Modellgestützte Voruntersuchungen zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung. Osnabrück 05/2011

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1 Staatliches Gewerbeaufsichtsamt Hildesheim Modellgestützte Voruntersuchungen zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung Osnabrück 05/ Zentrale Unterstützungsstelle ZUS LLG Dezernat 4

2 Herausgeber: Staatliches Gewerbeaufsichtsamt Hildesheim Zentrale Unterstützungsstelle Luftreinhaltung, Lärm und Gefahrstoffe Dez. 4 Goslarsche Straße, 4 Hildesheim Auftraggeber: Land Niedersachsen Vertreten durch Niedersächsisches Ministerium für Umwelt und Klimaschutz Referat Gebiets- u. verkehrsbezogene Luftreinhaltung, Lärmbekämpfung, Schutz vor nicht ionisierenden Strahlen Archivstraße 2, 069 Hannover Titelbilder: Verkehrsmessstation am Schloßwall, Osnabrück NO 2-HotSpots, Osnabrück D-Gebäudemodell, Osnabrück Karten- und Bildmaterial:

3 Metadaten Dokumentart Projekt- Bericht Titel Modellgestützte Voruntersuchungen zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO 2 -Notifizierung Osnabrück Bearbeitungszeitraum März bis Mai Kurzbezeichnung Screening zu Luftschadstoffen Seiten Tabellen 6 Anlagen Abbildungen Verwaltungseinheit Stadt Osnabrück Projektleitung/- durchführung und Qualitätssicherung Datum Unterschrift Projektleitung Mummenthey Projektdurchführung Rühling / Tharsen.05. QS DL Bearbeitung Name Qualifikation Organisation Kürzel Frau H. Rühling Dipl.-Ing. (FH) Umwelt- u. Hygienetechnik ZUS LLG, Dez 4 rue Herr Dr. Tharsen Dipl.-Biologe ZUS LLG, Dez 4 tha Herr O. Bielenberg Dipl.-Ing. Vermessung ZUS LLG, Dez 4 bie Verteiler Organisation Name Hardcopy (Zahl) Digital Datum Zugehörige Daten Kommune Greiten.05. MU, Ref - Versionsverwaltung Version Datum Status Dateiname Bearbeiter 05/.05. Entwurf OS_Bericht_Entwurf_05.doc rue tha 05/.05. Entwurf OS_Bericht_Entwurf_05.doc mum 05/.05. Endbericht OS_DENI_E Bericht_05.doc OS_DENI_E Bericht_05.pdf rue tha bie

4 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO 2-Notifizierung - Osnabrück - INHALTSVERZEICHNIS Einleitung Vorgehensweise der Untersuchung...7 Aufbau der Emissionsdatenbasis.... Emissionen des Straßenverkehrs..... Hauptstraßennetz Nebenstraßennetz Flottenzusammensetzung Emissionen des Hausbrands Vorgehensweise...4. Berechnung der Emissionen Plausibilisierung der Ergebnisse Umlegung der Emissionen auf Rasterzellen...9. Emissionen genehmigungsbedürftiger Anlagen Punkt- und Flächenquellen Emissionsbilanz... 4 Meteorologie... 5 Berechnung der Gesamtbelastung Bildung von IMMIS luft -Abschnitten Abgeleiteter Kennwert... 6 Analyse der Immissionsbelastung in den IMMIS luft -Abschnitten Bestimmung der Vorbelastung Abschätzung des regionalen Hintergrundes 0 und Berechnung des urbanen Hintergrundes 0 und Ergebnisse des Screenings - Immissionsbelastung in den IMMIS luft- Abschnitten Bewertung der Immissionsbelastung in den IMMIS luft - Abschnitten Vergleich mit den Messdaten Verursacheranalyse Zusätzliche Maßnahmen zur Reduzierung der NO 2 -Belastung... 7 Zusammenfassung... Literatur Anlage: Liste der Belastungsschwerpunkte... Seite

5 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO 2-Notifizierung - Osnabrück - ABBILDUNGSVERZEICHNIS Abbildung 2-: Schema der Zusammensetzung der Gesamtbelastung im Hotspot...7 Abbildung -: Haupt-, Nebenstraßennetz und Ausdehnung der Umweltzone in Osnabrück...9 Abbildung -2: Ganglinien des Verkehrs zur Bestimmung der LOS-Anteile [2]... Abbildung -: PKW-Flottenzusammensetzung in Osnabrück im Vergleich zur HBEFA- Zusammensetzung in den Bezugsjahren 0 und 5... Abbildung -4: Bus-Flottenzusammensetzung in Osnabrück in den Bezugsjahren 0 und 5... Abbildung -5: Konzept zur Ermittlung des Emissionsaufkommens durch Hausbrand...4 Abbildung -6: Datengrundlage zur Hausbrandberechnung (Beispiel), aufgeschlüsselt nach den Brennstoffen Öl, Gas, Festbrennstoffe Pellets und Kohle...5 Abbildung -7: Anteile von PM 0 und NO X an den einzelnen Brennstoffarten...7 Abbildung -: Verteilung der NO X -Hausbrand-Emissionen auf Rasterzellen, Osnabrück... Abbildung -9: Verteilung der PM 0 -Hausbrand-Emissionen auf Rasterzellen, Osnabrück... Abbildung -0: Industrielle PM0- und NOX-Quellen in Osnabrück...2 Abbildung -: Emissionsanteile PM Abbildung -2: Emissionsanteile NO X 0... Abbildung 4-: Windrichtungsverteilung getrennt nach Windgeschwindigkeiten für die Statistik Osnabrück, Abbildung 5-: IMMIS luft -Abschnitte in einem Ausschnitt von Osnabrück... Abbildung 5-2: Darstellung der Umrechnungsdaten für den Jahresmittelwert von NO 2 aus NO X nach dem veröffentlichten Ansatz nach Romberg et al., dem unveröffentlichten Ansatz nach Romberg et al. wie er in IMMIS luft implementiert ist und dem Ansatz der IVU [2]... Abbildung 5-: Statistischer Zusammenhang zwischen dem Jahresmittelwert von PM 0 und der Anzahl Tage mit einem PM 0 -Tagesmittelwert über... Abbildung 6-: Jahresmittelwert PM 0 im bebauten Hauptstraßennetz Osnabrück, Abbildung 6-2: Jahresmittelwert NO 2 im bebauten Hauptstraßennetz Osnabrück, Abbildung 6-: Jahresmittelwert NO 2 im bebauten Hauptstraßennetz Osnabrück, Abbildung 6-4: Lage der IMMIS luft -Abschnitte und der Verkehrsmessstation am Schoßwall...2 Abbildung 6-5: Prozentuale Aufteilung nach räumlichen Quellgruppe an den PM 0- Immissionen im Schlosswall... Abbildung 6-6: Prozentuale Aufteilung des urbanen Hintergrundanteils im Schlosswall nach Verursachern (PM 0 )... Abbildung 6-7: Prozentuale Aufteilung nach räumlichen Quellgruppe an den NO X- Immissionen im Schlosswall... Abbildung 6-: Prozentuale Aufteilung des urbanen Hintergrundanteils im Schlosswall nach Verursachern (NO X )... Abbildung 6-9: Jahresmittelwert NO 2 im bebauten Hauptstraßennetz Osnabrück, 5 mit zusätzlichem Maßnahmenszenario... Seite 4

