Ausbau Flughafen Frankfurt Main

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1 Ausbau Flughafen Frankfurt Main C Gutachten G20 Geruchsprognose Mechernich,

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3 Ausbau Flughafen Frankfurt Main C Gutachten G20 Geruchsprognose ArguMet Bahmann & Schmonsees GbR Von der IHK öffentlich bestellte und vereidigte Sachverständige für Ausbreitung von Luftbeimengungen ERGO Forschungsgesellschaft mbh bekanntgegebene Messstelle nach 26, 28 BImSchG, 2. BImSchV, 26, 28 der 13. BImSchV, 10 der 17. BImSchV, Nr. 3.2 TA Luft Emissions-, Immissions- und Geruchsmessungen, Kalibrierungen und Funktionsprüfungen Band C G 20 Geruchsprognose 3 Ersteller ArguMet Bahmann & Schmonsees GbR / ERGO Forschungsgesellschaft mbh Stand

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5 Dipl.-Met. Wolfram Bahmann von der IHK Aachen öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Ausbreitung von Luftbeimengungen Dipl.-Met. Nicole Schmonsees von der IHK Flensburg öffentlich bestellte und vereidigte Sachverständige für Luftreinhaltung (Ausbreitung von Luftbeimengungen) und Mikroklima in Zusammenarbeit mit ERGO Forschungsgesellschaft mbh bekanntgegebene Messstelle nach 26, 28 BImSchG, 2. BImSchV, 26, 28 der 13. BImSchV, 10 der 17. BImSchV, Nr. 3.2 TA Luft Emissions-, Immissions- und Geruchsmessungen, Kalibrierungen und Funktionsprüfungen ArguMet - Büro West Dipl.-Met. Wolfram Bahmann Feyermühler Str. 12 D Mechernich Tel Fax ArguMet - Büro Nord Dipl.-Met. Nicole Schmonsees Dorfstr. 5d D Borgwedel Tel Fax Band C G 20 Geruchsprognose 5 Ersteller ArguMet Bahmann & Schmonsees GbR / ERGO Forschungsgesellschaft mbh Stand

6 Gutachten G20 Geruchsprognose Auftraggeber: Fraport AG Frankfurt Auftrag vom: und Bestell-Nr.: Projekt K , 101 / Gegenstand: Ermittlung der zukünftigen flugverkehrsbedingten Geruchsimmissionen nach Ausbau des Flughafens Frankfurt Main Auftragnehmer: ArguMet - Bahmann & Schmonsees GbR Feyermühler St Mechernich Projektleiter: Bearbeiter ArguMet: Bearbeiter ERGO: Projekt-Nr. ArguMet: Projekt-Nr. ERGO: Dipl.-Met. W. Bahmann Dipl.-Met. W. Bahmann Dipl.-Met. N.Schmonsees Dr. K. Berger Dipl.-Ing. H. Schröder W0102/04/01 A be06-Fraport AG Stand:

7 Inhalt Seite 0.1 Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Glossar Literatur- und Quellenverzeichnis 15 1 Vorwort 17 2 Aufgabenstellung 19 3 Entstehung der Geruchsemissionen durch Flugzeugtriebwerke Geruchsemissionen durch Verbrennung von Kerosin Geruchsemissionen durch Verdunstung von Kerosin 21 4 Ausbreitung von Geruchsstoffen 23 5 Feststellung und Bewertung von Gerüchen 25 6 Bestimmung von Geruchsemissionfaktoren durch olfaktometrische Messungen Aufgabenstellung, Untersuchungskonzept Olfaktometrische Bestimmung der Geruchsstoffkonzentration in den Triebwerksabgasen Durchführung der Messungen Olfaktometrische Bestimmung der Geruchsproben Maßnahmen zur Qualitätssicherung Mess- und Analyseverfahren Abgastemperatur Geruchsemissionen Gas- und dampfförmige Emissionen Zusammenstellung der Messergebnisse und Diskussion Messergebnisse Diskussion und Bewertung der Messergebnisse 44 7 Ermittlung der Geruchsemissionen Geruchsemissionen durch Verbrennung von Kerosin Geruchsemissionen durch Verdunstung von Kerosin Vergleich der durch Verbrennung und Verdunstung freigesetzten Geruchsemissionen 49 8 Geruchsimmissionssituation 1999/ Unsicherheiten der gemessenen Geruchswahrnehmungshäufigkeiten Bestimmung der Vorbelastung durch Gerüche 53 9 Vergleich zwischen gemessenen und berechneten Geruchswahrnehmungshäufigkeiten Vorgehensweise der Geruchsimmissionsberechnung 55 Band C G 20 Geruchsprognose 7 Ersteller ArguMet Bahmann & Schmonsees GbR / ERGO Forschungsgesellschaft mbh Stand

