des Luftreinhalteplans 2011-2017, in denen die erforderlichen Maßnahmen beschrieben werden.

Ein besonderes Augenmerk ist allen Emittenten und Emissionen zu widmen, die zum Überschreiten der Immissionswerte (maßgeblich) beitragen.

Die Luftverunreinigung Berlins wird seit 1975 mit Hilfe des Berliner Luftgüte-Messnetzes (BLUME) der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt kontinuierlich erfasst. Das Messnetz besteht derzeit (Stand September 2016) aus 16 ortsfesten Messstationen für Luftschadstoffe, zusätzlich einer meteorologischen Station und einem Messbus für den mobilen Einsatz. Von den einzelnen Stationen werden die 5-Minuten-Werte jedes Schadstoffes zur Messzentrale in der Brückenstraße (Mitte) übertragen und daraus die Halbstunden-, Stunden- und Tageswerte als Basis für die weitere Auswertung berechnet.

Die ermittelten Daten dienen

  • der Berechnung von Kennwerten der Luftverschmutzung zur Beurteilung der Luftqualität anhand von Grenz- und Leitwerten,
  • der Ermittlung der Schadstoffbelastung für Genehmigungsverfahren (nach TA Luft),
  • der Ursachenermittlung der Luftverunreinigung
  • der Verfolgung der Wirksamkeit von Maßnahmen zur Luftreinhaltung und
  • der Informationen der Öffentlichkeit.

An allen Messstationen wurden Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid (mit dem Chemolumineszenzverfahren), an elf Stationen Staub der PM10-Fraktion (durch Messung der Streuung von Licht an Staubpartikeln, bis August 2016 vereinzelt noch durch Absorption von Beta-Strahlung oder durch Messung der Streuung von Licht an Staubpartikeln), an 7 Stationen Ozon (durch Absorption von UV-Strahlung), an zwei Stationen Kohlenmonoxid (durch Absorption von Infrarotstrahlung), an vier Stationen Benzol (durch Gaschromatographie) und an zwei Stationen Schwefeldioxid (durch UV-Fluoreszenz) gemessen. An zwei bzw. vier Messstellen wurden in der PM10-Fraktion zusätzlich Schwermetalle und Benzo(a)pyren bestimmt.

Die Stationen sind so im Stadtgebiet verteilt, dass verschiedene räumliche Einflussfaktoren ermittelt werden können. Von den 16 Stationen liegen 6 an stark befahrenen Straßen, fünf im innerstädtischen Hintergrund (Wohn- und Gewerbegebieten) und fünf im Stadtrand- und Waldbereich. Vier Stationen sind mit Geräten zur Benzol- und Toluolmessung ausgerüstet.

Die Messwerte werden stündlich per Datenfernübertragung an das Institut für Meteorologie der Freien Universität Berlin übermittelt und können kostenpflichtig über einen telefonischen Ansagedienst (Tel.: 0900 1 270 643) als Bericht zur aktuellen Luftsituation abgefragt werden. Im Sommer ist hier speziell die aktuelle Ozonbelastung zu erfahren, auf die auch einige Rundfunkstationen für ihre Wettermeldungen zurückgreifen, wenn im Stadtgebiet erhöhte Konzentrationen auftreten.

Werktäglich werden gegen 12 Uhr die Messwerte des Vortags an einige Zeitungen, Radio- und Fernsehstationen zur Veröffentlichung übermittelt. Parallel dazu werden die Daten auch ins Internet eingespeist und können dort (Tageswerte des BLUME-Messnetzes) abgerufen werden. Monats- und Jahresberichte, die neben einer Bewertung des vorangegangenen Beobachtungszeitraumes auch Standorttabellen der Messstationen sowie einen Überblick über Grenz- und Zielwerte enthalten, sind ebenfalls online verfügbar.

Das Messnetz wurde seit 1997 um vorerst 20, inzwischen 23 kleine und preiswerte Probenahmegeräte an Straßen erweitert, deren Proben im Labor analysiert werden (RUBIS-Messnetz, Stand Januar 2016). Mit diesen miniaturisierten Geräten werden Benzol und Ruß als Wochenproben gesammelt. Zusätzlich wurden Passivsammler an diesen Orten zur Bestimmung von Stickoxiden angebracht. Diese Geräte sammeln Proben über eine Probenahmezeit von 14 Tagen, die dann im Labor analysiert werden. Diese manuell erzeugten Daten werden wegen des analysebedingten zeitlichen Versatzes zwischen Messung und Erhalt der Ergebnisse und ihrer geringen zeitlichen Auflösung ausschließlich als Jahresmittelwert in den Jahresberichten veröffentlicht.

