IMMISSIONSSITUATION HAFEN ROSTOCK LUFTSCHADSTOFFGUTACHTEN

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1 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Immissionsschutz, Klima, Aerodynamik, Umweltsoftware Mohrenstraße 14, D Radebeul Telefon: +49 (0) 351 / info.dd@lohmeyer.de URL: IMMISSIONSSITUATION HAFEN ROSTOCK LUFTSCHADSTOFFGUTACHTEN Auftraggeber: Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie Mecklenburg-Vorpommern Goldberger Straße Güstrow Dipl.-Geogr. D. Bretschneider Dipl.-Ing. H. Lorentz Dr. rer. nat. I. Düring Juni 2009 Projekt Berichtsumfang 56 Seiten Büro Karlsruhe: An der Roßweid 3, Karlsruhe, Tel.: +49 (0) 721 / , info.ka@lohmeyer.de

2 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG I I N H A L T S V E R Z E I C H N I S 1 ZUSAMMENFASSUNG AUFGABENSTELLUNG UND VORGEHENSWEISE EINGANGSDATEN Untersuchungsgebiet Bebauungsdaten Meteorologie Schadstoffhintergrundbelastung Hintergrundbelastung im Jahr 2006/ Weitere Messdaten im Untersuchungsgebiet EMISSIONEN Eingangsdaten Schiffsbewegungen und Liegezeiten Technische Auslegung der Schiffe Emissionsfaktoren Emissionsbestimmung Emissionszeitreihe Bewertung der Abschätzung der Jahresgesamtemissionen des Schiffsverkehrs ZUSAMMENFASSUNG DER BEURTEILUNGSWERTE IMMISSIONEN Methodik und verwendete Rechenmodelle MISKAM-Strömungsfelder Luftschadstoffimmissionen Stickstoffdioxid PM Schwefeldioxid...34

3 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG II 6.4 Lufthygienische Gesamtbeurteilung Ausblick: Kreuzfahrtschiffe im Stadthafen LITERATUR...39 ANHANG A1: BEURTEILUNGSMASSSTÄBE FÜR LUFTSCHADSTOFFKON- ZENTRATIONEN...43 ANHANG A2: ÜBERSCHREITUNGSHÄUFIGKEIT DER STUNDEN- UND TAGESMITTELWERTE - ABLEITUNG AUS DEM JAHRESMITTELWERT...48 ANHANG A3: VERWENDETE AUSBREITUNGSMODELLE...53 Hinweise: Die Tabellen und Abbildungen sind kapitelweise durchnummeriert. Literaturstellen sind im Text durch Name und Jahreszahl zitiert. Im Kapitel Literatur findet sich dann die genaue Angabe der Literaturstelle. Es werden Dezimalpunkte (= wissenschaftliche Darstellung) verwendet, keine Dezimalkommas. Eine Abtrennung von Tausendern erfolgt durch Leerzeichen.

4 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 1 ERLÄUTERUNG VON FACHAUSDRÜCKEN Emission / Immission Als Emission bezeichnet man die von einem Fahrzeug oder anderen Emittenten ausgestoßene Luftschadstoffmenge in Gramm Schadstoff pro Stunde. Die in die Atmosphäre emittierten Schadstoffe werden vom Wind verfrachtet und führen im umgebenden Gelände zu Luftschadstoffkonzentrationen, den so genannten Immissionen. Diese Immissionen stellen Luftverunreinigungen dar, die sich auf Menschen, Tiere, Pflanzen und andere Schutzgüter überwiegend nachteilig auswirken. Die Maßeinheit der Immissionen am Untersuchungspunkt ist µg (oder mg) Schadstoff pro m³ Luft (µg/m³ oder mg/m³). Hintergrundbelastung / Zusatzbelastung / Gesamtbelastung Als Hintergrundbelastung werden im Folgenden die Immissionen bezeichnet, die bereits ohne die Emissionen des Straßenverkehrs auf den betrachteten Straßen an den Untersuchungspunkten vorliegen. Die Zusatzbelastung ist diejenige Immission, die ausschließlich vom Verkehr auf dem zu untersuchenden Straßennetz oder der zu untersuchenden Straße hervorgerufen wird. Die Gesamtbelastung ist die Summe aus Hintergrundbelastung und Zusatzbelastung und wird in µg/m³ oder mg/m³ angegeben. Grenzwerte / Vorsorgewerte Grenzwerte sind zum Schutz der menschlichen Gesundheit vom Gesetzgeber vorgeschriebene Beurteilungswerte für Luftschadstoffkonzentrationen, die nicht überschritten werden dürfen, siehe z. B. Zweiundzwanzigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes. Vorsorgewerte stellen zusätzliche Beurteilungsmaßstäbe dar, die zahlenmäßig niedriger als Grenzwerte sind und somit im Konzentrationsbereich unterhalb der Grenzwerte eine differenzierte Beurteilung der Luftqualität ermöglichen. Jahresmittelwert / 98-Perzentilwert / Kurzzeitwert (Äquivalentwert) An den betrachteten Untersuchungspunkten unterliegen die Konzentrationen der Luftschadstoffe in Abhängigkeit von Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Verkehrsaufkommen etc. ständigen Schwankungen. Die Immissionskenngrößen Jahresmittelwert, 98-Perzentilwert und weitere Kurzzeitwerte charakterisieren diese Konzentrationen. Der Jahresmittelwert stellt den über das Jahr gemittelten Konzentrationswert dar. Eine Einschränkung hinsichtlich Beurteilung der Luftqualität mit Hilfe des Jahresmittelwertes besteht darin, dass er nichts über Zeiträume mit hohen Konzentrationen aussagt. Eine das ganze Jahr über konstante Konzentration kann zum gleichen Jahresmittelwert führen wie eine zum Beispiel tagsüber sehr hohe und nachts sehr niedrige Konzentration. Der Gesetzgeber hat deshalb zusätzlich zum

5 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 2 Jahresmittelwert z. B. den so genannten 98-Perzentilwert (oder 98-Prozent-Wert) der Konzentrationen eingeführt. Das ist derjenige Konzentrationswert, der in 98 % der Zeit des Jahres unterschritten wird. Die Zweiundzwanzigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (22. BImSchV) fordert die Einhaltung weiterer Kurzzeitwerte in Form des Stundenmittelwertes der NO 2 -Konzentrationen von 200 µg/m³, der nicht mehr als 18 Stunden pro Jahr überschritten werden darf, und des Tagesmittelwertes der PM10-Konzentration von 50 µg/m³, der maximal an 35 Tagen überschritten werden darf. Da diese Werte derzeit nicht direkt berechnet werden können, erfolgt die Beurteilung hilfsweise anhand von abgeleiteten Äquivalentwerten auf Basis der 98-Perzentil- bzw. Jahresmittelwerte. Diese Äquivalentwerte sind aus Messungen abgeleitete Kennwerte, bei deren Unterschreitung auch eine Unterschreitung der Kurzzeitwerte erwartet wird. Verkehrssituation Emissionen und Kraftstoffverbrauch der Kraftfahrzeuge (Kfz) hängen in hohem Maße vom Fahrverhalten ab, das durch unterschiedliche Betriebszustände wie Leerlauf im Stand, Beschleunigung, Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit, Bremsverzögerung etc. charakterisiert ist. Das typische Fahrverhalten kann zu so genannten Verkehrssituationen zusammengefasst werden. Verkehrssituationen sind durch die Merkmale eines Straßenabschnitts wie Geschwindigkeitsbeschränkung, Ausbaugrad, Vorfahrtregelung etc. charakterisiert. In der vom Umweltbundesamt herausgegebenen Datenbank Handbuch für Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs HBEFA sind für verschiedene Verkehrssituationen Angaben über Schadstoffemissionen angegeben. Feinstaub / PM10 Mit Feinstaub bzw. PM10 werden alle Partikel bezeichnet, die einen größenselektierenden Lufteinlass passieren, der für einen aerodynamischen Durchmesser von 10 µm eine Abscheidewirksamkeit von 50 % aufweist.

6 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 3 1 ZUSAMMENFASSUNG Im Verfahren der Luftreinhalteplanungen für Rostock wurde die Frage aufgeworfen, welchen Einfluss die Schiffe auf die Immissionssituation in Rostock und Warnemünde insbesondere im Hinblick auf SO 2, aber auch auf PM10 und NO X haben. Einen sichtbaren Beitrag des Hafens für die NO 2 - und die SO 2 -Konzentrationen zeigten orientierende windrichtungsabhängige Auswertungen der Immissionsmessungen am Messcontainer in Warnemünde durch das LUNG. Grenzwertüberschreitungen sind aber an dem ca. 1 km von der Hafeneinfahrt bzw. dem Kreuzfahrtterminal entfernten Messstandort nicht beobachtet worden. Es sollte deshalb geklärt werden, ob es an Orten, die sich näher an Schifffahrtswegen und Liegeplätzen befinden, zu Grenzwertüberschreitungen kommen kann. Die Ausbreitungsrechung erfolgt mit dem Lagrangen Partikelmodell LASAT im so genannten Nestingverfahren. Das zu beurteilende Gebiet befindet sich im innersten Nest, für welches Strömungsfelder des prognostischen Strömungsmodells MISKAM verwendet werden. Auf diese Weise werden in der Ausbreitungsrechung die Gebäudestrukturen des Untersuchungsgebietes explizit berücksichtigt. Betrachtet werden die relevanten Schadstoffe NO 2,SO 2 und PM10 mit Schwerpunkt auf den Kurzzeitgrenzwerten. Die Emissionen und meteorologischen Informationen werden deshalb als Zeitreihe berücksichtigt. Die Beurteilung erfolgt im Vergleich mit bestehenden Grenzwerten der 22. BImSchV (2007). Der Vergleich der berechneten NO 2 - und PM10-Konzentrationen mit Messdaten des gleichen Zeitraumes (Station Rostock-Warnemünde) bzw. mit orientierenden NO 2 -Messungen (Am Strom; Hohe Düne) liefert sehr gute Übereinstimmungen. Als Ergebnis der Berechnungen ist der SO 2 -Stundengrenzwert am kritischsten zu bewerten. Dieser wird im Untersuchungszeitraum an Gebäuden im östlichen Untersuchungsgebiet ohne Berücksichtigung der industriebedingten SO 2 -Einträge bis zu 71 % ausgeschöpft, aber nicht überschritten. Diese Immissionen werden alle durch die schiffsbedingten Emissionen verursacht. Die Grenzwerte für NO 2 und PM10 werden überall sicher eingehalten.