6 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO 2-Notifizierung - Osnabrück - TABELLENVERZEICHNIS Tabelle -: Verkehrssituationen gemäß HB-Efa [2]...0 Tabelle -2: Kapazitätsauslastungsgrade [2]...0 Tabelle -: stündliche Kapazitäten pro Fahrspur nach Verkehrssituationen [2]... Tabelle -4: Gerätebezogener Endenergieverbrauch für Osnabrück; Haushalte (HH) und Kleinverbraucher (KV) in [GJ]...6 Tabelle -5: Gerätebezogenes Emissionsaufkommen für NO X und PM 0, aufsummiert nach Brennstoffen für Haushalte (HH) und Kleinverbraucher (KV) in [kg]...6 Tabelle -6: Emissionsaufkommen für NO X und PM 0 in [t/a] und [kg/einwohner*a] für verschiedene Städte und die Bundesrepublik Deutschland... Tabelle -7: Einwohnerbezogener Endenergieverbrauch des Landes Niedersachen für die Sektoren Haushalte und Kleinverbraucher in [TeraJoule/Einwohner] im Vergleich zur Stadt Osnabrück...9 Tabelle -: Emissionsmengen NO X und PM 0 in kg/a, Analyse 0 und Prognose 5... Tabelle 6-: Abschätzung des regionalen Hintergrundes als Jahresmittelwert in, Bezugsjahr 0 und Tabelle 6-2: Übersicht der Legendendarstellung in den Karten für PM 0 und NO Tabelle 6-: Anzahl und Gesamtlänge der Straßenabschnitte nach Überschreitungswahrscheinlichkeit... Tabelle 6-4: Vergleich der modellierten und gemessenen Konzentrationen im Abschnitt Schlosswall (ID 757) mit Angabe des Grenzwertes für das Bezugsjahr Tabelle 6-5: Quellgruppenanteile an den Immissionen im Schlosswall, 0... Tabelle 9-: Analyse 0: Liste der Straßen mit prognostizierten Jahresmittelwerten NO 2 ab... Tabelle 9-2: Prognose 5: Liste der Straßen mit prognostizierten Jahresmittelwerten NO 2 ab... Tabelle 9-: Maßnahmenszenario 5: Liste der Straßen mit prognostizierten Jahresmittelwerten NO 2 ab...49 Seite 5

7 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO 2-Notifizierung - Osnabrück - Einleitung Die Richtlinie 0//EG des Europäischen Parlaments und des Rates über Luftqualität und saubere Luft für Europa vom 2. Mai 0 [] wurde am. Juni 0 im Amtsblatt der Europäischen Union veröffentlicht. Mit dieser Richtlinie wurden die bisherige Rahmenrichtlinie zur Luftqualität 96/62/EG [6] und die dazugehörigen ersten drei Tochterrichtlinien [7] 999/0/EG, 00/69/EG und 02//EG zusammengefasst. Die EU-Richtlinie 0//EG wurde durch in Kraft treten der.bimschv am in nationales Recht umgesetzt. Das Staatliche Gewerbeaufsichtsamt Hildesheim Zentrale Unterstützungsstelle Luftreinhaltung, Lärm und Gefahrstoffe (ZUS LLG) - ist zuständig für die Ermittlung der Luftschadstoffbelastungen nach der EU-Richtlinie 0//EG. Bei Überschreitung der vorgegebenen Grenzwerte fordert die EU die Aufstellung von langfristigen, verursacherbezogenen Maßnahmen zur nachhaltigen Verbesserung der Luftqualität im Rahmen eines Luftreinhalteplanes. Für diese Maßnahmenplanungen ist in Niedersachsen die jeweilige Kommune zuständig. Mit der neuen Luftqualitätsrichtlinie erhalten die betroffenen Kommunen die Möglichkeit, die Fristen zur Einhaltung von Grenzwerten zu verlängern. Die Fristverlängerung für Stickstoffdioxid ist bis Ende des Jahres 4 möglich. Für das Stadtgebiet Osnabrück wurde von der ZUS LLG die Immissionsbelastung untersucht. Die in diesem Rahmen ermittelten Belastungen zu PM 0 und NO 2 im innerstädtischen Hauptstraßennetz wurden mit dem Programm IMMIS luft berechnet. Die Ergebnisse dieser Untersuchung stellen eine Grundlage für Minderungs - maßnahmen und für weitere Überlegungen zur Umsetzung entsprechend der Richtlinie zur Luftqualität dar. Es wurde eine Analyse für das Bezugsjahr 0 mit der Umweltzone in der. Stufe 2 durchgeführt und mit den Messwerten des LÜN von 0 verglichen. Zusätzlich wurde die Untersuchung um eine Berechnung für das Bezugsjahr 5 mit der Umweltzone in der. Stufe 4 ergänzt. Das Hauptstraßennetz beinhaltet im Sinne der Modellrechnung Straßen zu denen detaillierte Informationen zum Verkehr und zur Straßensituation vorliegen, so genannte Hauptstraßen. Alle weiteren Straßen im Stadtgebiet werden in den Berechnungen zum Nebenstraßennetz durch pauschale Ansätze berücksichtigt. 2 0 wurde in Osnabrück eine Umweltzone eingeführt; Fahrzeuge ohne Plakette durften in der. Stufe die Umweltzone nicht befahren. Lufthygienisches Überwachungssystem Niedersachsen 4 Ab 2 ist die Umweltzone Osnabrück nur noch von Fahrzeugen mit einer grünen Plakette (Diesel, Euro 4, Benziner mit geregeltem Katalysator) befahrbar. Seite 6

8 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO 2-Notifizierung - Osnabrück - 2 Vorgehensweise der Untersuchung Mit Hilfe von Ausbreitungsmodellen wie dem Programmsystem IMMIS können Prognosen der Schadstoffbelastungen in Gebieten erstellt werden, an denen nicht gemessen wird. Dazu ist es notwendig, ein möglichst genaues Abbild der Emissionsstruktur zu haben. Die Gesamtbelastung in einem Straßenraum setzt sich zusammen aus der lokalen Luftschadstoffbelastung am Hotspot (Zusatzbelastung), dem urbanen und dem regionalen Hintergrund. Der urbane Hintergrund wiederum wird unter anderem bestimmt durch Emissionen des Straßenverkehrs, industrieller und gewerblicher Quellen und des Hausbrands. In einem zweistufigen Prozess wird zunächst mit dem Modell IMMIS net [] die urbane Hintergrundbelastung als Überdachkonzentration an der Untersuchungsstelle bestimmt (siehe Abbildung 2-). Mit dem Modell IMMIS luft [2] wird anschließend die Zusatzbelastung im Straßenraum ermittelt. Aus der Summe der beiden Werte und dem regionalen Hintergrund ist dann die Gesamtbelastung im Straßenraum zu bestimmen. Lokale Quelle (Straßenschlucht) Schadstoffkonzentration urbaner Hintergrund regionaler Hintergrund 0,00 9,00 7,00,00,00 4,00 Querschnitt 49,00durch 57,00Stadt 65,00 7,00,00 9,00 97,00 Abbildung 2-: Schema der Zusammensetzung der Gesamtbelastung im Hotspot Zur Berechnung der Emissionen des Straßenverkehrs wurde das Modell IMMIS em [2], das auf dem Handbuch Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs Version. (HB-Efa.) des Umweltbundesamts [] basiert, eingesetzt. Mit diesem Modell wurden die Straßenverkehrsemissionen unter zusätzlicher Berücksichtigung von Nicht-Auspuff- PM 0 -Emissionen gemäß Düring et al. [5]]und Friedrich [0] berechnet. Die für eine Ausbreitungsmodellierung erforderlichen meteorologischen Daten mit Angaben zu Ausbreitungsklassen wurden einer Ausbreitungsklassenstatistik (AKS) für Osnabrück entnommen (Deutscher Wetterdienst, DWD). Seite 7

