Nachweis der Wirkung der Umweltzone Leipzig durch Immissionsmessungen von Ruß, Partikelanzahl und Stickoxid

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1 Nachweis der Wirkung der Umweltzone Leipzig durch Immissionsmessungen von Ruß, Partikelanzahl und Stickoxid Gunter Löschau, Dresden Foto: Gunter Löschau Kolloquium Luftqualität an Straßen der Bundesanstalt für Straßenwesen (bast) Bergisch Gladbach am 29. und 30. März 2017

2 Gliederung Einführung und Messkonzept Ergebnisse 2010 bis 2015 Immissionsüberwachung Sondermessungen Verursacheranalyse Feinstaubanteil und Gesundheitsrisiko Zusammenfassung Gunter Löschau Quelle: Grafik: zebraluchs, Foto: Henriette Gruber

3 Schutz der Gesundheit Richtlinie 2008/50/EG u.a. Grenzwerte für Luftschadstoffe PM 10 und NO 2 Ziel der Umweltzone Reduzierung der Fahrzeuge mit hohen Abgasemissionen vorwiegend Dieselfahrzeuge (Partikel, NO x ) Foto: Mario Anhalt Dieselabgase sind krebserregend (WHO, 2012) Gunter Löschau

4 Welcher Indikatoren sind für Dieselabgase geeignet? Gesetzliche Immissionsüberwachung mit Grenzwerten NO 2 und NO x Feinstaub PM 10 und PM 2.5 Grenzwerte Ergänzende wissenschaftliche Immissionsmessungen für Verbrennungspartikel (Sondermessungen) Ruß als EC (elementarer Kohlenstoff VDI-RL) Ruß als BC (schwarzer Kohlenstoff 6,6 m²/g) Ultrafeine und feine Partikel (UFP) Keine Grenzwerte! Gunter Löschau

5 Wissenschaftliche Sondermessungen Ruß und ultrafeine Partikel BC - Schwarzer Kohlenstoff PM 1, Trocknung, MAAP AK. 6,6 g/m² UFP - Ultrafeine und feine Partikel Partikelgrößen-Mobilitätsspektrometer (5) nm SMPS (TSMPS) PM 1, Trocknung Indikator PN nm EC - Elementarer Kohlenstoff Foto: Alexander Schladitz PM 10 -Filtersammler, VDI , Gunter Löschau

6 Entwicklung der Qualitätssicherung der Sondermessungen Mobilitätsspektrometer im Luftgütemessnetz Sachsen Jährliche Wartung und Zertifizierung im WCCAP* in Leipzig Zertifizierung in Messstation mit mobilem Referenz-Mobilitätsspektrometer Wöchentliche automatische Funktionskontrolle für Nullpunkt, Empfindlichkeit und Partikelgröße Endvalidierung des Datensatzes eines Jahres durch TROPOS und Übergabe an Luftgüte-Datenbank im FS Sachsen * World Calibration Centre for Aerosol Physics Foto: Tropos SMPS/CPC FK Empfindlichkeit DDW ,30 Einzel Mittel 1,20 +3*S Mit -3*S Mit 1,10 1,00 0,90 0,80 0, Kalenderwoche Gunter Löschau

7 Messkonzept 2009 Messort-Typen: Städtische Straße Städtischer Hintergrund Regionaler Hintergrund Verursacheranalyse: Immissionsanteil lokaler Verkehr (Lenschow-Ansatz) Meteorologie Gebiet Messstationsname Abk. Leipzig Leipzig-Mitte LMI Leipzig-Lützner Str. LLÜ Leipzig-Eisenbahn-Str. LEI Leipzig-West LWE Leipzig-TROPOS-Dach LTR Dresden Dresden-Nord DDN Dresden-Bergstr. DDB Dresden-Winckelm.str. DDW Referenz Melpitz MEL Collm COL Schwartenberg SWB Radebeul-Wahnsdorf RWD Brockau BRO Gunter Löschau Gesetzliche Messgrößen: PM 10, PM 2.5, NO 2 und NO x Ergänzende Messgrößen: Meteorologie und Kfz-Zahlen Ergänzende wiss. Messgrößen: EC PM10, BC PM1 und PN nm 2010 Ausgangslage vor Umweltzone Vergleich: Dresden mit Luftreinhalteplan, aber ohne Umweltzone

8 Übersicht Messgrößen Gebiet Abk. Verantwortlich NO x, PM 10 PM 2.5 EC BC PN nm NO 2 Leipzig LMI LfULG X X X X X X LLÜ LfULG X X - X - - LEI Tropos X X LWE LfULG X X X X X X LTR Tropos X X Dresden DDN LfULG X X X X X X DDB LfULG X X X X - - DDW LfULG X X X X X X Referenz MEL Tropos X X X X X X COL LfULG X X X X - - SWB LfULG X X RWD LfULG X X - X - - BRO 1) LfULG X X Anzahl ) Ab 2011 in Betrieb In der Luftgüte-Datenbank vom FS Sachsen werden die Konzentrationsangaben Gunter Löschau für Partikelmessgrößen einheitlich auf das Volumen bei Betriebsbedingungen am Einlass bezogen, so auch für BC und PN nm.

