simu sumu Vorhabenbezogener Bebauungsplan Nr. 7/13 (651) Bebauung Berchumer Straße 64 in Hagen Fachgutachten zu den Luftschadstoffimmissionen .

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1 . DI AM sumu simu Dipl. Met. Georg Ludes Ingenieurbüro für Numerische Simulation Vorhabenbezogener Bebauungsplan Nr. 7/13 (651) Bebauung Berchumer Straße 64 in Hagen Fachgutachten zu den Luftschadstoffimmissionen Auftraggeber: Dr. Hans-Günter Bäuerlein Berchumer Straße Hagen Auftrags-Nr.: 1817-I Datum: Bearbeiter: Dipl.-Geogr. Björn Siebers simuplan Dipl. Met. Georg Ludes Alleestraße Dorsten Telefon (02362) Telefax (02362) Sparkasse Vest Recklinghausen (BLZ ) Kto.-Nr

2 Inhaltsverzeichnis 1 Aufgabenstellung Bewertungsmaßstab Eingangsdaten Emissionen Meteorologie Hintergrundbelastung Rechenmodell Ergebnisse Zusammenfassung und Bewertung Seite 2

3 1 Aufgabenstellung Im Rahmen des vorhabenbezogenen Bebauungsplans Nr. 7/13 (651) in Hagen soll ein zweigeschossiges Wohn- und Ärztehaus in der Berchumer Straße realisiert werden. Aufgrund der räumlichen Nähe zu den Autobahnen 45 (Abstand etwa 550m) und 46 (Abstand etwa 750m) fordert das Umweltamt der Stadt Hagen, dass mittels einer Plausibilitätsprüfung nachgewiesen wird, dass das Vorhaben nicht in einem Bereich realisiert wird, wo bereits Grenzwerte der 39. BImSchV überschritten sind. Hierzu wurde das Ingenieurbüro simuplan beauftragt, die Luftqualität am geplanten Standort mit Hilfe von überschlägigen Ausbreitungsberechnungen anhand der Grenzwerte der 39. BImSchV zu bewerten. Die Berechnungen erfolgten mit dem Programmsystem LASAT, Version für die Schadstoffe Stickstoffdioxid (NO 2 ) und Feinstaub (PM 10 ) unter Berücksichtigung der von den Autobahnen ausgehenden Emissionen, der Hintergrundbelastung, der topographischen Verhältnisse sowie einer standortspezifischen Windrichtungsverteilung. Seite 3

4 2 Bewertungsmaßstab Durch die EU-Luftqualitätsrahmenrichtlinie und die zugehörigen Tochterrichtlinien wurden europaweit gültige Grenzwerte für Immissionen durch die Luftschadstoffe festgeschrieben, die auch kleinräumig einzuhalten sind. Mit Novellierung der 22. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes wurden diese Grenzwerte in nationales Recht überführt und sind seither als Bewertungsmaßstab heranzuziehen. Seit dem ist zudem die neue Luftqualitätsrichtlinie in Kraft getreten. Ihre Umsetzung in nationales Recht erfolgte mit Verabschiedung der 39. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes. Die bisherigen, in der 22. BImSchV festgelegten Luftqualitätsstandards für PM 10 und NO 2 blieben erhalten. Tabelle 1: Grenzwerte der verkehrsrelevanten Schadstoffe zum Schutz der menschlichen Gesundheit nach [39. BImSchV 2010] PM 10 [µg/m³] PM 10 [µg/m³] NO 2 [µg/m³] NO 2 [µg/m³] Jahresmittel Tagesmittel Jahresmittel Max. 1h-Wert * ** * Maximal 35 Überschreitungen im Kalenderjahr zulässig. Dies entspricht in etwa dem 90,4-Percentil der Tagesmittelwerte. ** Maximal 18 Überschreitungen im Kalenderjahr zulässig. Dies entspricht in etwa dem 99,8-Percentil der Stundenmittelwerte. Die Grenzwerte für NO 2 sind seit dem Jahr 2010, die Grenzwerte für PM 10 sind seit dem Jahr 2005 einzuhalten. Allgemein ist zu beachten, dass die oben genannten Grenzwerte nur für Bereiche gelten, in denen sich Menschen aufhalten. Aufgrund der unterschiedlichen gesundheitlichen Auswirkungen entfalten die oben genannten Grenzwerte erst dann ihre rechtliche Wirkung, wenn die Bevölkerung den entsprechenden Schadstoffkonzentrationen über einen Zeitraum ausgesetzt ist, der der Mittelungszeit des betreffenden Grenzwertes Rechnung trägt. Bei Überschreitungen bzw. der Gefahr des Überschreitens der Immissionsgrenzwerte ist im Einvernehmen mit den zuständigen Behörden (Straßenverkehrsbehörde, Immissionsschutzbehörde, Regierungspräsident u. a.) ein Luftreinhalteplan und ggf. auch ein Aktionsplan aufzustellen. Luftreinhaltepläne legen die erforderlichen Maßnahmen zur dauerhaften Verminderung von Luftverunreinigungen fest. Aktionspläne hingegen definieren unmittelbar wirksame Maßnahmen zur kurzfristigen Senkung der Luftschadstoffimmissionen, um die Gefahr von Immissionsgrenzwert-Überschreitungen zu verringern oder den Zeitraum währenddessen die Werte überschritten werden, zu verkürzen. Seite 4

