NABEL. Das Nationale Beobachtungsnetz für Luftfremdstoffe. Messnetz Stationen Messresultate

Transkript

1 NABEL Das Nationale Beobachtungsnetz für Luftfremdstoffe Messnetz Stationen Messresultate

2 Inhaltsverzeichnis 3 Editorial 4 Das NABEL misst die Luftverschmutzung 6 Organisation des Messnetzes, Messprogramm 7 Lage der NABEL-Stationen 8 Standorttypen im NABEL 1 Betrieb des Messnetzes 12 NABEL-Messresultate 18 Verwendung der Resultate 2 Die Schweizer Luft auf einen Blick 21 Das Ziel: Gesunde und saubere Luft 22 Weitere Informationen

3 Editorial Luft sieht man nicht, man nimmt sie kaum wahr. Luft scheint unveränderlich, immer gleich. Tatsächlich? Erinnern wir uns an den wundervollen Duft nach Harz beim Waldspaziergang im Sommer oder an den Gestank der Dieselabgase in der Grossstadt. Unsere Nasen, aber auch die Messgeräte des NABEL sind sehr empfindliche Sensoren für Luftfremdstoffe. Beide können Luftfremdstoffkonzentrationen von einigen Millionstelgramm pro Kubikmeter Luft bereits wahrnehmen. Während unsere Nasen aber nur für wenige dieser Stoffe derart empfindlich sind, können wir mit modernen Messgeräten eine grosse Palette von Luftfremdstoffen erfassen. Warum messen wir sie überhaupt? Weil gewisse Luftfremdstoffe bereits bei tiefen Konzentrationen schädlich sind. Die Folgen sind bekannt: Sie reichen von Schleimhautreizungen, Augenbrennen, erhöhter Anfälligkeit für Atemwegserkrankungen bis zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Todesfällen durch die Luftverschmutzung. Auch Pflanzen und Gebäude werden durch Luftfremdstoffe geschädigt. Grund genug, um auf saubere Luft hinzuarbeiten. Dank umfangreichen Forschungsarbeiten ist vieles über die Schädlichkeit von Luftfremdstoffen bekannt. Mit Hilfe dieser Kenntnisse konnten für zahlreiche Luftschadstoffe Immissionsgrenzwerte festgelegt werden. Wir können die Messresultate des NABEL mit diesen Grenzwerten vergleichen und die Qualität der Luft beurteilen. Das Messnetz dient also der Messung und Bewertung der Luftqualität, gibt Trends an, zeigt, wo Handlungsbedarf nach Luftreinhalte-Massnahmen besteht, und dient der Erfolgskontrolle auf nationaler und internationaler Ebene. Zudem werden die Daten für viele wissenschaftliche Zwecke genutzt. Als Verantwortlicher für das Messnetz danke ich dem ganzen NABEL- Team für die seit Jahren ausserordentlich gute Zusammenarbeit und die hochstehende Qualität der Messung und Datenauswertung. Ein Messnetz allein führt nicht zu sauberer Luft. Aber das Erfassen und Beurteilen der Luftqualität und die Vermittlung dieser Information an Behörden und Bevölkerung sind wichtige Schritte auf dem Weg dazu. Urs Nyffeler Chef Sektion Grundlagen Abteilung Luftreinhaltung, BUWAL Das NABEL-Team von BUWAL und EMPA NABEL 3

4 Woher kommt die Luftverschmutzung? Seit Beginn der 5er- und 6er-Jahre ist der Ausstoss von Luftschadstoffen stark angestiegen, verursacht durch ein starkes Wirtschaftswachstum und eine grosse Verkehrszunahme. Natürliche Quellen wie Vulkanausbrüche, Waldbrände, Erosion, haben die Luft nie in dem Ausmass belastet, wie dies menschliche Aktivitäten heute tun. Wir atmen ein Luftgemisch ein, das je nach Örtlichkeit schwach bis stark verschmutzt ist und sowohl die menschliche Gesundheit als auch die Umwelt beeinträchtigen kann. Das NABEL misst die Luftverschmutzung Drei Vorgänge sind für die Belastung mit Luftschadstoffen wesentlich: Emission (Schadstoffausstoss an der Quelle) Transmission (Ausbreitung und teilweise Umwandlung der Schadstoffe in der Luft) Immission (Schadstoffkonzentration oder -deposition am Ort des Einwirkens) Emission Immission Transmission Emission Immission Als Emissionen werden in der Lufthygiene Prozesse bezeichnet, bei denen der Atmosphäre Stoffe zugemischt werden, die vorher nicht oder nur in geringen Mengen darin enthalten waren. Sowohl menschliche Aktivitäten wie Autofahren und Heizen als auch industrielle, gewerbliche und landwirtschaftliche Tätigkeiten verursachen Emissionen von Schwefeldioxid (SO 2 ), Stickoxiden (NO x ), Kohlenmonoxid (CO), flüchtigen organischen Verbindungen (VOC), Staub und Schwermetallen (z.b. Blei, Kadmium). Neben den von Menschen verursachten (=anthropogenen) Emissionen gibt es auch Emissionen aus natürlichen Quellen. Gemessen am Gesamtausstoss betragen die natürlichen Emissionen von SO 2, NO x und CO in der Schweiz weniger als 2 Prozent. Bei den VOC beträgt der Anteil der natürlichen Emissionen rund 25 Prozent. Die anthropogenen Emissionen überwiegen also in der Schweiz die natürlichen Emissionen bei weitem. 4 NABEL

