Klosterstraße Rinteln. Dr. rer. nat. Christian Büns Tel.: 0511 /

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1 TÜV NORD Umweltschutz GmbH & Co. KG Geschäftsstelle Hannover Hannover, TNU-UBP-H/ ChB Gutachtliche Stellungnahme zur Luftschadstoffbelastung durch den Straßenverkehr im Bereich der Straßen B83 und B238 in der Ortslage Rinteln-Steinbergen Auftraggeber: TÜV-Auftrags-Nr.: Stadt Rinteln Klosterstraße Rinteln / 215UBP066 Umfang des Berichtes: 30 Seiten 13 Seiten Anhang Bearbeiter: Dr. rer. nat. Christian Büns Tel.: 0511 / cbuens@tuev-nord.de TÜV NORD Umweltschutz GmbH & Co. KG Am TÜV Hannover Tel.: 0511/ Fax.: 0511/ umwelt@tuev-nord.de BER_StadtRinteln_IProg_Luftschadstoffe_Verkehr_B83_B238_ docx

2 Inhaltsverzeichnis Seite Zusammenfassung Aufgabenstellung Beurteilungsgrundlage Stickstoffdioxid (NO 2 ) Feinstaub der Größenklassen PM 10 und PM 2, Grenzwerte Immissionsorte Örtliche Verhältnisse Übersicht Untersuchungsgebiet Nutzungsstruktur Verkehrsflächen Weitere Quellen außerhalb des Rechengebiets Immissionsprognose Straßentypen Emissionen Meteorologische Daten Ausbreitungsrechnung Ergebnisse und Bewertung Hintergrundbelastung Immissionsbeiträge der Straßen im lokalen Umfeld (Zusatzbelastung) Gesamtbelastung (Jahresmittelwerte) Anforderungen an Tages- und Stundenmittelwerte Fazit Quellenverzeichnis Anhang... I Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 2

3 Verzeichnis der Tabellen Tabelle 2-1: Beurteilungswerte für die Luftschadstoffimmissionen (39. BImSchV)... 9 Tabelle 4-1: Parameter der Straßen im Untersuchungsgebiet Tabelle 4-2: Aufteilung der verwendeten Fahrzeugklassen zur Emissionsbestimmung Tabelle 4-3: Fahrmodi auf den Streckenabschnitten im Rechengebiet Tabelle 4-4: Parameter der meteorologischen Daten Tabelle 4-5: Parameter des Rechengitters Tabelle 4-6: Ansätze zur Berücksichtigung der Vegetation im Untersuchungsgebiet.. 22 Tabelle 5-1: Tabelle 5-2: Kriterien und Lage der ausgewerteten Aufpunkte mit maximalen Immissionswerten im Untersuchungsgebiet Jahresmittelwerte der Station Weserbergland (Rinteln) des LÜN NI und angesetzte Hintergrundbelastung im Untersuchungsgebiet Tabelle 5-3: Ergebnisse Gesamtbelastung, höchst belastete Aufpunkte (1,6 2,4 m ü. Gr.) Verzeichnis der Abbildungen Abbildung 3-1: Orthophoto Steinbergen Kreuzungsbereich B83 / B238 und Immissionsorte Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 3

4 Verzeichnis der Anlagen Anlage 1: Anlage 2: Anlage 3: Anlage 4: Anlage 5: Anlage 6: Anlage 7: Anlage 8: Anlage 9: Übersicht der Streckenabschnitte im Rechengebiet Modellierte Straßenabschnitte und Gebäude MISKAM-Rechengitter mit Gebäuden MISKAM-Rechengitter mit Gebäuden, Vegetation und Emissionen 3D-Ansicht der digitalisierten Gebäude im Rechengebiet (Blick von Norden nach Süden) Emissionsfaktoren für das Bezugsjahr 2015 in g/km für PKW und LKW Emissionsfaktoren für Aufwirbelung und Abrieb in g/(km*fz) Verkehrsstärken (DTV-Wert) der Streckenabschnitte und Fahrspuren in KFZ/24 h für das Jahr 2015 NO x -; PM 2.5 (pm-1)- und PM 10 -Emissionen (in mg/(m * s)) im Rechengebiet Anlage 10: Tagesganglinien des PKW- und LKW-Verkehrs nach VDI 3782 Bl. 7 Anlage 11: Windrose der Windrichtungshäufigkeit und -stärke im Kreuzungsbereich (nach Modifikation der Daten für Wunstorf durch das Gelände) für das Jahr 2009 Anlage 12: Häufigkeitsverteilung der Windgeschwindigkeit im Kreuzungsbereich (nach Modifikation der Daten für Wunstorf durch das Gelände) für das Jahr 2009 Anlage 13: Gesamtbelastung Jahresmittelwert NO 2 (Schicht 1,6-2,4 m) Anlage 14: Gesamtbelastung Jahresmittelwert PM 10 (Schicht 1,6-2,4 m) Anlage 15: Gesamtbelastung Jahresmittelwert PM 2,5 (Schicht 1,6-2,4 m) Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 4

5 Zusammenfassung In der Ortslage Rinteln-Steinbergen kreuzen sich die Bundesstraßen B83 und B238. Der Straßenverlauf der beiden viel befahrenen Fernstraßen wird durch die Ortschaft Steinbergen geführt und mündet im nördlichen Bereich der Ortschaft in der Kreuzung der beiden Straßen. Die TÜV NORD Umweltschutz GmbH & Co. KG wurde von der Stadt Rinteln beauftragt, den Immissionsbeitrag des Straßenverkehrs zur Luftschadstoffbelastung im Bereich der Ortschaft Steinbergen durch Ausbreitungsrechnungen zu bestimmen und unter Berücksichtigung der Hintergrundbelastung eine Gesamtbelastung zu ermitteln und zu bewerten. Die Grenzwerte der 39. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutz-Gesetzes (39. BImSchV) /1/ dienen hierbei als Bewertungsmaßstab. In den Berechnungen der Immissionen der Luftschadstoffe Stickstoffdioxid (NO 2 ) und Feinstaub der Größenklassen PM 10 und PM 2,5 wurden für die Zusatzbelastung die lokalen Straßenverkehrs- Emissionsquellen im Umfeld des Untersuchungsgebiets berücksichtigt. Die Emissionen aus dem Straßenverkehr der weiteren Umgebung sowie aus Hausbrand und gewerblichen Betrieben sind in der angesetzten Hintergrundbelastung berücksichtigt. Die Immissionsbeiträge der durch die Rechenläufe ermittelten Zusatzbelastung und die Hintergrundbelastung werden zur Gesamtbelastung überlagert. In der Ausbreitungsrechnung berücksichtigt werden in diesem Fall die Bundesstraßen B83 und B238 sowie die Landesstraße L442. Alle weiteren Straßen, die in diese Straßen einmünden, werden nicht in die Emissionsberechnung einbezogen. Hier ist der Einfluss auf die betrachteten Luftschadstoffe aufgrund der vergleichsweise nur sehr geringen Verkehrszahlen als zu vernachlässigende Größe anzusehen. Die Emissionen des Straßenverkehrs setzen sich zusammen aus den motorbedingten Abgas- Emissionen der Fahrzeuge, den Emissionen durch Abrieb und Aufwirbelungen sowie Zuschlägen bzw. Abzügen für Kaltstarts von Fahrzeugen. Für die motorbedingten Emissionen werden die spezifischen Emissionsfaktoren des Handbuchs Emissionsfaktoren HBEFA 3.2 genutzt. Sie geben an, welche Schadstoffmenge pro Strecke und Zeit für PKW, LKW und weitere Fahrzeuge frei gesetzt werden. Dabei sind die Emissionsfaktoren vom Bezugsjahr abhängig und berücksichtigen den technischen Fortschritt und die Änderungen innerhalb der Fahrzeugflotten mit der Zeit. In diesem Fall werden Emissionen auf das Jahr 2015 bezogen. Der Immissionsprognose wurden die meteorologischen Daten (Häufigkeitsverteilung der Parameter Windrichtung, Windgeschwindigkeit und Ausbreitungsklasse) der Station Wunstorf zugrunde gelegt. Da es sich bei dem zu betrachtenden Standort in Steinbergen um einen durch das Gelände beeinflussten Standort handelt, wurde die Orographie durch eine separate Windfeldberechnung mit dem diagnostischen Modell TALdia berücksichtigt. In dieser Untersuchung wurde der Einfluss der Gebäude durch eine Windfeldberechnung berücksichtigt. Das hierfür genutzte Modell MISKAM wurde speziell für die Vorhersage zu erwartender verkehrsbedingter Immissionen (Straßenbau, Stadtplanung) entwickelt, es trägt gerade denjenigen physikalischen Prozessen Rechnung, die in der unmittelbaren Umgebung von Gebäuden Einfluss Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 5

6 auf den Schadstofftransport ausüben. Diese durch die Gebäude beeinflussten Windfelder wurden dann in der Berechnung der Schadstoffausbreitung genutzt. Die dichte Bewaldung mit hochwüchsigen Laubbäumen im nördlichen bis nordwestlichen Bereich des Rechengebiets nimmt hierbei einen deutlichen Einfluss auf das Windfeld und damit das Ausbreitungsverhalten emittierter Luftschadstoffe im Kreuzungsbereich von B83 und B238. Die Berücksichtigung dieser Vegetation in der Ausbreitungsrechnung stellt in diesem Fall eine konservative Betrachtungsweise der Gesamtsituation dar. Die Ergebnisse beziehen sich auf die Höhenschicht 1,6 bis 2,4 m ü. Gr (Atemhöhe 2 m ü. Gr.). Die Immissionskonzentrationen in den höheren Schichten liegen unterhalb der für die betrachtete Höhenschicht ermittelten Werte. Für die Hintergrundbelastung im Untersuchungsgebiet werden die Messwerte der Station Weserbergland in Rinteln verwendet Aus den Messdaten der letzten 5 Jahre wird der mittlere Wert der Immissionsbelastung durch NO2, PM10 und PM2,5 ermittelt. Die höchsten Immissionskonzentrationen treten im Bereich der Quellen und deren direkter Umgebung auf. Vor allem im Kreuzungsbereich von B83 und B238 werden sehr hohe Konzentrationen erreicht. Aber auch in weiteren Bereichen entlang der Straßen, an denen die Bebauung relativ nah an die Straße heranrückt. Im Bereich der Detmolder Straße macht sich zusätzlich der Effekt der berücksichtigten Vegetation bemerkbar, der für eine ungünstigere Ausbreitungssituation der emittierten Stoffe sorgt. Hier werden durch diesen Effekt ebenfalls hohe Immissionskonzentrationen erreicht. Der am höchsten belastete Immissionsort ist das Wohnhaus Rintelner Straße 1, das sich vor der Kreuzung von B238 und B83 zwischen den beiden Straßen befindet. Hier liegt die maximale punktuelle Konzentration bei 30,9 µg/m³ für NO2, 24,0 µg/m³ für PM10 und 14,7 µg/m³ für PM2,5. Alle weiteren ermittelten Ergebnisse im Bereich von relevanten Immissionsorten liegen unterhalb der genannten Werte. Gemessen an den Grenzwerten zum Schutz der menschlichen Gesundheit der 39. BImSchV für NO2 von 40 µg/m³, PM10 von 40 µg/m³ und PM2,5 von 25 µg/m³ halten die Ergebnisse klar die Grenzwerte ein. Eine Überschreitung der Grenzwerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit aus der 39. BImSchV steht nicht zu befürchten. Die Überschreitung der ebenfalls einzuhaltenden Kurzzeitgrenzwerte kann für NO2 bezogen auf den Stundemittelwert ausgeschlossen werden. Für PM10 kann es bezogen auf den Tagesmittelwert durchaus zu Überschreitungen kommen. Ein mehr als 35-maliges Überschreiten dieses Grenzwerts kann allerdings ausgeschlossen werden. Vom Straßenverkehr gehen im Bereich Steinbergen bezogen auf die Grenzwerte für Luftschadstoffe der 39. BImSchV keine Gefahren für die menschliche Gesundheit aus. Dr. Christian Büns Sachverständige der TÜV NORD Umweltschutz GmbH & Co. KG TÜV-Auftrags-Nr.: Projekt/Kunde: / 215UBP066 Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Textteil Seite 6