7 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 4 2 AUFGABENSTELLUNG UND VORGEHENSWEISE Im Verfahren der Luftreinhalteplanungen für Rostock wurde die Frage aufgeworfen, welchen Einfluss die Schiffe auf die Immissionssituation in Rostock und Warnemünde insbesondere im Hinblick auf SO 2, aber auch auf PM10 und NO X haben. Einen sichtbaren Beitrag des Hafens für die NO 2 - und die SO 2 -Konzentrationen zeigten erste windrichtungsabhängige Auswertungen der Immissionsmessungen am Messcontainer in Warnemünde durch das LUNG. Grenzwertüberschreitungen sind aber an dem ca. 1 km von der Hafeneinfahrt bzw. dem Kreuzfahrtterminal entfernten Messstandort nicht beobachtet worden. Es sollte deshalb geklärt werden, ob es an Orten, die sich näher an Schifffahrtswegen und Liegeplätzen befinden, zu Grenzwertüberschreitungen kommen kann. Die Hafeneinfahrt und das Kreuzfahrtterminal in Warnemünde sind besonders zu betrachten. Die am Kreuzfahrtterminal liegenden Schiffe lassen zur Energieversorgung Aggregate laufen, so dass auch während der Liegezeit erhebliche Emissionen auftreten können. Die enge Hafeneinfahrt in Warnemünde ist stark frequentiert, wodurch die Schiffsemissionen sehr konzentriert auftreten können. Besonders die teilweise bis ans Ufer der Warnow reichende Wohnbebauung kann hiervon betroffen sein. Zu berücksichtigen waren die Luftschadstoffemissionen, die im Zusammenhang mit dem Betrieb des Kreuzfahrtterminals und des Seehafens entstehen. Emissionen des anliegenden Straßenverkehrs und der Industrie wurden in der Hintergrundbelastung berücksichtigt. Betrachtet wird der Zeitraum Oktober 2006 bis September Die Emissionen und meteorologischen Informationen wurden als Zeitreihe berücksichtigt. Die Konzentrationsberechnungen mit LASAT erfolgten als Zeitreihenrechnung. Die Ausbreitungsrechung erfolgte mit LASAT im so genannten Nestingverfahren. Das zu beurteilende Gebiet befindet sich im innersten Nest, für welches Strömungsfelder des prognostischen Strömungsmodells MISKAM verwendet wurden. Auf diese Weise wurden in der Ausbreitungsrechung die Gebäudestrukturen des Untersuchungsgebietes explizit berücksichtigt. Betrachtet wurden die relevanten Schadstoffe NO 2, SO 2 und PM10 mit Schwerpunkt auf den Kurzzeitgrenzwerten. Die Beurteilung erfolgt im Vergleich mit den Grenzwerten der 22. BImSchV (2007).

8 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 5 3 EINGANGSDATEN 3.1 Untersuchungsgebiet Das Untersuchungsgebiet umfasst den Rostocker Seehafenbereich, das Kreuzfahrtterminal in Warnemünde und die Hafenein- bzw. -ausfahrt (Warnow). Im Untersuchungsgebiet ist Bebauung u. a. mit Wohnnutzung vorhanden. Die Lage des Untersuchungsgebietes ist aus Abb. 3.1 zu entnehmen. 3.2 Bebauungsdaten Für die Ausbreitungsrechung wurden Strömungsfelder unter der Berücksichtigung der örtlichen Gebäudestrukturen berechnet. Dazu wurden Gebäudedaten (Lage und Höhe) der Stadt Rostock zur Verfügung gestellt. Die Abb. 3.2 zeigt das für die Strömungsrechnung verwendete dreidimensionale Gebäudemodell. Die Kreuzfahrtschiffe wurden am Liegeplatz 7 und Liegeplatz 8 liegend berücksichtigt. 3.3 Meteorologie Für die Berechnung der Schadstoffimmissionen wird eine meteorologische Zeitreihe verwendet, in der Windrichtung, Windgeschwindigkeit und Stabilität der Atmosphäre für jede Stunde im Jahr definiert sind. Diese Zeitreihe wurde über das LUNG MV (2007a) vom Deutschen Wetterdienst (DWD) zur Verfügung gestellt. Für die Ausbreitungsrechnungen wurde die meteorologische Zeitreihe für ein Jahr von Oktober 2006 bis September 2007 der DWD-Station Rostock-Warnemünde verwendet. Die daraus abgeleitete Windrichtungs- und -geschwindigkeitsverteilung ist in Abb. 3.3 dargestellt. Die Windmessung erfolgt dort in 22 m Höhe. Die häufigsten Windrichtungen liegen bei Südwest bis West. Die mittlere Windgeschwindigkeit beträgt 5.3 m/s.

9 ± Rechengebiet LASAT Rechengebiet MISKAM Warnemünde Cruise Center n Rostock Warnemünde Am Strom n n Hohe Düne Industriehafen Fährhafen Legende n Messstationen Schiffsverkehr (stark vereinfacht) Hafengebiete Lageplan des Untersuchungsgebietes Meter Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Mohrenstraße 14, Radebeul Telefon 0351/ Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie Mecklenburg Vorpommern Immissionssituation Hafen Rostock Datum Zeichen gezeichnet KF geprüft DB Projekt Abb. 3.1

10 MISKAM-3D-Modell Gebäudestruktur im Untersuchungsgebiet N Bearbeitung: Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Mohrenstraße 14, Radebeul Telefon 0351/ Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie Mecklenburg Vorpommern Immissionssituation Hafen Rostock gezeichnet geprüft Projekt - unmaßstäblich - Abb.3.2 Datum Zeichen KF DB

11 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 8 Abb. 3.3: Windrichtungs- und Windgeschwindigkeitsverteilung an der DWD-Station Rostock-Warnemünde (2006/2007); Quelle: Rohdaten DWD

12 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Schadstoffhintergrundbelastung Hintergrundbelastung im Jahr 2006/2007 Die Immission eines Schadstoffes im Untersuchungsgebiet setzt sich aus der großräumig vorhandenen Hintergrundbelastung und der durch die Schiffe bedingten Zusatzbelastung zusammen. Die Hintergrundbelastung entsteht durch Überlagerung von Immissionen aus Industrie, Hausbrand, nicht detailliert betrachtetem Nebenstraßenverkehr und weiter entfernt fließendem Verkehr sowie überregionalem Ferntransport von Schadstoffen. Es ist die Schadstoffbelastung, die im Untersuchungsgebiet ohne die durch die Schiffe bedingten Immissionen vorliegen würde. In Abstimmung mit dem LUNG MV (2007b) wurde eine Vorbelastungszeitreihe für das Untersuchungsgebiet aus Messdaten des Luftmessnetzes MV für ein Jahr vom bis verwendet. Die aus der Vorbelastungszeitreihe ermittelten Jahresmittelwerte dieser Zeitreihen der Station Rostock-Stuthof sind in Tab. 3.1 aufgeführt. Schadstoff NO x -I NO 2 -I SO 2 -I1 2.8 PM10-I Tab. 3.1: Verwendete Hintergrundbelastungen für das Untersuchungsgebiet; I1 = Jahresmittelwert Die ländlich gelegene Messstation Rostock-Stuthof befindet sich ca. 8.5 km nordöstlich des Rostocker Stadtzentrums und ca. 5.5 km südöstlich vom Kreuzfahrtterminal Warnemünde. Die Daten der Station spiegeln die Hintergrundbelastung ohne bzw. mit geringen straßenverkehrsbedingten Einflüssen wider. Bezüglich SO 2 sind die Messwerte in Stuthof möglicherweise nicht als Hintergrundbelastung ideal. Zum einen finden sich bei der windrichtungsabhängigen Auswertung der Messdaten Rostock-Stuthof (Abb. 3.4) Hinweise auf den Einfluss von Industrie und Seehafen. Die

13 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 10 höchsten Konzentrationen treten im Jahresverlauf bei ca. 120 (in diesem Gebiet befindet sich eine Düngemittelfabrik) sowie bei westlichen bis nordwestlichen Windrichtungen (Richtung Seehafen) auf. Zum anderen liegen die mittleren SO 2 -Messwerte (2.8 µg/m³) im Vergleich zur Luftmessstation Rostock-Warnemünde (2.5 µg/m³) auf einem ähnlichen Niveau. Auf Grund des geringeren Abstandes zum Hafeneingang waren eher höhere Werte für die Station Warnemünde erwartet worden. Die daraus resultierenden Konsequenzen werden im Abschnitt diskutiert µg/m³ Abb. 3.4: Konzentrationswindrose für SO 2 für Rostock-Stuthof für den Zeitraum 10/06 bis 09/07. Quelle: Rohdaten LUNG MV (2008b) Weitere Messdaten im Untersuchungsgebiet Neben der Messstation Rostock-Stuthof sowie der städtischen Hintergrundmessstelle Rostock-Warnemünde hat das LUNG MV temporär an zwei Stellen im Untersuchungsgebiet mittels NO 2 -Passivsammler gemessen. In Tab. 3.2 sind diese Messwerte aufgeführt.

14 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 11 Standort Messzeitraum NO 2 -Mittelwert SO 2 -Mittelwert Bemerkung Am Strom µg/m³ - Passivsammler Hohe Düne µg/m³ - Passivsammler Warnemünde µg/m³ 16 µg/m³ 2.5 µg/m³ 2.9 µg/m³ Messcontainer LUNG Tab. 3.2: Messergebnisse im Untersuchungsgebiet. Quelle: LUNG MV (2008b) Diese Messungen weisen gegenüber der Station Rostock-Warnemünde geringfügig höhere NO 2 -Werte (ca. 15 µg/m³) auf. Es ist jedoch zu beachten, dass die Messmethodik für die Erfassung der NO 2 -Konzentrationen an der Station Rostock-Warnemünde eine andere ist.