9 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO 2-Notifizierung - Osnabrück - Aufbau der Emissionsdatenbasis Die Emissionsdatenbasis als Grundlage der Ausbreitungsrechnungen wurde nach Quellarten getrennt wie folgt aufgebaut: Straßenverkehr getrennt nach Hauptstraßen- und Nebenstraßennetz auf der Basis von Aktivitätsdaten und dem Emissionsmodell IMMIS em (siehe Kapitel 2) Hausbrand auf der Basis gebäudescharfer Feuerstätteninformationen der Landesinnung der Schornsteinfeger in Verbindung mit Emissionsfaktoren des UBA Genehmigungsbedürftige Anlagen als Auszug der entsprechenden Datenbank des Landes Niedersachsens (BUBE 5 ). Emissionen des Straßenverkehrs.. Hauptstraßennetz Die Berechnung der Emissionen im Hauptstraßennetz für das Bezugsjahr 0 basiert u.a. auf Informationen zur Verkehrsbelastung als durchschnittlicher täglicher Verkehr (DTV 6 ), mit dem jeweiligem Anteil der schweren LKW 7, dem Anteil der leichten LKW und der Busse am DTV. Der Anteil der Kräder wurde netzweit auf gesetzt. Für das Bezugsjahr 5 wurden die DTV-Werte des Bezugsjahres 0 um 4 erhöht. Die Berechnungen im Bezugsjahr 0 und 5 berücksichtigen die Umweltzone im Stadtgebiet Osnabrück (Abbildung -). Im Jahr 0 wurde in Osnabrück die Umweltzone eingeführt; Fahrzeuge ohne Plakette dürften in der. Stufe die Umweltzone nicht befahren. Ab 2 ist die Umweltzone Osnabrück nur noch von Fahrzeugen mit einer grünen Plakette (Diesel, Euro 4, Benziner mit geregeltem Katalysator) befahrbar. Es wird berücksichtigt, dass die Busflotte des öffentlichen Nahverkehrs im Raum Osnabrück von dieser Regelung nicht betroffen ist. Die Zusammensetzung der verwendeten Busflotte ist in Abschnitt.. beschrieben. Weitere Ausnahmen zum Befahren der Umweltzone werden in dieser Untersuchung nicht berücksichtigt. 5 Betriebliche Umweltdatenberichterstattung 6 DTV durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke [Kfz/d] 7 schwere LKW >,5 t zulässiges Gesamtgewicht leichte Nutzfahrzeuge,5 t zulässiges Gesamtgewicht Seite

10 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO 2-Notifizierung - Osnabrück - Abbildung -: Haupt-, Nebenstraßennetz und Ausdehnung der Umweltzone in Osnabrück Zur Ermittlung der Emissionen wurden die einzelnen Straßenabschnitte folgendermaßen klassifiziert: Verkehrssituation zur Beschreibung der Verkehrsdynamik gemäß Tabelle - Kaltstartverhalten 9 getrennt nach der Funktion der Straße (TYP_LAGE) o commercial o residential o radial o none Steigung der Straße (lt. IMMIS em/luft -Handbuch, Werte bis maximal 6 ) Einbahnstraßen 9 Der Start eines kalten Motors verursacht höhere Emissionen als der Start eines bereits warmen Motors. Auf den genannten Straßen ist der Anteil der kalt gestarteten Fahrzeuge unterschiedlich hoch. Seite 9

11 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO 2-Notifizierung - Osnabrück - Level of Service (LOS-Anteile) o berechnet über DTV und Anzahl der Fahrspuren und Kapazitätsauslastungsgraden (TYP_KAP) gemäß Tabelle -2 und Kapazitäten nach Verkehrssituation gemäß Tabelle - Ganglinien (TYP_GANG) nach Abbildung -2 o oder von der Stadt Osnabrück festgelegt (6 der Straßenobjekte) Tabelle -: Verkehrssituationen gemäß HB-Efa [2] Tabelle -2: Kapazitätsauslastungsgrade [2] Variante LOS2 LOS LOS4 AB 0,55 0,9 IO 0,5 0, AO 0,4 0, Seite 0

12 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO 2-Notifizierung - Osnabrück - Tabelle -: stündliche Kapazitäten pro Fahrspur nach Verkehrssituationen [2] Gebiet Straßentyp Kapazitäten Ländlich Autobahn 00 Ländlich Semi-Autobahn 00 Ländlich Fern-, Bundesstraße 0 Ländlich Hauptverkehrsstraße kurvig 000 Ländlich Hauptverkehrsstraße 0 Ländlich Sammelstraße kurvig 6 Ländlich Sammelstraße 700 Ländlich Erschließungsstraße 600 Agglomeration Autobahn 900 Agglomeration Stadtautobahn 600 Agglomeration Fern-, Bundesstraße 0 Agglomeration Städt. Magistrale/Ringstraße 00 Agglomeration Hauptverkehrsstraße 00 Agglomeration Sammelstraße 700 Agglomeration Erschließungsstraße 600 Abbildung -2: Ganglinien des Verkehrs zur Bestimmung der LOS-Anteile [2] Die resultierende Gesamtfahrleistung für das Hauptstraßennetz beträgt im Bezugsjahr 0 rund 5,27 Mio. km/tag. Aus der Fahrleistung und den spezifischen Emissionen ergeben sich für das Stadtgebiet im Bezugsjahr 0 absolute Emissionen des Hauptstraßennetzes für NO X von ca..75 t/a und für PM 0 von ca. t/a. Im Bezugsjahr 5 erhöht sich die Fahrleistung im Hauptstraßennetz auf 5,4 Mio. km/tag und es ergeben sich Emissionen von 9 t/a NO X und 0 t/a PM 0. Seite

13 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO 2-Notifizierung - Osnabrück -..2 Nebenstraßennetz Die Berechnung der Emissionen im Nebenstraßennetz basieren entsprechend des Hauptstraßennetzes auf Informationen zur Verkehrsbelastung als durchschnittlicher täglicher Verkehr (DTV). Für Nebenstraßen im Stadtgebiet von Osnabrück wurde ein durchschnittlicher DTV-Wert von 0.0 Kfz/Tag (Ø 50 Kfz/Tag) angenommen. Damit ergibt sich eine Fahrleistung im Nebenstraßennetz von ca. km/tag, was rund 5 der Fahrleistung des gesamten Straßennetzes entspricht. Den Straßen des Nebennetzes wurde als Verkehrssituation Erschließungsstraße im Ballungsraum mit der Lage residential zugewiesen. Als Ganglinie wurde für die Straßen des Nebennetzes wide_peak festgelegt und die Auslastungsgrade für innerörtliche Straßen (IO) ausgewählt. Die unbekannte Zusammensetzung der Kfz- Flotte wurde aus vergleichbaren Studien mit den folgenden Werten angesetzt: Anteil schwere LKW am DTV:,0 Anteil Kräder am DTV: 2,6 Anteil Busse am DTV: 0,0 Anteil leichte Nutzfahrzeuge am PKW-Verkehr: 2,4 Diese Parametrisierung liefert im Bezugsjahr 0 im Nebenstraßennetz Emissionen in Höhe von 5 t/a für NO X und ca. 6 t/a für PM 0. Im Bezugsjahr 5 vermindern sich die Emissionen im Nebenstraßennetz bei NO X auf ca. t/a und bei PM 0 auf ca. 5 t/a.. Flottenzusammensetzung Für das Bezugsjahr 09 lag die PKW-Flottenzusammensetzung von Osnabrück des Kraftfahrt-Bundesamtes (KBA) vor. Auf Basis dieser Flottenzusammensetzung wurden die PKW-Flottenzusammensetzungen für die Bezugsjahre 0 und 5 mit der nach HBEFA. zu erwartenden Entwicklung abgeschätzt (Abbildung -). Die Bus-Flottenzusammensetzungen für die Bezugsjahre 0 und 5 wurden von den Verkehrsbetrieben abgefragt und in die Flottendateien eingearbeitet (Abbildung -4). Die Zusammensetzung der anderen Fahrzeugkategorien wurde nach HBEFA. verwendet. Seite 2