7 1 Aufgabenstellung In der Ortslage Rinteln-Steinbergen kreuzen sich die Bundesstraßen B83 und B238. Der Straßenverlauf der beiden viel befahrenen Fernstraßen wird durch die Ortschaft Steinbergen geführt und mündet im nördlichen Bereich der Ortschaft in der Kreuzung der beiden Straßen. Aufgrund von Anwohnerbeschwerden bezüglich der Belastungen durch den Straßenverkehr auf die Anwohner der betroffenen Straßen, möchte die Stadt Rinteln Aussagen zur Immissionssituation durch Luftschadstoffe treffen. Die TÜV NORD Umweltschutz GmbH & Co. KG wurde von der Stadt Rinteln beauftragt, den Immissionsbeitrag des Straßenverkehrs zur Luftschadstoffbelastung im Bereich der Ortschaft Steinbergen durch Ausbreitungsrechnungen zu bestimmen und unter Berücksichtigung der Hintergrundbelastung eine Gesamtbelastung zu ermitteln und zu bewerten. Die Grenzwerte der 39. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutz-Gesetzes (39. BImSchV) /1/ dienen hierbei als Bewertungsmaßstab. Das Ziel der Immissionsprognose ist die Ermittlung der Immissionskenngrößen für die in der 39. BImSchV /1/ mit Grenzwerten zum Schutz der menschlichen Gesundheit genannten Luftschadstoffe Stickstoffdioxid (NO 2 ) sowie Feinstaub der Größenklassen PM 10 und PM 2,5 im Bereich der Ortschaft Steinbergen. Für diese Luftschadstoffe können klare Zuordnung zum Straßenverkehr gemacht werden. Weitere mit Grenzwerten zum Schutz der menschlichen Gesundheit bedachte Stoffe der 39. BImSchV (Benzol, Kohlenmonoxid) werden aufgrund der großräumig positiven Immissionssituation nicht betrachtet. Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 7

8 2 Beurteilungsgrundlage In dieser Untersuchung wird der Immissionsbeitrag des Straßenverkehrs vor einer bestimmten Hintergrundbelastung im Untersuchungsgebiet ermittelt. Durch den Straßenverkehr tragen die Schadstoffe NO 2, PM 10 und PM 2,5 in relevanten Mengen zur Belastung der Luft an verkehrsnahen Standorten bei. Hierdurch kann es zu einer Gefährdung der menschlichen Gesundheit kommen. Um solche Gefährdungen auszuschließen, werden in der 39. BImSchV Grenzwerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit für diese Schadstoffe genannt. Bei einer Überschreitung der Grenzwerte ist eine Gesundheitsgefährdung nicht auszuschließen. 2.1 Stickstoffdioxid (NO 2 ) Stickstoffoxide (NO x ) sind gasförmige Verbindungen aus Stickstoff und Sauerstoff, die hauptsächlich bei Verbrennungsprozessen in Kraftfahrzeugmotoren, Industrie- und Heizungsanlagen entstehen. In Abhängigkeit von den Verbrennungsbedingungen, z.b. der Verbrennungstemperatur, bilden sich bevorzugt die Gase Stickstoffmonoxid (NO) oder Stickstoffdioxid (NO 2 ). Stickstoffdioxid wirkt vor allem als starkes Reizgas auf die Atemwege und Schleimhäute. Akut treten Husten und Atembeschwerden auf. Chronische Einwirkung kann zu Bronchitis, Störung der Lungenfunktion und Lungenschäden führen. Durch den Straßenverkehr können hohe Zusatzbelastungen durch NO 2 entstehen. Ein Großteil der Immissionen von NO 2 des Straßenverkehrs setzt sich aus primär aus den Auspuffen emittiertem und anschließend aufoxidiertem NO zusammen. Allerdings kommt es durch Änderungen in der Abgastechnik von Dieselfahrzeugen auch zur vermehrten direkten Emission von NO 2. Es gelten die in Tabelle 2-1 dargestellten Grenzwerte für NO Feinstaub der Größenklassen PM 10 und PM 2,5 Partikel der Größenklasse PM 10 sind kleiner als 10 µm (1 µm = 10-6 m). PM ist hierbei die Abkürzung für particulate matter ; der Zusatz 10 bezieht sich auf den Partikeldurchmesser. Sie können im menschlichen Körper über die Atemwege bis in den oberen Bereich der Lunge gelangen (thorakaler Schwebstaub). Partikel der Größenklasse PM 2,5 sind kleiner als 2,5 µm. Sie können im menschlichen Körper tief in die Atemwege bis zu den Bronchiolen der Lunge eindringen (alveolengängiger Schwebstaub). Wissenschaftliche Untersuchungen /2/ zeigen, dass es bei kurzfristiger, starker Belastung durch Feinstaub zu einem Anstieg der Krankenhausaufnahmen und vermehrten Arztbesuchen insbesondere wegen Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen kommen kann und die Sterblichkeit in diesen Erkrankungsgruppen zunimmt. Eine weniger hohe, langfristige Belastung wird gleichfalls mit einer Zunahme an Atemwegserkrankungen und einem Anstieg der Sterblichkeit an Herz- Kreislauferkrankungen in Verbindung gebracht. Insgesamt kann dabei der Verlust an Lebenserwartung in der Bevölkerung die Größenordnung eines Jahres erreichen /3/. Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 8

9 Partikel entstammen einer Vielzahl von Quellen, so z. B. aus der Landwirtschaft, dem Umschlag staubender Güter oder auch Industrie- und Kleinfeuerungsanlagen. Im Straßenverkehr spielen neben den Emissionen aus dem Auspuff von Fahrzeugen auch der Abrieb von Bremsen und die (Wieder-) Aufwirbelung von Staub durch die Fahrzeuge eine Rolle. Die Partikelimmissionen an einem Ort setzen sich zusammen aus einer Hintergrundbelastung (regionale bis weit entfernte Quellen, regionaler Straßenverkehr, Industriequellen) und einer lokalen Zusatzbelastung (benachbarter Industriebetrieb, lokaler Verkehr). An sehr stark befahrenen Straßen kann der lokale Straßenverkehr als stärkste Quelle für PM auftreten. Es gelten die in Tabelle 2-1 dargestellten Grenzwerte für PM 10 und PM 2, Grenzwerte Die Beurteilung der Luftschadstoffbelastung für die Stoffe NO 2, PM 10 und PM 2,5 erfolgt auf Grundlage der bestehenden Grenzwerte der 39. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutz-Gesetzes (39. BImSchV) /1/, mit der die EU-Luftqualitätsrichtlinie 2008/50/EG in deutsches Recht umgesetzt wurde. Als Zeitbezüge werden zum einen Jahresmittelwerte genannt und zum anderen auch Kurzzeitgrenzwerte. Hinsichtlich der hierfür genannten Tages- und Stundenmittelwerte für PM 10 und NO 2 ist eine bestimmte Anzahl von Überschreitungen pro Jahr zulässig und in Tabelle 2-1 dargestellt (Kurzzeitgrenzwerte). Die Grenzwerte dienen zum Schutz der menschlichen Gesundheit. Die jeweilige Höhe des Grenzwerts basiert auf wissenschaftlichen Untersuchungen zur Dosis-Wirkungs-Beziehung der jeweiligen Luftschadstoffe auf die menschliche Gesundheit. Tabelle 2-1: Beurteilungswerte für die Luftschadstoffimmissionen (39. BImSchV) Schadstoff Zeitbezug Grenzwert zulässige Anzahl Überschreitungen NO 2 Partikel PM 10 Stundenmittel 200 µg/m³ 18 mal im Jahr Jahresmittel 40 µg/m³ - Tagesmittel 50 µg/m³ 35 mal im Jahr Jahresmittel 40 µg/m³ - Partikel PM 2,5 Jahresmittel 25 µg/m³ - Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) definiert für Feinstaub der Größen PM 10 und PM 2,5 Richtwerte. Diese sog. Luftgüte-Richtwerte (Air Quality Guidelines) liegen für PM 10 bei 20 µg/m³ und für PM 2,5 bei 10 µg/m³, jeweils für den Jahresmittelwert /4/. Hierbei handelt es sich nicht um bindende Werte sondern um generelle Empfehlungen. Eine Reduzierung der Gesamtbelastung durch Feinstaub auf diese Werte kann laut WHO zu einer zusätzlichen deutlichen Reduzierung der gesundheitlichen Folgen führen. Für Stickstoffdioxid liegt der Luftgüte-Richtwert der WHO bei 40 µg/m³ für den Jahresmittelwert und ist damit identisch zu den Vorgaben der 39. BImSchV. Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 9

10 2.4 Immissionsorte Die 39. BImSchV /1/ enthält in Anlage 3 Vorgaben für die Ortsbestimmung von Probenahmestellen zur Beurteilung der Luftqualität. Eine unmittelbare Übertragung der Regelungen zur Messung nach der 39. BImSchV auf die Modellierung in der lokalen Skala ist nicht in jedem Fall möglich. Die Lage der auszuwertenden Aufpunkte oder Gitterzellen der Immissionsprognose kann sich allerdings daran orientieren. Danach sind Orte zur Beurteilung der Luftqualität so zu wählen, dass sie für die Luftqualität eines Straßenabschnitts von nicht weniger als 100 m Länge bei Probenahmestellen für den Verkehr und nicht weniger als 250 m x 250 m bei Probenahmestellen für Industriegebiete repräsentativ sind. Die Messung/Beurteilung von Umweltzuständen, die einen sehr kleinen Raum (im Vergleich zu den oben genannten Abmessungen) betreffen, sollen vermieden werden. Im Einzelfall kann eine kleinräumige Betrachtung sinnvoll oder erwünscht sein, die Bewertungsmaßstäbe der 39. BImSchV können in diesem Fall hilfsweise herangezogen werden. Die Beurteilungshöhe muss sich im Allgemeinen zwischen 1,5 m (Atemzone) und 4 m über dem Boden befinden. Eine höhere Lage kann unter Umständen angezeigt sein. Bei der kleinräumigen Ortsbestimmung ist zudem zu beachten, dass die Immissionsorte zur Beurteilung der Luftqualität mindestens 25 m vom Rand verkehrsreicher Kreuzungen und höchstens 10 m vom Fahrbahnrand entfernt sind. Weiterhin gilt: [ ] Gebäude, Balkone, Bäume und andere Hindernisse sollen einige Meter entfernt sein und Probenahmestellen für die Luftqualität an Baufluchtlinien müssen mindestens 0,5 m vom nächsten Gebäude entfernt sein /1/. Die Kriterien der 39. BImSchV zur räumlichen Repräsentanz sind im Untersuchungsgebiet nicht erfüllt, da die Straßen-, Gebäude- und Bewuchsstrukturen im Untersuchungsgebiet keine ausreichend homogenen Verhältnisse aufweisen. Bei den im Abschnitt 5.3 (ab Seite 24) ausgewiesenen Werten für Aufpunkte und den kartographisch dargestellten Immissionskonzentrationen von NO 2, PM 10 und PM 2,5 handelt es sich also streng genommen nicht um Werte von Immissionsorten zur Bewertung der Luftqualität im Sinne der 39. BImSchV. Grundsätzlich liegt in einem Bereich die höchste punktuelle Konzentration immer höher als der räumlich repräsentative Wert gemäß 39. BImSchV. Die hier gewählte hilfsweise Bewertung der am höchsten belasteten Aufpunkte im Untersuchungsgebiet stellt damit eine strengere Vorgehensweise dar. Die Position dieser Aufpunkte ist im Luftbild der Abbildung 3-1 (Seite 12) hervorgehoben. Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 10