15 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 12 4 EMISSIONEN Zur Bestimmung der Schiffsemissionen bilden die Schiffsdaten (Anzahl der Schiffe, Liegezeiten, technische Daten) und die Emissionsfaktoren die Grundlage der Emissionsbestimmung bzw. der Immissionsberechnung. Die Emissionen aus dem Schiffsverkehr im Untersuchungsbereich Rostock wurde entsprechend dem Vorgehen für das Immissionskataster Rostock (Lohmeyer, 2007a und 2007b) ermittelt. Die Eingangsdaten wurden in Abstimmung mit dem Hafen- und Seemannsamt der Hansestadt Rostock, der HERO und dem LUNG MV konkretisiert. 4.1 Eingangsdaten Schiffsbewegungen und Liegezeiten Für den untersuchten Zeitraum Oktober 2006 bis September 2007 lagen die Schiffsbewegungen als Zeitreihe mit Angaben zu Ankunft, Abfahrt, Liegezeit, Liegeplatz, Schiffstyp und Schiffsgröße für die Hafenbereiche Seehafen und Kreuzfahrtterminal (LUNG MV, 2007c) vor. Schiffskategorien Schiffsanläufe 10/ /2007 mittlere Liegezeit [h:min] Tanker :50 Fähre :32 Passagierschiff 94 15:29 Ableger :10 Frachtschiff :51 Ro-Ro-Schiff :58 Schleppbarge 36 34:34 Schlepper 44 33:28 Bunkerschiff :04 Nothäfner 5 35:35 Gesamt 9591 Tab. 4.1: Gesamtübersicht der Schiffsbewegungen für den Untersuchungszeitraum 10/ /2007 sowie die mittlere Verweildauer am Liegeplatz In Tab. 4.1 sind die Anzahl der Schiffsbewegungen nach Schiffskategorien und die mittlere Liegezeit am Liegeplatz aufgeführt. Die Verweildauer der Kreuzfahrtschiffe am Kreuzfahrtterminal beträgt durchschnittlich ca Stunden pro Schiff. In die Berechnung ist durch die

16 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 13 Verwendung einer Zeitreihe die jeweilige schiffsbezogene Liegezeit am jeweiligen Liegeplatz eingegangen. Angaben zu Schiffsbewegungen von Schiffen anderer Rostocker Häfen (v.a. Fischereihafen, Marinestützpunkt) liegen nicht vor und werden bei den Berechnungen nicht berücksichtigt Technische Auslegung der Schiffe Für jedes Kreuzfahrtschiff in Warnemünde und für jedes Schiff im Seehafen ist die Ankunfts- /Abfahrts- und Liegezeit bekannt. Verfügbar sind Daten der Schiffe, wie Größe (Bruttoraumzahl (BRZ)), Länge, Breite, Passagier- und Personalanzahl) und auch überwiegend die Motorleistung der Hauptmaschine(n). Über die Gesamtleistung von Hilfsdiesel und Hilfskessel, den verwendeten Treibstoff und die Auslastung der Aggregate bei verschiedenen Betriebszuständen liegen jedoch keine detaillierten Angaben vor. Aus diesem Grund werden Abstimmungen mit dem Hafen- und Seemannsamtes und HERO (2008) herangezogen und z.t. wird auf Fachliteratur zurückgegriffen. Im Atmospheric Emission Inventory Guidebook (EEA, 2002) findet man, nach Schiffstypen und Größenklassen sortiert, mittlere Werte der Motorleistungen von Haupt- und Hilfsmaschinen. Die Größenklassen (Kategorien nach Bruttoraumzahl) und die Leistungsangaben für die Hilfsmaschinen wurden dieser international verfügbaren Datenbasis der Europäischen Umweltagentur entnommen, wenn keine schiffsspezifischen Angaben vorhanden waren. Für die Ermittlung der spezifischen Leistungsdaten der Hilfskessel wird in Bahlke (2004) eine Vorgehensweise beschrieben, die über Korrelationen mit anderen Schiffsdaten die fehlenden Werte ableitet. Nach Isensee (in Bahlke, 2004) werden die Anzahl der Personen an Bord (Besatzung und Passagiere (BP) für die Leistungsbestimmung herangezogen. Mithilfe der einfachen Regression (aus Passagierschiffsdatensatz): DM = 5 + 6*10 - ³ * BP kann die Dampfleistung (DM) bestimmt und daraus die Motorleistung (10 t/h Sattdampf entsprechen rund kw) abgeleitet werden. Die so bestimmten Hilfskesselleistungen wurden entsprechend den Kategorien gemittelt. Die verwendeten mittleren Leistungsdaten der Aggregate sind für Passagierschiffe in Tab. 4.2 aufgeführt. In die Berechnung sind durch die

17 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 14 Verwendung einer Zeitreihe die jeweiligen schiffsspezifischen Leistungswerte in die Berechnung eingegangen. Kategorien nach BRZ Anzahl Schiffe 2006 Hauptmaschine [kw] Hilfsmaschine [kw] Hilfskessel [kw] > Tab. 4.2: Mittlere Motorenleistungen von Passagierschiffen nach Größenklassen Für die Schiffe des Seehafens wurden für die verschiedenen Schiffstypen die mittleren Motorleistungen der jeweiligen Schiffsgrößenklasse aus dem Atmospheric Emission Inventory Guidebook (EEA, 2002) verwendet (siehe Lohmeyer, 2007a). Vom verwendeten Treibstoff für den Betrieb der verschiedenen Aggregate und deren Auslastungsgrade bei verschiedenen Zuständen hängen die Emissionen entscheidend ab. Hilfsmaschinen werden i. d. R. mit Marinediesel (MDO) betrieben, der Betrieb von Hauptmaschinen und Kessel kann sowohl mit Marinediesel, als auch mit Schweröl (RO) oder Marinegas (MGO) erfolgen. Detaillierte Angaben über die verwendeten Treibstoffen der Aggregate liegen nicht vor, deswegen werden Annahmen aus der UBA-Studie Umsetzung der Agenda 21 in europäischen Seehäfen am Beispiel Lübeck-Travemünde (Bahlke, 2004) abgeleitet und mit Hilfe der Aussagen des Hafen- und Seemannsamtes (2008) angepasst. Diese Angaben sind ausgewertet worden und gehen wie in Tab. 4.3 aufgeführt in die Berechnungen ein. Während der eigentlichen Liegezeit sind die Hauptmaschinen nicht in Betrieb. Es wird aber für die Hauptmaschinen eine Auslastung von 10 % (Passagierschiffe) bis 1 % (übrige Schiffe) zugrunde gelegt, um pauschal die Emissionen beim Hoch- und Runterfahren der Maschinen, sowie die Anund Ablegemanöver zu berücksichtigen.

18 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 15 Aggregat Auslastung Liegezeit [%] Auslastung An-/Abfahrt [%] Passagierschiffe übrige Schiffe Hauptmaschine Hilfsmaschine Hilfskessel Tab. 4.3: Annahmen zu Auslastungsgraden der einzelnen Aggregate [ausgewertet aus Bahlke (2004) Anlagenband I und Hafen- und Seemannsamt (2008)] Seit Mitte 2006 gilt ein Schwefelgrenzwert von 1.5 % für Schiffskraftstoffe, die von Schiffen in der Ostsee verwendet werden. Nach Auskunft des Hafen- und Seemannsamtes (2007) wird von der Reede bis zum Liegeplatz im Hafen mit Marinediesel gefahren, was im Allgemeinen auch für Hilfskessel gilt. Dies wurde bei der Emissionsberechnung beachtet. Um den Anteil moderner Schiffe zu berücksichtigen wurde vom Hafen -und Seemannsamt (2008) weiterhin vorgeschlagen, dass für 30 % aller Schiffe während der Liegezeiten Treibstoff mit einem Schwefelgehalt von 0.1 % eingesetzt wird (gesetzlich gefordert ab 2010: EG-RL 2005/33/EG) Emissionsfaktoren Hinsichtlich der Emissionsfaktoren wurde von den detaillierten Ansätzen aus Bahlke (2004) und dem Atmospheric Emission Inventory Guidebook (EEA, 1996 und 2002) ausgegangen. Die oben beschriebene Minderung des Schwefelgehalts (Reduktion für 30 % der Flotte während Liegezeit von Schwefelgehalt von 1.5 % auf 0.1 %) entspricht dem Szenario 2 der ENTEC-Studie (in Bahlke, 2004). Die Emissionsfaktoren des Szenario 2 wurden verwendet und sind in Tab. 4.4 zusammengestellt.

19 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 16 Maschine Treibstoff S-Gehalt [%] SO 2 [g/kwh] NO x [g/kwh] PM10 [g/kwh] Hauptmaschine Marinediesel (MDO) Marinegasöl (MGO) Marinediesel (MDO) Hilfsmaschine Marinegasöl (MGO) Hilfskessel Marinediesel (MDO) Marinegasöl (MGO) Tab. 4.4: Spezifische leistungsbezogene Emissionsfaktoren für Schiffe (Mittlere Schiffskategorie: Mittelschnellläufer) [Quelle: zusammengestellt aus Bahlke, 2004, Anlagenband I) 4.2 Emissionsbestimmung Unter Berücksichtigung der Emissionsfaktoren, Treibstoffarten, Auslastungsgrade und der kategorisierten Schiffsdaten wurden die Emissionen für jedes Schiff für die Lastfälle Fahrt im Hafen und Liegezeit ermittelt. Die An-/Abfahrtenwege sind aus Abb. 3.1 zu entnehmen. Dabei wird angenommen, dass das Wasser keine Fließgeschwindigkeit besitzt und alle Schiffe immer die gleiche Route benutzen. Analog zum Vorgehen in LuWas (Lohmeyer, 1998) erhält man die Emission eines Schiffes auf dem Wassersegment der Länge L mit vernachlässigbarer Fließgeschwindigkeit zu: E i = ef i. P. L / v R wobei E i : Emission des Schadstoffes i in g/schiff auf Strecke der Länge L ef i : spezifischer Emissionsfaktor für Schadstoff i in g/kwh P : vom Schiffsmotor aufgebrachte Leistung in kw L : Länge des betrachteten Wasserstraßensegmentes in km v R : vom Schiff relativ zum Wasser gefahrene Geschwindigkeit in km/h Weiterhin wird angenommen, dass die Strecken mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 2-10 km/h bewältigt werden. Dabei ist zu bemerken, dass sich die Schiffe im Hafen

20 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 17 vermutlich schneller fortbewegen (bis 12 km/h sind laut Hafen- und Seemannsamt (2007) erlaubt), aber bei den An- und Ablegemanöver wiederum langsamer. Die Anfahrt der Kreuzfahrtschiffe ist aufgrund der Lage des Kreuzfahrtterminals wesentlich kürzer, deshalb wurde dort von einer Geschwindigkeit von 2 km/h für die An- und Abfahrten ausgegangen. In Tab. 4.5 sind die Gesamtemissionen an den Liegeplätzen getrennt nach Kreuzfahrtterminal und Seehafen aufgeführt. NO x [t/a] SO 2 [t/a] PM10 [t/a] Kreuzfahrtterminal Warnemünde Seehafen Gesamt Tab. 4.5: Jahresgesamtemissionen während der Liegezeiten Die Emissionsdichten der einzelnen Streckenabschnitte für An- und Abfahrten sowie die emittierenden Schiffe (als Linienquelle) am Liegeplatz sind in Abb. 4.1 bis Abb. 4.3 für NO X, PM10 und SO 2 dargestellt. 4.3 Emissionszeitreihe Für die Ausbreitungsrechung wurde eine Emissionszeitreihe generiert. Da die Emissionsverteilung über das Jahr von den am Kreuzfahrtterminal liegenden Schiffen sowie den fahrenden Schiffen im Hafen abhängig ist, wurde der Belegungsplan für den Untersuchungszeitraum 2006/2007 ausgewertet. Mit dem ausgewertetem Belegungsplan wurde eine normierte Emissionszeitreihe für jede Stunde im Jahr generiert. Das Ausbreitungsprogramm LASAT nutzt diese normierte Emissionszeitreihe und die Jahresgesamtemissionen zur Bestimmung der Emissionen pro Stunde.