14 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO 2-Notifizierung - Osnabrück - Benzin E Benzin E5 Benzin E4 Benzin E Benzin E2 Benzin E Benzin E0 Diesel E6 Diesel E5 Diesel E4 Diesel E Diesel E2 Diesel E Diesel E KBA 0 EFA 5 KBA 5 EFA Abbildung -: PKW-Flottenzusammensetzung in Osnabrück im Vergleich zur HBEFA- Zusammensetzung in den Bezugsjahren 0 und 5 Ubus Artic >t Euro-V SCR (DPF) Ubus Artic >t Euro-V EGR (DPF) Ubus Artic >t Euro-V SCR Ubus Artic >t Euro-V EGR Ubus Artic >t Euro-IV SCR Ubus Artic >t Euro-III (DPF) Ubus Artic >t Euro-III Ubus Artic >t Euro-II (DPF) Ubus Artic >t Euro-II Ubus Std >5-t Euro-V SCR (DPF) Ubus Std >5-t Euro-V EGR (DPF) Ubus Std >5-t Euro-V SCR Ubus Std >5-t Euro-IV EGR (DPF) Ubus Std >5-t Euro-IV SCR Ubus Std >5-t Euro-III (DPF) Ubus Std >5-t Euro-III Ubus Std >5-t Euro-II (DPF) Ubus Std >5-t Euro-II Ubus Midi <=5t Euro-V EGR (DPF) Abbildung -4: Bus-Flottenzusammensetzung in Osnabrück in den Bezugsjahren 0 und 5 Seite

15 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung - Osnabrück -.2 Emissionen des Hausbrands.2. Vorgehensweise Hausbrand bezeichnet die Quellengruppe der nicht genehmigungsbedürftigen Feuerungsanlagen und umfasst die emissionsrelevanten Anlagen der öffentlichen und privaten Haushalte (Heizung und Warmwasserbereitung) und die nicht genehmigungsbedürftigen Feuerungsanlagen im gewerblichen Bereich (Heizung und Prozesswärme). Die emissionsrelevanten Anlagen der öffentlichen und privaten Haushalte werden als Sektor Haushalte (HH) und die nicht genehmigungsbedürftigen Feuerungsanlagen im gewerblichen Bereich als Sektor Kleinverbraucher (KV) zusammengefasst. Zur Bestimmung der Emissionen des Hausbrands existieren bereits verschiedene Ansätze, z.b. [], [9], [], [2], []. Die hier gewählte Methodik beruht auf den Arbeiten von Struschka et. al. []. Dabei wurde das Emissionsaufkommen ausgehend von gebäudebezogenen Eckdaten der Landesinnung der Schornsteinfeger (LIV) in Verbindung mit statistisch ermittelten Emissionsfaktoren des Umweltbundesamtes (UBA) [] berechnet. Für Osnabrück lagen gebäudescharfe Informationen aufgeschlüsselt nach Feuerstättenart, Brennstoff und Nennwärmeleistung der Feuerstätte vor. Darüber hinaus konnte auf Informationen zur Fernwärmeversorgung zurückgegriffen werden. Die Vorgehensweise bei der Bestimmung des Emissionsaufkommens durch Hausbrand ist in Abbildung -5 zusammengefasst. Abbildung -5: Konzept zur Ermittlung des Emissionsaufkommens durch Hausbrand Seite 4

16 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung - Osnabrück - Als Eingangsdaten zur Berechnung des Hausbrands für die Stadt Osnabrück wurden folgende Daten des LIV verwendet: Informationen zu den Feuerstätten pro Gebäude für das Bezugsjahr 0, differenziert nach Feuerstättenart, Nennwärmeleistung und verwendetem Brennstoff (Öl, Gas, Festbrennstoffe, Pellets) vor. (s. Abbildung -6). Gebäudedaten, u. a. Gebäudemodell und ALK (Allgemeine Liegenschaftskarte, klassifiziert nach Haushalten, Gewerbe und Mischgebieten) Hauskoordinatendatei des Landesamt für Geoinformation und Landesentwicklung Niedersachsen (LGLN) Flächennutzungsplan Für jedes Gebäude waren somit folgende Informationen vorhanden bzw. konnten berechnet werden: Lage, Nutzung, mittlere Gebäudehöhe, Grundfläche und Volumen. Abbildung -6: Datengrundlage zur Hausbrandberechnung (Beispiel), aufgeschlüsselt nach den Brennstoffen Öl, Gas, Festbrennstoffe Pellets und Kohle Seite 5

17 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung - Osnabrück -. Berechnung der Emissionen Die Basis der Emissionsberechnung sind die Daten des Landesinnungsverbandes der Schornsteinfeger. Von den in den Kehrbüchern aufgezeichneten Daten wurden Informationen zu den Feuerstättenarten, zum verwendeten Brennstoff und zur Nennwärmeleistung verwendet. Diese Informationen wurden georeferenziert und lagebezogen im GIS0 dargestellt. Für Teilbereiche der Stadt lagen keine LIV-Daten vor. An diesen Fehlstellen ist das mittlere zu beheizende Gebäudevolumen bekannt. Aus den vorhandenen Emissionen wurde pro Schadstoffkomponente ein Emissionsfaktor (Emission/m³) ermittelt und auf die fehlenden Gebäude übertragen. Die Feuerstätteninformationen der LIV wurden mit vom UBA für Deutschland ermittelten mittleren Emissionsfaktoren und Jahresverbrauchsstunden kombiniert. Zur Bestimmung des Emissionsaufkommens wurden die gerätebezogenen Endenergieverbräuche (Tabelle -4) mit den gerätebezogenen Emissionsfaktoren für NOX und PM0 [] multipliziert. Tabelle -5 zeigt eine Übersicht des gerätebezogenen Emissionsaufkommens in [kg], aufgegliedert nach Haushalten (HH) und Kleinverbrauchern (KV, alle Angaben gerundet). Tabelle -4: Gerätebezogener Endenergieverbrauch für Osnabrück; Haushalte (HH) und Kleinverbraucher (KV) in [GJ], Darstellung von gerundeten Angaben geev Festbrennstoff Oel Gas Haushalte Kleinverbraucher Pellets Summe Tabelle -5: Gerätebezogenes Emissionsaufkommen für NOX und PM0, aufsummiert nach Brennstoffen für Haushalte (HH) und Kleinverbraucher (KV) in [kg], Darstellung von gerundeten Angaben 2 PM0 Festbrennstoff Gas Haushalte Pellets Summe, , 947,6 5, 777,7, 2,4 4,27,9 709, Kleinverbraucher NOX Oel Gas Festbrennstoff Oel Haushalte 90692, 0976,4 4776,60 Kleinverbraucher 997, 7,92 4, Pellets Summe 92,2 497,4,5 0,77 0 Geo-Informationssystem Berechnungen erfolgten nicht mit gerundeten Zahlen, weshalb sich bei Addition von in der Tabelle aufgerundet dargestellten Angaben geringe Abweichungen ergeben können. 2 Berechnungen erfolgten nicht mit gerundeten Zahlen, weshalb sich bei Addition von in der Tabelle aufgerundet dargestellten Angaben geringe Abweichungen ergeben können. Seite 6