Die Ergebnisse der Messungen der vergangenen Jahre lassen u.a. folgende Schlussfolgerungen zu:

  • Gegenüber den 70er und 80er Jahren konnte die Luftbelastung bei den meisten Luftschadstoffen um ein Vielfaches reduziert werden. So überschreiten die heute in keinem Fall mehr die festgelegten EU-Immissionswerte.
    Hinsichtlich PM10 hat sich die Situation deutlich gegenüber den Jahren am Anfang dieses Jahrhunderts verbessert. Allerdings ist die Belastung mit PM10 sehr stark von den meteorologischen Ausbreitungsbedingungen abhängig. So führen insbesondere winterliche schwachwindige Hochdruckwetterlagen mit südlichen bis östlichen Winden zu einer hohen Anreicherung der Luft im Berliner Raum mit PM10-Staub, der teilweise durch Ferntransport nach Berlin gelangt, teilweise auch in innerstädtischen Quellen, vor allem dem Straßenverkehr, seine Herkunft hat. In den Jahren mit schlechteren Austauschbedingungen wie 2009-2011 und auch 2014 lagen die PM10-Jahresmittelwerte etwas höher, dagegen in den Jahren mit besseren Austauschbedingungen wie 2007 und 2008 sowie 2012, 2013 und 2015 entsprechend niedriger Die an den Stationen des automatischen Messnetzes ermittelten PM10-Jahresmittelwerte für 2015 lagen am Stadtrand bei 17-20 µg/m³, im innerstädtischen Hintergrund bei 22-23 µg/m³ und an Schwerpunkten des Straßenverkehrs bei 22-29 µg/m³. Damit wurde der Grenzwert für das Jahresmittel auch an der höchst belasteten Messstelle nicht überschritten. Auch aus den RUBIS-Messungen ergaben sich im Jahr 2015 keine Hinweise auf Grenzwertüberschreitungen beim PM10 in Straßenschluchten. Dagegen wurde der Kurzzeitgrenzwert für PM10 (das Tagesmittel darf den Wert von 50 µg/m³ im Jahr nur 35-mal überschreiten) im Jahr 2015 an einer Straßenmessstelle überschritten. Die Anzahl der Überschreitungen betrug an dieser Station 36. Dabei trat die 36. Überschreitung erst am Silvesterabend aufgrund des Feuerwerks auf.
    Es gibt aber weiterhin Stoffe, die regelmäßig die Grenzwerte, insbesondere im Einflussbereich von Straßen, überschreiten. Dazu gehört vor allem Stickstoffdioxid NO2, dessen Messwerte in Straßennähe 2015 zwischen 41 und 53 µg/m³ lagen. Der seit 2010 einzuhaltende Grenzwert der 39. BImSchV (40 µg/m³) wurde somit an allen sechs automatischen Straßenmessstellen überschritten, wenn auch an Station 174 (Frankfurter Allee) mit 41 µg/m³ nur knapp. Auch die Werte des bodennahen Ozons überschreiten in den Sommermonaten an einigen Standorten häufiger das festgelegte 8h-EU-Langfristziel. In Berlin wurde es im Sommer 2015 am Stadtrand an bis zu 31 Tagen übertroffen. Der EU-weite Zielwert für 2010 von höchstens 25 Tagen pro Kalenderjahr, gemittelt über die letzten 3 Jahre, wurde 2015 eingehalten, da nur 14-23 Überschreitungen ermittelt wurden. Seit dem 01.01.2010 ist dieser Zielwert soweit wie möglich einzuhalten.
  • Verbesserungen der Luftwerte hängen mit vielen Komponenten zusammen. Die Deindustrialisierung Berlins und die Modernisierung der Anlagen, der Einsatz von Katalysatoren in Fahrzeugen und die Umstellung der Beheizung auf emissionsärmere Brennstoffe haben ihre Wirkung gezeigt.

Eine detaillierte, stets aktuelle Übersicht und Zusammenstellung über die Qualität der Berliner Luft wird online hier zur Verfügung gestellt.