5 Welche Folgen hat die Luftverschmutzung? Die Kenntnisse über die Auswirkungen der Luftverschmutzung auf die menschliche Gesundheit haben sich in den letzten Jahren stark verbessert. Heute ist bekannt, dass die Luftverschmutzung nicht nur in Extremsituationen (zum Beispiel Smog), sondern auch im Alltag gesundheitliche Folgen hat. Da die Luftschadstoffe vor allem über die Atemwege mit dem Organismus in Kontakt kommen, werden die häufigsten Auswirkungen dort festgestellt. Ozon, Stickstoffdioxid und Schwefeldioxid, wie auch Feinstaub und Rauch führen zu Reizungen der Schleimhäute. Die Folge sind gerötete Augen, Rachen- und Halsentzündungen, Einschränkung der Lungenfunktion, Verschlechterung der Abwehrkraft und dadurch eine grössere Anfälligkeit gegenüber Atemwegsinfektionen. Bestehende Krankheiten können sich verschlechtern, und es kommt zu einer Zunahme von Notfallkonsultationen und Spitaleintritten wegen Atemwegsproblemen und zu vorzeitigen Todesfällen. Neben den Atemwegen sind auch noch weitere Organe von der Luftverschmutzung betroffen: flüchtige Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid gelangen über das Blut ins Gehirn und ins Herz. Symptome wie Kopfschmerzen, Schwindel, Übelkeit und Herzklopfen sind erste Anzeichen einer zu hohen Belastung. Blei und Kadmium gelangen zum Teil über die Lunge ins Blut und lagern sich in Knochen, Zähnen, Leber und Nieren ab. Blei führt bereits in geringen Mengen zu Entwicklungsstörungen bei Kindern. Was will das NABEL? Systematische Messungen von Schadstoffen in der Aussenluft werden in der Schweiz etwa seit Mitte der 6er-Jahre durchgeführt, wobei man sich damals primär auf die Schadstoffe Schwefeldioxid und Staub konzentrierte. Seit 1968 beteiligt sich die Schweiz mit zwei Messstationen an internationalen Messprogrammen. Daraus ging 1978 das Nationale Beobachtungsnetz für Luftfremdstoffe (NABEL) hervor. Die Luftreinhalte-Verordnung (LRV) vom 16. Dezember 1985 verpflichtet die Behörden, die Luftverschmutzung zu erheben. Das Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL) nimmt diese Aufgabe auf gesamtschweizerischer Ebene wahr, indem es mit dem NABEL qualitativ hoch stehende Messresultate liefert. Das NABEL ist zudem ein wichtiges Kontrollinstrument für den Vollzug der LRV, da es mit den langjährigen Messreihen zeigt, ob die gegen die Luftverschmutzung ergriffenen Massnahmen von Erfolgen gekrönt sind und sich die Luftbelastung vermindert hat. Vor allem durch Säuren (aus NO 2 und SO 2 ), die gasförmig, mit Staubpartikeln oder mit dem Regen transportiert werden, können Gebäudeschäden verursacht und Kulturdenkmäler zerstört werden. Luftverschmutzung ist ein wichtiger Faktor, der zur Schwächung und Destabilisierung des Ökosystems Wald führt und Schäden und Ertragseinbussen an landwirtschaftlichen Kulturen verursacht. Im NABEL werden Luftschadstoffe von gesamtschweizerischer Verbreitung und Bedeutung gemessen. Dabei handelt es sich vor allem um Schadstoffe, die von einer Vielzahl von Emittenten verursacht und in der ganzen Schweiz in beträchtlichen Mengen in die Luft gestossen werden. Wie wird die Luftverschmutzung beurteilt? Die Luftbelastung wird mit Hilfe von Immissionsgrenzwerten beurteilt. Diese sind in der Luftreinhalte-Verordnung (LRV) so festgelegt, dass für Luftschadstoffbelastungen unterhalb der Grenzwerte im Allgemeinen keine schädlichen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit oder die Umwelt auftreten. Bereits bei geringfügigen Überschreitungen des Immissionsgrenzwertes für Ozon reagieren zum Beispiel empfindliche Personen mit Reizungen der Augen und Atemwege. Je höher die Konzentrationen, umso mehr Personen sind betroffen und umso stärker sind die Beschwerden und Funktionsstörungen. Neben den NABEL-Messstationen sind heute ungefähr 1 weitere Messstationen von Kantonen und Städten in Betrieb, die kontinuierlich mehrere Luftschadstoffe messen. NABEL 5