18 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung - Osnabrück - Eine sektorale Betrachtung der Anteile der einzelnen Brennstoffe an den Emissionskomponenten PM0 und NOX stellt Abbildung - dar. Die unterschiedliche Herkunft der Komponenten ist auffällig. Während die NOX-Emissionen des Hausbrands zu etwas mehr als 60 aus dem Verbrennen von Gasen und zu vom Öl herrühren, stammen über 90 der PM0-Emission (knapp 7 t) des Feinstaubs aus der Festbrennstofffeuerung. Es wurde angenommen, dass diese vollständig aus Holzbrand besteht, da eine Differenzierung nach Holz und Kohle aufgrund der nicht ausreichenden Datenlage nicht möglich war und der Kohleanteil i. A. nur einen verschwindend kleinen Anteil am Hausbrand hat. Auffällig ist auch der vergleichsweise hohe Anteil an Öl an der NOX-Emission (vergl. Abbildung -). Es ist zu beachten, dass das Screening ausschließlich mit Jahresmittelwerten arbeitet. Das bedeutet, dass im Hausbrandbereich eine temporäre Unterschätzung der wirklichen Situation zu Zeiten hoher Heizaktivität akzeptiert werden muss. Emissionsanteile der einzelnen Brennstoffarten [kg] NOX Gas; 00 Pellets; Emissionsanteile der einzelnen Brennstoffarten [kg] PM0 Festbrennstoffe;.0 Festbrennstoffe; Oel; 6.0 Gas; Pellets; 60 Oel;.0 Abbildung -7: Anteile von PM0 und NOX an den einzelnen Brennstoffarten.2. Plausibilisierung der Ergebnisse Um die in Kapitel.. dargestellten Endenergieverbräuche und Emissionsmengen einordnen und absichern zu können, wurden Vergleichswerte anderer Städte, des Landes Niedersachsen und der Bundesrepublik Deutschland aus der Literatur und Emissionskatastern im Internet herangezogen [], [6], [7], []. Grundlage des Vergleichs bildeten die einwohnerbezogenen Größen. Seite 7

19 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung - Osnabrück - Tabelle -6: Emissionsaufkommen für NOX und PM0 in [t/a] und [kg/einwohner*a] für verschiedene Städte und die Bundesrepublik Deutschland Bezugs -jahr Stadt Einwohner PM0 [t/a] [] NOX [t/a] [2] PM0/E NOX/E [kg/(e*a)] [kg/(e*a)] - Quelle 0 0 Aschersleben Wittenberg.92. 2,6 4, - 0,00 0,0927 IVU (05) [4] IVU (05) [4] 07 Hameln , 0, 0,7,9 GAA-Hi (09) [2]* 00 Marburg ,6,5 0,056,027 Feier (0) [] 00 Hanau.294, 72,5 0,,95 Feier (0) [] 02 Esslingen a.n ,0652 0, Ekat_BW [9] 0 Hildesheim ,5 54,6 0,0, GAA ()* Siegen , 6, 0,0649,56 Ekat_NRW [0] 999 Berg.-Gladbach 6 5, 64, 0,04,49 Ekat_NRW [0] 00 Offenbach 7.5 4,2, 0,9,277 Feier (0) [] 0 Göttingen 2.7 4,0 62,7 0,,94 GAA ()* 02 Heilbronn ,074, Ekat_BW [9] 00 Darmstadt.2 6, 27,4 0,,9777 Feier (0) [] 07 Oldenburg.060 6,2 65,2 0,06,0 GAA-Hi(09) [27]* 0 Osnabrück 6.54,5,5 0,,2 00 Kassel ,9, 0,4,75 Feier (0) [] 02 Freiburg ,074,272 Ekat_BW [9] 0 Magdeburg 9.90,7-0,0 - IVU (05) [4] 0 Halle.74 29,2-0,9 - IVU (05) [4] 0 Braunschweig , 5,00 0,,05 GAA-Hi ()* 00 Wiesbaden ,7 5, 0,2,9669 Feier (0) [] 02 Karlsruhe.2 2 0,07,75 Ekat_BW [9] 0 Hannover. 72, 7, 0,2,4 02 Stuttgart ,0657,5 Ekat_BW [9] 00 Frankfurt ,6.,0 0,5,297 Feier (0) [] 00 München ,0 0,7,7569 IVU (06) [5] 995/ 00 Deutschland ,6 + + GAA ()* GAA ()* + + Pfeiffer et al. (00) [9], Struschka et al. (0) [] *Berechnungsgrundlage LIV-Daten + GAA Hildesheim: Modellgestützte Voruntersuchungen zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung,, unveröffentlicht 2 PM0/E: PM0/Einwohner; NOX/E: NOX/Einwohner Tabelle -6 zeigt das Emissionsaufkommen des Hausbrands insgesamt und pro Einwohner für NOX und PM0 für Osnabrück, verschiedene deutsche Städte und die Bundesrepublik Deutschland, sortiert nach der Anzahl der Einwohner. Berechnungen erfolgten nicht mit gerundeten Zahlen, weshalb sich bei Addition von in der Tabelle aufgerundet dargestellten Angaben geringe Abweichungen ergeben können. Seite

20 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung - Osnabrück - Darüber hinaus wurden einwohnerbezogene Energieverbrauchsdaten zur Plausibilisierung herangezogen und in Tabelle -7 dargestellt. Die Rangfolge der Brennstoffanteile am Endenergieverbrauch weicht für Osnabrück etwas vom Verhalten der niedersächsischen Durchschnittswerte ab. Insbesondere ist der Erdgasanteil höher als der Durchschnittsverbrauch, der Heizölverbrauch ist annähernd gleich, während der Feststoffanteil niedriger ist als der Landesdurchschnitt. Dieses erklärt sich z.t. aus den unterschiedlichen Datenquellen: die Niedersachsen-Statistik des Pestel-Instituts beruht auf niedersachsenweiten Verbrauchsangaben aus Handel und Dienstleistung, während die hier verwendeten Ergebnisse auf Feuerstätten-Bestandszahlen und deren technischen Eckdaten beruhen. Tabelle -7: Einwohnerbezogener Endenergieverbrauch des Landes Niedersachen für die Sektoren Haushalte und Kleinverbraucher in [GigaJoule/Einwohner] im Vergleich zur Stadt Osnabrück Einwohner HH Niedersachsen Nds. Energie/ CO2-Bilanzen 02 KV leichtes FestErdgas Heizöl brennstoff Pellets 4,0 0,4990,00 Summe,290 6,5 5,4,670,2 Summe,50 5,90 2,00, Summe,90,90,0 7, Nds. Energie/ CO2-Bilanzen Summe,90 9,40 2,09,4 Nds. Energie/ CO2-Bilanzen Summe,95 0,6602 2,575,567 HH,577 6,969 0, 0,00 2, KV 4,7669,97 0,07 0,0007 6, ,57,94 0,9097 0,00,6 Osnabrück Summe.2.4 Umlegung der Emissionen auf Rasterzellen Damit die in Kapitel.. bestimmten Emissionen als Eingangsgrößen für IMMISnet verwendet werden konnten, mussten die Hausbrandquellen als Flächenquellen dargestellt werden. Dazu wurden die Emissionen auf ein Raster verteilt. Die Emissionen lagen georeferenziert als Punktquellen vor. Um der Anforderung einer Flächenquelle zu genügen, wurde ein 00 m-raster über die Stadt gelegt. Es wurden die in Kapitel.. lagegenau ermittelten Emissionen innerhalb einer Rasterzelle aufsummiert und klassifiziert dargestellt. Die Aufsummierung der Emissionen und die Zuweisung zu Rasterzellen haben weiterhin den Zweck, die Daten zu anonymisieren und einen detaillierten Rückschluss auf individuelle Verhältnisse nicht zuzulassen. Das Ergebnis ist in Abbildung - für NOX und in Abbildung -9 für PM0 dargestellt. Seite 9

