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Umweltatlas Berlin

03.11 Straßenverkehr - Emissionen und Immissionen (Ausgabe 2011)

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Kartenbeschreibung

Karte 03.11.1 Emissionen des Kfz-Verkehrs 2009

Grundsätzlich werden die verkehrsbedingten Emissionen vorrangig von der Anzahl und Zusammensetzung der Fahrzeugflotte, dem LKW-Anteil, der Fahrgeschwindigkeit, der Stauanfälligkeit des jeweiligen Straßenabschnittes sowie der mittleren spezifischen Emission der Fahrzeuge bestimmt.
Einen Großteil der Verkehrslast haben in Ballungsräumen die Hauptstraßen zu bewältigen. Zwar umfasst das in der Karte abgebildete Hauptstraßennetz des Landes Berlin mit seinen rund 1.380 km Länge nur ca. 25 % des Gesamtnetzes von etwa 5.410 km, jedoch wird der größte Anteil aller gefahrenen Kilometer sowie verkehrsrelevanten Emissionen auf diesem Netzteil verursacht (jeweils über 80 % der betroffenen Summenwerte).
Während Tabelle 4 die einzelnen Summendarstellungen enthält, verdeutlicht die Karte die räumliche Verteilung auf den etwa 8.330 Zählabschnitten.
Alle 945 Abschnitte mit - bezogen auf die Berliner Situation - "weit überdurchschnittlichen" Emissionen von NOx und PM10 weisen eine "Durchschnittliche Tägliche Verkehrsstärke" DTV von mehr als 20.000 auf, jeweils mit einem LKW-Anteil deutlich über 10 %. Diese, insbesondere in ihrer schweren Variante > 3,5 Tonnen, sind aufgrund ihrer leistungsstarken Motoren überproportional an den Kfz-bedingten Emissionen (z.B. bis zu 75 % der Rußpartikel) beteiligt.
Aus der Einstufung in eine der 4 Emissionsklassen kann nicht unmittelbar auf die im Streckenabschnitt resultierende Belastungs- (Immissions-)-situation geschlossen werden. Dazu werden eigene Berechnungen für Schadstoffkonzentrationen der wichtigsten Stoffe durchgeführt, die auch die notwendigen weiteren Randbedingungen wie die Meteorologie als nicht-konstante Größe und das jeweilige Trassenumfeld berücksichtigen (vgl. Kapitel Methode). Das Berechnungsmodell liefert eine Abschätzung für die Schadstoffkonzentration innerhalb der Straßenschluchten in dem Bereich, in dem sich Menschen nicht nur vorübergehend aufhalten können.

Die Abschnitte dieser Bewertungsstufe sind ganz überwiegend Hauptverbindungsstraßen wie

  • Teile der Stadtautobahn A100
  • Bundesstraßen wie Heerstraße oder Potsdamer Straße
  • weitere wichtige Verbindungsachsen wie die Strecke Großer Stern - Kaiserdamm / Großer Stern - Martin-Luther-Straße bzw. der Straßenzug Leipziger Straße - Gruner Straße - Otto-Braun-Straße.

Karte 03.11.2 Index der Luftbelastung für PM10 und NO2 im Jahr 2009

Messungen der Schadstoffkonzentrationen sind nur für ein begrenztes Gebiet in der Umgebung der Messstelle repräsentativ und vor allem bezogen auf den Feinstaub PM10 stark von den meteorologischen Randbedingungen abhängig.

Diese Abhängigkeiten werden anhand der nachfolgenden Darstellungen der Abbildungen 10 bis 13 deutlich.

Entwicklung der PM10-Tagesmittelwerte in den Jahren 2002, 2005, 2007 und 2010 an den Messstellen des BLUME-Messnetzes

Abbildung 10

Abb. 10: 90,41%-Wert der Feinstaubkonzentration PM10 [µg/m³] im Jahre 2002 an den Messstellen des BLUME-Messnetzes

Abbildung 11

Abb. 11: 90,41%-Wert der Feinstaubkonzentration PM10 [µg/m³] im Jahre 2005 an den Messstellen des BLUME-Messnetzes

Abbildung 12

Abb. 12: 90,41%-Wert der Feinstaubkonzentration PM10 [µg/m³] im Jahre 2007 an den Messstellen des BLUME-Messnetzes

Abbildung 13

Abb. 13: 90,41%-Wert der Feinstaubkonzentration PM10 [µg/m³] im Jahre 2010 an den Messstellen des BLUME-Messnetzes

Der zum 90,41%-Wert korrespondierende Tagesmittelwert der Feinstaubkonzentration PM10 von 50 µg/m³ darf an nicht mehr als 35 Tagen im Jahr überschritten werden.