11 3 Örtliche Verhältnisse 3.1 Übersicht Die Ortschaft Steinbergen ist ein Ortsteil der Stadt Rinteln. Sie liegt im südwestlichen Teil des niedersächsischen Landkreises Schaumburg. Die Ortschaft befindet sich landschaftlich im Übergangsbereich der Rinteln-Hamelner Wesertalung im Süden zum Calenberger Bergland im Norden. Das Wesertal ist bei Rinteln relativ breit und wird hier vom Wesergebirge im Norden und den Höhen des Lipper Berglandes im Süden begrenzt. Das Wesergebirge bildet hier den westlichsten Ausläufer des Calenberger Berglandes. Von der Ortschaft Steinbergen nach Norden verläuft ein Durchbruch durch das in West-Ost- Richtung verlaufende Wesergebirge. Dieser Durchbruch wird flankiert von der Hirschkuppe (Arensberg) im Westen und vom Messingsberg im Osten. Dabei liegt Steinbergen auf Höhen zwischen etwa 90 und 130 m ü. NN und die Höhen des Wesergebirges in diesem Bereich auf bis zu 250 bzw. 270 m ü. NN. Der Durchbruch durch das Wesergebirge geht hier bis auf eine Höhe von etwa 140 m ü. NN. 3.2 Untersuchungsgebiet Das Untersuchungsgebiet umfasst den Großteil der Siedlungsflächen der Ortschaft Steinbergen. Besonderes Augenmerk liegt hierbei auf den direkt an den Verkehrswegen B238 und B83 gelegenen Wohngebieten. Das Untersuchungsgebiet hat somit eine Nord-Süd-Ausdehnung von insgesamt 900 m und eine West-Ost-Ausdehnung von 980 m. Eine Übersicht des Untersuchungsgebiets zeigt Abbildung 3-1; das verwendete Rechengitter ist in Anlage 3 und Anlage 4 im Anhang dargestellt. 3.3 Nutzungsstruktur Die Ortslage Steinbergen ist hauptsächlich durch Wohn- und kleine Gewerbenutzungen gekennzeichnet. Bei den Wohnhäusern handelt es sich in der Regel um freistehende ein- bis dreigeschossige Gebäude, zum Teil auch mit Garten. Der Großteil der Gewerbebetriebe befindet sich entlang der Hauptstraßen im Ort (B83 und B238). Hierbei handelt es sich um kleinere Dienstleistungs-, Handels oder Handwerksbetriebe. Im südlichen und südöstlichen Bereich des Orts finden sich noch kleinere landwirtschaftliche Betriebe, die sich in das Dorfgebiet einfügen. Größere Industriebetriebe fehlen. Durch das Zentrum des Orts führt von Süden nach Norden eine Bahnstrecke, auf der derzeit allerdings nur ein unregelmäßiger Bahnverkehr einer Museumslinie stattfindet. Das Bahnhofsgebäude Steinbergen ist dabei knapp 200 m südlich der Kreuzung B83 und B238 vorhanden, sowie zwei Ausweichgleisstrecken in diesem Bereich. Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 11

12 Abbildung 3-1: Orthophoto Steinbergen Kreuzungsbereich B83 / B238 und Immissionsorte Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 12

13 3.4 Verkehrsflächen Die resultierende und für die spätere Ausbreitungsrechnung angenommene Gebäudesituation ist in Anlage 2 und Anlage 5 dargestellt. Die in der Ausbreitungsrechnung in Ansatz gebrachten Quellen für Luftschadstoffe werden in späteren Abschnitten eingehend erläutert. Dabei handelt es sich um die relevant zur Luftschadstoffbelastung im Rechengebiet beitragenden lokalen Straßenverkehre auf den Straßen B83, B238 und L442. Die B238 verläuft etwa 900 m von Westen nach Norden durch den Ort Steinbergen. Die B83 kommt von Süden und verläuft in nördlicher Richtung auf einer Strecke von etwa 900 m durch den Ort. Beide Verkehrswege treffen sich nördlich des Siedlungsbereiches von Steinbergen in einer Kreuzung. In Richtung Nordosten verläuft die L442 in Richtung der Ortschaft Buchholz. In Richtung Norden verläuft die B83 weiter zur Autobahnauffahrt zur A2 bzw. in Richtung Bad Eilsen. Vor allem die B83 steigt in ihrem Verlauf vom Wesertal bei einer Höhe von etwa 60 m ü. NN bis hin zum Durchbruch durch das Wesergebirge auf eine Höhe von etwa 140 m ü. NN an. Es ergibt sich eine mittlere Steigung von etwa 3 %, die im Streckenverlauf aber zum Teil deutlich variiert. 3.5 Weitere Quellen außerhalb des Rechengebiets Etwa 800 m nordöstlich der Kreuzung der B238 und der B83 befindet sich ein Bodenabbaugebiet. Durch den Betrieb des Bodenabbaus kommt es zu Staubemissionen. Der Einfluss dieser Quelle auf das Untersuchungsgebiet ist allerdings als gering einzustufen. Zum einen aufgrund der Entfernung zum Untersuchungsgebiet sowie der topographischen Situation zwischen dem Ort der Emission und dem Untersuchungsgebiet; zum anderen sorgt die vorherrschende Hauptwindrichtung für einen Abtransport der dort entstehenden Emissionen weg vom Untersuchungsgebiet. Ähnliches gilt für die etwa 700 m nördlich in West-Ost-Richtung verlaufende Autobahn A2. Auch hier sorgen die Topographie sowie die vorherrschende Windrichtung für einen nur deutlich untergeordneten Einfluss der dort entstehenden Emissionen auf das Untersuchungsgebiet. Die Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft /5/) definiert für die Immission von Luftschadstoffen sog. Irrelevanzgrenzen. Diese liegen bei 3 von Hundert des Immissionsjahreswertes. Für Staub bedeutet das, dass eine irrelevante Zusatzbelastung bei einem Wert von kleiner oder gleich 1,2 µg/m³ vorliegt (3 % von 40 µg/m³). Für die beiden genannten Quellen außerhalb des Untersuchungsgebiets kann aus Gutachtersicht davon ausgegangen werden, dass die zusätzlichen Belastungen durch Staub im Bereich der Irrelevanz liegen und somit maximal 1 µg/m³ zur Gesamtbelastung im Untersuchungsgebiet beitragen. Weitere relevante Quellen für Stickoxide oder Staub finden sich nicht im Rechengebiet oder dessen Umfeld. Alle weiteren zur Gesamtbelastung hinzukommenden Immissionen werden in der Hintergrundbelastung berücksichtigt. Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 13

14 4 Immissionsprognose In den Berechnungen der Immissionen der genannten Luftschadstoffe wurden für die Zusatzbelastung die lokalen Straßenverkehrs-Emissionsquellen im Umfeld des Untersuchungsgebiets berücksichtigt. Die Emissionen aus dem Straßenverkehr der weiteren Umgebung sowie aus Hausbrand und gewerblichen Betrieben sind in der angesetzten Hintergrundbelastung (s. Abschnitt 5.1) berücksichtigt. Die Immissionsbeiträge der durch die Rechenläufe ermittelten Zusatzbelastung und die Hintergrundbelastung werden zur Gesamtbelastung überlagert. 4.1 Straßentypen In der Ausbreitungsrechnung berücksichtigt werden in diesem Fall lediglich die Bundesstraßen B83 und B238 sowie die Landesstraße L442. Alle weiteren Straßen, die in diese Straßen einmünden, werden nicht in die Emissionsberechnung einbezogen. Hier ist der Einfluss auf die betrachteten Luftschadstoffe aufgrund der vergleichsweise nur sehr geringen Verkehrszahlen als zu vernachlässigende Größe anzusehen. Die betrachteten Straßentypen im Rechengebiet beschränken sich somit auf die vom Handbuch Emissionsfaktoren (HBEFA 3.2) /6/ vorgegebenen Kategorie Fernstraße im Stadtgebiet. Für den Kreuzungsbereich der beiden Bundesstraßen wird die Kategorie Erschließungsstraße im Stadtgebiet mit einer Höchstgeschwindigkeit von 30 km/h. Dies entspricht besser den Vorgängen im Kreuzungsbereich und bringt eine konservativere Einschätzung der Emissionen anhand der Emissionsfaktoren des HBEFA 3.2 (Tabelle 4-1). Tabelle 4-1: Parameter der Straßen im Untersuchungsgebiet Straße Typ nach HBEFA 3.2 B238 Fernstraße Agglo/FernStr-City/50 B83 Fernstraße Agglo/FernStr-City/50 L442 Fernstraße Agglo/FernStr-City/50 Kreuzungsbereich Erschließungsstraße Agglo/Erschliessung/30 Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 14

15 4.2 Emissionen Die Emissionen des Straßenverkehrs setzen sich zusammen aus den motorbedingten Abgas- Emissionen der Fahrzeuge, den Emissionen durch Abrieb und Aufwirbelungen sowie Zuschlägen bzw. Abzügen für Kaltstarts von Fahrzeugen. Für die motorbedingten Emissionen werden die spezifischen Emissionsfaktoren des HBEFA 3.2 /6/ genutzt. Sie geben an, welche Schadstoffmenge pro Strecke und Zeit für PKW, LKW und weitere Fahrzeuge frei gesetzt werden. Dabei sind die Emissionsfaktoren vom Bezugsjahr abhängig und berücksichtigen den technischen Fortschritt und die Änderungen innerhalb der Fahrzeugflotten mit der Zeit. In diesem Fall werden Emissionen auf das Jahr 2015 bezogen Eingangsgrößen für die Emissionsfaktoren der Abgas-Emissionen Fahrzeugkategorien Die in die Immissionsprognose eingegangenen Abgas-Emissionen beruhen auf den Emissionsfaktoren des HBEFA 3.2 /6/ für das Jahr Die Emissionsfaktoren des HBEFA sind unterteilt in Faktoren für PKW, leichte Nutzfahrzeuge (bis 3,5 t), schwere Nutzfahrzeuge (ab 3,5 t), Reisebusse und Linienbusse. Die vorliegenden Verkehrszahlen teilen sich auf die 2 Fahrzeugkategorien PKW und Schwerlastanteil >3,5 t Gesamtgewicht auf. Um die Verkehrszahlen mit den Vorgaben des HBEFA und die weitergehende Differenzierung gemäß HBEFA zu nutzen, wurden die Fahrzeugkategorien PKW und leichte Nutzfahrzeuge (LNF) unter der Bezeichnung PKW zusammengefasst, die Fahrzeugkategorien schwere Nutzfahrzeuge (SNF), Reisebusse (RBus) und Linienbusse (LBus) unter der Bezeichnung LKW subsummiert. Die Anteile der Kategorien an den Klassen basieren auf den Bestandszahlen des Kraftfahrtbundesamtes für das gesamte Bundesgebiet für das Jahr 2014 /7/ (Tabelle 4-2). Der Schwerlastanteil der einzelnen Streckenabschnitte für die Berechnung der Emissionen wird den Verkehrsdaten der jeweiligen Straße entnommen (s. Abschnitt 4.2.5). Tabelle 4-2: Aufteilung der verwendeten Fahrzeugklassen zur Emissionsbestimmung verwendete Fahrzeugklasse Anteile der Fahrzeugkategorien innerhalb der Fahrzeugklasse in % PKW LNF ( 3,5 t) SNF (> 3,5 t) RBus LBus PKW 95,4 4, LKW ,3 2,4 7,3 LNF = leichte Nutzfahrzeuge; SNF = schwere Nutzfahrzeuge; RBus = Reisebus; LBus = Linienbus Quelle: Kraftfahrtbundesamt 2014 /7/ Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 15