8 9.2 Rechengebiet Meteorologische Daten Ergebnisse der Ausbreitungsrechnung für den Messzeitraum Prognose der Geruchsimmissionssituation im Prognosenullfall Prognose der Geruchsimmissionssituation im Planungsfall Bewertung Zusammenfassung 71 Anhang A Anhang B Anhang C Grafische Darstellungen der Geruchsstoffkonzentration in Abhängigkeit von der Gesamtkohlenwasserstoffkonzentration Tabellarische Darstellung aller Messergebnisse Bilder zu Probenahmen 8

9 0.1 Abbildungsverzeichnis Seite Abb. 6-1: Messfahrzeug V91 28 Abb. 6-2: Schreiberauszug mit Daten der Temperatur- und Summe C-Messung 29 Abb. 6-3: Messfahrzeug beim Einsatz hinter einer Boeing Abb. 7-1: Anteil der einzelnen Vorgänge des Flugbetriebs an der Kohlenwasserstoff-Emission durch Verbrennung von Kerosin für die drei Szenarien 47 Abb. 7-2: Vergleich der durch Verbrennung und Verdunstung freigesetzten mittleren stündlichen Geruchsemissionen 50 Abb. 8-1: Ortslage der Beurteilungsflächen der Geruchsimmissionsmessung 1999/ Abb. 9-1: Windrichtungsverteilung Flughafen Frankfurt Main 56 Abb. 9-2: Windgeschwindigkeits- und Ausbreitungsklassenverteilung Flughafen Frankfurt Main (Messzeitraum , Jahr der Ist-Situation: 2005, repräsentatives Jahr Abb. 9-3: Berechnete Häufigkeit von Geruchswahrnehmungen durch Triebwerksabgase Abb. 9-4: (Kenngröße IZ) im Messzeitraum 1999/ Berechnete Häufigkeit von Geruchswahrnehmungen durch Triebwerksabgase und verdunstetes Kerosin (Kenngröße IZ) im Messzeitraum 1999/ Abb. 10-1: Berechnete Häufigkeit von Geruchswahrnehmungen durch Triebwerksabgase und verdunstetes Kerosin (Kenngröße IZ) im Prognosenullfall Abb. 10-2: Differenz der berechneten Geruchswahrnehmungshäufigkeiten Prognosenullfall 2020 minus Ist-Situation Abb. 11-1: Berechnete Häufigkeit von Geruchswahrnehmungen durch Triebwerksabgase und verdunstetes Kerosin (Kenngröße IZ) im Planungsfall Abb. 11-2: Differenz der berechneten Geruchswahrnehmungshäufigkeiten Planungsfall 2020 minus Ist-Situation Abb. 11-3: Differenz der berechneten Geruchswahrnehmungshäufigkeiten Planungsfall 2020 minus Prognosenullfall Abb. A-1: Geruchsstoffkonz. [GE/m³] als Funktion der Kohlenwasserstoffkonz. [mg/m³] über alle Triebwerke 69 Abb. A-2: Geruchsstoffkonz. [GE/m³] als Funktion der Kohlenwasserstoffkonz. [mg/m³] über Triebwerktypgruppe CFMI CFM56-3, -5 und 7 70 Abb. A-3: Geruchsstoffkonz. [GE/m³] als Funktion der Kohlenwasserstoffkonz. [mg/m³] über Triebwerktyp GE CF6 80C 71 Abb. A-4: Geruchsstoffkonz. [GE/m³] als Funktion der Kohlenwasserstoffkonz. [mg/m³] über Triebwerktyp IAE V2530-A5 72 Abb. A-5: Geruchsstoffkonz. [GE/m³] als Funktion der Kohlenwasserstoffkonz. [mg/m³] über Triebwerktyp LY LF507-1F 73 Abb. A-6: Geruchsstoffkonz. [GE/m³] als Funktion der Kohlenwasserstoffkonz. [mg/m³] über Triebwerktypgruppe PW PW 4056, 4060, 4090 und Abb. A-7: Geruchsstoffkonz. [GE/m³] als Funktion der Kohlenwasserstoffkonz. [mg/m³] über Triebwerktypgruppe RR RB G/H und -535E4 75 Abb. A-8: Geruchsstoffkonz. [GE/m³] als Funktion der Kohlenwasserstoffkonz. [mg/m³] über Triebwerktyp RR Trent 772B Abb. C-1: Messfahrzeug beim Einsatz hinter einer Boeing (Douglas) MD Abb. C-2: Messfahrzeug beim Einsatz hinter einer Boeing (Douglas) MD Abb. C-3: Messfahrzeug beim Einsatz hinter einer Boeing (Douglas) MD Abb. C-4: Messfahrzeug mit fest installierter beheizter Absaugesonde 80 Band C G 20 Geruchsprognose 9 Ersteller ArguMet Bahmann & Schmonsees GbR / ERGO Forschungsgesellschaft mbh Stand