6 Organisation des Messnetzes Das NABEL-Messnetz besteht aus 16 über die ganze Schweiz verteilten Messstationen und einer Messnetzzentrale. Die Messstationen werden im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL) von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) in Dübendorf betrieben. Die EMPA ist zuständig für den Betrieb und die Wartung der Messstationen, die Qualitätssicherung und die Datenkontrolle. Die Messnetzzentrale mit der Datenbank befindet sich im BUWAL in Ittigen. Das BUWAL ist zuständig für das Konzept des Messnetzes, das Datenmanagement, den Betrieb der Zentrale, die Auswertung der Daten und die Datenpublikation. Im Normalbetrieb ruft die Zentrale automatisch alle sechs Stunden via Modem und Telefonnetz die Daten von den Stationen ab und speichert sie in der Datenbank. In der Zentrale werden die Daten ausgewertet und regelmässig publiziert ( siehe Seiten 18 und 19). Messwerte BUWAL: Messnetzzentrale Datenauswertung NABEL Stationen Betrieb, Wartung Datenbereinigung Datenpublikation: Berichte, Teletext, Internet,...; Datenweitergabe Beurteilung der Luftqualität EMPA: Betrieb Messstationen, Qualitätssicherung Messprogramm Gasförmige Schadstoffe Staub und Staubniederschlag Flüchtige organische Verbindungen (VOC) Ozon (O 3 ), Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO 2 ), Stickoxide (NO x ), Schwefeldioxid (SO 2 ), Kohlenmonoxid (CO) Lungengängiger Feinstaub (PM1), Staubniederschlag (insgesamt), Schwermetalle im PM1 (Blei und Kadmium) und im Staubniederschlag (Blei, Kadmium, Thallium und Zink), Schwefel im Feinstaub, Stickstoffaerosole Gesamt-VOC, Nicht-Methan-VOC, Methan, einzelne VOC-Komponenten Regeninhaltsstoffe Meteorologische Messgrössen Verkehrszähler ph-wert, Leitfähigkeit, Sulfat, Nitrat, Chlorid, Ammonium, Natrium, Kalium, Magnesium, Kalzium Windrichtung und -geschwindigkeit, Windspitzen, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Globalstrahlung, Strahlungsbilanz, Niederschlag, Luftdruck Anzahl Fahrzeuge 6 NABEL

7 Lage der NABEL-Stationen Basel Lägeren Zürich Härkingen Tänikon Dübendorf Chaumont Rigi Bern Payerne Davos Lausanne Jungfraujoch Sion Magadino Lugano Reproduziert mit Bewilligung des Bundesamts für Landestopographie (BA2574) GIS-Kartographie: BUWAL, Sektion Forschung und Umweltbeobachtung Die Schadstoffbelastung in der Schweiz zeigt grosse räumliche Unterschiede, die in erster Linie von der Art des Standortes und den dort vorhandenen Emissionsquellen abhängen. Es ist daher sinnvoll, eine Klassierung der Messstationen nach Standorttypen vorzunehmen. Das NABEL-Messnetz erfasst die Luftschadstoffbelastung an solchen Standorttypen, die repräsentativ sind für alle Stufen der Belastung, von sehr niedrig bis sehr hoch. Belastung an den Standorttypen Luftbelastung Stadtzentrum, an Strasse Stadtzentrum, in Park Agglomeration Ländlich, an Autobahn Ländlich, unterhalb 1 m ü. M. Ländlich, oberhalb 1 m ü. M. Hochgebirge NO 2 SO 2 CO O 3 PM1 Legende: Immissionsgrenzwert häufig/stark überschritten Immissionsgrenzwert teilweise überschritten Immissionsgrenzwert praktisch immer eingehalten NABEL 7

8 Standorttypen im NABEL Stadtzentrum, an Strasse NO 2 SO 2 CO O 3 PM1 Bern, Bollwerk Lausanne, Areal der Bibliothèque Pour Tous Stadtzentrum, in Park NO 2 SO 2 CO O 3 PM1 Lugano, Park des alten Ospedale Civico Zürich, Zeughaushof Kaserne Agglomeration NO 2 SO 2 CO O 3 PM1 Basel-Binningen, Parkgelände des astronomischen Institutes der Universität Basel Dübendorf, EMPA-Areal Ländlich, an Autobahn NO 2 SO 2 CO O 3 PM1 Härkingen, Landwirtschaftsgebiet Sion-Aérodrome, Areal des Flugplatzes 8 NABEL

9 Ländlich, unterhalb 1 m ü. M. NO 2 SO 2 CO O 3 PM1 Lägeren, im Wald Magadino, Areal der landwirtschaftlichen Forschungsanstalt in Cadenazzo Payerne, Areal der Station Aérologique der SMA MeteoSchweiz Tänikon, Areal der landwirtschaftlichen Forschungsanstalt Ländlich, oberhalb 1 m ü. M. NO 2 SO 2 CO O 3 PM1 Chaumont, 114 m ü. M., Jurahöhe in extensiv genutztem Landwirtschaftsgebiet Davos, 164 m ü. M., alpin, im Wald südöstlich des Davosersees Rigi, Seebodenalp, 13 m ü. M., Nordhang, extensiv genutztes Landwirtschaftsgebiet Hochgebirge NO 2 SO 2 CO O 3 PM1 Jungfraujoch, 358 m ü. M., hochalpin Die Station Jungfraujoch nimmt eine Sonderstellung im NABEL-Messnetz ein. Zusammen mit den zwei anderen hochalpinen Stationen Zugspitze in Deutschland und Hohenpeissenberg in Österreich dient sie mit ihrer äusserst geringen Luftschadstoffbelastung als Hintergrundstation für die untere freie Troposphäre im mitteleuropäischen Raum. Die Station Jungfraujoch ist seit vielen Jahren in verschiedene internationale Messprogramme eingebunden. NABEL 9

