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Umweltatlas Berlin

03.03 Stickoxide - Emissionen und Immissionen (Ausgabe 1997)

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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, Umweltschutz und Technologie für die Hauptverursachergruppen Emissionskataster geführt.

Zur Erstellung des Emissionskatasters Industrie 1994 wurden 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 1994 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, die im Emissionskataster Industrie erfaßt sind.

Das Emissionskataster Verkehr 1993 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 1 x 1 km 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 1 x 1 km 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.

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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 (nach 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 15 Straßenschluchten der Berliner Innenstadt, die mit Hilfe eines im Auftrag des Umweltbundesamtes entwickelten spezifischen Ausbreitungsmodells ermittelt wurden. Die Berechnungen für das Jahr 1993/94 zeigen, daß nur noch an wenigen Straßen in Berlin mit Überschreitungen des Beurteilungswertes des Entwurfs der 23. BImSchV von 160 µg/m³ für Stickstoffdioxid zu rechnen ist (vgl. Karte 03.10, SenStadtUmTech, in Vorbereitung).

Gemessene Immissionen

In Berlin wurden 1995 Immissionsmessungen für Stickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid und die Summe der Stickoxide an 27 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 1995).

Um Informationen über die Verteilung der Belastung im Stadtgebiet zu erhalten, sind 16 Stationen im 4 x 4 km-Raster in den dichtbesiedelten innerstädtischen Wohngebieten sowie im mehr vorstädtisch geprägten Übergangsbereich angeordnet. Fünf 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. Eine Station befindet sich in ca. 300 m Höhe über dem Erdboden auf dem Funkturm Frohnau im Norden der Stadt. Sie dient der Erfassung der überregional verursachten Belastung der Luft.

Fünf Stationen (Nr. 14 in Charlottenburg, Nr. 74 und 174 in Friedrichshain, Nr. 117 in Steglitz und Nr. 220 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.

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