16 Straßentypen Neben den Fahrzeugkategorien hängen die Emissionsfaktoren des HBEFA auch vom Straßentyp und den jeweiligen Fahrmodi ab. Den im Rechengebiet vorhandenen Streckenabschnitten werden entsprechend der in Abschnitt 4.1 definierten Straßentypen die Emissionsfaktoren des HBEFA zugeteilt. Hierbei werden die Straßenabschnitte unterschieden in freie Abschnitte und Abschnitte mit Lichtsignalanlagen. Hiernach richten sich die angenommenen Fahrmodi auf den Streckenabschnitten. Die verwendeten Emissionsfaktoren nach Straßentyp und Fahrzeugkategorie sind im Anhang dargestellt. Die Aufteilung der Fahrmodi auf die jeweiligen Streckenabschnitte wird in Abschnitt erläutert Emissionsfaktoren für den Kaltstart Zusätzlich zu den warmen Emissionen des Motors während der Fahrt wurden Kaltstartzuschläge bzw. abzüge für die Fahrzeuge berücksichtigt, die im oder in der Nähe des Rechengebiets mit kaltem Motor starten. Die Zu- oder Abschläge entstammen dem HBEFA 3.2 /6/. Da es sich bei der zu beschreibenden Verkehrssituation um zwei viel befahrene Bundesstraßen mit überörtlichem Charakter handelt, wird für die betrachteten Straßenabschnitte ein Anteil von 1 % Kaltstartanteil angesetzt. Es wird folglich davon ausgegangen, dass der lokale im Vergleich zum überörtlichen Verkehr deutlich geringere Anteile aufweist. Der Kaltstartzuschlag bzw. -abzug ist abhängig vom betrachteten Schadstoff, von der Standzeit, der Umgebungstemperatur und dem zurückgelegten Fahrweg. Zur Umsetzung der Kaltstartzuschläge bzw. abzüge wurden in diesem Fall deutschlandweite Durchschnittswerte bezüglich der Standzeit und der Umgebungstemperatur gewählt. Der zurückgelegte Fahrweg bezüglich des Kaltstarts wurde unabhängig vom Straßentyp gewählt und ist für alle betrachteten Straßen gleich Emissionsfaktoren für Aufwirbelung und Abrieb Neben den Partikeln im Abgas müssen auch nicht motorbedingte Partikelemissionen berücksichtigt werden. Sie entstehen durch Straßen- und Bremsbelagabrieb und Aufwirbelung von Partikeln von der Straße (Resuspension). Die Emissionen aus Aufwirbelung und Abrieb sind im HBEFA 3.2 /6/ nicht enthalten. Für die Emissionen von PM 10 wurde ein Ansatz entsprechend der Vorgaben der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) /8/ sowie Schmidt, Düring und Lohmeyer /9/ verwendet. Für PM 2,5 fehlt eine genauere Aufschlüsselung der Emissionsfaktoren nach Verkehrssituationen. Die Emissionsfaktoren für PM 2,5 basieren daher einheitlich auf dem Emission Inventory Guidebook von EMEP/CORINAIR /10/. Beide Ansätze beschreiben den derzeitigen Kenntnisstand und sind Ansätze zur sicheren Seite. Die Emissionsfaktoren für Aufwirbelungen und Abrieb für PM 10 und PM 2,5 sind in Anlage 7 dargestellt. Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 16

17 4.2.4 Zusammengefasste Emissionsfaktoren Für die Ausbreitungsrechnung werden die Abgas-Emissionen (Faktoren für warme Motoren während der Fahrt und Kaltstart-Zuschläge / -Abzüge) und die Emissionen aus Aufwirbelung und Abrieb zusammengerechnet. Die Emissionen der Partikel PM 10 werden gemäß Anhang 3 der TA Luft /5/ auf die Korngrößenklassen pm-1 (kleiner 2,5 µm, entspricht PM 2,5 ) und pm-2 (größer 2,5 µm, kleiner 10 µm) verteilt. Hierbei wird angenommen, dass die Abgas-Emissionen zu 100 % in die Klasse pm-1 fallen. Die Aufteilung der Emissionen aus Aufwirbelung und Abrieb ergibt sich aus Anlage 7. Eine Aufstellung der verwendeten Emissionsfaktoren nach Straßenkategorie und Fahrmodus ist in Anlage 6 für das Jahr 2015 dargestellt. Diese Faktoren entstammen dem HBEFA 3.2, allerdings sind die nach Tabelle 4-2 aufgeteilten Fahrzeugklassen bereits berücksichtigt. Die Verkehrszustände Flüssig, Dicht, Gesättigt und Stop&Go wurden zeitabhängig sowie in Abhängigkeit des Straßentyps für jeden Streckenabschnitt gewählt (s. Abschnitt 4.2.6) Verkehrsstärken und LKW-Anteil Die Einteilung der Straßenabschnitte ist in Anlage 2 dargestellt. Die Emissionsberechnung basiert auf den Verkehrszahlen für diese Streckenabschnitte sowie auf den Verkehrszahlen für die Abbiegespuren innerhalb des Kreuzungsbereiches von B238 und B83. Die für die betreffenden Straßenabschnitte (Übersicht in Anlage 2) genutzten Verkehrsstärken sind als DTV-Wert in Anlage 8 zu sehen. Eine tabellarische Darstellung von DTV-Wert und LKW-Anteil ist in Anlage 1 zu sehen Zeitliche Verkehrsgänge Um aus den Tageswerten des Fahrzeugverkehrs zu einer tageszeitabhängigen Größe zu kommen, kann sowohl auf die vorhandenen Verkehrszählungen an den Kreuzungspunkten und auf Daten aus Literaturquellen zurückgegriffen werden. Diese tageszeitliche Verteilung der Verkehrsströme ist für die spätere Zuteilung der Verkehrssituationen notwendig. Bezüglich der täglichen zeitlichen Verteilung der Verkehrsstärken lagen für die jeweiligen Straßen Angaben aus Stichprobenzählungen an den Kreuzungspunkten vor. Nach einem Vergleich mit den Daten der VDI-Richtlinie VDI 3782, Blatt 7 /11/ konnte eine gute Übereinstimmung mit dem dort dargestellten werktäglichen Tagesgang 4 (Anlage 10) festgestellt werden. Daher wurde für die Emissionen der Fahrzeugtypen PKW der VDI-Tagesgang für jeden Tag des Jahres übernommen. Auch Wochenenden mit geringeren Verkehrszahlen und vermutlich anderen Tagesgängen werden auf diese Art in das Modell übernommen. Dieser Ansatz entspricht somit einem Ansatz zur sicheren Seite. Der Tagesgang bezieht sich auf Straßen am Kernstadtrand und im weiteren Stadtbereich, teils Erschließungs- und Ortsverbindungsstraßen (s. Anlage 10). Für die Fahrzeugtypen LKW wurde ebenfalls ein entsprechender Tagesgang nach VDI-Richtlinie 3782, Blatt 7 /11/ verwendet (s. Anlage 10). Für den LKW-Verkehr ist dort nur ein Tagesgang für Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 17

18 die Tage Montag bis Donnerstag dargestellt. Er wird allerdings in dieser Untersuchung als Annahme zur sicheren Seite auf alle 7 Wochentage übertragen. Für die betrachteten Straßen und Streckenabschnitte werden unter Berücksichtigung der angewendeten Tagesgänge der Verkehrsstärke unterschiedliche Verkehrssituationen im Tagesgang angenommen. Diese beziehen die 4 vorgegebenen Kategorien des HBEFA 3.2 /6Fehler! Textmarke nicht definiert./ ein. Die gewählten Fahrmuster stellen konservative Abschätzungen dar und werden auf den Streckenabschnitten wie in Tabelle 4-3 angenommen. Für die Linksabbiegespuren im Kreuzungsbereich wird ein ständiger Stop&Go-Betrieb angesetzt, da die Fahrzeuge in diesem Bereich immer halten müssen. Tabelle 4-3: Fahrmodi auf den Streckenabschnitten im Rechengebiet Straßenabschnitt LSA* 1 Flüssig Dicht Gesättigt Stop & Go Zeitspanne(n)*² Zeitspanne(n) Zeitspanne(n) Zeitspanne(n) B83 nein ; 10-14; ; B83 ja ; ; B238 nein ; 10-14; ; B238 ja ; ; L442 nein ; 10-14; ; L442 ja ; ; Kreuzungsbereich ; 10-14; ; Linksabbieger * 1 : LSA = Lichtsignalanlage (Ampel) *²: Die Angaben beziehen sich auf volle Stunden, also z.b. 0-6 = 00:00 Uhr bis 06:59 Uhr Die resultierenden Emissionsquellstärken unter Berücksichtigung der Abschnitte bis sind für jeden Streckenabschnitt und für jeden der berücksichtigten Luftschadstoffe in Anlage 9 im Anhang dargestellt Weitere Emissionsquellen im Bereich des Rechengebiets Weitere relevante Quellen für die betrachteten Luftschadstoffe NO 2, PM 10 und PM 2,5 im Umfeld des Untersuchungsgebiets wurden bereits in Abschnitt 3.5 (Seite 13) beschrieben. Sie finden in der Berechnung keine Berücksichtigung. Innerhalb des festgelegten Rechengebiets sind keine weiteren Quellen bekannt. Auch während des Ortstermins konnten keine relevanten Quellstrukturen aufgenommen werden. Es wird folglich davon ausgegangen, dass der im Folgenden ermittelte Immissionsbeitrag durch den Straßenverkehr zusammen mit der Hintergrundbelastung die Gesamtbelastung in diesem Bereich widerspiegelt. Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 18

19 4.3 Meteorologische Daten Der Immissionsprognose wurden die meteorologischen Daten (Häufigkeitsverteilung der Parameter Windrichtung, Windgeschwindigkeit und Ausbreitungsklasse) der Station Wunstorf zugrunde gelegt. Hierbei handelt es sich um eine typische Freilandstation des norddeutschen Tieflands ohne nennenswerte orographische Beeinflussungen. Gemäß der VDI-Richtlinie 3783 Bl. 13 /12/ soll für eine Ausbreitungsrechnung vorrangig eine meteorologische Zeitreihe verwendet werden, damit eine veränderliche Emissionssituation mit einer zeitlichen Auflösung von minimal 1 Stunde in der Ausbreitungsrechnung berücksichtigt werden kann. Es wird die Ausbreitungsklassenzeitreihe für das repräsentative Jahr 2009 verwendet. Da es sich bei dem zu betrachtenden Standort in Steinbergen um einen durch das Gelände beeinflussten Standort handelt, wurde die Orographie durch eine separate Windfeldberechnung mit dem diagnostischen Modell TALdia berücksichtigt. Anschließend wurde die resultierende Verteilung der Windgeschwindigkeiten und Ausbreitungsklassen in Abhängigkeit zur Windrichtung für den Standort der Kreuzung von B238 und B83 aus dem resultierenden Windfeld ausgelesen. Die abgeänderte Verteilung der Windrichtungen im Jahresverlauf gibt den zu erwartenden Einfluss der Orographie auf den Standort gut wieder. Die sich ergebende mittlere Windgeschwindigkeit liegt deutlich unter der Ursprungsgeschwindigkeit der genutzten Ausbreitungsklassenzeitreihe für Wunstorf (1,62 m/s gegenüber 3,82 m/s). Dieser Unterschied erscheint etwas zu groß. Da durch geringere Windgeschwindigkeiten der Transport und die effektive Verdünnung der emittierten Stoffe reduziert wird, kann aus Gründen der Konservativität aber diese Verteilung verwendet werden. Zur Veranschaulichung der resultierenden meteorologischen Daten sind in Anlage 11 die Windrose der Windrichtungshäufigkeit und -stärke und in Anlage 12 im Anhang die Häufigkeitsverteilung der Windgeschwindigkeit an dem Standort für das ausgewählte Jahr dargestellt. Die Rauigkeitslänge im Einströmprofil des Rechengebiets wurde mit z 0 = 0,5 m angesetzt. In der späteren Auswertung der statistischen Kenngrößen wird mit einer Anemometerhöhe von 10 m ü. Gr. gerechnet. Tabelle 4-4 fasst die wichtigsten Aussagen zu den verwendeten meteorologischen Daten zusammen. Tabelle 4-4: Parameter der meteorologischen Daten Parameter Stationsname Art der Daten Meteorologische Daten Wunstorf Zeitreihe der Ausbreitungsklassen (akt) Zeitraum 2009 Rechnerische Anemometerhöhe ü. Grund in m 10 Rauigkeitslänge im Einströmprofil z 0 in m 0,5 Verdrängungsschichthöhe in m 3 Berücksichtigung von lokalen Windsystemen (z.b. Kaltluft) Über Geländemodell TALdia Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 19

