Luftqualität an Straßen und 30. März 2017 in Bergisch Gladbach

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1 Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik Prof. Dr. techn. G. Scheffknecht Luftqualität an Straßen und 30. März 2017 in Bergisch Gladbach Räumliche und zeitliche Variabilität von NO 2 und Partikeln entlang einer verkehrsreichen Bundesstraße in Stuttgart Ergebnisse von Fahrradmessungen und Passivsammler-Messungen Referent: Dr.-Ing. Ulrich Vogt 1, Co-Autoren: Abdul Samad 1, Janani Venkatraman Jagatha 1, Andreas Mezger 1, Kaan Karacasulu 1, Dr. Ulrich Reuter 2 1 Universität Stuttgart, Abteilung Reinhaltung der Luft, Pfaffenwaldring 23, Stuttgart 2 Landeshauptstadt Stuttgart, Amt für Umweltschutz, Abteilung Klimatologie, Gaisburgstr. 4, Stuttgart Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

2 Einführung Lageplan Innenstadt Stuttgart Quelle: Google-Maps Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

3 Einführung Fakten über Stuttgart Im Süden Deutschlands herrschen geringe Windgeschwindigkeiten Stuttgart hat sehr niedrige Windgeschwindigkeiten (~2 m/s) wegen Kessellage -> schlechte Durchlüftung, langsamer Abtransport der freigesetzten Emissionen Keine Ringautobahnen bzw. wenige Umgehungsstraßen -> viel Durchgangsverkehr, viele Emissionen Enge Straßenschluchten -> schlechte Durchlüftung, langsamer Abtransport der freigesetzten Emissionen Höchste Feinstaub- und NO 2 -Immissionsmesswerte in ganz Deutschland Stuttgart Am Neckartor ist dreckigste Kreuzung Deutschlands EU-Vertragsverletzungsverfahren und Gerichtsverfahren laufen Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

4 Einführung Zielsetzung Verkehrsaufkommen auf B14: ca bis > Fahrzeuge/Tag entlang B14 Messkampagne I: Ermittlung der Partikel- und NO 2 -Konzentration entlang der stark befahrenen Bundesstraße B14. Werden die Grenzwerte voraussichtlich an anderen Streckenabschnitten ebenfalls überschritten? Wie ist die Abnahme der Konzentrationen mit der Entfernung zur Straße, u.a. im Schlosspark? Wie verhalten sich die NO 2 -Konzentrationen mit zunehmender Höhe? Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

5 Einführung Zielsetzung Verkehrsaufkommen auf B14: ca bis > Fahrzeuge/Tag entlang B14 Messkampagne II: Mobile Messungen (Partikel und NO 2 ) und NO x -/NO 2 -Passivsammlermessungen in der unmittelbaren Umgebung der Messstation Am Neckartor. -> Warum treten dort die höchsten Konzentrationen auf? Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

6 Mobile Messungen - Messfahrzeug und Messtechnik Mobile Messungen - Messfahrzeug: Fahrrad, Messungen auf Gehweg - Messtechnik: PM: Aerosolspektrometer (0,3 10µm), Fa. Grimm, Modell 1.108, NO 2 : Flüssig-Chemilumineszenz, Fa. Scintrex, Modell LMA3 Positionsbestimmung: GPS - 9 Messtage, bis , 48 Fahrten - 6 Messtage, bis , 31 Fahrten Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

7 NO 2 in µg/m³ Ergebnisse der mobilen Messungen Konzentrationsverlauf am , 7:20 bis 12:20 Uhr NO2 - mobil NO2 - städtischer Hintergrund Starke zeitliche Variabilität der Konzentrationen Großer lokaler Beitrag der Quelle Verkehr zur NO 2 -Belastung Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

8 PM 10 in µg/m³ Ergebnisse der mobilen Messungen Konzentrationsverlauf am , 7:20 bis 12:20 Uhr PM10 - mobil PM10 - städtischer Hintergrund (Bad Cannstatt) Starke zeitliche Variabilität der Konzentrationen Lokaler Beitrag der Quelle Verkehr zur PM10-Belastung Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

9 Ergebnisse der mobilen Messungen NO 2 -Konzentrationsverteilung am , 7:20 bis 8:30 Uhr Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

10 Ergebnisse der mobilen Messungen NO 2 -Konzentrationsverteilung am , 7:20 bis 8:30 Uhr Ausfahrt Park beim Landtag 3 m bis zur Fahrbahn Querstraßen Grünstreifen Parkhaus Grünfläche Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

11 Ergebnisse der mobilen Messungen NO 2 -Konzentrationsverteilung am , 7:20 bis 8:30 Uhr Messungen direkt an Straße Straßenkreuzung Querstraße Warten an Ampel Baulücke Grünstreifen Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

12 Ergebnisse der mobilen Messungen Zusammenfassung in Teilabschnitte, , ganztags Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

13 Ergebnisse der mobilen Messungen Zusammenfassung in Teilabschnitte, , ganztags Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

14 Ergebnisse der mobilen Messungen Abklingkurve: B14 Park Abklingkurve NO 2 -Konzentration in µg/m Abstand zur B Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

15 Ergebnisse der NO 2 -Passivsammlermessungen bis Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

16 Mobile Messungen und Passivsammlermessungen Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

17 Mobile Messungen NO 2 -Konzentrationen 8. bis Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

18 Passivsammlermessungen - Horizontalverteilung Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

19 Concentration of pollutants in µg/m³ Passivsammlermessungen Mean NO2 Mean NOx Mean NO Distance from the road (m) Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

20 Distance from the ground (m) Passivsammlermessungen NO x -, NO-, NO 2 -Vertikalprofile h g 1f 1e NO2 NOx d 1c 1b 1a NO Concentration in µg/m³ Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

21 Ausblick: BMBF-Projekt Stadtklima im Wandel Modul 3DO 6/2016 5/ Intensivmessphasen Berlin, Hamburg, Stuttgart Ballonmessungen Fahrradmessungen Messungen mit der Zacke (Zahnradbahn) Kontinuierliche Messungen (NO 2 -Passivsammler) Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

22 Ausblick: BMBF-Projekt Stadtklima im Wandel Modul 3DO Mobile Messungen - Fahrradmessungen Meteorologische Parameter: Temperatur, relative Feuchte, Luftdruck, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Strahlung, Koordinaten (GPS) Luftverunreinigungen: Black-Carbon, PM 0,3-10 µm, Ultrafeine Partikel, O 3, NO, NO 2 Video Fahrten entlang verschiedener Routen durch die Stadt Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

23 Zusammenfassung Mobile Messungen (Fahrradmessungen) eignen sich sehr gut, um die horizontale Verteilung der Luftverunreinigungen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung zu bestimmen. Die Luftverunreinigungen nehmen mit Abstand zur Quelle (Straße) sehr schnell ab. NO 2 stärker als Partikel. Es existiert ein starker vertikaler Gradient der NO x -/NO-/NO 2 -Konzentrationen. Entlang der stark befahrenen Bundesstraße B14 im Stadtgebiet von Stuttgart existieren mehrere Streckenabschnitte mit hohen Konzentrationen. Jedoch treten die höchsten Konzentrationen im Umfeld der LUBW- Spotmessstation Am Neckartor auf. Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen

24 Vielen Dank! Ulrich Vogt Telefon +49 (0) Fax +49 (0) Universität Stuttgart Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik Pfaffenwaldring Stuttgart Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik - Dr.-Ing. Ulrich Vogt Luftqualität an Straßen