21 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung - Osnabrück - Abbildung -: Verteilung der NOX-Hausbrand-Emissionen auf Rasterzellen, Osnabrück Abbildung -9: Verteilung der PM0-Hausbrand-Emissionen auf Rasterzellen, Osnabrück Seite

22 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung - Osnabrück -. Emissionen genehmigungsbedürftiger Anlagen Diverse Emissionen bestimmter genehmigungsbedürftiger Anlagen sind von Betreibern u.a. gem. der Verordnung über Emissionserklärungen (. BImSchV; alle 4 Jahre) und Verordnung über Großfeuerungs- und Gasturbinenanlagen (. BImSchV, jährlich) an die Behörden zu berichten. Die gem.. und. BImSchV berichtspflichtigen Emissionsdaten sind seit 07 über ein Internet-Portal BUBE4-Online abzugeben. Dieser BUBE-Datenbank wurden die ausgewerteten Emissionsdaten sowie Informationen zu Rechts- und Hochwert, Austrittshöhe, Abgastemperatur, Volumenstrom, Gesamtemission, Austrittsfläche entnommen. Die Industriequellen im Stadtgebiet von Osnabrück emittieren rund 4 t NOX und t PM0 pro Jahr... Punkt- und Flächenquellen Als Punktquellen konnten alle Quellen der Emissionserklärung der genehmigungsbedürftigen Anlagen berücksichtigt werden, die vollständige Angaben zur Emittentenhöhe, zur Abgastemperatur und zum Volumenstrom aufweisen. Das traf auf NOX-Quellen und auf PM0-Quellen zu. Weitere 7 NOX-Quellen und 67 PM0-Quellen wurden als Flächenquellen berücksichtigt. Jede Flächenquelle wurde als Quadrat mit der in den Ursprungsdaten angegebenen Ausdehnungsfläche abgebildet. Eine Darstellung der verwendeten Quellen ist in Abbildung -0 gegeben. Eine Arbeitstätte kann aus mehreren Anlagen und diese wiederum aus mehreren Quellen bestehen. Deshalb liegen die Quellen zum Teil übereinander und können in der Darstellung nicht weiter differenziert werden. Abbildung -0: Industrielle PM0- und NOX-Quellen in Osnabrück 4 Betriebliche Umweltdaten Berichterstattung Seite 2

23 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung - Osnabrück -.4 Emissionsbilanz In Tabelle - ist für die Analyse im Bezugsjahr 0 und die Prognose 5 eine Auflistung der Emissionsdatenbasis und ihrer geometrischen Abbildung im Modell IMMISnet gegeben. Tabelle -: Emissionsmengen NOX und PM0 in kg/a, Analyse 0 und Prognose 5 Quellgruppe Geometrie Industrie Punkte Industrie PM0 NOX. 5. Flächen nach Angabe Hausbrand Flächen 00m x 00m Hauptstraßennetz Linien..75. Nebenstraßennetz Linien alle Quellgruppen Hauptstraßennetz 5 Linien Nebenstraßennetz 5 Linien Mit 7 ist der Straßenverkehr (Hauptstraßen- und Nebenstraßennetz) die stärkste PM0-Emissionsquelle im Stadtgebiet Osnabrück. Industriell erzeugte Emissionen und Emissionen aus Hausbrand tragen mit einem Anteil von jeweils erheblich zu den PM0-Emissionen im Stadtgebiet bei. Bei NOX ist der Straßenverkehr (Hauptstraßen- und Nebenstraßennetz) mit 70 die größte Emissionsquelle im Stadtgebiet Osnabrück. Industriell erzeugte Emission tragen im NOX-Bereich mit 2 erheblich zu den Emissionen im Stadtgebiet bei. Durch Hausbrand verursachte NOX-Emissionen haben in Osnabrück einen Anteil von ca. 9. NOX-Emissionsanteile der Quellgruppen PM0-Emissionsanteile der Quellgruppen Industrie; Industrie; 2 Hausbrand; Nebenstraßenverkehr; 4 Hausbrand; 9 Hauptstraßenverkehr; 67 Hauptstraßenverkehr; 74 Nebenstraßenverkehr; Abbildung -: Emissionsanteile PM0 0 Abbildung -2: Emissionsanteile NOX 0 Seite

24 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung - Osnabrück - 4 Meteorologie Für die Ausbreitungsrechnungen mit IMMISnet sowie zur Bestimmung der Kopplungskoeffizienten, die die Strömungssituation in der Straßenschlucht für IMMISluft parametrisieren, wird eine meteorologische Ausbreitungsklassenstatistik (AKS) verwendet. Verfügbar für das Stadtgebiet von Osnabrück war eine Ausbreitungsklassenstatistik (AKS) des DWD für die Station Osnabrück für die Jahre 00 bis 09. Die mittlere Windgeschwindigkeit in diesem Datensatz beträgt, m/s. Die Verteilung der Windrichtungen getrennt nach Windgeschwindigkeiten ist in Abbildung 4-dargestellt. Die Station Osnabrück des DWD befindet sich im südlichen Stadtrandgebiet und damit im Vergleich zum Rechengebiet (Rauigkeitsklasse 4) in einem aerodynamisch glatten Gelände der Rauigkeitsklasse. Es ist zu berücksichtigen, dass die Stadtrauhigkeit die Windgeschwindigkeit reduziert. Hierzu wurde bei dem aus der AKS erstellten Kopplungsdatensatz über einen entsprechenden Profilansatz in IMMISluft die Windgeschwindigkeit im Überdachniveau auf einen Wert von 2, m/s vermindert. Abbildung 4-: Windrichtungsverteilung getrennt nach Windgeschwindigkeiten für die Statistik Osnabrück, Seite

25 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung - Osnabrück - 5 Berechnung der Gesamtbelastung Für die Screeningberechnungen wurde das Modell IMMISluft Version 5. (siehe Kapitel 2) eingesetzt, das die Ausbreitung der durch Kraftfahrzeuge erzeugten Schadstoffbelastung im Straßenraum modelliert. Es beruht auf einem Emissionsmodell, dem CPB-Modell für Straßenschluchten und einem Box-Modell für offene Bebauung. 5. Bildung von IMMISluft-Abschnitten Das Screening wurde für Strecken des Hauptstraßennetzes, die eine Randbebauung aufweisen, durchgeführt. Die Geometriedaten für IMMISluft wurden aus Daten zur Lage der Straßen des Hauptstraßennetzes und den Gebäudedaten der Stadt Osnabrück abgeleitet. Basierend auf diesen Eingangsdaten wurde das Hauptstraßennetz für das Screening in homogene IMMISluft-Abschnitte eingeteilt und mit den folgenden Attributen versehen: Bebauungsabstand (Abstand von einander gegenüberliegenden Gebäuden) Bebauungshöhe Baulückenanteil (Porosität in ). In Abbildung 5- ist für einen Teilbereich von Osnabrück exemplarisch dargestellt, wie auf der Basis der Eingangsdaten IMMISluft-Abschnitte gebildet und vor Luftbildern auf Plausibilität geprüft wurden. luft Abbildung 5-: IMMIS -Abschnitte in einem Ausschnitt von Osnabrück Seite