Da Immissionen aber auch überregional und durch das Wettergeschehen beeinflusst werden, kann die Ursachenanalyse nicht nur lokal stattfinden, sondern muss auch dem Eintrag von Schadstoffen von außen, bis hin zum grenzüberschreitenden Transport nachgehen (vgl. hierzu wiederum Luftreinhalteplan 2011-2017).

In der vorliegenden Karte 03.12.1 Langjährige Entwicklung der Luftqualität - Immissionen wurden alle mit den genannten Messprogrammen in den letzten mehr als 35 Jahren ermittelten Daten zusammengestellt und statistisch-graphisch über die Messjahre aufbereitet. Über die räumliche Verteilung aktueller und ehemaliger Stationen und Messpunkte lassen sich die einzelnen Stationsdaten

  • Adresse
  • Art der Station
  • Umgebungsbeschreibung (einschl. Fotos)
  • Koordinaten
  • Messparameter
  • Messzeitraum
  • Messwerte (als Graphik und EXCEL-Tabellen)

abrufen.

Die Einteilung der Stationen erfolgte in Verkehrs-, Wohngebiets-, Industrie-, Stadtrand-, und Meteorologiemessstation.

Es sind insgesamt 187 Messstationen dargestellt. 39 Stationen sind davon heute noch in Betrieb (16 BLUME-Messcontainer und 23 RUBIS-Messpunkte, Stand August 2016).

Bei der graphischen Darstellung der Entwicklung der Parameter Gesamtstaub, Feinstaub (PM10), Schwefeldioxid (SO2), Stickstoffdioxid (NO2), Stickstoffmonoxid (NO), Kohlenmonoxid (CO), Benzol und Ozon (O3) wurde auf die folgenden Grenzwerte Bezug genommen (sie dienen - wenn nicht anders erläutert - dem Gesundheitsschutz):

Tab. 2: Grenz- und Zielwerte für ausgewählte Luftschadstoffe (PM10, PM2,5, SO2, NO2, NOx, CO, Benzol, Ozon, Arsen, Kadmium, Nickel und Benzo(a)pyren)
Mittel über Grenzwert Einhaltungsfrist
24 h


1 Jahr

50 µg/m³ PM10
35 Überschreitungen/Jahr

40 µg/m³ PM10
seit 01.01.2005


seit 01.01.2005

GW Stufe 1, 1 Jahr


GW Stufe 2, 1 Jahr


25 µg/m³ PM2,5


20 µg/m³ PM2,5

seit 01.01.2015


ab 01.01.2020
1 h


24 h


Mittel über Okt.-März
(zum Schutz von Ökosystemen)
350 µg/m³ SO2
24 Überschreitungen/Jahr

125 µg/m³ SO2
3 Überschreitungen/Jahr

30 µg/m³ SO2
3 Überschreitungen/Jahr
seit 01.01.2005


seit 01.01.2005


seit 01.01.2005
1 h


1 Jahr

200 µg/m³ NO2
18 Überschreitungen/Jahr

40 µg/m³ NO2
seit 01.01.2010


seit 01.01.2010
1 Jahr
(zum Schutz von Ökosystemen)
30 µg/m³ NOx seit 01.01.2002
8 h

10 µg/m³ CO
höchster 8-Stunden-Mittelwert eines Tages
seit 01.01.2005
1 Jahr

5 µg/m³ Benzol seit 01.01.2010
8 h
(Zielwert)
120 µg/m³ Ozon
höchster 8-Stunden-Mittelwert eines Tages
25 Überschreitungen/gemittelt über 3 Jahre
seit 01.01.2010
1 Jahr
(Kalenderjahr)
6 ng/m³ Arsen (im PM10)
(Zielwert)
seit 31.12.2012
1 Jahr
(Kalenderjahr)
5 ng/m³ Kadmium (im PM10)
(Zielwert)
seit 31.12.2012
1 Jahr
(Kalenderjahr)
20 ng/m³ Nickel (im PM10)
(Zielwert)
seit 31.12.2012
1 Jahr
(Kalenderjahr)
1 ng/m³ Benzo(a)pyren (im PM10)
(Zielwert)
seit 31.12.2012
Tab. 2: Grenz- und Zielwerte für ausgewählte Luftschadstoffe (PM10, PM2,5, SO2, NO2, NOx, CO, Benzol, Ozon, Kadmium, Nickel und Benzo(a)pyren).
Weitere gesetzlich festgelegte Grenz- und Zielwerte für die Luftqualität bietet diese Übersicht.

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