5 3 Eingangsdaten 3.1 Emissionen Die Emissionsberechnungen erfolgten mit dem vom Ingenieurbüro simuplan entwickelten Emissionsmodell KFZEMISS. Dieses Programm entspricht den Vorgaben der VDI-Richtlinie 3782, Blatt 7 [VDI 2003] und verwendet die im Handbuch für Emissionsfaktoren [INFRAS 2014] zusammengestellten Emissionsdaten. Mit Hilfe des Handbuchs können Emissionsfaktoren zahlreicher Luftschadstoffe und Klimagase in der Maßeinheit g/km abgerufen werden, wie z.b. Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe, Stickoxide, Partikelmasse und Kohlendioxid. Die Daten des Handbuchs sind nach zahlreichen Parametern, wie Antriebsart (Otto-, Dieselfahrzeug), Fahrzeugkategorie (Pkw, Lkw, Bus, etc.), Fahrzeugkonzept (Euro-Normen), Fahrzeugschicht (jeweilige Hubraum- bzw. Gewichtsklasse) Straßenkategorie (innerorts, außerorts, Autobahn), der dazugehörigen Verkehrssituation sowie möglichen Abgasminderungstechniken, gegliedert. Für die Berechnung der Schadstoffemissionen werden unter anderem Verkehrszahlen in Form von DTV-Werten und Anteilen schwerer Nutzfahrzeuge > 3,5t benötigt. Diese Zahlen wurden der Online Auskunft der Straßeninformationsbank Nordrhein-Westfalen (NWSIB) 1 mit dem Bezugszeitraum 2010 entnommen. Die nachfolgende Tabelle zeigt die für die Emissionberechnung verwendeten Verkehrszahlen: Tabelle 2: Eingangsdaten für die Emissionsberechnung Straßenquerschnitt Prognosenullfall Verkehrssituation nach Bezeichnung DTV snfz [Kfz/Tag] [%] HBEFA [INFRAS 2010] A45 nördlich Kreuz Hagen ,5 Agglo/AB-Nat./130 A45 südlich Kreuz Hagen ,9 Agglo/AB-Nat./130 A46 westlich Kreuz Hagen ,0 Agglo/AB-Nat./100 A46 östlich Kreuz Hagen ,0 Agglo/AB-Nat./100 Auf der Grundlage der oben aufgeführten Zahlen wurden die Emissionen unter Berücksichtigung der Straßenneigung, der Verkehrssituation sowie dem Störungsgrad für den Prognosehorizont 2015 berechnet. Für Feinstaub wurden zudem die Emissionen berücksichtigt, die durch das Aufwirbeln von Teilchen aus Reifen- und Straßenabrieb, Kupplungs- und Bremsverschleiß u. a. entstehen. Die nachfolgende Tabelle zeigt die so ermittelten Emissionen. 1 Seite 5

6 Tabelle 3: Ergebnisse der Emissionsberechnung Straßenquerschnitt Prognosenullfall Angaben in [g/(h km)] Bezeichnung NO X PM 10 A45 nördlich Kreuz Hagen 2098,2 169,0 A45 südlich Kreuz Hagen 2001,2 162,4 A46 westlich Kreuz Hagen 705,2 82,9 A46 östlich Kreuz Hagen 705,2 82,9 3.2 Meteorologie Zur Berechnung der Emissionen wurde eine Ausbreitungsklassenstatistik der ehemaligen DWD-Station Hagen-Fley aus dem Zeitraum bis verwendet. Mit Hilfe des im LASAT-Programmsystem integrierten Windfeldmodells LPRWND wurde die Wetterstatistik fachgerecht in das Untersuchungsgebiet übertragen. 3.3 Hintergrundbelastung Die lokalen Schadstoffkonzentrationen im Untersuchungsraum setzen sich zusammen aus der großräumigen Hintergrundbelastung und der verkehrsbedingten Zusatzbelastung. Die Hintergrundbelastung wird verursacht durch Emissionen der Industrie, des Gewerbes, des Hausbrandes, des Verkehrs außerhalb des Untersuchungsgebietes sowie durch Ferntransporte. Zur Bestimmung der aktuellen Hintergrundbelastung wurde auf Werte der nächstgelegenen LANUV-Hintergrundstation Schwerte (SHW2) aus den Jahren zurückgegriffen. Die nachfolgende Tabelle zeigt die so ermittelten Hintergrundbelastungswerte für NO 2 und PM 10 : Tabelle 4: Messdaten der LANUV-Station Schwerte (SHW2) Jahr NO 2-JMW (µg/m³) PM 10-JMW (µg/m³) Mittelwert Seite 6