10 Abb. C-5: Messfahrzeug mit eingebauten Messgeräten und Akkusätzen 81 Seite 0.2 Tabellenverzeichnis Tab. 6-1: Übersicht aller untersuchten Triebwerke und Flugzeuge, aufgeschlüsselt nach Triebwerken 41 Tab. 6-2: Übersicht aller untersuchten Triebwerke und Flugzeuge, aufgeschlüsselt nach Flugzeugtypen 42 Tab. 6-3: Anzahl untersuchter Flugzeugtypen 43 Tab. 6-4: Triebwerksbezogene Geruchsemissionsfaktoren 45 Tab. 7-1: Kohlenwasserstoff- und Geruchsemissionen durch Verbrennung von Kerosin (Triebwerksabgase) innerhalb des Untersuchungsraumes (Daten aus /IBJ, 2006/) 48 Tab. 7-2: Kohlenwasserstoff- und Geruchsemissionen durch Verdunstung von Kerosin innerhalb des Untersuchungsraumes (Daten aus /IBJ, 2006/ und /MU, 2006/) 49 Tab. 7-3: Geruchsemissionen durch Verbrennung und Verdunstung von Kerosin 49 Tab. 8-1: Ergebnisse der Geruchsimmissionsmessungen 1999/ Tab. 12-1: Geruchswahrnehmungshäufigkeiten (Kenngrößen IV, IZ) im Planungsfall 2020 im Bereich der nächstgelegenen Ortschaften 69 10

11 0.3 Abkürzungsverzeichnis DWD Deutscher Wetterdienst FAG Flughafen Frankfurt Main AG (jetzt Fraport AG) FID Flammen-Ionisations-Detektor Fraport AG Frankfurt Airport Services Worldwide GE Geruchseinheit HLUG Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie, früher Hessische Landesanstalt für Umwelt (HLFU) ICAO International Civil Aviation Organisation IST Ist-Situation (2005) Kfz Kraftfahrzeuge LASAT Lagrange Simulation von Aerosol-Transport (Computerprogramm für Ausbreitung von Luftbeimengungen) LUA Landesumweltamt (Nordrhein-Westfalen) PLAN Planungsfall (2020) PRNF Prognosenullfall (2020) UBA Umweltbundesamt ZU Umschlagpunkt Band C G 20 Geruchsprognose 11 Ersteller ArguMet Bahmann & Schmonsees GbR / ERGO Forschungsgesellschaft mbh Stand

12 0.4 Glossar Abgasemissionen Emissionen, die aus Verbrennungsprozessen entstehen Ausbreitungsrechnung Nummerische Simulation des Transportes von Emissionen und die Ermittlung von Immissionskonzentrationen mit Hilfe eines Rechenmodells Emissionen Die von einer Quelle ausgehenden Verunreinigungen (hier Gerüche), die die natürliche Zusammensetzung der Luft verändern Geruchsemissionsfaktor Geruchsemission je emittierter Masse Gesamtkohlenwasserstoff Geruchseinheit Maßeinheit der Geruchsstoffmenge ist die Geruchseinheit GE. Die Geruchsstoffkonzentration an der Geruchsschwelle ist definitionsgemäß 1 GE/m³. Gesamt-C Entspricht Gesamtkohlenwasserstoff bzw. Summe der Kohlenwasserstoffe Gesamtkohlenwasserstoff Sammelbezeichnung für die Kohlenwasserstoff-Verunreinigungen in der Luft, die von einem Flammen-Ionisations-Detektor (FID) angezeigt werden. GIRL Emittent Geruchsimmissionsrichtlinie Verursacher einer Emission Flugbenzin Treibstoff für Kolbentriebwerke (Handelsname: AVGAS) Gasrückführung Das bei der Betankung freiwerdende Gas (mit Kohlenwasserstoffen gesättigte Luft) wird durch eine Pendelvorrichtung wieder in den Aufbewahrungstank der Tankstelle zurückführt Geruchsschwelle Die Geruchsschwelle ist als diejenige Geruchsstoffkonzentration definiert, die mit einer Wahrscheinlichkeit von 0,5 zu einer Geruchswahrnehmung führt, d.h. bei der das Probandenkollektiv mit einer Quote von 50% positiv antwortet. Die Geruchsstoffkonzentration erhält an der Schwelle definitionsgemäß die Einheit 1 GE/m 3 (Geruchseinheit pro Volumeneinheit). 12