Auswertungen zu den Ursachen der Feinstaubbelastung zeigen, dass etwa die Hälfte der Staubkonzentration an verkehrsnahen Messpunkten der Berliner Innenstadt aus Quellen außerhalb des Großraums Berlin stammt. Je nach Verlauf der meteorologischen Randbedingungen kann dieser Außeneinfluss zu einer mehr oder weniger starken Überschreitung insbesondere des zweiten PM10-Grenzwertes führen. Dabei werden nicht mehr als 35 Überschreitungen eines Tagesmittelwertes von 50 µg/m³ Feinstaub PM10 zugelassen.

Während in den Jahren 2002 und 2005 zum Teil deutliche Überschreitungen des Kurzzeitgrenzwertes zu verzeichnen waren (z.B. 2005 mit 82 Überschreitungen an der Messstelle Frankfurter Allee), wurde im Jahr 2007 aufgrund günstiger meteorologischer Bedingungen mit einem hohen Anteil austauschreicher West-Wind-Wetterlagen zum ersten mal nicht nur der Jahresmittelwert an allen Messstationen eingehalten, sondern auch der zweite Grenzwert unterschritten. 2010, einem Jahr mit wiederum ungünstigen meteorologischen Bedingungen, wurde zwar der PM10-Grenzwert für das Jahresmittel von 40 µg/m³ an allen Messstationen eingehalten. Jedoch wurde im selben Jahr an allen Straßen-Messstationen und auch an der städtischen Hintergrund-Messstation in Neukölln der 90,41 % Wert wieder überschritten, an der BLUME-Station 124 Mariendorfer Damm sogar mehr als 20 Mal zu häufig.

Dieser nachgewiesene Außeneinfluss auf die Feinstaubkonzentration entbindet jedoch nicht von eigenen Anstrengungen, um eine dauerhafte Minderung der PM10-Belastungen zu gewährleisten.
Um eine langfristige Reduzierung des Feinstaubs auch bei ungünstiger Wetterlage an Hauptverkehrstraßen zu ermöglichen wurde der Luftreinhalte- und Aktionsplan Berlin 2005-2010 erstellt, dessen Maßnahmen, u.a. die Einführung der Umweltzone ab 01.01.2008 langfristig zu einer Minderung der Feinstaubbelastung geführt haben. Im Jahr 2010 wäre ohne die Umweltzone die Anzahl der Überschreitungstage von über 50 µg/m³ um etwa 10 Tage höher gewesen.

Um über die an den BLUME-Messstellen gewonnene Information hinaus ein vollständiges und aktuelles Bild der Vorbelastung sowie der Verteilung der Schadstoffe im Stadtgebiet zu erhalten, wurden aufwändige Modellrechnungen im Rahmen der Neuerhebungen Kfz-Verkehr 2009 im Rahmen des fortgeschriebenen Luftreinhalteplans 2009-2020 durchgeführt, die im Kapitel Methode bezogen auf die Straßenschluchten ausführlich beschrieben werden. Als Grundlage dienten Wetterbedingungen sowie Verkehrs- und Emissionsdaten des Jahres 2009.

Die städtische Hintergrundbelastung von PM10 für das Jahr 2009 veranschaulicht Abbildung 14; deutlich ist ein merklicher Anstieg der Werte vom Stadtrand zum Stadtzentrum innerhalb des S-Bahnrings (großer Hundekopf) festzustellen.
Die in der Innenstadt berechnete Konzentration zwischen 25 und 27 µg/m³ ist repräsentativ für die Belastung in Wohngebieten mit geringem Straßenverkehr und in größerer Entfernung von Industrieanlagen.

Abb. 14
[Ca. 152 KB groß.]

Abb. 14: Mit IMMISnet berechnete und an BLUME-Messstellen gemessene PM10-Belastung (Jahresmittel) im städtischen Hintergrund Berlins für das Bezugsjahr 2009 (SenGesUmV o.J.)