20 4.4 Ausbreitungsrechnung Die Ergebnisse von Ausbreitungsrechnungen stellen den Mittelwert einer Konzentration über ein bestimmtes Volumen bzw. den Mittelwert der Deposition auf einer bestimmten Fläche dar. Diese Volumenelemente bzw. Flächen werden durch das Rechengitter der Ausbreitungsrechnung beschrieben Rechenmodell Für die Ausbreitungsberechnungen wird das dreidimensionalen nicht-hydrostatische numerische Strömungs- und Ausbreitungsmodell MISKAM eingesetzt. Als Grundlage für die Ausbreitungsrechnung wird mit diesem Modell eine Windfeldbibliothek erstellt. Der Aufgabenbereich von MISKAM liegt im Bereich kleinräumiger Ausbreitungsprozesse mit typischen Modellausdehnungen von einigen 100 m. Es ist ein Instrument, welches speziell für die Prognose zu erwartender Immissionen in der unmittelbaren Umgebung von Gebäuden geeignet ist. MISKAM ermöglicht die explizite Behandlung von Gebäuden in Form von rechtwinkligen Blockstrukturen, so dass die Besonderheiten der Umströmung von Gebäuden realistisch modelliert werden können. Das Modell MISKAM wurde von Herrn Dr. J. Eichhorn am Institut für Physik der Atmosphäre der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz entwickelt und wird ständig erweitert und anhand neuester Messergebnisse gemäß der VDI-Richtlinie 3783 Bl. 9 /13/ validiert. Wir verwenden das Modell MISKAM in der Version 6.3 vom November Rechengebiet Das für die Windfeld- und Ausbreitungsrechnung verwendete Rechengitter beinhaltet alle für das Untersuchungsgebiet relevanten Gebäudestrukturen und verkehrsbezogenen Emissionsquellen. Das Gitter wurde insgesamt mit den in Tabelle 4-5 dargestellten Einstellungen erstellt. Tabelle 4-5: Parameter des Rechengitters Zone Abstand vom westlichen / südlichen Rand in m Abstand vom westlichen / südlichen Rand in m variabel Gitterweite in m Anzahl Gitterzellen x-richtung ja 50 bis nein ja 2 bis y-richtung ja 50 bis nein ja 2 bis z-richtung 1 0 3,2 nein 0, ,2 15 ja 0,8 bis ja 1 bis Referenzkoordinaten südwestliche Ecke des Gitters UTM , ,0 Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 20

21 Diese Einteilung führt zu einer ausreichenden horizontalen und vertikalen Auflösung der Gebäude und erfüllt die Anforderung an die Windfeldberechnungen mit MISKAM, wonach die vertikale Gitterausdehnung mindestens das Dreifache des höchsten Gebäudes betragen soll. Die Rauigkeitslänge im Modellgebiet wurde auf z 0 = 0,1 m gesetzt, für die Dachrauigkeit wird ein Wert von 0,05 m verwendet. Die Wandrauigkeit wird auf 0,01 m gesetzt. Eine Darstellung des horizontalen Gitters und der so aufgelösten Gebäudestrukturen für die vertikale Schicht 1 in 0 m bis 0,8 m ü. Gr. ist in Anlage 4 dargestellt. In Anlage 4 ist zusätzlich die ab der vertikalen Schicht 5 (3,2 bis 4 m ü. Gr.) berücksichtigte Vegetation (s. Abschnitt 4.4.4) dargestellt Berücksichtigung von Gebäudeeinflüssen In dieser Untersuchung wurde der Einfluss der Gebäude durch eine Windfeldberechnung berücksichtigt. MISKAM wurde speziell für die Vorhersage zu erwartender verkehrsbedingter Immissionen (Straßenbau, Stadtplanung) entwickelt, es trägt gerade denjenigen physikalischen Prozessen Rechnung, die in der unmittelbaren Umgebung von Gebäuden Einfluss auf den Schadstofftransport ausüben. Diese durch die Gebäude beeinflussten Windfelder wurden dann in der Berechnung der Schadstoffausbreitung genutzt. Die Gebäudestrukturen im Rechengebiet wurden als Blockstrukturen auf das Rechengitter übertragen. Die Gebäudehöhen wurden vor Ort durch Messungen und Abschätzungen bestimmt. Schräge Dachstrukturen (Satteldach, Pultdach, etc.) werden dabei nicht explizit aufgelöst. Der Entwickler des Modells MISKAM empfiehlt in diesem Zusammenhang die Auflösung der Dachschräge als Treppenstruktur oder die Modellierung als Flachdach bei gleichzeitiger Herabsetzung der Firsthöhe. In diesem Fall wurde auf die zweite Variante zurückgegriffen und alle Gebäude mit einem Flachdach im Modell dargestellt (Anlage 5). Die Gebäudehöhen wurden entsprechend angepasst Berücksichtigung von Vegetationseinflüssen Aufgrund der topographischen Situation im Bereich Steinbergen ist eine Berücksichtigung weiterer auf die Ausbreitung von Luftschadstoffen Einfluss nehmender Strukturen angezeigt. Die dichte Bewaldung mit hochwüchsigen Laubbäumen im nördlichen bis nordwestlichen Bereich des Rechengebiets nimmt hierbei einen deutlichen Einfluss auf das Windfeld und damit das Ausbreitungsverhalten emittierter Luftschadstoffe im Kreuzungsbereich von B83 und B238. Das Waldgebiet sorgt in Hauptwindrichtung für eine Abbremsung des mittleren Windfelds. Desweiteren ist mit einer erhöhten turbulenten Vermischung hinter dem Waldgebiet zu rechnen. Durch die vorhandene Schneise im Durchbruch durch das Wesergebirge kann es zusätzlich zu einem kanalisierenden Effekt kommen. Insgesamt stellt die Berücksichtigung der Vegetation in diesem Fall eine konservativere Betrachtungsweise der Gesamtsituation dar. D. h., dass durch die Aufnahme der Vegetationsstrukturen in die Berechnung mit höheren Immissionswerten zu rechnen ist. Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 21

22 Die Laubbaumstrukturen werden daher mithilfe des WinMISKAM-Ergänzungsmoduls Vegetation und anhand von Literaturwerten zur Bestandshöhe, zur Blattflächendichte und zum Vegetationsbedeckungsgrad in das Modell übernommen. Die Bäume werden dabei lediglich mit ihrer Krone dargestellt, der Stammbereich in Bodennähe bleibt hindernisfrei. Da es sich im Bestand größtenteils um Laubbäume handelt, sind die beschriebenen Effekte hauptsächlich während der Vegetationsperiode im Sommerhalbjahr zu erwarten. Als Annahme zur sicheren Seite werden diese Effekte allerdings ganzjährig angenommen. Die angesetzten Werte für die Vegetation sind in Tabelle 4-6 zusammengefasst. Wo die Vegetation berücksichtigt wurde ist in Anlage 4 im Anhang dargestellt. Tabelle 4-6: Parameter Ansätze zur Berücksichtigung der Vegetation im Untersuchungsgebiet Ansatz Bestandshöhe (Schichten mit Vegetation) 5 23 (3,2 m 26,5 m) Blattflächendichte 1,1 m²/m³ Vegetationsbedeckungsgrad 100 % Quellmodellierung Die Verkehrsquellen wurden als Linienquellen mit Hilfe des WinMISKAM-Ergänzungsmoduls Linienquelle modelliert. Dieses verteilt die vorgegebenen Emissionen eines Stoffes auf einem Streckenabschnitt gleichmäßig auf die gesamte zuvor definierte Fahrbahnbreite als linienhafte Flächenquelle. Dies erfolgt individuell für jeden Streckenabschnitt im Rechengebiet anhand der zuvor berechneten Emissionsstärken. Die vertikale Erstreckung wird dabei auf die untersten beiden Modellschichten (0-0,8 m und 0,8-1,6 m ü. Gr.) verteilt. Die verkehrserzeugte Turbulenz wird so bereits bei der Quellmodellierung ansatzweise berücksichtigt. Die verkehrserzeugte Turbulenz wird allerdings in der späteren Aufbereitung der Daten in der Auswertung der statistischen Kenngrößen noch einmal explizit aufgenommen. Die Lage der Quellen und die angesetzten Emissionen auf Basis der Verkehrsstärken sind in Anlage 9 dargestellt NO-NO 2 -Umwandlung In Anlehnung an Anhang 3, Nr. 3 der TA Luft /5/ wird die Umwandlung von NO in NO 2 entsprechend der empirischen Vorgehensweise nach Romberg et al. /14/ berechnet. Der Grad der Umwandlung ist von der Ausbreitungsklasse und der Reisezeit der Stickoxide und damit von der Entfernung zwischen Beurteilungspunkt und Emissionsquelle abhängig. Im Modell MISKAM wird die Ausbreitung der Stickoxide (NO x = NO + NO 2 ) berechnet und anschließend für jeden Punkt des Rechengitters anhand der empirischen Formel nach Romberg et al. /14/ die NO 2 -Konzentration bestimmt. Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 22