13 Geruchsstunde Eine Geruchsstunde ist dann gegeben, wenn innerhalb einer Zeitstunde die Geruchsschwelle für wenigstens 6 Minuten überschritten wird. Bei Begehungen, bei denen die Geruchserhebungen in weniger als einer Stunde durchgeführt werden, liegt eine Geruchsstunde dann vor, wenn in wenigstens 10% der Erhebungszeit Gerüche wahrgenommen werden. Die relative Häufigkeit der Geruchsstunden ergibt sich gemäß GIRL aus der Summe der an den vier Eckpunkten der Beurteilungsflächen erhobenen Geruchsstunden dividiert durch den Stichprobenumfang. Zusätzlich kann noch die Anwendung eines Korrekturfaktors erforderlich sein. Immissionen Einwirkungen (hier von Gerüchen) auf die Umwelt IZ IV IG Kerosin Kenngröße für die von einer Anlage verursachte Zusatzbelastung von Geruchswahrnehmungshäufigkeiten Kenngröße für die von vorhandenen Anlagen verursachte Vorbelastung von Geruchswahrnehmungshäufigkeiten Kenngröße für die Gesamtbelastung von Geruchswahrnehmungshäufigkeiten IG = IV+IZ Treibstoff für Turbinenstrahltriebwerke (Handelsname: JET-A1) LTO-Zyklus Im Zeitablauf vereinheitlichte Abfolge von Landung (L) und Start (TO = take off) eines Flugzeugs Olfaktometrie Kontrollierte Darbietung von Geruchsstoffen durch Verdünnung von Gasproben mit Neutralluft und Erfassung der dadurch beim Menschen hervorgerufenen Sinnesempfindungen. Planungsfall Beschreibt die entstehenden Emissionen im Jahr 2020 mit realisiertem Flughafenausbau Prognosehorizont Das Jahr, hier 2020, für das Prognoserechnungen angestellt werden Prognosenullfall Beschreibt die entstehenden Emissionen im Jahr 2020 ohne Flughafenausbau PTFE Polytetrafluorethylen. Resistenter Kunststoff. Band C G 20 Geruchsprognose 13 Ersteller ArguMet Bahmann & Schmonsees GbR / ERGO Forschungsgesellschaft mbh Stand

14 Punktquelle Punktförmig begrenzte Emissionsquellen Rasterkarten Kartographische Darstellung der Geruchswahrnehmungshäufigkeiten im 250 m x 250 m Raster Tankatmung Volumenänderung des Tankinhaltes durch Temperaturschwankungen und daraus resultierende Ent- bzw. Belüftungsvorgänge NiCr-Ni-Thermoelement Nickel/Chrom-Nickel Thermoelemente können bei einer Vielzahl von Messaufgaben bis zu Temperaturen von ca C eingesetzt werden. Das verwendete Thermoelement hat eine Länge von ca. 60 cm und ist mit einem angegossenem Stecker versehen. Die vom Thermoelement gelieferte Spannung wird mittels elektrischer Leitung zum Datenlogger geleitet, umgewandelt und kontinuierlich aufgezeichnet. Verdunstungsemissionen Das Entweichen von Organischen Gasen und Dämpfen außerhalb eines Verbrennungsprozesses Verdunstungsraten Für ein bestimmtes Fahrzeugkollektiv charakteristische Verdunstungsemission für einen definierten Zeitraum und eine definierte Außentemperatur Vorfeld Eine festgelegte Fläche auf einem Flugplatz, die für die Aufnahme von Luftfahrzeugen zum Ein- und Aussteigen von Fluggästen, Ein- und Ausladen von Post oder Fracht, Be- und Enttanken, Abstellen oder zur Wartung bestimmt ist. Z UG Angabe zur Grenze des Vertrauensbereiches der Geruchsschwelle. Z UG gibt die untere Grenze des 95%-Vertrauensbereiches der Geruchsschwelle an und wird über die Standardabweichung berechnet. Z OG Angabe zur oberen Grenze des 95%-Vertrauensbereiches der Geruchsschwelle. Z OG wird über die Standardabweichung berechnet. 14

15 0.5 Literatur- und Quellenverzeichnis GIRL, 2004: Feststellung und Beurteilung von Geruchsimmissionen (Geruchsimmissions- Richtlinie) in der Fassung vom 21. September 2004 mit Begründung und Auslegungshinweisen HLFU, 1998: Hessische Landesanstalt für Umwelt Umweltplanung, Arbeits- und Umweltschutz Heft 252 Emissionen organisch-chemischer Verbindungen aus zivilen Flugzeugtriebwerken Oktober 1998 IBJ, 2006: Schreiben vom und , Ingenieurbüro Janicke Betreff Übergabe der Zeitreihen der Kohlenwasserstoff-Stundenmittelwerte für den Zeitraum , die Ist-Situation 2005, den Prognosenullfall 2020 und den Planungsfall 2020 auf Datenträger. Diese Daten wurden im Zusammenhang mit G13.1 ermittelt. ICAO, 1999: ICAO Engine Exhaust Emission Databank (Emissionsfaktoren von Turbinentriebwerken ziviler Flugzeuge) ICAO, Montreal, 1999 MU, 2006: vom und mit Datenanhang von MUVEDA, Aachen Betreff Übergabe der Kohlenwasserstoffemissionen durch Flugzeugbetankung und Tanklager für die Ist-Situation 2005, den Prognosenullfall 2020 und den Planungsfall Diese Daten wurden im Zusammenhang mit G13.2 ermittelt. TAL, 1986: Erste allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft TA Luft TESS, 1998: Tesseraux, I.; B. Mach; G. Koss Flugzeugtreibstoffe und Flugzeugemissionen Eine Risikocharakterisierung für Flughafenanwohner am Beispiel des Hamburger Flughafens Zentralblatt für Hygiene und Umweltmedizin 201., S , 1998 Band C G 20 Geruchsprognose 15 Ersteller ArguMet Bahmann & Schmonsees GbR / ERGO Forschungsgesellschaft mbh Stand