Auf Grundlage dieser Belastungsverteilung wurde die in der Karte dargestellte Berechnung der Immissionen von PM10 und NO2 im Hauptverkehrsstraßennetz mit dem Modell IMMISLuft durchgeführt, die durch eine ausführliche Datenanzeige für jeden bewerteten Straßenabschnitt ergänzt wird. Sie resultiert aus der Überlagerung der jeweiligen Konzentration im städtischen Hintergrund und der berechneten Zusatzbelastung durch den lokalen Verkehr im jeweiligen Abschnitt einer Hauptverkehrsstraße.
Alle lila eingefärbten Straßenabschnitte zeigen Überschreitungen der Grenzwerte des 24-Wertes von PM10 und/oder des Jahresmittelwertes von NO2, bezogen auf das Jahr 2009 (vgl. Tabelle 2).
Für den Feinstaub mit sehr kleinen Partikeln unter 2,5 µm (PM2,5) ist ab 2015 ein EU-weiter Grenzwert von 25 µg/m³ im Jahresmittel vorgesehen. Diese Abschnitte, in denen Grenzwertüberschreitungen berechnet werden, wurden daher als "sehr hoch belastet" eingestuft und erfordern für die Zukunft weiterhin ein besonderes Augenmerk im Hinblick auf die Minimierung der bodennahen Luftbelastung. Die Abschnitte sind über die ganze Stadt verteilt, konzentrieren sich aber ringförmig um die Innenstadt, auf die großen Ausfallstraßen nach Süden und Osten bzw. die bedeutenden innerstädtischen Verbindungsstraßen wie den Straßenzug Bismarckstr./Kaiserdamm in Charlottenburg, den Tempelhofer Damm, die Frankfurter Allee oder die Torstraße in Mitte. Die Gesamtlänge der Straßenabschnitte summiert sich auf etwa 47 km Straßenlänge (= 3,4 % des übergeordneten Straßennetzes), an denen mehr als 39.000 Menschen leben (vgl. Tabelle 5). Damit reduzierte sich in dieser Klasse sowohl die Streckenlänge als auch die Zahl der Betroffenen gegenüber der letzten Auswertung für 2005 merklich (vgl. Ausgabe 2008, Tabelle 4).

Die meisten Betroffenen wohnen im Gebiet des sogenannten "Großen Hundekopfes" und entlang der Ausfallstraßen. An der emissionsseitig deutlich mit hohen Werten hervorstechenden Stadtautobahn sind nur wenige Anwohner betroffen, da der Abstand zu den Häusern relativ groß ist und sich die Luft wegen der offenen Lage der Stadtautobahn gut durchmischt.
Die Karte zeigt darüber hinaus, dass auf etwa 10 % Streckenlänge der Indexwert von 1,51 - 1,80 überschritten wird. Auch dieser rund 150 km langer Teil des Hauptstraßennetzes kann zukünftig zumindest in Teilbereichen ein Problem darstellen, da hier i.d.R. ebenfalls mindestens ein Parameter den jeweiligen Grenzwert überschreitet.

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Tab. 5: Abschnittslängen des Luftbelastungsindexes und betroffene Anwohner im übergeordneten Straßennetz Berlins 2009

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

Der verwendete Ansatz zur Berechnung der von Grenzwertüberschreitung betroffenen Anwohner wurde aus der Lärmkartierung übernommen (siehe auch Karten 07.05 Strategische Lärmkarten (Ausgabe 2008)). Dabei wird die Zahl der Bewohner der zur Straßenfront reichenden Wohnungen gezählt. Die so ermittelte Anzahl der von Grenzwertüberschreitungen betroffenen Bürger stellt eine eher konservative Abschätzung dar, weil sich die Schadstoffe überall hin ausbreiten und so auch außerhalb hoch belasteter Straßenschluchten erhöhte Konzentrationen auftreten können.