7 4 Rechenmodell Die Berechnung der Luftschadstoff-Immissionen erfolgte mit der aktuellen Version des Rechenmodells LASAT 3. Das Ausbreitungsmodell LASAT berechnet die Ausbreitung passiver Spurenstoffe in der unteren Atmosphäre (bis ca m Höhe) im lokalen und regionalen Bereich (bis ca. 150 km Entfernung). LASAT ist ein Lagrangesches Partikelmodell nach der Richtlinie VDI 3945 Blatt 3. In diesem Modelltyp wird die Dispersion der Schadstoffpartikel in der Atmosphäre durch einen Zufallsprozess auf dem Computer simuliert. Es werden folgende physikalische Vorgänge zeitabhängig simuliert: Transport durch den mittleren Wind, Dispersion in der Atmosphäre, Sedimentation schwerer Aerosole, Deposition am Erdboden (trockene Deposition), Auswaschen der Spurenstoffe durch Regen und nasse Deposition, Chemische Umwandlungen erster Ordnung. LASAT ist verifiziert nach der Richtlinie VDI 3945 Blatt 3 und wurde anhand verschiedener experimenteller Datensätze validiert. Für Ausbreitungsberechnungen in gegliedertem Gelände oder bei Umströmung von Gebäuden ist im meteorologischen Präprozessor ein diagnostisches Windfeldmodell integriert. In dieser Rechnung wurde der Einfluss des Geländes detailliert berücksichtigt. Der Einfluss von Gebäuden und sonstigen Rauhigkeitselementen wurde durch die Vorgabe einer mittleren Rauhigkeitslänge hinreichend genau abgebildet. 3 Janicke Consult: Dispersion Model LASAT Version 3.3. Reference Book. Überlingen, Seite 7

8 5 Ergebnisse Auf der Grundlage der Ausbreitungsrechnungen und der zu Grunde gelegten Hintergrundbelastung wurden die relevanten Immissionskenngrößen ermittelt und grafisch dargestellt. Abbildung 1 zeigt den prognostizierten Jahresmittelwert für den Schadstoff NO 2. Es wird deutlich, dass nur im Nahbereich der A45 und der A46 NO 2 -Konzentrationen oberhalb des maximal zulässigen Wertes von 40 µg/m³ ausgewiesen werden. Mit zunehmendem Abstand zu den Autobahnen sinkt die NO 2 -Belastung deutlich ab. Im Bereich der geplanten Bebauung Berchumer Straße 64 liegt die ermittelte Gesamtbelastung zwischen 27 und 28 µg/m³. Eine Überschreitung des Grenzwertes zum NO 2 -Jahresmittelwert kann somit ausgeschlossen werden. e si m u Ui Ui ig/m3 igim3 <= > 45 geplante Bebauung o ni Abbildung 1: Jahresmittelwert der NO 2 -Konzentrationen Seite 8

9 Abbildung 2 zeigt die prognostizierte Anzahl an Tagen mit PM 10 -Tagesmittelwerten > 50 µg/m³. Es wird deutlich, dass im Bereich der geplanten Wohnbebauung mit ca Überschreitungstagen die maximal zulässige Anzahl an PM 10 -Überschreitungstagen von 35 deutlich unterschritten wird. Somit kann auch eine Überschreitung der in der 39. BImSchV aufgeführten Feinstaub-Grenzwerte ausgeschlossen werden. 1 sumu dia <= > 45 geplante Bebauung o m Abbildung 2: Anzahl der Tage eines Jahres mit PM 10 -Tagesmittelwerten > 50 µg/m³ Seite 9

10 6 Zusammenfassung und Bewertung Im Rahmen des vorhabenbezogenen Bebauungsplans Nr. 7/13 (651) in Hagen soll ein zweigeschossiges Wohn- und Ärztehaus in der Berchumer Straße realisiert werden. Aufgrund der räumlichen Nähe zu den Autobahnen 45 (Abstand etwa 550m) und 46 (Abstand etwa 750m) fordert das Umweltamt der Stadt Hagen, dass mittels einer Plausibilitätsprüfung nachgewiesen wird, dass das Vorhaben nicht in einem Bereich realisiert wird, wo bereits Grenzwerte der 39. BImSchV überschritten sind. Hierzu wurde das Ingenieurbüro simuplan beauftragt, die Luftqualität am geplanten Standort mit Hilfe von überschlägigen Ausbreitungsberechnungen anhand der Grenzwerte der 39. BImSchV zu bewerten. Die Berechnungen erfolgten mit dem Programmsystem LASAT, Version für die Schadstoffe Stickstoffdioxid (NO 2 ) und Feinstaub (PM 10 ) unter Berücksichtigung der von den Autobahnen ausgehenden Emissionen, der Hintergrundbelastung, der topographischen Verhältnisse sowie einer standortspezifischen Windrichtungsverteilung. Die Ergebnisse der Ausbreitungsberechnungen zeigen, dass die in der 39. BImSchV definierten Grenzwerte für PM 10 und NO 2 deutlich eingehalten werden. Gegenüber der Planung bestehen daher aus lufthygienischer Sicht keine Vorbehalte. Seite 10