16 TÜV, 2000: TÜV ECOPLAN UMWELT GmbH Messbericht für die Durchführung von Immissionsmessungen bezüglich der Komponente Geruch in der Umgebung des Flughafens Frankfurt/Main TÜV, 1995: TÜV Rheinland Sicherheit und Umweltschutz GmbH Gutachten zu flugverkehrsbedingten Geruchsimmissionen in der Umgebung des Rhein-Ruhr Flughafens Düsseldorf 16

17 1 Vorwort Anlass der Aktualisierung: Mit Schreiben vom 16. Dezember 2005 ist die Fraport AG durch das Hessische Ministerium für Wirtschaft, Verkehr und Landesentwicklung (HMWVL) aufgefordert worden, die Luftverkehrsprognose zu aktualisieren und die Auswirkungsbetrachtungen an etwaige neue Prognoseergebnisse anzupassen. Dies betrifft insbesondere den in Blick zu nehmenden Planungshorizont, der gemäß dem Schreiben mindestens auf das Jahr 2020 zu erweitern ist. Dieser Anforderung wird mit der vorliegenden Aktualisierung der Planfeststellungsunterlagen unter Betrachtung der Szenarien Ist-Situation 2005 sowie Prognosenullfall und Planungsfall 2020 nachgekommen. Zudem wurden einige Planänderungen vorgenommen. Hierbei sind unter anderem die Reduzierung des Flächenumfangs für den variantenunabhängigen Südbereich, der Einbezug der geplanten Veränderungen im Nordbereich sowie die Verschwenkung der Rollbrücke West zu nennen. Band C G 20 Geruchsprognose 17 Ersteller ArguMet Bahmann & Schmonsees GbR / ERGO Forschungsgesellschaft mbh Stand

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19 2 Aufgabenstellung Im Rahmen der Daseinsvorsorge ist entsprechend der prognostizierten Nachfrage vorgesehen den Flughafen Frankfurt Main bedarfsgerecht auszubauen. Vorgesehen ist als Kernstück des kapazitiven Ausbaus der Neubau einer Landebahn nordwestlich des bestehenden Flughafens mit den dazugehörigen Rollbahnen. Um den hieraus veränderten Betrieb auf dem Flughafen gewährleisten zu können, müssen auch die Vorfelder und das Rollfeld entsprechend angepasst werden. Darüber hinaus ist eine Erweiterung der sonstigen Einrichtungen im notwendigen Umfang vorgesehen. Hierzu zählen vor allem die Neuerrichtung von Passagieranlagen (Terminal 3), Frachtanlagen (Hallen für Frachtabfertigung) und Flugzeugserviceanlagen sowie die notwendigen Betriebsgebäude. Infolge der genannten Maßnahmen werden auch verschiedene Anpassungsmaßnahmen an der Erschließung des Flughafens notwendig. Im verkehrlichen Bereich ist dies in erster Linie die Anpassung der Straßen und die Erweiterung des Passagier-Transfer-Systems. Zu den notwendigen Straßenanpassungen gehören sowohl Änderungen öffentlicher Straßen außerhalb des Flughafengeländes als auch Änderungen an flughafeninternen Straßen. Neben diesen Anpassungen an der verkehrlichen Erschließung sind auch Anpassungen an den Ver- und Entsorgungseinrichtungen erforderlich. Im Rahmen des Planfeststellungsverfahrens für dieses Vorhaben sind die vom Flugverkehr verursachten Geruchsemissionen und Geruchsimmissionen für die Ist- Situation 2005 sowie für den Prognosenullfall 2020 und den Planungsfall 2020 mit Hilfe von Geruchsemissionsmessungen und Ausbreitungsrechnungen zu ermitteln. Entsprechend Band G13.1, G13.2 und G13.3 wird hierfür das Ausbreitungsmodell LASAT eingesetzt. Das Untersuchungsgebiet für die Geruchsprognose entspricht in seiner Größe dem 14 km x 14 km Rechengitter aus den Luftschadstoffgutachten G13.1, G13.2, G13.3 und G13.4. Band C G 20 Geruchsprognose 19 Ersteller ArguMet Bahmann & Schmonsees GbR / ERGO Forschungsgesellschaft mbh Stand