10 Betrieb des Messnetzes Für den Betrieb des NABEL ist die EMPA in Dübendorf zuständig. Die Messung einer grossen Anzahl von Messgrössen über einen mehrjährigen Zeitraum stellt grosse Anforderungen an den Betrieb des Messnetzes. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Anspruch auf lückenlose, kontinuierliche Messreihen mit internationaler Vergleichbarkeit und hoher Konsistenz der Daten besteht. Grösste Beachtung muss der Auswahl der Messverfahren, den regelmässigen Tests der eingesetzten Messgeräte, der internationalen Vergleichbarkeit der Messresultate, der Wartung und Kalibration der Messstationen, der Validierung der Daten sowie der gesamten Dokumentation geschenkt werden. Messverfahren Luftfremdstoffe Schwefeldioxid (SO 2 ) Stickoxide (NO/NO 2 ) Ozon (O 3 ) Kohlenmonoxid (CO) Nichtmethan-VOC Schwebestaub Metalle im Schwebestaub (Blei, Kadmium) Schwefel im Schwebestaub Staubniederschlag Metalle im Staubniederschlag (Blei, Kadmium, Thallium und Zink) Regeninhaltsstoffe Stickstoffaerosole 1) Jungfraujoch Zeitauflösung 1 2 Stunde / Tag 1) 1 2 Stunde 1 2 Stunde 1 2 Stunde 1 2 Stunde Tag Jahr Tag Monat Jahr Tag Tag Messmethode UV-Fluoreszenz / Absorption in H 2 O 2, Sulfatbestimmung mit Ionenchromatographie Chemilumineszenz UV-Absorption Infrarot-Absorption FID- und ECD-Detektor gravimetrische Bestimmung Plasma-Massenspektrometrie Röntgenfluoreszenz Staubniederschlag nach Bergerhoff-Methode Plasma-Massenspektrometrie Ionenchromatographie Ionenchromatographie Datenkontrolle Täglich werden die Daten der automatischen Messgeräte einer ersten Plausibilitätskontrolle unterzogen. Falls notwendig, erfolgt eine Korrektur aufgrund der manuellen Kalibration. Anschliessend werden die Daten nach folgenden Gesichtspunkten eingehend geprüft: Variabilität Ist die Variabilität (Sprung von aufeinanderfolgenden Werten) realistisch? Abhängige Messgrössen Ist der Verlauf von abhängigen Substanzen (chemische Reaktion, gleiche Quellen) konsistent? Plausibilitätsgrenzen Liegen die Messwerte innerhalb der stationsspezifischen Maximal- bzw. Minimalwerte? Verlauf Entspricht der Tages-, Wochen-, Jahresgang dem erwarteten Verlauf? Vergleichbare Standorte Verhalten sich Stationen unter vergleichbaren Bedingungen (gleicher Belastungstyp, gleiche Wetterlage) ähnlich? Vollständigkeit Passen die Daten vor und nach einer Lücke (Anlaufzeit eines Gerätes) in die Messreihe? 1 NABEL

11 Die hohen Ansprüche an Luftmessungen langjähriger Messreihen zur Ermittlung von Überschreitungen der Immissionsgrenzwerte und für Trendanalysen erfordern umfassende Massnahmen zur Qualitätssicherung: Wartung Die Messstationen werden alle zwei Wochen aufgrund eines Wartungsplans, welcher die fälligen Arbeiten sowie deren Ausführungsintervall enthält, gewartet. Alle ausgeführten Arbeiten werden dokumentiert. Kalibration Bei den kontinuierlichen Messungen wird alle 25 Stunden eine automatische Überprüfung ausgelöst, 14-täglich werden die Messgeräte manuell kalibriert. Regelmässiger Gerätetest Alle Messgeräte durchlaufen vor dem ersten Einsatz und anschliessend in regelmässigen Abständen Gerätetests, bei welchen Kenngrössen wie Kalibrierfunktion (Linearität), Drift (Stabilität), Signalrauschen, Einstellzeit, Nachweisgrenze, Bestimmungsgrenze, Wiederholbarkeit und Selektivität (Querempfindlichkeit) ermittelt werden. Rückverfolgbarkeit Alle Messresultate werden auf ein Normal zurückgeführt, was die nationale wie auch internationale Vergleichbarkeit der Messungen gewährleistet. Im NABEL werden ein Standard-Referenz- Photometer des NIST (National Institute of Standards and Technology, USA) als Normal für Ozon, und Referenzgase des NIST als Normale für SO 2, NO und CO verwendet. Ringversuche In Ringversuchen vergleichen sich verschiedene Messnetzbetreiber. Das NABEL nimmt regelmässig an nationalen und internationalen Ringversuchen teil. Parallelmessungen im Feld Bei Methoden- oder Gerätetypenwechsel werden zur weiteren Kontrolle zusätzlich Parallelmessungen im Feld durchgeführt. Qualitätssicherung Labor Primärnormale des NABEL NO, SO 2, O 3, CO Kalibrationsrack (Messgeräte) Transfernormal Messstation Vergleich Transfernormal manuelle Kalibration alle 14 Tage Messgeräte Kalibration automatischer Zero/Spancheck alle 25 Stunden Rückverfolgbarkeit der Messungen auf die Normale des NABEL Kalibrierlabor: Rückführung der Transfernormale auf die NABEL-Referenz und Durchführung der Gerätetests NABEL 11