21 ± Kreuzfahrtterminal Warnemünde YARA Fährterminal Seehafen Rostock Legende Uferlinie Bebauung Hafengebiete NOx [mg/(m*s)] < > 1.0 Emissionen aus Schiffsverkehr Jahresmittelwerte der Emissionsdichten [mg/(m*s)] NOx Meter Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Mohrenstraße 14, Radebeul Telefon 0351/ Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie Mecklenburg Vorpommern Immissionssituation Hafen Rostock Datum Zeichen gezeichnet VS geprüft DB Projekt Abb. 4.1

22 ± Kreuzfahrtterminal Warnemünde YARA Fährterminal Seehafen Rostock Legende Uferlinie Bebauung Hafengebiete PM10 [mg/(m*s)] < > 0.05 Emissionen aus Schiffsverkehr Jahresmittelwerte der Emissionsdichten [mg/(m*s)] PM Meter Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Mohrenstraße 14, Radebeul Telefon 0351/ Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie Mecklenburg Vorpommern Immissionssituation Hafen Rostock Datum Zeichen gezeichnet VS geprüft DB Projekt Abb. 4.2

23 ± Kreuzfahrtterminal Warnemünde YARA Fährterminal Seehafen Rostock Legende Uferlinie Bebauung Hafengebiete SO 2 [mg/(m*s)] < > 0.5 Emissionen aus Schiffsverkehr Jahresmittelwerte der Emissionsdichten [mg/(m*s)] SO Meter Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Mohrenstraße 14, Radebeul Telefon 0351/ Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie Mecklenburg Vorpommern Immissionssituation Hafen Rostock Datum Zeichen gezeichnet VS geprüft DB Projekt Abb. 4.3

24 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Bewertung der Abschätzung der Jahresgesamtemissionen des Schiffsverkehrs Die Bestimmung der Schiffsemissionen weist Unsicherheiten auf. Zum Einen sind die zur Verfügung stehenden Schiffsdaten nicht ausreichend detailliert und zum Anderen sind die Untersuchungen zum Thema Schiffsemission nicht so vielfältig und aktuell wie beispielsweise für den Straßenverkehr. Aus diesem Grund mussten einige benötigte Größen abgeschätzt, aus anderen Parametern bestimmt oder durch allgemeine Mittelwerte ersetzt werden. Im Folgenden wird auf die wichtigsten Unsicherheiten hingewiesen: - der Anteil moderner Schiffe (Verwendung Treibstoff mit S-Gehalt 0.1 % in Liegezeit) wurde auf 30 % abgeschätzt, Reduktionen der Schadstoffbelastungen durch neue Technik (Filter, Motoren) wurde nicht berücksichtigt. - Die Abschätzung der Kesselleistung beruht auf einer geringen Datenbasis. - Fischereihafen, Metallaufbereitung und Marinestützpunkt sind nicht in der Untersuchung berücksichtigt. - Eine Unterscheidung in verschiedene Maschinentypen (Dieselmaschine, Gas- oder Dampfturbine) wurde mangels Daten nicht vorgenommen. Es wurde einheitlich von Dieselantrieben ausgegangen. - Die verwendeten Emissionsfaktoren beruhen auf Untersuchungen, die 5 Jahre und älter sind.

25 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 22 5 ZUSAMMENFASSUNG DER BEURTEILUNGSWERTE In Tab. 5.1 werden die in der vorliegenden Studie verwendeten und im Anhang A1 erläuterten Beurteilungswerte für die relevanten Schadstoffe zusammenfassend dargestellt. Diese Beurteilungswerte sowie die entsprechende Nomenklatur werden im vorliegenden Gutachten durchgängig verwendet. Schadstoff Beurteilungswert Zahlenwert in µg/m³ Jahresmittel Kurzzeit NO 2 Grenzwert bis (98-Prozent-Wert) NO 2 Grenzwert ab (Stundenwert, maximal 18 Überschreitungen/Jahr) PM10 Grenzwert ab (Tagesmittelwert, maximal 35 Überschreitungen/Jahr) SO 2 Grenzwert ab * 125 (Tagesmittelwert, maximal 3 Überschreitungen/Jahr) 350 (Stundenwert, maximal 24 Überschreitungen/Jahr) Tab. 5.1: Beurteilungsmaßstäbe für Luftschadstoffimmissionen nach 22. BImSchV (2007) * für Ökosysteme Die Beurteilung der Schadstoffimmissionen erfolgt durch den Vergleich relativ zum jeweiligen Grenzwert. Weiter orientiert sich die Bewertung an der Einstufung von Schadstoffimmissionen (siehe Tab. 5.2) durch die Landesanstalt für Umweltschutz, Baden-Württemberg (LfU, 1993). Immissionen in % der entsprechenden Grenzwerte bis 10 % Bewertung sehr niedrige Konzentrationen über 10 % bis 25 % niedrige Konzentrationen über 25 % bis 50 % mittlere Konzentrationen über 50 % bis 75 % leicht erhöhte Konzentrationen über 75 % bis 90 % erhöhte Konzentrationen über 90 % bis 100 % hohe Konzentrationen über 100 % bis 110 % geringfügige Überschreitungen über 110 % bis 150 % deutliche Überschreitungen über 150 % hohe Überschreitungen Tab. 5.2: Bewertung von Immissionen nach LfU (1993)

26 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 23 6 IMMISSIONEN 6.1 Methodik und verwendete Rechenmodelle Die Bebauung im Untersuchungsgebiet (lokales Gebäudemodell) wurde einbezogen, um die Einflüsse der Gebäude und der Schiffe auf das Strömungsfeld und damit auf die Ausbreitungsbedingungen bei der Ausbreitungsrechnung explizit zu berücksichtigen. Dies wird mit einer Modellkombination erreicht: Die Strömungsrechnungen werden mit dem Strömungsmodell vom Eulertyp MISKAM (Eichhorn, 2007) und die Ausbreitungsrechnungen mit dem Lagrange-Partikelmodell LASAT (Janicke, 2007) durchgeführt. Letzteres entspricht rechentechnisch dem Modell der TA Luft (2002) AUSTAL2000. LASAT gibt dreidimensionale Felder als Ergebnisse aus. Genauere Modellbeschreibungen sind im Anhang A3 zu finden. Das gesamte Rechengebiet umfasst einen Bereich von ca. 4.4 km x 6.8 km. Es wurden 5 ineinander geschachtelte Rechengitter erzeugt, deren Auflösung von 4 m im innersten Rechengebiet auf 64 m im äußersten Rechengebiet ansteigt (Technik des Nestings). Im innersten Rechengitter werden die umliegenden Gebäude explizit aufgelöst. In vertikaler Richtung reicht das Gitter mit 34 Ebenen bis in eine Höhe von ca. 550 m über Grund, wobei die Ebenen auf Höhe der Gebäude mit ca. 1 m fein aufgelöst sind und in größeren Höhen über Grund eine gröbere Auflösung gewählt wurde. Entsprechend den Vorgaben der Richtlinie VDI 3783, Blatt 9 wurde das MISKAM-Rechengebiet deutlich größer gewählt als das Untersuchungsgebiet, um Randeffekte auszuschließen. Mit dem genannten Rechengitter werden Strömungsrechnungen für alle Anströmungsrichtungen entsprechend der Windrichtungsangaben der Windstatistik (36 Sektoren) durchgeführt. Die mit MISKAM für das innerste Nest errechneten Strömungsfelder werden in das Format von LASAT konvertiert. Mit LASAT werden für das gesamte Untersuchungsgebiet Ausbreitungsrechnungen unter Verwendung der MISKAM-Strömungsfelder im innersten Nest durchgeführt. Die Berücksichtigung der Gebäude außerhalb des innersten Nests erfolgt über eine flächengemittelte Rauigkeitslänge z 0. Die Emissionen, Meteorologie und die Hintergrundbelastung wurden als Zeitreihen berücksichtigt. Aus den berechneten Immissionszeitreihen wurden die statistischen Kennwerte, Jahresmittelwert, Tagesmittelwerte und Stundenmittelwerte abgeleitet.

27 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 24 Es wurde für alle Emissionsquellen (An- und Abfahrtswege der Schiffe sowie die Emissionen an den Liegeplätzen) eine mittlere Emissionshöhe von 25 bis 37 m über Grund definiert. Die Emissionen der liegenden Schiffe werden als Linienquellen berücksichtigt, womit den unterschiedlichen Schifftypen und damit unterschiedlichen Emissionspunkten Rechung getragen wird. Die schiffsbedingten Emissionen sind für die Zusatzbelastung im Untersuchungsgebiet verantwortlich. Im Folgenden wird die Gesamtbelastung der Luftschadstoffe diskutiert, welche sich aus dieser emissionsbedingten Zusatzbelastung durch Betrieb der Schiffe, regional vorhandener Vorbelastung (Abschnitt 3.4) sowie straßenverkehrsbedingter und industrieller Zusatzbelastung (aus Lohmeyer, 2007a) zusammensetzt. Für die Jahresmittelwerte werden die Vorbelastung und die Zusatzbelastung gemäß TA Luft (2002) zur Gesamtbelastung überlagert. Bei der Berechnung der NO 2 -Immissionen wurde die NO/NO 2 -Konversion beachtet (vergleiche Abb. A4.2 im Anhang A4). 6.2 MISKAM-Strömungsfelder Die mit MISKAM berechneten Strömungsfelder berücksichtigen die lokalen Gebäudestrukturen in Lage und Höhe. Die Strömungen werden durch Hindernisse wie Gebäude abgelenkt und ihre Geschwindigkeit häufig reduziert (Beispiel siehe Abb. 6.1). Zwischen Gebäuden können sich auch walzenähnliche Wirbelstrukturen ausbilden (Abb. 6.2). Solche Luftwirbel können über die gesamte Gebäudehöhe und in manchen Fällen auch darüber hinaus entstehen. Die Schadstoffkonzentrationsverteilung wird direkt von Strömungsrichtung und -geschwindigkeit beeinflusst. Hohe Geschwindigkeiten tragen zu geringeren Konzentrationen bei.