23 5 Ergebnisse und Bewertung Die Immissions-Gesamtbelastung setzt sich zusammen aus der städtischen Hintergrundbelastung und den Immissionsbeiträgen der Straßen im lokalen Umfeld des Untersuchungsgebiets (Zusatzbelastung). Die Immissionen werden anhand der Immissionsgrenzwerte gemäß 39. BImSchV /1/ bewertet und ergänzend für die am höchsten belasteten Aufpunkte im Untersuchungsgebiet (Tabelle 5-1, Abbildung 3-1) ausgewiesen. Die Ergebnisse beziehen sich auf die Höhenschicht 1,6 bis 2,4 m ü. Gr (Atemhöhe 2 m ü. Gr.). Die Immissionskonzentrationen in den höheren Schichten liegen unterhalb der für die betrachtete Höhenschicht ermittelten Werte. Tabelle 5-1: Kriterien und Lage der ausgewerteten Aufpunkte mit maximalen Immissionswerten im Untersuchungsgebiet Aufpunkt Bereich Lage Beurteilungsrelevante Grenzwerte 1 Ständiger Aufenthalt von Menschen möglich Wohnhaus Arensburger Straße 2 (Kreuzungsnähe) Jahresmittelwerte PM 10, PM 2,5, NO 2 Ü. von Tagesmittelwerten PM 10 Ü. von Stundenmittelwerten NO 2 2 Ständiger Aufenthalt von Menschen möglich Gebäude Arensburger Straße 1 (Seniorenstift, Kreuzungsnähe) Jahresmittelwerte PM 10, PM 2,5, NO 2 Ü. von Tagesmittelwerten PM 10 Ü. von Stundenmittelwerten NO 2 3 Ständiger Aufenthalt von Menschen möglich Wohnhaus Rintelner Straße 1 (Kreuzungsnähe) Jahresmittelwerte PM 10, PM 2,5, NO 2 Ü. von Tagesmittelwerten PM 10 Ü. von Stundenmittelwerten NO 2 4 Ständiger Aufenthalt von Menschen möglich Wohnhaus Rintelner Straße 5 Jahresmittelwerte PM 10, PM 2,5, NO 2 Ü. von Tagesmittelwerten PM 10 Ü. von Stundenmittelwerten NO 2 5 Ständiger Aufenthalt von Menschen möglich Wohnhaus und gewerbliche Nutzung Rintelner Straße 9 (Tanzschule) Jahresmittelwerte PM 10, PM 2,5, NO 2 Ü. von Tagesmittelwerten PM 10 Ü. von Stundenmittelwerten NO 2 6 Ständiger Aufenthalt von Menschen möglich Wohnhaus Bückeburger Straße 14 Jahresmittelwerte PM 10, PM 2,5, NO 2 Ü. von Tagesmittelwerten PM 10 Ü. von Stundenmittelwerten NO 2 Ü. = Überschreitungen 5.1 Hintergrundbelastung Für die Hintergrundbelastung im Untersuchungsgebiet werden die Messwerte der Station Weserbergland in Rinteln verwendet /15/. Die Station ist Bestandteil des Messnetzes der Lufthygienischen Überwachung Niedersachsens und lediglich etwa 6 km südwestlich des Untersuchungsgebiets gelegen. Die Station ist als Station im vorstädtischen Hintergrund klassifiziert. Aus den Messdaten der letzten 5 Jahre wird der mittlere Wert der Immissionsbelastung durch NO 2, PM 10 und PM 2,5 ermittelt. Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 23

24 Die resultierenden Hintergrundbelastungen für das Untersuchungsgebiet sind in Tabelle 5-2 dargestellt. Tabelle 5-2: Jahresmittelwerte der Station Weserbergland (Rinteln) des LÜN NI und angesetzte Hintergrundbelastung im Untersuchungsgebiet NO 2 PM 10 PM 2,5 µg/m³ µg/m³ µg/m³ Mittelwert 14,6 18,2 13 angesetzte Hintergrundbelastung für Die ermittelten Werte wurden mit den vom Umweltbundesamt (UBA) erstellten flächendeckenden Karten der Gesamtbelastung für die Jahre 2010 bis 2013 (neuere Daten waren nicht verfügbar) verglichen. Hierbei konnte eine Übereinstimmung festgestellt werden, so dass die ermittelten Werte als Hintergrundbelastung im Untersuchungsgebiet für das Jahr 2015 angesetzt werden können. 5.2 Immissionsbeiträge der Straßen im lokalen Umfeld (Zusatzbelastung) Die Immissionsbeiträge der Straßen im lokalen Umfeld sind das Ergebnis der Ausbreitungsrechnung mit den Eingangsdaten des Kapitels 4.2. Die Ergebnisse werden an dieser Stelle nicht gesondert ausgewiesen, da hier nicht die Zusatzbelastung sondern die Gesamtbelastung (Abschnitt 5.3) als Beurteilungsgrundlage dient. 5.3 Gesamtbelastung (Jahresmittelwerte) In der Gesamtbelastung zur Beurteilung der Luftschadstoffsituation werden alle drei Luftschadstoffe betrachtet. Sowohl in ihrer flächenhaften Verteilung als auch an den ausgewählten Immissionsorten, die die Aufpunkte mit den höchsten Gesamtbelastungen im Untersuchungsgebiet darstellen. Ausgewertet wird die Schicht 3 in einer Höhe von 1,6 bis 2,4 m ü. Gr. Diese Schicht bildet hier die sog. Atemzone und ist daher für die Beurteilung an den Grenzwerten zum Schutz der menschlichen Gesundheit heranzuziehen Stickstoffdioxid NO 2 Die höchsten Immissionskonzentrationen treten im Bereich der Quellen und deren direkter Umgebung auf. Vor allem im Kreuzungsbereich von B83 und B238 werden sehr hohe Konzentrationen erreicht. Aber auch in weiteren Bereichen entlang der Straßen, an denen die Bebauung relativ nah an die Straße heranrückt. Im Bereich der Detmolder Straße macht sich zusätzlich der Effekt der berücksichtigten Vegetation bemerkbar, der für eine ungünstigere Ausbreitungssituation der emittierten Stoffe sorgt. Hier werden durch diesen Effekt ebenfalls hohe Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 24

25 Immissionskonzentrationen erreicht. Eine flächenhafte Darstellung der berechneten Immissionskonzentrationen für NO 2 als Jahresmittelwert ist in Anlage 13 im Anhang dargestellt. Insgesamt gesehen liegen die Werte der NO 2 -Konzentrationen klar über dem ermittelten Hintergrundniveau. Die Emissionen des Straßenverkehrs führen hier in den Bereichen direkt entlang der Straße zu einer deutlichen Zusatzbelastung. Die Punktwerte der am höchsten belasteten Immissionsorte im Untersuchungsgebiet sind in Tabelle 5-3 aufgelistet. Der am höchsten belastete Immissionsort ist dabei das Wohnhaus Rintelner Straße 1, das sich vor der Kreuzung von B238 und B83 zwischen den beiden Straßen befindet (Immissionsort 3 in Abbildung 3-1 auf Seite 12). Hier liegt die maximale punktuelle Konzentration bei 30,9 µg/m³. Die weiteren Immissionsorte mit hohen Immissionswerte liegen zwischen etwa 26 und 29 µg/m³ (Tabelle 5-3). Gemessen am Grenzwert zum Schutz der menschlichen Gesundheit der 39. BImSchV für NO 2 von 40 µg/m³, der hier als Maßstab zur Beurteilung der Gesamtbelastung heranzuziehen ist, liegen die Werte jedoch klar unter diesem Wert. Im weiteren Verlauf der B83 und auch der B238 innerhalb von Steinbergen, ist die Bebauung deutlich aufgelockerter oder weiter von der jeweiligen Straße entfernt. Die Verdünnung der emittierten Luftschadstoffe mit frischer Luft ist somit wesentlich effektiver. Es kommt daher in diesen Bereichen zu deutlich geringeren Zusatzbelastungen durch den Straßenverkehr, als es im Kreuzungsbreich und entlang der Detmolder Straße in Waldnähe der Fall ist. Die berechneten NO 2 -Jahresmittelwerte entsprechen insgesamt dem zu erwartenden Maß aus den deutschlandweit gewonnenen Messdaten in vergleichbaren Situationen. An städtischen verkehrsnahen Standorten mit deutlich höheren DTV-Werten als in diesem Bereich, kommt es in Deutschland derzeit noch regelmäßig zu Überschreitungen des Grenzwerts von 40 µg/m³. Solch eine Situation liegt hier in Bezug auf die Straßenverkehrsemissionen und die mit einzubeziehende Hintergrundbelastung nicht vor. Daher ist das Unterschreiten des NO 2 -Grenzwerts der 39. BImSchV hier auch plausibel Partikel der Größenklasse PM 10 Der luftgetragene Feinstaub wird in die zwei Größenklassen PM 10 und PM 2,5 unterschieden. Für die Partikel der Größenklasse PM 10 zeigen sich von der Verteilung der Immissionen im Rechengebiet Gemeinsamkeiten zur beschriebenen Verteilung des NO 2. Die höchsten Werte treten direkt an den Quellen auf, mit zunehmender Entfernung von den Quellen nimmt auch die hier berechnete Zusatzbelastung durch den Straßenverkehr ab und die Hintergrundbelastung dominiert. Eine flächenhafte Darstellung der berechneten Immissionskonzentrationen für PM 10 als Jahresmittelwert ist in Anlage 14 im Anhang dargestellt. Die Aufpunkte mit den höchsten Immissionskonzentrationen sind die selben wie schon bei NO 2. Die punktuellen Maxima der Jahresmittelwerte der PM 10 -Konzentration an den Immissionsorten ist in Tabelle 5-3 dargestellt. Der am höchsten belastete Immissionsort ist auch hier das Wohngebäude Rintelner Straße 1, an dem ein Jahresmittelwert der PM 10 -Konzentration von 24,0 µg/m³ ausgewiesen wird. Für die weiteren Immissionsorte werden Werte zwischen 21 und 23 µg/m³ berechnet (Tabelle 5-3). Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 25

26 Der Grenzwert der 39. BImSchV zum Schutz der menschlichen Gesundheit für PM 10 (Jahresmittelwert) von 40 µg/m³ wird an keinem relevanten Immissionsort überschritten. Der Grenzwert für den Jahresmittelwert der PM 10 -Gesamtbelastung von 40 µg/m³ wurde 2014 deutschlandweit an keiner Messstation überschritten /16/. Auch für PM 10 werden die höchsten Werte an städtischen verkehrsnahen Stationen mit deutlich höheren DTV-Werten erreicht. Die hier berechneten Jahresmittelwerte im Untersuchungsgebiet liegen klar unterhalb des Grenzwerts der 39. BImSchV von 40 µg/m³, was mit den Erfahrungen aus den deutschlandweiten Messungen übereinstimmt Partikel der Größenklasse PM 2,5 Die Zusatzbelastung durch den Straßenverkehr ist beim Feinstaub der Größenklasse PM 2,5 relativ gering. Es dominiert eindeutig die vorhandene Hintergrundkonzentration aus anderen Quellen. In den meisten Teilbereichen des Untersuchungsgebiets wird der Hintergrundwert für PM 2,5 durch die Zusatzbelastung aus dem örtlichen Straßenverkehr nur wenig angehoben. Deutlich höhere Werte sind nur quellnah zu beobachten. Insgesamt ähnelt die Verteilung der Immissionen dem der zuvor beschriebenen PM 10 -Konzentration. Eine flächenhafte Darstellung der berechneten Immissionskonzentrationen für PM 2,5 als Jahresmittelwert ist in Anlage 15 im Anhang dargestellt. An dem am höchsten belasteten Immissionsort wird ein punktueller Jahresmittelwert der PM 2,5 - Immissionskonzentration von 14,7 µg/m³ erreicht (Tabelle 5-3). Insgesamt sind die Unterschiede in den maximalen Belastungen an den Immissionsorten deutlich geringer als noch bei der NO 2 - oder auch bei der PM 10 -Gesamtbelastung (Tabelle 5-3). Der Grenzwert der 39. BImSchV für den Jahresmittelwert der PM 2,5 -Konzentration gilt erst seit dem Es gibt aber dennoch bereits Erfahrungen aus der deutschlandweiten Messung dieser Partikelgröße. Städtische Verkehrsmessstationen zeigen hierbei höhere Jahresmittelwerte als Stationen im städtischen oder ländlichen Hintergrund /16/. Insgesamt ist die Belastung aber deutlich unterhalb des Grenzwerts von 25 µg/m³, wie es auch hier die Berechnungen für das Untersuchungsgebiet ausweisen. Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 26