26 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung - Osnabrück Abgeleiteter Kennwert Da es sich bei NO2 und NO um chemisch aktive Substanzen handelt, und die Emissionen nur für die Summe NOX bestimmt werden können, müssen die nach der. BImSchV erforderlichen Kennwerte für NO2 mittels statistischer Verfahren oder photochemischer Modellierung bestimmt werden. Die photochemische Modellierung berücksichtigt, dass bei der Umwandlung von NOX zu NO2 zu Grunde liegende photochemische Gleichgewicht zwischen NOX, NO2 und Ozon. Verwendet wurde der in IMMISem/luft implementierte Ansatz von Düring (09) ] mit den Parametern Reaktionsgeschwindigkeit (k = 00 m³/μgs NO2), Photolysefrequenz (J = 0 pro Sekunde) und Mischungszeit (τ = 00 Sekunden). Weiterhin sind die Vorbelastungswerte für Ozon und NO2 erforderlich. Die Vorbelastung für NO2 wird mit dem unten beschriebenen Romberg-Ansatz statistisch aus dem NOXVorbelastungswert ermittelt. Im gewählten Verfahren wird die Umwandlungsformel IMMIS(RL) für verkehrsbezogene Messungen nach Romberg/Bösinger/Lohmeyer5 [] verwendet (Abbildung 5-2): NO2- und NOX-Jahresmittelwerte NO2 [] Romberg-Lohmeyer in IMMISluft Romberg-Lohmeyer IVU-Stadt NOX [] Abbildung 5-2: Darstellung der Umrechnungsdaten für den Jahresmittelwert von NO2 aus NOX nach dem veröffentlichten Ansatz nach Romberg et al., dem unveröffentlichten luft Ansatz nach Romberg et al. wie er in IMMIS implementiert ist und dem Ansatz der IVU [2] 5 Die angegebenen Parameter für die Umrechnung nach Romberg et al. stammen aus Arbeitspapieren vor Veröffentlichung dieser Methodik im Jahre 996. Der Unterschied zu den veröffentlichten Parametern ist aber gering und aus Kontinuitätsgründen wurden die unveröffentlichten Parameter beibehalten [2]. Seite

27 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung - Osnabrück - Für die Anzahl an Tagen mit Überschreitungen des seit 05 gültigen Tagesgrenzwertes von PM0 gibt es in [] eine entsprechende Abschätzung auf der Basis des Jahresmittelwertes von PM0. Eine Darstellung dieses Zusammenhanges findet sich in Abbildung 5- und wird durch landesweite Messungen des LÜN bestätigt. Bei einem Jahresmittelwert von 0 wird der Grenzwert von Überschreitungen im Jahr erreicht. Eine Minderung des Jahresmittelwerts im Bereich von 0 um führt zu einer Reduktion von drei bis vier Überschreitungstagen. 60 Anzahl Tage > Jahresmittelwert [] Abbildung 5-: Statistischer Zusammenhang zwischen dem Jahresmittelwert von PM0 und der Anzahl Tage mit einem PM0-Tagesmittelwert über Seite

28 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung - Osnabrück - 6 Analyse der Immissionsbelastung in den IMMISluft-Abschnitten Die Screeningberechnungen wurden mit den in den vorangegangenen Kapiteln beschriebenen Eingangsdaten für das Bezugsjahr 0 durchgeführt. Nach Abbildung 2- setzt sich die Gesamtbelastung im Straßenraum aus der Zusatzbelastung im Hotspot und den Komponenten regionaler und urbaner Hintergrund, die gemeinsam die Vorbelastung bilden, zusammen. 6. Bestimmung der Vorbelastung 6.. Abschätzung des regionalen Hintergrundes 0 und 5 Zur Abschätzung der regionalen Hintergrundbelastung wurden die UBA-Karten6 und die Messdaten ausgewählter ländlicher und vorstädtischer Messstation des LÜNMessnetzes ausgewertet. In den UBA-Karten weist die südwestlich von Osnabrück gelegene Gitterzelle für 0 bzw. und 5 eine regionale NO2- und PM0Vorbelastung gemäß Tabelle 6- auf. An den Stationen Allertal, Altes Land, Braunschweig, Eichsfeld, Elbmündung, Emsland, Göttingen, Jadebusen, Lüneburger Heide, Oker/Harlingerode, Ostfriesland, Wendland, Weserbergland und Wolfsburg wurde für die Jahre 0 bis 0 ein Faktor für das Verhältnis von NO2/NOX ermittelt. Dieser Faktor (NO2/NOX=0,77) wurde verwendet um die NO2-Vorbelastungswerte in NOX-Vorbelastungswerte umzurechnen. Tabelle 6-: Abschätzung des regionalen Hintergrundes als Jahresmittelwert in, Bezugsjahr 0 und 5 Osnabrück NO2 NOX PM0 UBA-Karte 0/ 7 9 UBA-Karte Der regionale Hintergrund schließt außerhalb des Stadtgebietes emittierende Quellen wie Industrie, Gewerbe, Landwirtschaft, Hausbrand und Verkehr ein Berechnung des urbanen Hintergrundes 0 und 5 Basierend auf den Emissionsdaten aus Kapitel (Quellgruppen: Industrie, Hausbrand und Verkehr) und den meteorologischen Daten gemäß Kapitel wurde mit IMMISnet der urbane Hintergrund für jeden IMMISluft-Abschnitt berechnet. Für die IMMISluft-Abschnitte wurden für jeden Abschnitt getrennt Vorbelastungswerte ermittelt, bei denen der betreffende Straßenabschnitt nicht einbezogen wurde um Emissionen nicht doppelt zu berücksichtigen. 6 Modellrechnungen zur Unterstützung der Berichterstattung hinsichtlich Fristverlängerung gemäß Richtlinie 0//EG des Umweltbundesamtes (UBA) Seite 27