28 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 25 Abb. 6.1: Horizontales Strömungsfeld MISKAM in ca. 5 m Höhe über Grund, Anströmwinkel 90 (Ost) als beispielhafte Darstellung

29 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 26 Abb. 6.2: Beispiel für vertikales Strömungsfeld MISKAM im Bereich Warnemünde, Anströmwinkel 180 (0 bis 28 m über Grund) als beispielhafte Darstellung

30 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Luftschadstoffimmissionen In die Berechnungen gehen die Emissionen der Schiffe (Kapitel 4) auf den berücksichtigten Abschnitten ein. Diese Emissionen verursachen die schiffsbedingte Zusatzbelastung im Untersuchungsgebiet. Die Beurteilungswerte beziehen sich immer auf die Gesamtbelastung. Es wird daher nur die Gesamtbelastung diskutiert, welche sich aus Zusatzbelastung Schiff, Zusatzbelastung Industrie (Flächenmittelwerte aus Lohmeyer, 2007a), Zusatzbelastung Straßenverkehr (Flächenmittelwerte aus Lohmeyer, 2007) und großräumig vorhandener Hintergrundbelastung (Abschnitt 3.4) zusammensetzt. Da die Zusatzbelastungen Industrie und Straßenverkehr auf Rasterflächen von 200 m x 200 m vorlagen, die Berechnungsergebnisse aber im Raster 4 m x 4 m, kann es in den Abb. 6.3 bis 6.5 zu Konzentrationssprüngen kommen. Für das Untersuchungsgebiet wurden für die Schadstoffe NO 2, SO 2 und PM10 Konzentrationen für Jahresmittelwerte flächendeckend in Bodennähe in ca. 1.5 m Höhe in Abb. 6.3 bis Abb. 6.5 dargestellt. Die flächenhafte grafische Darstellung erfolgt in Form von farbigen Quadraten (Raster innerster Bereich 4 m x 4 m, äußerer Bereich 8 m x 8 m). Die Farben der Quadrate sind bestimmten Konzentrationsintervallen zugeordnet. Die Zuordnung zwischen Farbe und Konzentration ist der jeweiligen Legende zu entnehmen. Bei der Skalierung der Farbstufen wurde möglichst einheitlich vorgegangen. Für die Messstellen und spezielle Immissionsorte im Untersuchungsgebiet (Lage siehe Abb. 6.3 bis Abb. 6.5) werden zusätzlich die berechneten Jahresmittelwerte in Tab. 6.1 aufgeführt. Zum Vergleich sind für die Messstellen die Messwerte in Tab. 6.1 gegenübergestellt. Die berechneten Kurzzeitgrenzwerte sind in Tab. 6.2 zusammengefasst.

31 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 28 Am Strom Hohe Düne Warnemünde a b c d Berechnung NO X Messung NO X Berechnung NO Messung NO Berechnung SO Messung SO Berechnung PM Messung PM * Tab. 6.1: Berechnete und gemessene Jahresmittelkonzentrationen (µg/m³) an ausgewählten Punkten. * Mittelwert 01-09/2008 NO 2 - Stundenwert* PM10- Tagesmittelwert* SO 2 - Tagesmittelwert SO 2 - Stundenwert Am Strom Hohe Düne Warnemünde a b c d Grenzwert Tab. 6.2: Anzahl der berechneten Überschreitungen pro Jahr der Kurzzeitgrenzwerte an ausgewählten Orten für NO 2, PM10 und SO 2. * Zusatzbelastung aus Straßenverkehr und Industrie sind hier nicht berücksichtigt. Erläuterungen siehe Text.

32 % % % % % % % % % % % % d % # % % b % # % % % % % % % k % Hohe Düne c % # % % % a Am Strom # k % % % % % % % % % % Legende Immissionssituation # Immissionsorte Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie Mecklenburg Vorpommern k Messstellen Uferlinie NO 2 - Gesamtbelastung [µg/m³] % % % >= 19 ± 10/ /2007 NO Meter Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Mohrenstraße 14, Radebeul Telefon 0351/ Immissionssituation Hafen Rostock Datum Zeichen gezeichnet Gei geprüft DB Projekt Abb

33 # # # # k k Am Strom Hohe Düne d c b a Datum Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie Mecklenburg Vorpommern Immissionssituation Hafen Rostock 10/ /2007 Immissionssituation Zeichen Gei DB Projekt Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Mohrenstraße 14, Radebeul Telefon 0351/ geprüft gezeichnet Abb Meter ± PM10 Legende PM10 - Gesamtbelastung [µg/m³] % % # Immissionsorte k Messstellen Uferlinie

34 % % % % % % % % % % % % % % % % % % % d % # % % % % % b % # % % % % % % % % % % % % % % % % % k % Hohe Düne % c % # % % % a % # % % kam Strom % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % Legende Immissionssituation # Immissionsorte k Messstellen Uferlinie SO2 - Gesamtbelastung [µg/m³] % % % % >6.0 ± 10/ /2007 SO Meter Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Mohrenstraße 14, Radebeul Telefon 0351/ Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie Mecklenburg Vorpommern Immissionssituation Hafen Rostock Datum Zeichen gezeichnet Gei geprüft DB Projekt Abb

35 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Stickstoffdioxid Die im Immissionsraster (horizontale Auflösung 4 m x 4 m bis 16 m x 16 m) berechneten bodennahen NO 2 -Jahresmittelwerte sind für den untersuchten Zeitraum in der Abb. 6.3 dargestellt. NO 2 -Jahresmittelwert Die NO 2 -Messwerte an der Station Rostock-Warnemünde sowie die Orientierungsmessungen Am Strom und an Hohe Düne werden von den Modellrechnungen sehr gut wiedergegeben (siehe Tab. 6.1). Bodennah sind im Untersuchungsgebiet NO 2 -Jahresmittelwerte von bis zu ca. 20 µg/m³ zu erwarten. Die schiffsbedingte Zusatzbelastung liegt somit bei ca. max. 6 µg/m³ im Jahresmittel. Der Grenzwert der 22. BImSchV von 40 µg NO 2 /m³ wird überall sicher eingehalten. Die höchsten Belastungen sind in Hauptwindwindrichtung östlich der Hafeneinfahrt festzustellen. Durch die z. T. großen Schiffe mit hohen Abluftöffnungen befinden sich die Bereiche mit höheren Immissionen in größerer Entfernung zur Hafeneinfahrt. Dadurch können Orte, die sich näher an der Schifffahrtsstraße befinden (z. B. Hohe Düne in Tab. 6.1) niedrigere Schadstoffkonzentrationen als weiter entfernt liegende Orte (z. B. Immissionsorte a,b,d) aufweisen. NO 2 -Kurzzeitbelastung Die Überschreitungen des NO 2 -Kurzeitbelastungsgrenzwertes von 200 µg/m³, der als Stundenmittel nicht öfter als 18 mal im Jahr überschritten werden darf, sind bodennah für die speziell betrachteten Punkte in der Tab. 6.2 ausgewertet. Da die Zusatzbelastungen aus Straßenverkehr und Industrie nicht als Zeitreihe vorlagen, konnte nur die Hintergrundbelastung und die schiffsbedingte Zusatzbelastung überlagert werden. Ohne Industrie- und Straßenverkehrsbeiträge wird der Kurzzeitgrenzwert in keiner Stunde des Jahres erreicht. Der höchste Stundenmittelwert der schiffsbedingten Zusatzbelastung liegt an den speziell ausgewerteten Immissionsorten bei max. 120 µg/m³. Es kann abgeschätzt werden, dass die Überschreitungshäufigkeit auch mit Industrie- und Straßenverkehrsbeiträgen eingehalten werden, da (in Anlehnung an Nr der TA Luft) die jahresmittlere Hintergrundbelastung (inkl. Industrie und Straßenverkehr) < 90 % von 40 µg NO 2 /m³ beträgt und die Zusatzbelastungen aus dem Schiffsverkehr im Untersuchungsgebiet für jede Stunde unter 160 µg/m³ liegen.