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21 3 Entstehung der Geruchsemissionen durch Flugzeugtriebwerke 3.1 Geruchsemissionen durch Verbrennung von Kerosin Bei der Verbrennung von Kerosin entstehen durch unvollständige Verbrennung u.a. organische Verbindungen (Kohlenwasserstoffe). Die Kohlenwasserstoffe setzen sich aus einer Vielzahl von chemischen Verbindungen zusammen. In /HLFU,1998/ wurde die Zusammensetzung des Kerosins und die Zusammensetzung der Triebwerksabgase ausführlich untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass das analytisch ermittelte Spektrum organisch-chemischer Verbindungen im wesentlichen Alkane, Alkene, Aldehyde, Ketone, alicyclische Verbindungen sowie Mono- und Diaromaten umfasst. Geruchsintensiv sind dabei nach /TESS, 1998/ die oxidierten Verbindungen wie Aldehyde und Ketone sowie die Aromaten. Kohlenwasserstoffe werden überwiegend im niedrigen Lastbereich, d.h. im Leerlauf und während Rollvorgängen emittiert. Mit zunehmendem Schub verläuft die Verbrennung vollständiger und der Anteil der Kohlenwasserstoffe nimmt im Vergleich zu den anderen Komponenten deutlich ab. 3.2 Geruchsemissionen durch Verdunstung von Kerosin Neben den Geruchsemissionen aus Triebwerken werden auch Gerüche durch verdunstetes Kerosin freigesetzt. Aufgrund des vergleichsweise niedrigen Dampfdruckes von Kerosin im Vergleich zum Ottokraftstoff (oder auch Flugbenzin) erfolgen Betankungsvorgänge ohne Gasrückführungssystem. Daher gelangt bei Betankungsvorgängen infolge der Verdrängung des mit Kohlenwasserstoffen gesättigten Gasvolumens beim Befüllen von Lagerbehältern, Tankwagen und Flugzeugtanks verdunstetes Kerosin (mit Kerosindampf gesättigte Luft) in die Atmosphäre. Dies geschieht ebenso durch Volumenänderung des Tankinhaltes durch Temperaturschwankungen und daraus resultierende Ent- bzw. Belüftungsvorgänge (sog. Tankatmung). Weiterhin wird Kerosin bei Anlassvorgängen von Triebwerken vor der Zündung unter Druck zerstäubt und freigesetzt. Band C G 20 Geruchsprognose 21 Ersteller ArguMet Bahmann & Schmonsees GbR / ERGO Forschungsgesellschaft mbh Stand

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23 4 Ausbreitung von Geruchsstoffen Die Ausbreitung von Geruchsstoffen in der Atmosphäre wird von den gleichen physikalischen Vorgängen bestimmt wie die Ausbreitung anderer gasförmiger Luftbeimengungen. Dies sind im wesentlichen der Transport mit dem mittleren Windfeld (Advektion) und zum anderen der Transport und die Verdünnung aufgrund der Turbulenz der Atmosphäre (turbulente Diffusion). Der Turbulenzgrad einer Luftströmung wird durch die Rauhigkeit der Erdoberfläche bestimmt. Ist die Oberfläche glatt, wie z.b. eine unbewegte Wasseroberfläche, so wird wenig Turbulenzenergie erzeugt und das überströmende Windfeld kaum verändert. Bei einer rauen Erdoberfläche, z. B. im Bereich einer Stadt, wird dagegen dem mittleren Windfeld kinetische, also Bewegungs-Energie entzogen (d.h. die Windgeschwindigkeit nimmt ab) und Turbulenzenergie erzeugt. Zusätzlich zu dieser rein mechanisch erzeugten Turbulenz kann auch noch, je nach Art der vertikalen Temperaturverteilung, eine thermisch induzierte Turbulenz auftreten, die eine besonders wichtige Rolle bei der vertikalen Durchmischung der Luft spielt. Aufgrund der turbulenten Luftbewegungen vermischen sich die aus einer oder mehreren Quellen freigesetzten Luftbeimengungen mit der umgebenden Luft. Dadurch entsteht eine sich mit der Zeit ständig ausdehnende Wolke von Luftbeimengungen, die mit dem Wind horizontal weg transportiert wird. Dabei ist die Verdünnung dieser Wolke durch Vermischung mit der umgebenden Luft um so effektiver, je höher der Turbulenzgrad ist. Band C G 20 Geruchsprognose 23 Ersteller ArguMet Bahmann & Schmonsees GbR / ERGO Forschungsgesellschaft mbh Stand