27 Tabelle 5-3: Ergebnisse Gesamtbelastung, höchst belastete Aufpunkte (1,6 2,4 m ü. Gr.) JMW Grenzwert Anteil am Grenzwert Kurzzeitgrenzwert Überschreitung des Grenzwerts / der maximalen Häufigkeit µg/m³ µg/m³ JMW Kurzzeitwert Maximalwerte Wohnhaus Arensburger Straße 2 NO 2 26, % 18 h > 200 µg/m³ nein nein PM 10 21, % 35 d > 50 µg/m³ nein nein PM 2, % - entfällt entfällt Maximalwerte Gebäude Arensburger Straße 1 (Seniorenstift) NO % 18 h > 200 µg/m³ nein nein PM 10 21, % 35 d > 50 µg/m³ nein nein PM 2,5 14, % - entfällt entfällt Maximalwerte Wohnhaus Rintelner Straße 1 NO 2 30, % 18 h > 200 µg/m³ nein nein PM % 35 d > 50 µg/m³ nein nein PM 2,5 14, % - entfällt entfällt Maximalwerte Wohnhaus Rintelner Straße 5 NO 2 29, % 18 h > 200 µg/m³ nein nein PM 10 23, % 35 d > 50 µg/m³ nein nein PM 2,5 14, % - entfällt entfällt Maximalwerte Wohnhaus Rintelner Straße 9 (Tanzschule) NO % 18 h > 200 µg/m³ nein nein PM 10 23, % 35 d > 50 µg/m³ nein nein PM 2,5 14, % - entfällt entfällt Maximalwerte Wohnhaus Bückeburger Straße 14 NO 2 29, % 18 h > 200 µg/m³ nein nein PM 10 23, % 35 d > 50 µg/m³ nein nein PM 2,5 14, % - entfällt entfällt JMW = Jahresmittelwert 5.4 Anforderungen an Tages- und Stundenmittelwerte Immissions-Tagesmittelwert für PM 10 Für die Beurteilung der Immissions-Tagesmittelwerte mit 35 zulässigen Überschreitungen von 50 g/m³ wäre eine genaue Überlagerung aller 365 Tagesmittelwerte der berechneten Immissionsbeiträge und der tatsächlichen Hintergrundbelastung erforderlich. Diese Vorgehensweise ist nur bei vorliegen der genauen Hintergrundbelastungen und der Verwendung der gleichen meteorologischen Bedingungen fachlich einwandfrei. Dazu müssten die Messwerte für die Hintergrundbelastung aus dem gleichen Jahr stammen wie die repräsentativen meteorologischen Daten (hier 2009) mit denen die Ausbreitungsrechnung durchgeführt wurde. Um dennoch zu einer Beurteilung zum Kurzzeit-Grenzwert für PM 10 zu gelangen, kann der aus langjährigen Messreihen in den bundesweiten Messnetzen bekannte Zusammenhang zwischen dem PM 10 -Jahresmittelwert und der Anzahl Überschreitungstage genutzt werden. Die sich auf die- Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 27

28 ser Basis ergebenden Regression dieser Beziehung ergibt, dass selbst unter Berücksichtigung eines Sicherheitszuschlages auf Grund der statistischen Unsicherheit der Beziehung, bei einem Jahresmittelwert von über 27 µg/m³ eine Überschreitung der zulässigen Anzahl der Überschreitungen des Tagesgrenzwertes sehr unwahrscheinlich ist. Allerdings existiert eine gewisse Streubreite, so dass es auch bei Werten deutlich oberhalb von 27 µg/m³ zu keiner unzulässigen Häufigkeit der Überschreitungstage kommt. Demnach ist für den höchst belasteten Aufpunkt innerhalb des Rechengebiets am Wohngebäude Rintelner Straße 1 in Kreuzungsnähe (punktueller Jahresmittelwert von 24 g/m³ PM 10 ) eine unzulässige Überschreitungshäufigkeit des Immissions-Tagesmittelwertes nicht zu befürchten. Dies gilt entsprechend für alle weiteren Immissionsorte im Untersuchungsgebiet. Dieses Resultat deckt sich mit den aktuellen Erfahrungen und Ergebnissen aus den Messnetzen der Bundesländer in Deutschland. Grenzwertüberschreitungen gegenüber der zulässigen Anzahl der Überschreitungstage werden nur noch vereinzelt festgestellt. Dabei treten diese Einzelsituationen zumeist an Verkehrsstationen mit für die Luftreinhaltung ungünstigen Standorten auf. Hierbei handelt es sich um enge Straßenschluchten mit einem ungünstigen Gebäudehöhe zu Straßenbreite-Verhältnis und deutlich erhöhten Straßenverkehrszahlen Immissions-Stundenwerte für NO 2 Für die Immissions-Stundenwerte für NO 2 ist eine einfache Überlagerung der berechneten Immissionsbeiträge und der städtischen Hintergrundbelastung aus den o.g. Gründen ebenfalls nicht möglich. Eine mehr als 18-malige Überschreitung des NO 2 -Stundenmittelwertes von 200 g/m 3, was in der 39. BImSchV als Grenzwert bezüglich des Kurzzeitwertes der NO 2 -Konzentration zum Schutz der menschlichen Gesundheit genannt wird, ist selten und tritt zumeist in Kombination mit der deutlichen Überschreitung des NO 2 -Jahresgrenzwertes von 40 g/m 3 auf. Diese Beziehung ist aus langjährigen Messreihen an den bundesweit durchgeführten Messungen der Länder ersichtlich. Hierbei kann davon ausgegangen werden, dass bei einem NO 2 -Jahresmittelwert unter 60 g/m 3 unzulässige Überschreitungen des Kurzzeit-Grenzwertes sehr unwahrscheinlich sind, während ab einem NO 2 -Jahresmittelwert von 80 g/m 3 von unzulässigen Überschreitungen des Kurzzeit- Grenzwertes ausgegangen werden kann. Auf der Grundlage der hier berechneten Ergebnisse für den Jahresmittelwert der NO 2 -Belastung ist entsprechend davon auszugehen, dass eine mehr als 18-malige Überschreitung des NO 2 - Stundenwertes auszuschließen ist. Dies deckt sich mit den Erfahrungen an vergleichbaren Messstationen in Deutschland. Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 28

29 5.5 Fazit Für die Ausbreitungsrechnung wurde ein sehr konservativer Ansatz zur Berechnung der Emissionen von Luftschadstoffen durch den Straßenverkehr zu Grunde gelegt. Dies beinhaltet die Ansätze zu den Verkehrszahlen sowie den Fahrmodi auf den Streckenabschnitten im Untersuchungsgebiet. Desweiteren wurden für die Luftreinhaltung ungünstige Randbedingungen angenommen, die zu einer Überschätzung der tatsächlichen Situation führen. Vor diesem Hintergrund und im Vergleich zu den aus Messungen in den deutschlandweit durchgeführten Messungen in vergleichbaren Situationen, stellen die Ergebnisse der Ausbreitungsrechnung eine leicht überschätzende Annäherung an die tatsächlichen Verhältnisse im Bereich Steinbergen dar. Eine Überschreitung der Grenzwerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit aus der 39. BImSchV ist für Stickstoffdioxid (NO 2 ) sowie für Feinstaub der Größenklassen PM 10 und PM 2,5 im Jahresmittelwert steht nicht zu befürchten. Die Überschreitung der ebenfalls einzuhaltenden Kurzzeitgrenzwerte kann für NO 2 bezogen auf den Stundemittelwert ebenfalls ausgeschlossen werden. Für PM 10 kann es bezogen auf den Tagesmittelwert durchaus zu Überschreitungen kommen, die allerdings auch an Stationen in Reinluftgebieten auftreten können, da hier die Hintergrundkonzentration als dominierende Größe auftritt. Ein mehr als 35-maliges Überschreiten dieses Grenzwerts kann allerdings ausgeschlossen werden. Vom Straßenverkehr gehen im Bereich Steinbergen bezogen auf die Grenzwerte für Luftschadstoffe der 39. BImSchV keine Gefahren für die menschliche Gesundheit aus. Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 29

30 6 Quellenverzeichnis /1/ 39. BImSchV (2010): Neununddreißigste Verordnung zur Durchführung des Bundes- Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über Luftqualitätsstandards und Emissionshöchstmengen 39. BImSchV) in der Fassung der Bekanntmachung vom 2. August 2010 (BGBl. I S. 1065). /2/ WHO air quality guidelines global update Report on a Working Group Meeting, Bonn, Germany, October World Health Organization, Copenhagen, Denmark, /3/ Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit. Feinstaub. Diffuser Staub Klares Handeln. Juni /4/ World Health Organization WHO (2014): Ambient outdoor air quality and health. Fact sheet No March abgerufen am /5/ TA Luft (2002): Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft - TA Luft) vom 24. Juli /6/ INFRAS (2013): HBEFA 3.2: Update of Emission Factors for EURO 5 and EURO 6 vehicles for the HBEFA Version 3.2, Report No. I-31/2013/ Rex EM-I 2011/20/679; Bern, 06. Dezember /7/ Kraftfahrt-Bundesamt Fahrzeugstatistik (2014): Der Fahrzeugbestand im Überblick am 1. Januar 2014 /8/ BaSt (2005): PM 10 -Emissionen an Außerortsstraßen. Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Verkehrstechnik, Heft V125, Bergisch-Gladbach, Juni /9/ Schmidt, Düring und Lohmeyer (2011): Einbindung des HBEFA 3.1 in das FIS Umwelt und Verkehr sowie Neufassung der Emissionsfaktoren für Aufwirbelung und Abrieb des Straßenverkehrs. Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG, Radebeul, unter Mitarbeit der TU Dresden sowie der BEAK Consultants GmbH. Im Auftrag des Landesamtes für Umwelt, Geologie und Landwirtschaft Sachsen. Juni /10/ CORINAIR (2007): EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook EEA (European Environment Agency). /11/ VDI 3782 Blatt 7 (2003): Umweltmeteorologie Kfz-Emissionsbestimmung Luftbeimengungen. Düsseldorf: Beuth Verlag. /12/ VDI-Richtlinie 3783 Blatt 13: Umweltmeteorologie, Qualitätssicherung in der Immissionsprognose, Anlagenbezogener Immissionsschutz, Ausbreitungsrechnung gemäß TA Luft. Düsseldorf, Januar /13/ VDI-Richtlinie 3783, Blatt 9: Prognostische mikroskalige Windfeldmodelle. Evaluierung für Gebäudeund Hindernisumströmung. Düsseldorf, Beuth, November /14/ Romberg, E., Bösinger, R., Lohmeyer, A., Ruhnke, R., Röth, E. (1996): NO-NO 2 -Umwandlung für die Anwendung bei Immissionsprognosen für Kfz-Abgase. Gefahrstoffe-Reinhaltung der Luft, Band 56, Heft 6, S /15/ Lufthygienische Überwachung Niedersachsen (2015): LUEN/aktuelle_messwerte/ /16/ Umweltbundesamt (2015): Luftqualität 2014, vorläufige Auswertung. Dessau-Roßlau, Stand Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite 30