36 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG PM10 Die im Immissionsraster berechneten bodennahen PM10-Jahresmittelwerte für den Zeitraum 10/ /2007 sind für das Untersuchungsgebiet in der Abb. 6.4 dargestellt. PM10-Jahresmittelwert Der Grenzwert für den PM10-Jahresmittelwert von 40 µg/m³ der 22. BImSchV wird bodennah im gesamten Untersuchungsgebiet nicht überschritten (Abb. 6.4). Der maximal ermittelte PM10-Jahresmittelwert liegt bei 21 µg/m³. Wie schon beim NO 2 -Jahresmittelwert, befinden sich Bereiche mit höheren Immissionen in größerer Entfernung zur Hafeneinfahrt. Die PM10- Zusatzbelastung aus dem Schiffsverkehr ist im Untersuchungsgebiet überall kleiner als 2 µg/m³. Die PM10-Luftschadstoffsituation wird hauptsächlich von der Hintergrundbelastung (ca. 90 % der Gesamtbelastung) geprägt. Hinweis: Die Verwendung der PM10-Messdaten der Station Rostock-Stuthof stellt eine konservative Herangehensweise dar, da (geringe) Einflüsse von Industrie und der nahe gelegenen Straße L22 enthalten sein können. PM10-Tagesmittelwert Neben dem Grenzwert für das Jahresmittel ist in der 22. BImSchV auch ein Grenzwert für PM10 bezogen auf den Tagesmittelwert von 50 µg/m³ definiert, der nicht öfter als 35-mal im Jahr überschritten werden darf. Dieser Grenzwert bezogen auf den PM10-Tagesmittelwert wird bodennah eingehalten (Tab. 6.2). Auch für den PM10-Kurzzeitwert konnten nur die Hintergrundbelastung und die schiffsbedingte Zusatzbelastung überlagert werden. Ohne Industrie- und Straßenverkehrsbeiträge wird der Tagesmittelwert von 50 µg/m³ an max. 5 Tagen des Jahres überschritten. An 4 Tagen im Untersuchungszeitraum wird der Grenzwert schon allein durch die Hintergrundbelastung überschritten. Ein Überschreitungstag wird durch die Schiffe verursacht. Es kann abgeschätzt werden, dass auch mit Industrie- und Straßenverkehrsbeiträgen die zulässigen 35 Tage mit Konzentrationen von 50 µg/m³ eingehalten werden, da (in Anlehnung an Nr der TA Luft) die jahresmittlere Hintergrundbelastung (inkl. Industrie und Straßenverkehr) <90 % von 40 µg PM10/m³ beträgt und die Zusatzbelastungen aus dem Schiffsverkehr im Untersuchungsgebiet für jeden Tag <10 µg/m³ sind. Darüber hinaus wird entsprechend dem Anhang A2 angesetzt, dass bei Unterschreitung des entsprechenden Schwellenwertes von 29 µg PM10/m 3 (Jahresmittelwert) auch der Grenzwert bezogen auf den PM10-Tages-

37 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 34 mittelwert sicher eingehalten wird. Der maximal ermittelte PM10-Jahresmittelwert liegt bei 21 µg/m³ Schwefeldioxid Die im Immissionsraster berechneten bodennahen SO 2 -Jahresmittelwerte für das Jahr 10/ /2007 sind für das Untersuchungsgebiet in der Abb. 6.5 dargestellt. Die Darstellung der SO 2 -Jahresmittelwerte ist nur informativ beigefügt, denn der Jahresmittelgrenzwert von 20 µg SO 2 /m³ ist zum Schutz von Ökosystemen definiert, die hier nicht betrachtet werden. Unabhängig davon ist dieser Jahresgrenzwert überall eingehalten. Zum Schutz der menschlichen Gesundheit sind für Schwefeldioxid Grenzwerte für Stundenmittelwerte sowie Tagesmittelwerte definiert. SO 2 -Tagesmittelwert Es ist ein Grenzwert für den SO 2 -Tagesmittelwert von 125 µg/m³ festgelegt, der nicht öfter als 3-mal im Jahr überschritten werden darf. Die Auswertung der Überschreitungen des SO 2 - Tagesmittelwertes für die speziell betrachteten Punkte ist in Tab. 6.2 angegeben. (Hinweis: Die Zusatzbelastung aus Straßenverkehrsemission ist hier zu vernachlässigen. Die konkreten Industrieeinträge sind unbekannt, da entsprechende Informationen nicht vorliegen.) Überschreitungen des SO 2 -Tagesmittelwertes von 125 µg/m³ ohne Berücksichtigung der Industrieeinträge werden nicht berechnet (Tab. 6.2), der zulässige Grenzwert wird somit sicher eingehalten. SO 2 -Stundenmittelwert Es ist ein Grenzwert für den SO 2 -Stundenmittelwert von 350 µg/m³ festgelegt, der nicht öfter als 24-mal im Jahr überschritten werden darf. Die Überschreitungen des SO 2 -Stundenmittelwertes von 350 µg/m³ sind bodennah für die speziell betrachteten Punkte in der Tab. 6.2 ausgewertet. Die Zeitreihe der berechneten SO2-Stundenwerte ist in Abb. 6.6 beispielhaft für den Immissionsort d dargestellt. Es werden maximal 17 Überschreitungen des SO 2 -Stundenmittelwertes von 350 µg/m³ ohne Berücksichtigung der Industrieemissionen im Untersuchungsgebiet prognostiziert. Diese

38 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG µg/m³ 350 µg/m³ Abb. 6.6: Berechnete Zeitreihe SO 2 -Gesamtbelastung (1 h-werte) am Immissionsort d Überschreitungen werden alle durch die Schiffsemissionen verursacht. Erlaubt sind 24 Überschreitungen. Damit wird der Grenzwert bezogen auf den SO 2 -Stundenmittelwert im Untersuchungszeitraum überall eingehalten. 6.4 Lufthygienische Gesamtbeurteilung Der Vergleich der berechneten NO 2 - und PM10-Konzentrationen mit entsprechenden Messdaten des gleichen Zeitraumes (Station Rostock-Warnemünde) bzw. mit den orientierenden NO 2 -Messungen (Am Strom; Hohe Düne) liefert sehr gute Übereinstimmungen. Die Ergebnisse der Berechnungen zeigen, dass dem SO 2 -Grenzwert bezogen auf den Stundenmittelwert die größte Aufmerksamkeit gewidmet werden sollte. Dieser wird nach den Berechnungen im Untersuchungszeitraum an Gebäuden im östlichen Untersuchungsgebiet ohne Berücksichtigung der industriebedingten SO 2 -Einträge bis zu 71 % ausgeschöpft, aber nicht überschritten. Diese prognostizierten Überschreitungen des SO 2 -Stundenmittelwertes werden alle durch die schiffsbedingten Emissionen verursacht. Die Grenzwerte für NO 2 und PM10 werden überall sicher eingehalten.

39 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Ausblick: Kreuzfahrtschiffe im Stadthafen Es gibt derzeit in der Stadt Rostock Überlegungen, Kreuzfahrtschiffe am zentrumsnahen Stadthafen (Abb. 6.7 Übersicht Lage Hafengebiete) anlegen zu lassen. Dazu sollen, ausgehend von den vorliegenden Ergebnissen, qualitative Aussagen zu möglichen Auswirkungen auf die Luftschadstoffsituation in der Umgebung das Stadthafens erfolgen. Die lokale Situation am Stadthafen und in Warnemünde ist nicht vergleichbar, weist aber neben diversen Unterschieden (z.b. Ausrichtung Anlegestelle) auch gewisse Ähnlichkeiten auf. So ist z. B. die Bebauung in Luv der Hauptwindrichtung (westliche bis südwestliche Richtungen) sowohl in Warnemünde als auch am Stadthafen ca. 100 m von der Anlagestelle entfernt und geprägt von städtischer Blockbebauung (ähnliche Rauigkeit). In Lee der Hauptwindrichtung befinden sich jeweils jenseits der Warnow (bzw. Unterwarnow) Wohngebiete (Warnemünde: Hohe Düne; Stadthafen: Gehlsdorf z. T. Kleingärten) in ca. 220 m Entfernung. Während in Warnemünde alle Schiffe passieren, die an einem der Rostocker Häfen anlegen wollen, gelangt nur ein Bruchteil der Schiffe in den Stadthafen. Die Kreuzfahrtschiffe haben einen Anteil an den in dieser Untersuchung berechneten Gesamtemissionen (Kreuzfahrtschiffe plus Schiffe im Seehafen) von ungefähr 4 % (Fahrtemissionen) bzw. 9 % (Liegeemissionen). Hinzu kommen die Emissionen der Schiffe die ohnehin die Unterwarnow frequentieren. Dazu liegen keine Zahlen vor. Die Emissionen der Schiffe im Bereich des Stadthafens werden aufgrund der deutlich niedrigeren Anzahl auch mit Berücksichtigung der Kreuzfahrtschiffe wesentlich geringer als an der Warnowmündung sein. Wie die vorliegende Untersuchung zeigt, werden die Grenzwerte von NO 2, PM10 und SO 2 in der Umgebung der von Schiffen hochfrequentierten Warnowmündung an Wohnbebauung überall eingehalten. Die höchsten Konzentrationen treten in 300 m bis 500 m Entfernung von der Fahrrinne bzw. den Anlagestellen Richtung Nordosten auf. Es ist davon auszugehen, dass die höchsten Zusatzbelastungen, die vom Schiffsverkehr im Stadthafen (inkl. Kreuzfahrtschiffe) verursacht werden, im Uferbereich nördlich der Unterwarnow und den angrenzenden Bereichen von Gehlsdorf erreicht werden. Die Vorbelastung in Gehlsdorf wird nicht relevant höher eingeschätzt als in Warnemünde. Grenzwertüberschreitungen in Lee der Hauptwindrichtung vom Stadthafen werden auch mit Kreuzfahrtschiffen nicht erwartet.

40 ± Warnemünde Cruise Center Chemiehafen Industriehafen Fährhafen Fischereihafen Stadthafen Legende Hafengebiete Lageplan des Untersuchungsgebietes Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie Mecklenburg Vorpommern Immissionssituation Hafen Rostock Datum Zeichen Meter gezeichnet DB DB geprüft Projekt Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Mohrenstraße 14, Radebeul Telefon 0351/ Abb

41 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 38 Südlich des Stadthafens (Warnowufer, Am Strande) befinden sich bzgl. Verkehr und Luftschadstoffen Belastungsschwerpunkte mit streckenweisen Grenzwertüberschreitungen an der Straßenrandbebauung (Lohmeyer, 2007a). Laut Lohmeyer (2007a) beträgt der Anteil der Schiffe an den Immissionen dort bei PM10 ca. 0.1 µg/m³ und bei NO 2 ca. 1.0 µg/m³. Durch eine Verlagerung des Kreuzfahrtschiffverkehrs in den Stadthafen würde sich die schiffsbedingte Zusatzbelastung an den o. g. Belastungsschwerpunkten erhöhen und somit auch die Gesamtbelastung ansteigen. Das Ausmaß der Erhöhung kann ohne weitere Untersuchung nicht quantifiziert werden.