12 NABEL-Messresultate Die Auswertung der NABEL-Messdaten erfolgt in der Messnetzzentrale im BUWAL. Hier werden die Daten analysiert und interpretiert. Die Resultate werden für interessierte Fachstellen, Medien und Öffentlichkeit regelmässig in Form von schriftlichen und elektronischen Publikationen zugänglich gemacht. Daneben werden NABEL- Daten auch an weitere interessierte Kreise, wie Forschungsinstitute oder internationale Organisationen weitergegeben. Die Auswertungen der NABEL-Daten bilden eine wichtige Grundlage für die Beurteilung der Luftbelastung durch den Vergleich mit den Immissionsgrenzwerten, für die Erfolgskontrolle und die Weiterentwicklung der schweizerischen Luftreinhaltepolitik. Etwas Statistik Aus den Messdaten werden statistische Grössen wie Mittelwerte und Perzentilwerte gebildet. Stunden- oder Tagesmittelwerte repräsentieren die Kurzzeitbelastung, Jahresmittelwerte die Langzeitbelastung. Perzentilwerte charakterisieren die Verteilung der Messwerte. So ist etwa der 98-Prozentwert der Halbstundenwerte (derjenige Wert, unterhalb dessen 98 Prozent der Werte liegen) ein Mass für kurzfristige Belastungsspitzen. Arbeitsplatz in der NABEL-Zentrale Wie gibt man Schadstoffkonzentrationen an? Folgende Einheiten werden verwendet: mg/m 3 Milligramm pro Kubikmeter; 1 mg = 1/1 Gramm µg/m 3 Mikrogramm pro Kubikmeter, 1 µg = 1/1 Gramm ppm «parts per million», 1 Teil pro Million (Volumenverhältnis) ppb «parts per billion», 1 Teil pro Milliarde (Volumenverhältnis) 12 NABEL

13 Stickstoffdioxid: Jahresmittelwerte [µg/m 3 ] Stickstoffdioxid: Jahresmittelwerte 1999 [µg/m 3 ] Bern Lausanne Zürich Grenzwert Lugano Basel Dübendorf Härkingen Stadt, Strasse Agglomeration Voralpen/Jura Sion Payerne Tänikon Magadino Lägeren Chaumont Stadt, Park Land Alpen Grenzwert Rigi Davos Jungfraujoch Stickoxide Stickoxide (NO x ), vor allem Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO 2 ), entstehen in allen Verbrennungsprozessen. Hauptemittent von Stickoxiden ist der motorisierte Strassenverkehr. Deshalb liegt auch die Belastung mit Stickstoffdioxid vor allem in den grossen Städten und entlang der Hauptverkehrsstrassen noch immer über dem Grenzwert für das Jahresmittel (3 µg/m 3 ). In den Agglomerationen ist die Situation etwas besser, aber erst auf dem Land und fern von Strassen liegen die NO 2 - Immissionen deutlich unter dem Grenzwert. Die Belastung mit Stickoxiden ist in den letzten Jahren zurückgegangen, was vor allem auf technische Massnahmen (Katalysator) zurückzuführen ist. Von Ende der 8er- Jahre bis etwa 1994 zeigt der Trend der NO 2 -Immissionen nach unten. Seither haben sie aber kaum mehr weiter abgenommen Flüchtige organische Verbindungen (VOC) Nichtmethan-VOC: Entwicklung [mg/m 3 ],25 Die Gruppe der VOC (volatile organic compounds) umfasst eine Vielfalt von flüchtigen organischen Verbindungen. Diese sind zum Teil selbst schädlich (wie etwa das Krebs erregende Benzol) und vielfach Vorläufer-Schadstoffe für die Ozonbildung. Im NABEL werden VOC an ausgewählten Stationen sowohl als Einzelkomponenten als auch als Summe aller Nichtmethan-VOC gemessen.,2,15,1,5, Dübendorf Zürich NABEL 13

14 Ozon Beim bodennahen Ozon spielen die kurzzeitigen Spitzenwerte in Bezug auf die Gesundheit eine grosse Rolle. Die Grenzwerte der Luftreinhalte-Verordnung beziehen sich deshalb auch nicht auf das Jahresmittel, sondern auf den maximalen Stundenmittelwert eines Jahres und den 98-Prozent- Wert eines Monats. Beide Grenzwerte werden Jahr für Jahr an allen Stationen deutlich überschritten Ozon: Anzahl Überschreitungen des 1h-Immissionsgrenzwertes von 12 µg/m 3 Alpensüdseite Voralpen/Jura Land Agglomeration Stadt, Park Alpen Ozon wird in komplizierten photochemischen Reaktionen aus den Vorläuferstoffen NO x und VOC gebildet, wobei die Sonneneinstrahlung und die Verfrachtung der Schadstoffe von der Stadt aufs Land eine wichtige Rolle spielen. Hohe Ozonkonzentrationen treten vor allem bei schönem Sommerwetter auf, und sie variieren wie das Wetter von Jahr zu Jahr beträchtlich. Die Ozonwerte im Tessin sind deutlich höher als auf der Alpennordseite, dies als Folge der höheren Sonneneinstrahlung und der Nähe zur Grossagglomeration Mailand. Niedrige Ozonwerte findet man hingegen an hoch gelegenen, alpinen Standorten. Belastung durch kurzzeitige Ozonspitzenwerte 98%-Werte des ozonreichsten Monats, 1999 [µg/m 3 ] Grenzwert 5 Zürich Lugano Basel Dübendorf Magadino Payerne Tänikon Lägeren Chaumont Rigi Davos Jungfraujoch Die Ozonbelastung ist in den letzten zehn Jahren weniger stark zurückgegangen als die Vorläuferschadstoffe. Vor allem die Spitzenwerte haben sich zurückgebildet. Um die übermässigen Ozon-Immissionen grossräumig auf das Niveau heute geltender Luftqualitätsrichtlinien zu senken, müssen die NO x - und VOC- Emissionen gegenüber heute nochmals halbiert werden. 14 NABEL