9 Umweltzone Leipzig Start 1. März % des Stadtgebietes Grüne Plakette ohne Vorstufen Fahrverbot: ~Diesel ohne DPF Ausnahmen für z. B. Busse mit Euro 3 Quelle: Stadt Leipzig, Dezernat Umwelt, Ordnung, Sport. Grafik: zebraluchs Gunter Löschau

10 Gesetzliche Immissionsüberwachung Feinstaub PM 10 und Stickstoffdioxid NO 2 Anzahl der Tage >50 µg/m³ PM Dresden NO 2 in µg/m³ Leipzig DDN DDB LMI LLÜ LEI DDW LWE LTR MEL COL SWB RWD BRO Städtische Straße Städt. Hintergr. Regionaler Hintergr. DDN DDB LMI LLÜ LEI DDW LWE LTR MEL COL SWB RWD BRO Gunter Löschau Ohne Umweltzone Mit Umweltzone EU-Grenzwert ab 2005 EU-Grenzwert ab 2010 Städtische Straße Städt. Hintergr. Regionaler Hintergr. Grenzwertüberschreitung nur an den städt. Straßen Kfz-Verkehr verursachte entscheidenden Beitrag Wirkung der Umweltzone nicht erkennbar

11 Wirkung der Umweltzone Nachrüstung mit Dieselpartikelfiltern Förderprogramm BAFA Anzahl PKW Anzahl LNfz Dresden Leipzig 0 Dresden Leipzig In Leipzig 3 x mehr PKW und 8 x mehr leichte Nfz als in Dresden nachgerüstet Kfz-Bestand an Nfz mit grüner Plakette: Leipzig mit 67% höher als in Dresden mit 58% Gunter Löschau

12 Verkehrsnahe Immission Partikelanzahl nm, Mittlerer Wochengang, Leipzig-Mitte PN nm in 1/cm³ Ohne Umweltzone Mit Umweltzone Mo Di Mi Do Fr Sa So Gunter Löschau

13 Verkehrsnahe Immission Ruß als BC Mittlerer Wochengang, Leipzig-Mitte Ruß_BC PM1 in µg/m³ Ohne Umweltzone Mit Umweltzone Mo Di Mi Do Fr Sa So Gunter Löschau

14 Verkehrsnahe Immission Stickstoffoxid NO x Mittlerer Wochengang, Leipzig-Mitte NO x in µg/m³ Ohne Umweltzone Mit Umweltzone Mo Di Mi Do Fr Sa So Gunter Löschau

15 Änderung der Immission (Gesamtbelastung GB) Jahresmittelwert bezogen auf Ausgangslage 2010, Leipzig-Mitte Änderung GB in % 25% 0% -25% -50% PM10 NO2 Ruß-BC PN30-200nm Reduzierung aller Messgrößen! -20 % PM % NO 2 Verbr.-Partikel -42 % Ruß-BC -38 % PN nm -75% Gunter Löschau Verschiedene Quellen tragen dazu bei Welchen Anteil verursachte der Kfz-Verkehr? Verursacheranalyse erforderlich!

16 Verursacheranalyse für Feinstaub PM 10 - Immission Messort-Typ: Städtische Straße Immissionsanteil Motor* PM 10 -Messung an typischen Orten und Bilanz nach Lenschow PM 10 -Messung kann nicht unterscheiden Wiss. Sondermessung der Partikelgrößenverteilung an typischen Orten Restlich Quellen der Stadt Motor Minderung durch Umweltzone Partikel kleiner ~0,2 µm Regionaler Hintergrund Kfz- Verkehr* Aufwirbelungen, Abriebe Partikel größer ~1 µm Verursacht jedes Fahrzeug, auch edrive Gunter Löschau * Lokale Kfz-Emissionen an Messstation

17 Wirkung der Umweltzone Änderung Immissionsanteil Motor I Motor Leipzig-Mitte: modernste Fahrzeugflotte Sachsens Änderung I Motor in % 25% 0% IM_NOx IM_Ruß-BC IM_PN30-200nm Schärfere NO x -EU- Abgasnormen ohne Wirkung in Stadt! Stickoxide +5 % -25% -50% -75% Gunter Löschau Verbr.-Partikel -48 % Ruß-BC -62 % PN nm Schärfere Partikel- EU-Abgasnormen = Erfolgsgeschichte Dieselpartikelfilter!

18 Wirkung der Umweltzone Senkung des Gesundheitsrisikos Gesundheitliche Wirkung der Feinstaubanteile PM 10 nach Wichmann Besonderheit in Leipzig gegenüber anderen Studien: PM 10 -Minderung wurde über BC und PN nm bzw. PM nm und nicht über die direkte PM 10 -Messung bestimmt Umweltzone Immissionsanteil Motor Entspricht PM 10 -Minderung von 2,9 bis 5,4 % Grafik: Wichmann, Diese kleine PM 10 -Minderung entspricht einer deutlichen Senkung des Gesundheitsrisikos von 15 bis 27 %, da sie dem hochtoxischen Feinstaubanteil zugeordnet wird (Wichmann) Gunter Löschau Cyrys et al., 2014: Low emission zones reduce PM10 mass concentrations and diesel soot in German cities. J. Air Waste Manage. Assoc. 2014, 64,

19 Zusammenfassung Wirkung der Umweltzone Leipzig Beschleunigte Modernisierung der Diesel-Fahrzeugflotte in Leipzig gegenüber Dresden und Sachsen Halbierung der Verbrennungspartikel in der Außenluft durch reduzierte Motoremissionen in fünf Jahren Umweltzone: Nachweis: -48 % Ruß-BC und -62 % PN nm Entspricht -2,9 bis -5,4 % hochtoxischen Feinstaubanteil PM 10 Deutliche Senkung des Gesundheitsrisiko der Bevölkerung im Zentrum von Leipzig Verursachergerechte und sinnvolle Maßnahme der Stadtverwaltung Stagnation bei Stickoxid trotz modernster Diesel-Kfz Gunter Löschau

20 Referenzen Berichte in Publikationsdatenbank: Gefahrstoffe Reinhaltung der Luft. Nov./ Dez Kontakt: Gunter Löschau Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!