29 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung - Osnabrück Ergebnisse des Screenings - Immissionsbelastung in den IMMISluft-Abschnitten Die folgenden Karten präsentieren die Ergebnisse der Screeningberechnung für das Bezugsjahr 0. Es sind die Immissionsbelastungen in der Übersicht als Jahresmittelwerte für NO2 und PM0 im bebauten Hauptstraßennetz von Osnabrück dargestellt. Die Farblegende ist bei NO2 so gewählt, dass die Abschnitte farbig abgestuft prognostizierte Überschreitungen der Jahresmittelwerte aufzeigen (Abbildung 6-4). Eine Überschreitung des Grenzwertes von wird mit den Farben Rot und Lila angezeigt. Werte über 2 (gelb und orange) liegen bis unter dem Grenzwert und damit innerhalb einer Fehlerbreite von, mit der beim gewählten Verfahren gerechnet werden muss [4], [2]. Abschnitte, bei denen nicht von einer Überschreitung des Grenzwertkriteriums auszugehen ist, sind grün dargestellt. In der Abbildung 6- sind die Immissionsbelastungen für PM0 dargestellt. Dabei ist die Farblegende so gewählt, dass Abschnitte mit Jahresmittelwerten bis 2, bei denen nicht von einer Überschreitung des Tagesgrenzwertkriteriums ( Tage > ) auszugehen ist, grün dargestellt sind. Eine prognostizierte Überschreitung des Grenzwertes von wird mit der Farbe Lila angezeigt. Die weitere farbliche Abstufung orientiert sich an der Wahrscheinlichkeit der Verletzung des Tagesgrenzwertkriteriums. Bei Jahresmittelwerten ab 29 (gelb) ist davon auszugehen, dass die Wahrscheinlichkeit für eine Verletzung des Tagesgrenzwertkriteriums gegeben ist, ab (orange) ist die Wahrscheinlichkeit für eine Verletzung des Tagesgrenzwertkriteriums hoch und bei einem Jahresmittelwert ab (rot) wird das Tagesgrenzwertkriterium mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit verletzt. NO2 PM0 Tabelle 6-2: Übersicht der Legendendarstellung in den Karten für PM0 und NO2 Grenzwert Kriterium Jahresmittelwert Grenzwert-Überschreitung Jahresmittelwert (JMW) sehr hohe Wahrscheinlichkeit für Überschreitung des Tagesgrenzwertkriteriums - hohe Wahrscheinlichkeit für Überschreitung des Tagesgrenzwertkriteriums - 2 gegebene Wahrscheinlichkeit für Überschreitung des Tagesgrenzwertkriteriums 29-0 Tage > Anzahl der Überschreitungen Tagesmittelwert Jahresmittelwert (ab 0) JMW [] > keine Überschreitung 2 Grenzwert-Überschreitung JMW Hohe Wahrscheinl. für Überschreitung JMW auf Grund Fehlerbreite Geringe Wahrscheinl. für Überschreitung JMW auf Grund Fehlerbreite keine Überschreitung > Eine Liste der Straßenabschnitte mit prognostiziertem NO2-Jahresmittelwert ab ist in der Anlage Liste der Belastungsschwerpunkte beigefügt. Bei Abschnitten mit einem NO2-Jahresmittelwert größer wird dieser Wert fett dargestellt. Seite 2

30 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung - Osnabrück - Abbildung 6-: Jahresmittelwert PM0 im bebauten Hauptstraßennetz Osnabrück, 0 Abbildung 6-2: Jahresmittelwert NO2 im bebauten Hauptstraßennetz Osnabrück, 0 Seite 29

31 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung - Osnabrück - Abbildung 6-: Jahresmittelwert NO2 im bebauten Hauptstraßennetz Osnabrück, 5 6. Bewertung der Immissionsbelastung in den IMMISluft- Abschnitten Für den im Jahr 0 geltenden Grenzwert für PM0 von wird im Stadtgebiet Osnabrück mit PM0-Jahresmittelwerten bis zu 29 keine Überschreitung ermittelt. Zwei Abschnitte in der Lotter Straße und der Martinistraße mit PM0-Jahresmittelwerten von 29 mit einer geringen Wahrscheinlichkeit auf die Überschreitung des Tagesgrenzwertkriteriums hin. Im Bezugsjahr 5 liegen alle Abschnitte im Stadtgebiet Osnabrück bei PM0 außerhalb einer Überschreitung des Grenzwertes von bzw. des Tagesgrenzwertkriteriums ( Tage > ). Der im Jahr 0 für NO2 anzusetzende Grenzwert in Höhe von wird in 6 Abschnitten in Osnabrück überschritten. Die höchste Belastung wird für einen Abschnitt in der Johannisstraße mit einem NO2-Jahresmittelwert von 55 μg/m³ ermittelt. Neben der Johannisstraße sind Abschnitte An der Petersburg, Buersche Straße, Dielingerstraße, E.-M.-Remarque-Ring, Goethering, Hasestraße, Iburger Straße, Johannistorwall, Kollegienwall, Kommenderiestraße, Lotter Straße, Martinistraße, Moeser Straße, Neuer Graben, Neumarkt, Nonnenpfad, Petersburger Wall, Schlosswall, Suentelstraße, Sutthauser Straße und Wittekindstraße von der Überschreitung des NO2-Grenzwertes betroffen. Für weitere Abschnitte insgesamt Abschnitte > 2 werden NO2-Jahresmittelwerte über 2 ermittelt. Diese Abschnitte liegen innerhalb der modelltypischen Unschärfe von, d.h. bei diesen Abschnitten ist eine Überschreitung des NO2-Jahresmittelwertes von möglich. Seite 0

32 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung - Osnabrück - Im Bezugsjahr 5 sind in Osnabrück noch Abschnitte von der Überschreitung des NO2-Jahresgrenzwertes von betroffen; Goethering, Johannisstraße, Kollegienwall, Lotter Straße, Martinistraße, Natruper Straße und Neuer Graben. Für weitere 77 Abschnitte werden NO2-Jahresmittelwerte über 2 ermittelt. Diese Abschnitte liegen innerhalb der modelltypischen Unschärfe von, d.h. bei diesen Abschnitten ist eine Überschreitung des NO2-Jahresmittelwertes von möglich. Diese Abschnitte liegen größtenteils innerhalb der Umweltzone oder in unmittelbarer Nähe zur Umweltzone. Tabelle 6-: Anzahl und Gesamtlänge der Straßenabschnitte nach Überschreitungswahrscheinlichkeit NO2 PM0 Kriterium 0 5 Anzahl km Anzahl km Grenzwert-Überschreitung Jahresmittelwert (JMW) ( ) - - sehr hohe Wahrscheinlichkeit für Überschreitung des Tagesgrenzwertkriteriums (> 2 ) hohe Wahrscheinlichkeit für Überschreitung des Tagesgrenzwertkriteriums (> 0 ) gegebene Wahrscheinlichkeit für Überschreitung des Tagesgrenzwertkriteriums (> 2 ) 2 0, - - Grenzwert-Überschreitung JMW ( ) 6 6,, hohe Wahrscheinl. Überschreitung JMW auf Grund Fehlerbreite (> ) 0 0,7, geringe Wahrscheinl. Überschreitung JMW auf Grund Fehlerbreite (>2 ), 7, Seite

33 Modellgestützte Voruntersuchung zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes zur Fortschreibung des Luftreinhalteplanes im Rahmen der NO2-Notifizierung - Osnabrück Vergleich mit den Messdaten In Osnabrück wird durch das Lufthygienische Überwachungssystem Niedersachen (LÜN) in einem Abschnitt im Schlosswall (siehe Abbildung 6-4) seit 05 kontinuierlich die Luftschadstoffbelastung gemessen. Eine Gegenüberstellung der im Schlosswall mit IMMISluft ermittelten und der gemessenen Konzentrationen für das Jahr 0 findet sich in Tabelle 6-4. Tabelle 6-4: Vergleich der modellierten und gemessenen Konzentrationen im Abschnitt Schlosswall (ID 757) mit Angabe des Grenzwertes für das Bezugsjahr 0 Jahresmittelwert Anzahl der TMWÜberschreitungen NO2 in NOX in PM0 in Screening (27)7 Messung Grenzwert 0 - luft Abbildung 6-4: Lage der IMMIS -Abschnitte und der Verkehrsmessstation am Schoßwall 7 Statistischer Zusammenhang zwischen,jahresmittelwert PM 0 und der Anzahl der Tage mit einem PM0-Tagesmittelwert große (Abbildung 5-) Seite 2