42 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 39 7 LITERATUR 22. BImSchV (2007): Zweiundzwanzigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über Immissionswerte für Schadstoffe in der Luft BImSchV). Bundesgesetzblatt Jahrgang 2007 Teil I Nr. 25, ausgegeben zu Bonn am 12. Juni BImSchV (1996): Dreiundzwanzigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über die Festlegung von Konzentrationswerten BImSchV). In: BGBl. I, Nr. 66, S (mit Erscheinen der 33. BImSchV zurückgezogen). 33. BImSchV. (2004): Dreiunddreißigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung zur Verminderung von Sommersmog, Versauerung und Nährstoffeinträgen BImSchV). BGBl I, Nr. 36, S vom Bahlke, Ch. (2004): Umsetzung der Agenda 21 in europäischen Seehäfen am Beispiel Lübeck-Travemünde. Im Auftrag des Umweltbundesamtes. UBA FuE-Vorhaben: FKZ Endbericht und Anlagenband I. BASt (2005): PM10-Emissionen an Außerortsstraßen mit Zusatzuntersuchung zum Vergleich der PM10-Konzentrationen aus Messungen an der A 1 Hamburg und Ausbreitungsrechnungen. Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Verkehrstechnik, Heft V 125, Bergisch-Gladbach, Juni EEA (1996): Joint EMEP/CORINAIR Atmospheric Emission Inventory Guidebook, First Edition, Copenhagen: European Environment Agency, EEA (2002): Joint EMEP/CORINAIR Atmospheric Emission Inventory Guidebook, Copenhagen: European Environment Agency, EG-Richtlinie 96/62/EG (1996): Richtlinie des Rates vom 23. September 1996 über die Beurteilung und die Kontrolle der Luftqualität. Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften Nr. L 296/55 vom EG-Richtlinie 99/30/EG (1999): Richtlinie des Rates vom 22. April 1999 über Grenzwerte für Schwefeldioxid, Stickstoffdioxid und Stickstoffoxide, Partikel und Blei in der Luft. Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaft vom , Nr. L 163/41.

43 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 40 EG-Richtlinie 2000/69/EG (2000): Richtlinie des Europäischen Parlaments und des Rates vom 16. November 2000 über Grenzwerte für Benzol und Kohlenmonoxid in der Luft. Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaft vom , Nr. L 313/12 ff. EG-Richtlinie 2002/3/EG (2002): Richtlinie des Europäischen Parlaments und des Rates vom 12. Februar 2002 über den Ozongehalt der Luft. Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaft vom , Nr. L 67/14. EG-Richtlinie 2004/107/EG (2005): Richtlinie des Europäischen Parlaments und des Rates vom über Arsen, Kadmium, Quecksilber, Nickel und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe in der Luft. Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaft vom , Nr. L23/3. EG-Richtlinie 2008/50/EG (2008): Richtlinie des Europäischen Parlaments und des Rates vom über Luftqualität und saubere Luft für Europa. Amtsblatt der Europäischen Union vom , Nr. L152/1. Eichhorn, J. (2007): MISKAM Handbuch zu Version Giese-Eichhorn Umweltmeteorologische Software. Wackersheim, April Flassak, Th., Bächlin, W., Bösinger, R., Blazek, R., Schädler, G., Lohmeyer, A. (1996): Einfluss der Eingangsparameter auf berechnete Immissionswerte für Kfz-Abgase - Sensitivitätsanalyse. In: FZKA PEF-Bericht 150, Forschungszentrum Karlsruhe. Hafen- und Seemannsamt (2007): Gemeinsames Gespräch über die Eingangsdaten zur Schiffsemissionsbestimmung am in Rostock. Hafen- und Seemannsamt (2008): Besprechung im Hafen- und Seemannsamt, Hansestadt Rostock am Janicke (2007): Ausbreitungsmodell LASAT. Referenzbuch zu Version 3.0. Ingenieurbüro Dr. Lutz Janicke. Dunum, Mai LAI (1992): Krebsrisiko durch Luftverunreinigungen - Entwicklung von Beurteilungsmaßstäben für kanzerogene Luftverunreinigungen im Auftrage der Umweltministerkonferenz. LAI Länderausschuss für Immissionsschutz, Hrsg.: Ministerium für Umwelt, Raumordnung und Landwirtschaft des Landes Nordrhein-Westfalen, Düsseldorf.

44 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 41 LAI (2004): Bewertung von Schadstoffen, für die keine Immissionswerte festgelegt sind - Orientierungswerte für die Sonderfallprüfung und für die Anlagenüberwachung sowie Zielwerte für die langfristige Luftreinhalteplanung unter besonderer Berücksichtigung der Beurteilung krebserzeugender Luftschadstoffe. Bericht des Länderausschusses für Immissionsschutz (LAI), September LfU (1993): Die Luft in Baden-Württemberg, Jahresbericht Karlsruhe: Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg. Lohmeyer (1998): LuWas, PC-Programm zur Ermittlung der schifffahrtsbedingten Luftschadstoffbelastung an Wasserstraßen - Hintergrundinformationen. Ingenieurbüro Dr.-Ing. Achim Lohmeyer, Karlsruhe. Projekt 1177 überarbeitet Oktober Gutachten im Auftrag von: Wasserstraßen-Neubauamt Berlin. Lohmeyer, A., Nagel, T., Clai, G., Düring, I., Öttl, D. (2000): Bestimmung von Kurzzeitbelastungswerten - Immissionen gut vorhergesagt. In: Umwelt (kommunale ökologische Briefe) Nr. 01/05.01/2000. Lohmeyer (2007a): Erstellung eines Immissionskatasters als Grundlage für die Erstellung eines Luftreinhalteplanes für die Hansestadt Rostock, Ermittlung der Ist-Situation. Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG, Radebeul. Projekt , Mai Gutachten im Auftrag von: Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie, Güstrow. Lohmeyer (2007b): Erstellung eines Immissionskatasters als Grundlage für die Erstellung eines Luftreinhalteplanes für die Hansestadt Rostock, Prognose Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG, Radebeul. Projekt , Dezember Gutachten im Auftrag von: Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie, Güstrow. LUNG MV (2007a): AKTerm Station Rostock-Warnemünde für den Zeitraum Hr. Martens (LUNG MV) an Hr. Lorentz (IB Lohmeyer) vom LUNG MV (2007b): Jahresdatensatz Luftschadstoffe Stationen Warnemünde und Stuthof. Hr. Martens (LUNG MV) an Hr. Lorentz (IB Lohmeyer) vom LUNG MV (2008a): Schiffsdaten. E -Mail Hr. Martens (LUNG MV) an Hr. Lorentz (IB Lohmeyer) vom LUNG MV (2008b): Messdaten NO 2 -Passivsammler Warnemünde. E -Mail Hr. Martens (LUNG MV) an Hr. Lorentz (IB Lohmeyer) vom

45 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 42 Röckle, R., Richter, C.-J. (1995): Ermittlung des Strömungs- und Konzentrationsfeldes im Nahfeld typischer Gebäudekonfigurationen - Modellrechnungen -. Abschlußbericht PEF 92/007/02, Forschungszentrum Karlsruhe. Schädler, G., Bächlin, W., Lohmeyer, A., van Wees, T. (1996): Vergleich und Bewertung derzeit verfügbarer mikroskaliger Strömungs- und Ausbreitungsmodelle. In: Berichte Umweltforschung Baden-Württemberg (FZKA-PEF 138). TA Luft (1986): Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft - TA Luft) vom 27. Februar 1986 (GMBI., 37. J., Nr. 7, S ). TA Luft (2002): 1. Allg. Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft - TA Luft). GMBl. 2002, Heft 25-29, S ). UBA (1997): Reduzierung hoher Luftschadstoffbelastung an Straßen. Beitrag von P. Klippel und M. Jäcker-Küppers in den Proceedings zum 465. FGU-Seminar. Berlin, 14. April UMK (2004): Partikelemissionen des Straßenverkehrs. Endbericht der UMK AG,,Umwelt und Verkehr. Oktober VDI 3783 Blatt 9 (2005): Umweltmeteorologie Prognostische mikroskalige Windfeldmodelle, Evaluierung für Gebäude- und Hindernisströmung. VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1b. November 2005.

46 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 43 A N H A N G A1: BEURTEILUNGSMASSSTÄBE FÜR LUFTSCHADSTOFFKONZENTRATIONEN

47 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 44 A1 BEURTEILUNGSMASSSTÄBE FÜR LUFTSCHADSTOFFKONZENTRATIONEN A1.1 Grenzwerte Durch den Betrieb von Kraftfahrzeugen entstehen eine Vielzahl von Schadstoffen, welche die menschliche Gesundheit gefährden können, z. B. Stickoxide (NO x als Summe von NO und NO 2 ), Kohlenmonoxid (CO), Schwefeldioxid (SO 2 ), Benzol, Partikel, etc. Im vorliegenden Gutachten werden Konzentrationen bzw. Immissionen von Luftschadstoffen ermittelt. Deren Angabe allein vermittelt jedoch weder Informationen darüber, welche Schadstoffe die wichtigsten sind, noch einen Eindruck vom Ausmaß der Luftverunreinigung im Einflussbereich einer Straße. Erst ein Vergleich der Schadstoffkonzentrationen mit schadstoffspezifischen Beurteilungswerten, z. B. Grenz- oder Vorsorgewerten lässt Rückschlüsse auf die Luftqualität zu. Darauf wird im Folgenden eingegangen. Grenzwerte sind rechtlich verbindliche Beurteilungswerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit, der Vegetation oder des Bodens, die einzuhalten sind und nicht überschritten werden dürfen. Die in Deutschland für den Einflussbereich von Straßen maßgebenden Grenzwerte sind in der 22. BImSchV (2007) benannt, dort als Immissionswert bezeichnet. Bezüglich verkehrsbedingter Luftschadstoffe sind derzeit NO 2 und PM10 von Bedeutung, gelegentlich werden zusätzlich noch die Schadstoffe Benzol, Blei und Kohlenmonoxid betrachtet. Bei Schiffsverkehr ist auch SO 2 relevant. Ruß wird nicht betrachtet, weil es nach Erscheinen der 33. BImSchV (2004) und dem damit erfolgten Zurückziehen der 23. BImSchV (1996) dafür keinen gesetzlichen Beurteilungswert mehr gibt. Ruß ist Bestandteil von PM10 und wird damit indirekt erfasst. Die Grenzwerte der 22. BImSchV sind in Tab. A1.1 angegeben. Ergänzend zu diesen Grenzwerten nennt die 22. BImSchV Toleranzmargen; das sind in jährlichen Stufen abnehmende Werte, um die der jeweilige Grenzwert innerhalb festgesetzter Fristen überschritten werden darf, ohne in Deutschland die Erstellung von Luftreinhalteplänen zu bedingen. Diese Werte werden als Übergangsbeurteilungswerte bezeichnet, sofern sie aufgrund der zeitlichen Zusammenhänge in den Betrachtungen der Planungen Berücksichtigung finden. Zusätzliche Luftschadstoffe zu den genannten werden meist nicht betrachtet, da deren Immissionen in Deutschland typischerweise weit unterhalb der geltenden Grenzwerte liegen. In der 22. BImSchV (2007) werden auch Zielwerte für Arsen, Kadmium, Nickel und Benzo(a)pyren (BaP) in der Luft als Gesamtgehalt in der PM10-Fraktion über ein Kalender-