15 Schwebestaub Vor 1997 wurde Schwebestaub im NABEL als Gesamtstaub (TSP) gemessen. Ab 1997 wird neu der lungengängige Feinstaub (PM1) gemessen. Seit 1998 beziehen sich auch die Grenzwerte der Luftreinhalte-Verordnung auf PM1. Die Belastung mit Schwebestaub ist in den letzten Jahren zurückgegangen. Die gemessenen Werte für PM1 liegen aber auch 1999 fast überall über dem Grenzwert Schwebestaub (TSP bis 1996, PM1 ab 1997): Entwicklung [µg/m 3 ] Stadt, Strasse Stadt, Park Agglomeration Land Voralpen/Jura Grenzwert Vor allem an den verkehrsnahen Standorten und in den Städten und Agglomerationen wird der Grenzwert für das Jahresmittel von PM1 deutlich überschritten. Auf dem Land liegen die Werte im Bereich des Grenzwertes, lediglich an den Standorten über 1 m ü.m. wird der Grenzwert eingehalten. Lungengängiger Feinstaub (PM1): Jahresmittelwerte 1999 [µg/m 3 ] Grenzwert Bern Zürich Lugano Basel Dübendorf Magadino Härkingen Sion Payerne Tänikon Chaumont Rigi Spitzenwerte der Feinstaubbelastung treten während winterlichen Inversionslagen mit Nebel und schwachem Wind auf, wie untenstehende Figur am Beispiel der Station Dübendorf für das Jahr 1998 zeigt. Dabei wird auch der Grenzwert für das Tagesmittel von PM1 (5 µg/m 3 ) häufig überschritten. Lungengängiger Feinstaub (PM1), Tagesmittelwerte 1998 [µg/m 3 ] Grenzwert Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Who is who im Schwebestaub TSP (total suspended particulates): Schwebestaub insgesamt PM1 (particulate matter < 1 µm): Lungengängiger Feinstaub, Staubteilchen mit einem aerodynamischen Durchmesser kleiner als 1 µm (1 µm = 1/1 Millimeter) NABEL 15

16 Schwefeldioxid Im Unterschied zu den Problemschadstoffen Stickoxide, Schwebestaub und Ozon, deren Grenzwerte nach wie vor überschritten werden, konnte bei anderen Schadstoffen die Belastung zum Teil deutlich unter die Grenzwerte gesenkt werden. Zu diesen Schadstoffen gehören das Schwefeldioxid, das Kohlenmonoxid und die Schwermetalle (vor allem Blei und Kadmium) im Schwebestaub und Staubniederschlag Schwefeldioxid: Entwicklung [µg/m 3 ] Grenzwert Stadt Agglomeration Land Voralpen/Jura Alpen Schwefeldioxid war in den siebziger und achtziger Jahren noch einer der Problemschadstoffe. Dank den getroffenen Massnahmen, vor allem der Umstellung auf schwefelarmes Heizöl und Erdgas, ist die Belastung mit Schwefeldioxid auf ein Viertel der Belastung zu Beginn der achtziger Jahre reduziert worden und liegt heute deutlich unterhalb des Grenzwertes Blei im Schwebestaub [ng/m 3 ] Blei im Staubniederschlag [µg/(m 2 Tag)] Schwermetalle Kadmium im Schwebestaub [ng/m 3 ] 1,5 1,25 1,,75,5,25 Kadmium im Staubniederschlag [µg/(m 2 Tag)] 2, 1,5 1,,5 Legende: Stadt, Strasse Stadt, Park Agglomeration Land Voralpen/Jura Alpen Grenzwert, Von allen wichtigen Luftschadstoffen ist die Belastung mit Blei am deutlichsten zurückgegangen. Dieser Rückgang ist insbesondere die Folge der Einführung von unverbleitem Benzin. Auch die Belastung mit Kadmium ist dank reduzierter Emissionen deutlich zurückgegangen. 16 NABEL

17 Das NABEL misst auch das Wetter Ozonkonzentration [µg/m 3 ] Ozonkonzentration Sonnenstrahlung Abhängigkeit der Ozonbildung von der Sonneneinstrahlung (6 Sommertage im Juli 1999, NABEL-Station Basel): Während Schönwetterperioden wird tagsüber immer mehr Ozon gebildet. Nachts und bei schlechtem Wetter wird Ozon wieder abgebaut : 12: : 12: : 12: : 12: : 12: 3.7. : 12: : An allen NABEL-Stationen werden neben den Luftschadstoffen auch die wichtigsten meteorologischen Grössen gemessen (Wind, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Strahlung, Niederschlag, Druck). Meteorologische Messungen sind wesentlich für das Verständnis der Luftschadstoffe, so hängt etwa die Ozonbildung stark von der Sonneneinstrahlung ab, bei Regen können Schadstoffe wieder aus der Atmosphäre ausgewaschen werden, der Wind bestimmt, wohin Schadstoffe verfrachtet werden, und Inversionslagen können zu hohen Schadstoffbelastungen führen. Schadstoffe, die mit dem Regen kommen Sulfat im Regen: Jahresmittelwerte [mg S/I] 1,2 1,,8 Nitrat im Regen: Jahresmittelwerte [mg N/I],6,5,4,6,4 Dübendorf Payerne,3,2 Dübendorf Payerne,2, Sonneneinstrahlung [W/m 2 ] An mehreren NABEL-Stationen werden auch die Regen-Inhaltsstoffe analysiert (Säuregehalt, Sulfat, Nitrat etc.). Dies ist wichtig für die Bestimmung des Eintrags von Schadstoffen in den Boden. Die NABEL-Messungen zeigen, dass die Einträge von Säure und Stickstoffverbindungen abgenommen haben. Für empfindliche Ökosysteme sind sie aber nach wie vor zu gross. NABEL 17