31 Anhang Anlage 1: Übersicht der Streckenabschnitte im Rechengebiet Abschnitt Abschnittlänge Steigung / Neigung KFZ SV-Anteil LSA in km in % N % B83 Rechtsabbieger Geradeaus vor LSA B238 N 99, ,5% ja B238 Rechtsabbieger B83 SO 30, ,9% nein B238 Linksabbieger vor LSA B83 NW 88, ,9% ja B83 Geradeausspur vor LSA B83 NW 86, ,5% ja B238 Geradeausspur vor LSA B238 N 88, ,9% ja B83 Linksabbieger vor LSA B238 S 65, ,5% ja B83 Geradeausspur vor LSA B83 SO 71, ,5% ja B83 Linksabbieger vor LSA B238 N 52, ,5% ja B83 Rechtsabbieger vor LSA B238 S 72, ,5% ja B238 Geradeaus N Kreuzungsbereich 52, ,9% nein B83 Geradeaus NW Kreuzungsbereich Spur 1 55, ,5% nein B83 Rechtsabbieger B238 N Kreuzungsbereich 46, ,5% nein B83 Geradeaus SO Kreuzungsbereich 40, ,5% nein B83 Linksabbieger B238 N Kreuzungsbereich 41, ,5% nein B238 Rechtsabbieger Geradeaus vor LSA B83 NW 48, ,9% ja B238 Geradeaus S Kreuzungsbereich 65, ,9% nein B83 Geradeaus NW Kreuzungsbereich Spur 2 56, ,5% nein B238 Rechtsabbieger B83 NW Kreuzungsbereich 28, ,9% nein B238 Linksabbieger vor LSA B83 SO 48, ,9% ja B238 Linksabbieger B83 SO Kreuzungsbereich 54, ,9% nein B238 Linksabbieger B83 NW Kreuzungsbereich 53, ,9% nein B83 Fahrweg SO bis Lindenstrasse 414, ,5% nein B83 Fahrweg NW bis Kreuzung B , ,5% nein B238 Fahrweg N bis Kreuzung B83 344, ,9% nein B238 Fahrweg S bis Beekebreite 420, ,9% nein B83 Rechtsabbieger B238 S Kreuzungsbereich 36, ,5% nein B83 Fahrweg NW ab Kreuzung B238 Spur 1 391, ,5% nein B83 Fahrweg NW ab Kreuzung B238 Spur 2 390, ,5% nein B83 Fahrweg SO im Wald Spur 2 335, ,5% nein B83 Fahrweg SO im Wald Spur 1 336, ,5% nein B238 Fahrweg S im Wald 169, ,9% nein B238 Fahrweg N im Wald 220, ,9% nein B83 Fahrweg NW bis Lindenstrasse 443, ,5% nein B83 Fahrweg SO ab Lindenstrasse 480, ,5% nein B238 Fahrweg W ab Beekebreite 281, ,9% nein B238 Fahrweg O bis Beekebreite 282, ,9% nein B83 Linksabbieger B238 S Kreuzungsbereich 53, ,5% nein TÜV-Auftrags-Nr.: / 215UBP066 Anlagen Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite I

32 Anlage 2: Modellierte Straßenabschnitte und Gebäude TÜV-Auftrags-Nr.: / 215UBP066 Anlagen Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite II

33 Anlage 3: MISKAM-Rechengitter mit Gebäuden Anlage 4: MISKAM-Rechengitter mit Gebäuden, Vegetation und Emissionen TÜV-Auftrags-Nr.: / 215UBP066 Anlagen Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite III

34 Anlage 5: 3D-Ansicht der Süden) digitalisierten Gebäude im Rechengebiet (Blick von Norden nach TÜV-Auftrags-Nr.: Projekt/Kunde: / 215UBP066 Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Anlagen Seite IV

35 Anlage 6: Emissionsfaktoren für das Bezugsjahr 2015 in g/km für PKW und LKW Verkehrssituation Steigung PKW Kaltstart (nur PKW) LKW NO x pm-1 pm-2 NO x pm-1 NO x pm-1 pm-2 Agglo/FernStr-City/50/fluessig 0% 0,2956 0,0264 0,0260 0,0378 0,0297 2,8021 0,1236 0,1000 Agglo/FernStr-City/50/fluessig -4% 0,1516 0,0237 0,0260 0,0378 0,0297 1,0342 0,1014 0,1000 Agglo/FernStr-City/50/fluessig -2% 0,2089 0,0247 0,0260 0,0378 0,0297 1,9259 0,1093 0,1000 Agglo/FernStr-City/50/fluessig +2% 0,4087 0,0280 0,0260 0,0378 0,0297 3,2401 0,1392 0,1000 Agglo/FernStr-City/50/fluessig +4% 0,5528 0,0303 0,0260 0,0378 0,0297 4,3357 0,1516 0,1000 Agglo/FernStr-City/50/dicht 0% 0,3260 0,0269 0,0330 0,0378 0,0297 3,3588 0,1306 0,3500 Agglo/FernStr-City/50/dicht -4% 0,1910 0,0245 0,0330 0,0378 0,0297 1,7458 0,1090 0,3500 Agglo/FernStr-City/50/dicht -2% 0,2481 0,0256 0,0330 0,0378 0,0297 2,7186 0,1181 0,3500 Agglo/FernStr-City/50/dicht +2% 0,4186 0,0286 0,0330 0,0378 0,0297 3,6668 0,1452 0,3500 Agglo/FernStr-City/50/dicht +4% 0,5480 0,0307 0,0330 0,0378 0,0297 4,5774 0,1584 0,3500 Agglo/FernStr-City/50/gesaettigt 0% 0,3425 0,0274 0,0400 0,0378 0,0297 4,1727 0,1376 0,7000 Agglo/FernStr-City/50/gesaettigt -4% 0,2017 0,0247 0,0400 0,0378 0,0297 2,1970 0,1142 0,7000 Agglo/FernStr-City/50/gesaettigt -2% 0,2585 0,0259 0,0400 0,0378 0,0297 3,2335 0,1234 0,7000 Agglo/FernStr-City/50/gesaettigt +2% 0,4512 0,0291 0,0400 0,0378 0,0297 4,3191 0,1537 0,7000 Agglo/FernStr-City/50/gesaettigt +4% 0,5973 0,0312 0,0400 0,0378 0,0297 5,0305 0,1674 0,7000 Agglo/FernStr-City/50/stop+go 0% 0,5884 0,0332 0,0450 0,0378 0,0297 8,8775 0,1833 1,2000 Agglo/FernStr-City/50/stop+go -4% 0,4417 0,0306 0,0450 0,0378 0,0297 5,6101 0,1548 1,2000 Agglo/FernStr-City/50/stop+go -2% 0,5003 0,0317 0,0450 0,0378 0,0297 7,2315 0,1676 1,2000 Agglo/FernStr-City/50/stop+go +2% 0,6816 0,0349 0,0450 0,0378 0,0297 9,5855 0,1996 1,2000 Agglo/FernStr-City/50/stop+go +4% 0,7901 0,0368 0,0450 0,0378 0,0297 9,8517 0,2171 1,2000 Agglo/Erschliessung/30/fluessig 0% 0,4388 0,0296 0,0260 0,0378 0,0297 5,7439 0,1519 0,2800 Agglo/Erschliessung/30/fluessig -4% 0,2781 0,0264 0,0260 0,0378 0,0297 3,0365 0,1261 0,2800 Agglo/Erschliessung/30/fluessig -2% 0,3420 0,0277 0,0260 0,0378 0,0297 4,4373 0,1367 0,2800 Agglo/Erschliessung/30/fluessig +2% 0,5651 0,0319 0,0260 0,0378 0,0297 5,9499 0,1676 0,2800 Agglo/Erschliessung/30/fluessig +4% 0,6804 0,0335 0,0260 0,0378 0,0297 6,2700 0,1840 0,2800 Agglo/Erschliessung/30/dicht 0% 0,3820 0,0287 0,0350 0,0378 0,0297 5,9477 0,1534 0,5000 Agglo/Erschliessung/30/dicht -4% 0,2483 0,0259 0,0350 0,0378 0,0297 3,2059 0,1276 0,5000 Agglo/Erschliessung/30/dicht -2% 0,3056 0,0271 0,0350 0,0378 0,0297 4,6010 0,1382 0,5000 Agglo/Erschliessung/30/dicht +2% 0,4722 0,0302 0,0350 0,0378 0,0297 6,1708 0,1695 0,5000 Agglo/Erschliessung/30/dicht +4% 0,6089 0,0328 0,0350 0,0378 0,0297 6,4973 0,1864 0,5000 Agglo/Erschliessung/30/gesaettigt 0% 0,4231 0,0297 0,0450 0,0378 0,0297 6,7028 0,1608 1,2000 Agglo/Erschliessung/30/gesaettigt -4% 0,2825 0,0266 0,0450 0,0378 0,0297 3,5797 0,1332 1,2000 Agglo/Erschliessung/30/gesaettigt -2% 0,3421 0,0286 0,0450 0,0378 0,0297 5,1060 0,1447 1,2000 Agglo/Erschliessung/30/gesaettigt +2% 0,5301 0,0312 0,0450 0,0378 0,0297 7,1184 0,1775 1,2000 Agglo/Erschliessung/30/gesaettigt +4% 0,6588 0,0331 0,0450 0,0378 0,0297 7,2801 0,1948 1,2000 Agglo/Erschliessung/30/stop+go 0% 0,5884 0,0332 0,0450 0,0378 0,0297 8,8775 0,1833 1,2000 Agglo/Erschliessung/30/stop+go -4% 0,4417 0,0306 0,0450 0,0378 0,0297 5,6101 0,1548 1,2000 Agglo/Erschliessung/30/stop+go -2% 0,5003 0,0317 0,0450 0,0378 0,0297 7,2315 0,1676 1,2000 Agglo/Erschliessung/30/stop+go +2% 0,6816 0,0349 0,0450 0,0378 0,0297 9,5855 0,1996 1,2000 Agglo/Erschliessung/30/stop+go +4% 0,7901 0,0368 0,0450 0,0378 0,0297 9,8517 0,2171 1,2000 TÜV-Auftrags-Nr.: / 215UBP066 Anlagen Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite V

36 Anlage 7: Emissionsfaktoren für Aufwirbelung und Abrieb in g/(km*fz) Straßentyp Verkehrszustand PKW LKW PM 10 PM 2,5 PM 10 PM 2,5 Flüssig 0,026 0,020 0,100 0,085 Fernstraße (City) Dicht 0,033 0,020 0,350 0,085 Gesättigt 0,040 0,020 0,700 0,085 Stop&Go 0,045 0,020 1,200 0,085 Erschließungsstraßen (30 km/h Höchstgeschwindigkeit) Flüssig 0,035 0,020 0,350 0,085 Dicht 0,050 0,020 0,500 0,085 Gesättigt 0,045 0,020 1,200 0,085 Stop&Go 0,045 0,020 1,200 0,085 TÜV-Auftrags-Nr.: / 215UBP066 Anlagen Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite VI

37 Anlage 8: Verkehrsstärken (DTV-Wert) der Streckenabschnitte und Fahrspuren in KFZ/24 h für das Jahr 2015 TÜV-Auftrags-Nr.: / 215UBP066 Anlagen Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite VII

38 Anlage 9: NO x -; PM 2.5 (pm-1)- und PM 10 -Emissionen (in mg/(m * s)) im Rechengebiet TÜV-Auftrags-Nr.: / 215UBP066 Anlagen Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite VIII

39 Anteil Fahrzeuge an Tagesverlauf gesamt 10,0% 9,0% 8,0% 7,0% 6,0% 5,0% 4,0% 3,0% 2,0% 1,0% 0,0% PKW LKW Stunde Anlage 10: Tagesganglinien des PKW- und LKW-Verkehrs nach VDI 3782 Bl. 7 Anlage 11: Windrose der Windrichtungshäufigkeit und -stärke im Kreuzungsbereich (nach Modifikation der Daten für Wunstorf durch das Gelände) für das Jahr 2009 TÜV-Auftrags-Nr.: / 215UBP066 Anlagen Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite IX

40 Anlage 12: Häufigkeitsverteilung der Windgeschwindigkeit im Kreuzungsbereich (nach Modifikation der Daten für Wunstorf durch das Gelände) für das Jahr 2009 TÜV-Auftrags-Nr.: / 215UBP066 Anlagen Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite X

41 Anlage 13: Gesamtbelastung Jahresmittelwert NO 2 (Schicht 1,6-2,4 m) TÜV-Auftrags-Nr.: / 215UBP066 Anlagen Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite XI

42 Anlage 14: Gesamtbelastung Jahresmittelwert PM 10 (Schicht 1,6-2,4 m) TÜV-Auftrags-Nr.: / 215UBP066 Anlagen Projekt/Kunde: Stadt Rinteln Immissionsprognose Straßenverkehr Steinbergen Seite XII