48 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 45 jahr gemittelt festgesetzt. Ein Zielwert ist die nach Möglichkeit in einem bestimmten Zeitraum zu erreichende Immissionskonzentration, um die schädlichen Einflüsse auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt insgesamt zu vermeiden, zu verhindern oder zu verringern. Die verkehrsbedingten Zusatzbelastungen dieser genannten Schadstoffe liegen selbst an stark befahrenen Hauptverkehrsstraßen meist deutlich unterhalb der Hintergrundbelastung und werden deshalb ebenfalls nicht mitbetrachtet. Stoff Mittelungszeit Grenzwert Geltungszeitpunkt NO 2 98-Prozent-Wert des Stundenmittelwertes 200 µg/m 3 bis 2009 NO 2 Stundenmittelwert 200 µg/m 3 maximal 18 Überschreitungen / Jahr ab 2010 NO 2 Jahresmittelwert 40 µg/m 3 ab 2010 Partikel (PM10) Tagesmittelwert 50 µg/m 3 maximal 35 Überschreitungen / Jahr ab 2005 Partikel (PM10) Jahresmittelwert 40 µg/m 3 ab 2005 SO Grenzwert ab * 125 (Tagesmittelwert, maximal 3 2 Überschreitungen / Jahr) 350 (Stundenwert, maximal 24 Überschreitungen / Jahr) Blei Jahresmittelwert 0.5 µg/m 3 ab 2005 Benzol Jahresmittelwert 5 µg/m 3 ab 2010 Kohlenmonoxid (CO) 8 h gleitender Wert 10 mg/m 3 ab 2005 Tab. A1.1: Immissionsgrenzwerte nach 22. BImSchV (2007) für ausgewählte (verkehrsrelevante) Schadstoffe. * für Ökosysteme A1.2 Vorsorgewerte Da der Vergleich von Luftschadstoffkonzentrationen mit Grenzwerten allein noch nicht ausreichend ist, um eine Luftschadstoffkonzentration zu charakterisieren, gibt es zusätzlich zu den Grenzwerten so genannte Vorsorgewerte zur langfristigen Verbesserung der Luftqualität. Im Bericht des Länderausschusses für Immissionsschutz Bewertung von Schadstoffen, für die keine Immissionswerte festgelegt sind (LAI, 2004) werden Orientierungswerte für Sonderfallprüfungen, Zielwerte für die langfristige Luftreinhalteplanung und Beurteilungs-

49 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 46 werte Krebs erzeugender Luftschadstoffe (z.b. Benzol) angegeben. Für Benzol wird dort der Immissionswert der 22. BImSchV übernommen. A1.3 Europäische Richtlinien zur Bewertung von Schadstoffimmissionen Die Europäische Union hat Beurteilungsmaßstäbe von Luftschadstoffimmissionen in mehreren Richtlinien definiert. Dazu gehört die (Rahmen-) Richtlinie über die Beurteilung und die Kontrolle der Luftqualität (96/62/EG vom ) mit ihren Tochterrichtlinien (99/30/EG, 2000/69/EG, 2002/3/EG und 2004/107/EG). Während die Rahmenrichtlinie selbst keine Detailregelungen für einzelne Luftverunreinigungen, wie Grenzwerte oder Mess- und Überwachungsverfahren enthält, wurden diese in den Tochterrichtlinien festgelegt. Die EU-Luftqualitätsrichtlinie 2008/50/EG, die die Rahmenrichtlinie und die verschiedenen Tochterrichtlinien zusammenfassen und ersetzen wird, wurde am 14. April 2008 durch den EU-Ministerrat angenommen. Die Luftqualitätsrichtlinie ist mit ihrer Veröffentlichung im Amtsblatt der Europäischen Union am 11. Juni 2008 in Kraft treten. Die EU-Mitgliedstaaten müssen die Richtlinie innerhalb von zwei Jahren nach ihrem Inkrafttreten, d. h. bis zum 11. Juni 2010 in nationales Recht umsetzen. Die Richtlinie und weitere Informationen dazu sind auf der Internetseite des Bundesumweltministeriums zu finden ( Wesentliches neues Element der EU-Richtlinie sind Beurteilungswerte für die Feinstaubfraktion PM2.5 (Partikel mit einem Durchmesser von bis zu 2.5 µm). Die bisherigen Grenzwerte, die bereits in nationales Recht (22. BImSchV) umgesetzt sind, sollen unverändert beibehalten werden. Neu ist auch die Möglichkeit zur Beantragung einer Fristverlängerung für die Einhaltung der Grenzwerte von PM10, NO 2 und Benzol unter bestimmten Randbedingungen, die Ausweitung der Möglichkeit der Berücksichtigung von Emissionsbeiträgen aus natürlichen Quellen bei Grenzwertüberschreitungen sowie die Klarstellung, an welchen Orten eine Beurteilung der Einhaltung der Grenzwerte nicht vorgenommen werden muss. Für PM2.5 werden u. a. zwei Beurteilungswerte festgelegt: - ein Grenzwert von 25 µg/m 3 im Jahresmittel, der ab 2015 einzuhalten ist (Stufe 1) und - ein Richtgrenzwert von 20 µg/m 3 im Jahresmittel ab dem Jahr 2020 (Stufe 2), der von der Kommission im Jahr 2013 anhand zusätzlicher Informationen über die Auswirkungen auf

50 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 47 Gesundheit und Umwelt, die technische Durchführbarkeit und die Erfahrungen mit dem Zielwert in den Mitgliedstaaten zu überprüfen ist. Weiterhin verpflichten sich die Mitgliedsstaaten, bis zum Jahr 2015 im städtischen und regionalen Hintergrund einen PM2.5-Jahresmittelwert von 20 µg/m 3 einzuhalten.

51 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 48 A N H A N G A2: ÜBERSCHREITUNGSHÄUFIGKEIT DER STUNDEN- UND TAGESMITTELWERTE - ABLEITUNG AUS DEM JAHRESMITTELWERT

52 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 49 A2 ÜBERSCHREITUNGSHÄUFIGKEIT DER STUNDEN- UND TAGESMITTEL- WERTE ABLEITUNG AUS DEM JAHRESMITTELWERT Die 22. BImSchV definiert u.a. als Kurzzeitgrenzwert für NO 2 einen Stundenmittelwert von 200 µg/m 3, der nur 18 mal im Jahr überschritten werden darf. Entsprechend einem einfachen praktikablen Ansatz basierend auf Auswertungen von Messdaten (Lohmeyer et al., 2000) kann abgeschätzt werden, dass dieser Grenzwert dann eingehalten ist, wenn der 98-Perzentilwert 115 µg/m 3 bis 170 µg/m 3 nicht überschreitet. Die genannte Spannbreite, abgeleitet aus der Analyse von Messdaten verschiedener Messstellen, ist groß; die Interpretationen der Messdaten deuten darauf hin, dass bei einer Unterschreitung des 98-Perzentilwertes von 130 µg/m 3 (= Äquivalentwert) der genannte Grenzwert für die maximalen Stundenwerte eingehalten wird. Für den o. g. Übergangsbeurteilungswert ergibt die analoge Betrachtung einen Äquivalentwert von 175 µg/m 3. Zur Ermittlung der in der 22. BImSchV definierten Anzahl von Überschreitungen eines Tagesmittelwertes der PM10-Konzentrationen von 50 µg/m 3 wird ein ähnliches Verfahren eingesetzt. Im Rahmen eines Forschungsprojektes für die Bundesanstalt für Straßenwesen wurde aus 914 Messdatensätzen aus den Jahren 1999 bis 2003 eine gute Korrelation zwischen der Anzahl der Tage mit PM10-Tagesmittelwerten größer als 50 µg/m 3 und dem PM10-Jahresmittelwert gefunden (Abb. A2.1). Daraus wurde eine funktionale Abhängigkeit der PM10-Überschreitungshäufigkeit vom PM10-Jahresmittelwert abgeleitet (BASt, 2005). Die Regressionskurve nach der Methode der kleinsten Quadrate ( best fit ) und die mit einem Sicherheitszuschlag von einer Standardabweichung erhöhte Funktion ( best fit + 1 sigma ) sind ebenfalls in der Abb. A2.1 dargestellt. Im Oktober 2004 stellte die Arbeitsgruppe,,Umwelt und Verkehr der Umweltministerkonferenz (UMK) aus den ihr vorliegenden Messwerten der Jahre 2001 bis 2003 eine entsprechende Funktion für einen best fit vor (UMK, 2004). Diese Funktion zeigt bis zu einem Jahresmittelwert von ca. 40 µg/m 3 einen nahezu identischen Verlauf wie der o.g.,,best fit nach BASt (2005). Im statistischen Mittel wird somit bei beiden Datenauswertungen die Überschreitung des PM10-Kurzzeitgrenzwertes bei einem PM10-Jahresmittelwert von 31 µg/m 3 erwartet. Im vorliegenden Gutachten wird wegen der Unsicherheiten bei der Berechnung der PM10- Emissionen sowie wegen der von Jahr zu Jahr an den Messstellen beobachteten meteorologisch bedingten Schwankungen der Überschreitungshäufigkeiten eine konservative Vorge-

53 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 50 hensweise gewählt. Dazu wird die in BASt (2005) angegebene best fit -Funktion um einen Sicherheitszuschlag von einer Standardabweichung erhöht. Mehr als 35 Überschreitungen eines Tagesmittelwertes von 50 µg/m 3 (Grenzwert) werden mit diesem Ansatz für PM10-Jahresmittelwerte ab 29 µg/m 3 abgeleitet Anzahl PM10-Tagesmittel > 50 µg/m Grenzwert Messwerte best fit best fit + 1sigma Anzahl = PM10-Jahresmittel [µg/m 3 ] Abb. A2.1: Anzahl der Tage mit mehr als 50 µg PM10/m 3 im Tagesmittel in Abhängigkeit vom PM10-Jahresmittelwert für Messstationen der Länder und des Umweltbundesamtes ( ) sowie die daraus abgeleiteten Funktionen (BASt, 2005)