18 Verwendung der Resultate Berichte NABEL-Jahresbericht NABEL-Monatsbericht Immissions-Messwertebericht Bericht über die lufthygienischen Massnahmen des Bundes und der Kantone jährliche Publikation der Resultate, Auswertungen und Interpretationen des NABEL-Messnetzes monatliche Publikation der Resultate und Auswertungen des NABEL-Messnetzes jährliche Publikation der Resultate des NABEL, der kantonalen und kommunalen Messnetze Bericht des Bundesrates an das Parlament Elektronische Publikationen Teletext tägliche Aktualisierung der Luftschadstoffdaten für Ozon, Stickstoffdioxid und Schwefeldioxid mit Grenzwertvergleich Internet tägliche Aktualisierung der Luftschadstoffdaten für Ozon, Stickstoffdioxid und Schwefeldioxid; mehrjährige Messreihen vorhanden Vgl. weitere Informationen S NABEL

19 Datenweitergabe für wissenschaftliche Untersuchungen (Auswahl) Calculation and Mapping of Critical Thresholds in Europe, CCE Status Report 1997 Jungfraujoch: Studien von Universitäten Pollumet SAPALDIA SCARPOL Untersuchungen zu kritischen Belastungen und Einträgen von Luftschadstoffen in empfindliche Ökosysteme (Waldböden, alpine Seen usw.) Untersuchungen in der unteren freien Troposphäre zur Photochemie des Ozons und zu Austauschprozessen Luftverschmutzung und Meteorologie in der Schweiz Zusammenhänge zwischen Luftverschmutzung und Atemwegserkrankungen bei Erwachsenen Schweizer Studie über Atemwegsbeschwerden und Allergien bei Schulkindern Datenweitergabe, z.b. Euroairnet jährliche Weitergabe der NABEL-Daten in die Datenbank der Europäischen Umweltagentur (EEA) Exceedance of EC Ozone Threshold Values in Europe in 1998 Datenanfragen jährlicher Bericht der Europäischen Umweltagentur (EEA) über die Ozon-Belastung in Europa ungefähr 1 Anfragen pro Jahr für die Weiterverwendung der NABEL-Daten NABEL 19

20 Die Schweizer Luft auf einen Blick Wie hat sich die Schadstoffbelastung während der letzten Jahre verändert? Veränderung der Schadstoffbelastung zwischen 1988 und 1999 (Trendentwicklung der Jahresmittelwerte; beim Ozon Trendentwicklung der maximalen Einstundenwerte). Am deutlichsten ist der Rückgang für Schwefeldioxid und Blei. % -1% -2% -3% -4% -5% -6% -7% -8% -9% Schwefeldioxid Stickstoffdioxid Stickoxide Nichtmethan-VOC Schwebestaub PM1 Blei im PM1 Kadmium im PM1 Staubniederschlag Blei im Staubniederschlag Kadmium im Staubniederschlag Zink im Staubniederschlag Chlorid im Regen Nitrat im Regen Sulfat im Regen Ammonium im Regen Regen: Leitfähigkeit Kohlenmonoxid Ozon Werden die Grenzwerte eingehalten? Schadstoffbelastung 1999 im Vergleich zu den Grenzwerten der Luftreinhalte-Verordnung. In Schwarz ebenfalls eingezeichnet sind die Werte für die einzelnen Stationen (Jahresmittelwerte, bzw. maximale Tagesmittelwerte für Kohlenmonoxid und maximale 1-h-Werte für Ozon, für alle NABEL-Stationen ausser den alpinen Stationen Davos und Jungfraujoch). Diese Abbildung zeigt besonders deutlich die drei Problemschadstoffe Stickstoffdioxid, Ozon und PM1, für die die Grenzwerte an zahlreichen Stationen überschritten sind. 25% 2% 15% 1% 5% % Schwefeldioxid Stickstoffdioxid Schwebestaub PM1 Blei im PM1 Kadmium im PM1 Staubniederschlag Blei im Staubniederschlag Kadmium im Staubniederschlag Zink im Staubniederschlag Kohlenmonoxid Ozon 2 NABEL