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25 5 Feststellung und Bewertung von Gerüchen Die Beurteilung von Geruchsimmissionen unterscheidet sich wesentlich von der Beurteilung der Immissionen anderer gasförmiger Luftbeimengungen wie z.b. die Stickoxide oder Benzol. Bei diesen Schadstoffkomponenten ist primär die Dosis, die sich aus der Dauer der Einwirkung eines Schadstoffes und dessen Konzentration ergibt, ausschlaggebend für die Entfaltung einer schädlichen Wirkung. Grenzwerte für solche Luftschadstoffe beziehen sich deshalb immer auf ein bestimmtes Mittelungsintervall (z.b. Jahresmittelwerte, Tagesmittelwerte oder Stundenmittelwerte). Die Wirkung von geruchsintensiven Luftbeimengungen wird dagegen im wesentlichen durch die Überschreitungshäufigkeit der Geruchsschwelle bestimmt. Dabei besitzt die menschliche Nase als Geruchsdetektor eine zeitliche Auflösung im Sekundenbereich. Eine rechnerische Erfassung solcher Geruchsspitzen mit einer zeitlichen Auflösung im Sekundenbereich ist jedoch derzeit nicht möglich, da einerseits die Rechenzeiten selbst für leistungsfähige Computer unpraktikabel hoch wären und andererseits i. a. weder entsprechend hoch aufgelöste meteorologische Daten noch Emissionsdaten zur Verfügung stehen. So berechnen die derzeit (nach Stand der Technik) angewendeten Ausbreitungsmodelle höchstens Mittelungsintervalle von einer Stunde. Wird für eine Stunde eine mittlere Geruchsstoffkonzentration von weniger als 1 GE/m³ berechnet, so kann diese Stunde aufgrund kurzzeitiger Geruchsspitzen dennoch eine sogenannte Geruchsstunde sein. Dies ist dann der Fall, wenn in wenigstens 10% der Zeit Geruchswahrnehmungen auftreten. Zur Beschreibung dieser Fluktuation werden deshalb die berechneten Stundenmittelwerte z.b. mit einem konstanten Spitzen-/Mittelwert-Faktor multipliziert. In der Geruchsimmissionsrichtlinie /GIRL, 2004/, die mittlerweile in den meisten Bundesländern (teilweise zur Probe) eingeführt wurde, wird so das Gauß- Modell der alten TA Luft /TAL, 1986/ mit einem Spitzen-/Mittelwert-Faktor von 10 als geeignet aufgeführt. In Fällen, in denen Gauß-Modelle nicht anwendbar sind (z.b. im Nahbereich von Emissionsquellen oder bei zeitlich stark variierenden Geruchsemissionen) kann auch das Ausbreitungsmodell LASAT mit Spitzen- /Mittelwert-Faktor angewendet werden. Im Rahmen eines im Auftrag des Sächsischen Landesamtes für Umwelt und Geologie durchgeführten FuE-Vorhabens /SLUG, 1998/ wurde aus Messwerten ein Spitzen-/Mittelwert-Faktor für die Anwendung des Ausbreitungsmodells LASAT von 2 bis 4 ermittelt. Eine Untersuchung der Geruchsimmissionssituation in der Umgebung des Flughafens Düsseldorf /TÜV, 1995/, bei der ebenfalls das Ausbreitungsmodell LASAT eingesetzt wurde, ergab die beste Übereinstimmung zwischen Messung und Ausbreitungsrechnung mit einem Spitzen-/Mittelwert-Faktor von 1. Band C G 20 Geruchsprognose 25 Ersteller ArguMet Bahmann & Schmonsees GbR / ERGO Forschungsgesellschaft mbh Stand

26 Im Rahmen der vorliegenden Untersuchung wird der Spitzen-/Mittelwert-Faktor ebenfalls durch Vergleich von Messung und Ausbreitungsrechnung ermittelt. Obwohl ein Flughafen keine Anlage im Sinne des Bundes-Immissionsschutzgesetzes ist, wird hier für die Beurteilung von Gerüchen durch Flugverkehr hilfsweise die Geruchsimmissionsrichtlinie /GIRL, 2004/ herangezogen, die die Bewertung anlagentypischer Geruchsimmissionen regelt. Nach GIRL ist eine Geruchswahrnehmung dann als erhebliche Belästigung zu bewerten, wenn die Gesamtbelastung IG in Wohn-/Mischgebieten eine Häufigkeit bezogen auf ein Jahr von 0,10 (entspricht 10% Geruchswahrnehmungshäufigkeit) und in Industrie-/Gewerbegebieten 0,15 (entspricht 15% Geruchswahrnehmungshäufig-keit) überschreitet. Entsprechend GIRL gilt darüber hinaus die sogenannte Irrelevanzklausel: Die Genehmigung für eine Anlage soll auch bei Überschreitung der Immissionswerte nicht wegen der Geruchsimmissionen versagt werden, wenn der von der zu beurteilenden Anlage zu erwartende Immissionsbeitrag auf Flächen, wo sich Personen nicht nur vorübergehend aufhalten, den Wert von 0,02 (Anm.: entspricht 2 % Wahrnehmungshäufigkeit) nicht überschreitet. Bei Einhaltung dieses Wertes ist davon auszugehen, dass die Anlage die belästigende Wirkung der vorhandenen Belastung nicht wesentlich erhöht. Dies bedeutet, dass eine von einer Anlage ausgehende Geruchszusatzbelastung von nicht mehr als 2% Überschreitungshäufigkeit der Geruchsschwelle als irrelevant zu bewerten ist. 26