Berechnete Trends für die Jahre 2015 und 2020 für die Stoffe PM10 und Stickstoffdioxide (NO2)

Im Hinblick auf die dauerhafte Einhaltung der Grenzwerte zur Luftreinhaltung ist die Berechnung von Trendszenarios von großer Bedeutung. Durch sie lässt sich die zukünftige Entwicklung der großräumigen und lokalen Luftbelastung abschätzen und beurteilen, ob über die eingeleiteten Maßnahmen hinaus zusätzliche Anstrengungen notwendig sind, um zu einer Verringerung der Luftbelastung zu gelangen. Die Immissionswerte für 2009, die auch Grundlage der Berechnung des Luftbelastungsindices sind, bilden die Ausgangslage ab. Die davon ausgehenden Trendszenarios berücksichtigen für die Trendzeitpunkte 2015 und 2020 emissionsseitige Minderungen in Europa und Deutschland ebenso wie auf lokaler Ebene in Berlin selbst. Dabei werden Fortschritte infolge der Umsetzung europäischer Vorschriften für den Schadstoffausstoß von Anlagen, Kraftwerken und Kraftfahrzeugen ebenso einbezogen wie z.B. Emissionen der Landwirtschaft im Bereich der Feinstäube.
Die Auspuffemissionen des Kfz-Verkehrs nehmen, bedingt durch die allmähliche Verdrängung der älteren Fahrzeuge mit hohen Schadstoff-Emissionen, schon bis 2015 bei den Stickoxiden um fast 40 % und bei den Partikeln um mehr als 50 % ab. Allerdings wird der durch den Abrieb der Fahrbahn, Reifen und Bremsen sowie durch die Aufwirbelung von Straßenstaub erzeugte Feinstaub wegen der erhöhten Fahrleistung geringfügig zunehmen.

Ingesamt ergibt sich für Berlin bis 2015 bezogen auf 2009 ein Rückgang der NOx-Emissionen um 23 % bzw. bezogen auf 2020 um fast 54 % und der PM10-Emissionen um etwa 9 % bzw. 23 %.

Um den 24 h-Grenzwert für Feinstaub überall einzuhalten, ist jedoch ein wesentlich stärkerer Rückgang der Konzentrationen erforderlich. Eine solche Verbesserung ist aber ohne zusätzliche Minderungsmaßnahmen weder für den hausgemachten noch für den importierten Teil der Feinstaubbelastung zu erwarten, so dass auch für 2015 noch mit Überschreitungen des 24h-Wertes für PM10 zu rechnen ist (vgl. Tabelle 6). Zumindest bezogen auf die Grenzwerte für die Jahresmittel von PM10 und NO2 sind im Jahre 2020 keine Überschreitungen mehr zu erwarten.

Damit ergibt sich hinsichtlich der Luftschadstoffbelastung für das Jahr 2020 eine deutlich bessere Situation, als sie im Jahr 2009 bestanden hat. Die Einhaltung des NO2-Jahresgrenzwertes ist möglich. Jedoch werden selbst im Jahr 2020 noch an zahlreichen Hauptverkehrsstraßen mehr als 35 Überschreitungen des Tagesgrenzwertes von 50 µg/m³ prognostiziert. Immerhin geht gegenüber dem Jahr 2009 die Länge der Abschnitte mit Grenzwertüberschreitungen an Hauptverkehrsstraßen und die Zahl der betroffenen Anwohnerinnen und Anwohner bis 2015 um etwa 32 % und bis 2020 um etwa 79 % zurück. Weitere Maßnahmen zur Reduzierung der Feinstaubbelastung sind also notwendig.

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Tab. 6: Von Grenzwertüberschreitungen betroffene Abschnittslängen und Anwohner im übergeordneten Straßennetz, Berechnung für 2009 und Trendrechnungen für 2015 und 2020

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

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass

  • auf der Maßnahmenseite in Berlin der Schadstoffausstoß von Industrieanlagen deutlich unter die seit 2007 vorgeschriebenen Grenzwerte gesenkt werden konnte,
  • die schon umgesetzten oder eingeleiteten Maßnahmen dazu führen werden, dass in städtischen Wohngebieten bis 2015 die Feinstaubbelastung um 7-10 % und die Stickstoffdioxidwerte um rund 23 % gegenüber 2009 zurückgehen werden,
  • diese Rückgänge ausreichen werden, um spätestens 2020 die als Jahresmittel definierten Grenzwerte für Feinstaub und NO2 auch in Jahren mit ungünstigen Wetterverhältnissen einhalten zu können sowie die Länge der Straßenabschnitte mit Überschreitungen des 24h-Grenzwertes für Feinstaub bis 2020 um 90 % zu senken.

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