21 Das Ziel: Gesunde und saubere Luft Das NABEL-Messnetz mit seinen über die ganze Schweiz verteilten 16 Messstationen gibt einen guten Überblick über die Luftqualität an verschiedenen Standorttypen. Es wird ergänzt durch kantonale und kommunale Messstationen. Damit verfügt die Schweiz über ein sehr dichtes Netz von Messstandorten. Da das erweiterte NABEL-Messnetz seit neun Jahren in Betrieb ist (die «ältesten» Stationen liefern sogar schon seit über 2 Jahren Daten), können Trends beobachtet und der Erfolg der getroffenen Luftreinhalte-Massnahmen überprüft werden. Das NABEL-Messnetz liefert Daten über eine Vielzahl von chemischen, meteorologischen und zum Teil auch weiteren Parametern wie Verkehrsdichte. Die Ermittlung von Schadstoffkonzentrationen bei den tiefen Werten, wie sie in der Luft auftreten, stellt hohe Anforderungen. Der Qualitätskontrolle wird im NABEL-Messnetz grosses Gewicht beigemessen, denn die Messresultate müssen zuverlässig sein. Der Vergleich der Messresultate mit den Bewertungskriterien für die Luftqualität (Immissionsgrenzwerte) zeigt die bestehenden Probleme auf. Daraus lässt sich der Handlungsbedarf ableiten und die Notwendigkeit von Luftreinhalte-Massnahmen begründen. Das Messnetz ist somit ein wichtiges Instrument für die Luftreinhalte-Politik. Es zeigt die Erfolge der Luftreinhalte- Massnahmen der Schweiz und der Nachbarländer. Auf diese Erfolge dürfen wir mit Freude und Genugtuung blicken und sie als Ansporn nehmen, auch die verbleibenden Probleme zu lösen. Die Daten des NABEL-Messnetzes stossen national und international auf Interesse. Um sie einem grossen Publikum möglichst aktuell zugänglich zu machen, werden moderne Kommunikationsmittel wie Teletext und Internet genutzt. Bei allen Aktivitäten behalten wir das wichtigste Ziel vor Augen: für saubere und gesunde Luft für Mensch und Umwelt zu sorgen. NABEL 21

22 Weitere Informationen Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft Abteilung Luftreinhaltung CH-33 Bern Kontaktperson: Dr. Paul Filliger Tel Fax paul.filliger@buwal.admin.ch Internet Teletext Publikationen zum NABEL Publikationen zur Luftreinhaltung in der Schweiz Multimedia Homepage der Abteilung Luftreinhaltung des BUWAL. Aktuelle Messdaten, Informationen zum Messnetz unter den Stichworten «Aktuell» und «Immissionen». NABEL-Seiten der EMPA Homepage des Cercl Air und der schweizerischen Lufthygienefachstellen des Bundes, der Kantone und der Städte. Seiten 656/657 SF DRS1 und 74/75 SF DRS2: Aktuelle Messdaten. NABEL Jahresbericht: Messresultate des Nationalen Beobachtungsnetzes für Luftfremdstoffe. Herausgegeben durch das BUWAL. Auch in Französisch, erscheint jährlich. NABEL Monatsbericht: Messresultate des Nationalen Beobachtungsnetzes für Luftfremdstoffe. Herausgegeben durch das BUWAL. Auch in Französisch, erscheint monatlich. Technischer Bericht zum Nationalen Beobachtungsnetz für Luftfremdstoffe: 2, 164 S. Herausgegeben durch die EMPA. Kontaktperson: Frau Dr. Brigitte Buchmann, Tel , brigitte.buchmann@empa.ch LuftPost: Die Luftreinhaltung in der Schweiz. Publikumsbroschüre des Cercl Air und der Lufthygienefachstellen des Bundes, der Kantone und der Städte. 1996, 48 S. Auch in Französisch und Italienisch. Bezugsquellen: kantonale Fachstellen für Lufthygiene und BUWAL. Sommer-Smog: Das Magazin für saubere Luft. 1999, 32 S. Herausgegeben durch das BUWAL. Auch in französisch und italienisch. Luftverschmutzung und Gesundheit: Publikumsbroschüre der Ärztinnen und Ärzte für Umweltschutz, Basel 1997, 84 S. Bezugsquelle: Sekretariat AefU, Postfach 41, 413 Basel. Umwelt in der Schweiz 1997: Daten, Fakten, Perspektiven. Umweltbericht des BUWAL und des Bundesamtes für Statistik, Bern, 1997, 376 S. Auch in Französisch, Italienisch und Englisch. Bezugsquelle: EDMZ, 33 Bern. Immissionsmesswerte 1999: Messdaten von stationären, kontinuierlich betriebenen Messstationen für Luftschadstoffe, zusammengestellt durch die Schweiz. Gesellschaft der Lufthygieniker (Cercl Air) und das BUWAL. Elektronische Publikation, unter Stichworte «Immissionen», «Immissionsmesswerte Schweiz». Erscheint jährlich. Bericht über die lufthygienischen Massnahmen des Bundes und der Kantone: Bericht des Bundesrates an das Parlament, 23. Juni Bezugsquelle: EDMZ, 33 Bern. A!R: Multimedia-CD zum Thema Luft und Luftverschmutzung Erhältlich beim BUWAL. 22 NABEL

23 Herausgeber: Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL) CH-33 Bern Konzept, Inhalt und Redaktion: ARIAS Haudenschild und Bürgi, Luftreinhaltung und Umweltberatung, Bern BUWAL, Abteilung Luftreinhaltung EMPA, Abteilung Luftfremdstoffe/ Umwelttechnik Begleitung BUWAL: Paul Filliger, Urs Nyffeler, Norbert Ledergerber Gestaltung und Layout: Giger & Partner, Zürich Bildnachweis: S. 2/3: EMPA; S. 4: PhotoDisc; S. 5: l. AFU St.Gallen, r. PhotoDisc; S. 8/9/11: EMPA; S. 12: Documenta Natura, Bern; S. 21: Incolor. Bezugsquelle: Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft, Dokumentation, CH-33 Bern Fax docu@buwal. admin.ch Bestellnummer: DIV-511-D BUWAL 21 NABEL 23

24