27 6 Bestimmung von Geruchsemissionfaktoren durch olfaktometrische Messungen 6.1 Aufgabenstellung, Untersuchungskonzept Für die Geruchsausbreitungsrechnungen sind u.a. massebezogene Geruchsstoffemissionsfaktoren zur Berechnung der Geruchsstoffemission laufender Flugzeugtriebwerke erforderlich. Diese wurden durch olfaktometrische Messungen im Nahbereich laufender Triebwerke ermittelt. Ziel der Untersuchung war die Bestimmung der Relation Geruchsstoffeinheit je Masse Gesamt-C für verschiedene Triebwerke (und Flugzeugtypen). Die Messdurchführung erfolgte auf dem Vorfeld und den Rollbahnen des Flughafen Frankfurt Main insbesondere an Großraumflugzeugen. Die zur Berechnung der Geruchsemissionen notwendigen Geruchsemissionsfaktoren wurden messtechnisch durch Untersuchung von Triebwerksabgasen ermittelt. Hierzu erfolgte neben der olfaktometrischen Bewertung von Abgasproben verschiedener Triebwerke (und Flugzeugtypen) durch ein Probandenkollektiv auch die Messung des Gehaltes an organisch gebundenem Kohlenstoff. Den bekannten Kohlenwasserstoffemissionsfaktoren /ICAO, 1999/ können so Geruchsemissionsfaktoren zugeordnet werden. Über einen Zeitraum von 2 Wochen wurden ungefähr 15 verschiedene Triebwerke an ca. 50 Flugzeugen untersucht. Die Auswahl der Flugzeug- und Triebwerkstypen entsprach dem typischen Aufkommen auf dem Flughafen Frankfurt Main. Des weiteren erfolgte die Festlegung des Beprobungsplanes und der damit verbundenen Abläufe auf dem Flughafen-Vorfeld vorab in einer Besprechung mit dem Auftraggeber. Auf der Basis der gemessenen Geruchsstoff- und Kohlenwasserstoffkonzentrationen waren Korrelationen zu erstellen und ein oder ggf. mehrere masse- und typbezogene Geruchsemissionsfaktoren zu berechnen. 6.2 Olfaktometrische Bestimmung der Geruchsstoffkonzentration in den Triebwerksabgasen Durchführung der Messungen Die Probenahme erfolgte aus dem Abgasstrom der Flugzeuge im Leerlaufbetrieb (IDLE), unmittelbar nach dem sogenannten push-back durch Schleppfahrzeuge und bevor die Maschinen aus eigener Kraft vom Abfertigungsbereich zur Startbahn rollten. Hierbei wurde der vorgeschriebene Sicherheitsabstand hinter den Band C G 20 Geruchsprognose 27 Ersteller ArguMet Bahmann & Schmonsees GbR / ERGO Forschungsgesellschaft mbh Stand

28 Triebwerken eingehalten (Typabhängig ca. 30 bis 50 m). Im Anhang C, Abbildung 1-3 wird dies dokumentiert. Die Flugzeug- und Triebwerkstypen wurden vor Ort über das Registrierkennzeichen mittels einer mobilen Datenbank identifiziert und den jeweiligen Proben zugeordnet. Anhand der täglichen Vorauswertung konnte im Verlauf des 14-tägigen Untersuchungszeitraumes eine repräsentative Triebwerksverteilung erreicht werden. Aus organisatorischen und sicherheitstechnischen Gründen zwischen dem pushback und dem Anrollen der Flugzeuge verbleiben nur wenige Minuten (ca. 2 bis 3) zur Durchführung der Beprobung wurden pro Messfahrt jeweils 2 Geruchsproben parallel gezogen. Abb. 6-1: Messfahrzeug V91 Zur Probenahme wurde eine Absaugsonde verwendet, die, am Messfahrzeug fest installiert, durch das Fahrzeug in den Abgasstrom gerichtet wurde. Als Messfahrzeug diente aus Sicherheitsgründen ein Follow-Me Fahrzeug der Vorfeldkontrolle des Flughafens (siehe Abbildung 6-1). Um Kondensation von organischen Kohlenwasserstoffen im Probenahmesystem auch bei kalter Witterung zu vermeiden, wurde die Probenahmesonde auf ca. 50 C beheizt. Zur Vermeidung einer Verschmutzung der Sonde und der nachgeschalteten Probenahme- und Messgeräte wurde die Sonde mit einem Sinterfilter zur Staubrückhaltung versehen. Im Anhang C, Abbildung 4 ist ein Bildausschnitt des Messfahrzeuges mit der beheizten Absaugsonde abgebildet. 28

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