ENTWICKLUNGSMASSNAHME HAUPTSTADT BERLIN - PARLAMENTS- UND REGIERUNGSVIERTEL

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1 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Immissionsschutz, Klima, Aerodynamik, Umweltsoftware Mohrenstraße 14, D Radebeul Telefon: +49 (0) 351 / info.dd@lohmeyer.de URL: ENTWICKLUNGSMASSNAHME HAUPTSTADT BERLIN - PARLAMENTS- UND REGIERUNGSVIERTEL LUFTSCHADSTOFFGUTACHTEN ZUM BEBAUUNGSPLANENTWURF II-201 DB,,HUMBOLDTHAFEN PROGNOSE 2020 Auftraggeber: DSK Deutsche Stadt- und Grundstücksentwicklungsgesellschaft mbh Glinkastraße Berlin Dipl.-Ing. H. Lorentz Dipl.-Ing. W. Schmidt Dr. rer. nat. I. Düring Dipl.-Met. A. Moldenhauer Juni 2014 Projekt Berichtsumfang 72 Seiten Büro Karlsruhe: An der Roßweid 3, Karlsruhe, Tel.: +49 (0) 721 / , info.ka@lohmeyer.de

2 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG I I N H A L T S V E R Z E I C H N I S 0 ERLÄUTERUNG VON FACHAUSDRÜCKEN ZUSAMMENFASSUNG AUFGABENSTELLUNG VORGEHENSWEISE Zusammenfassung der Beurteilungsmaßstäbe Berechnungsverfahren Emissionsbestimmung Kfz-Verkehr Emissionsbestimmung Schiffsverkehr Immissionsbestimmung mit MISKAM Überschreitungshäufigkeit der Stunden- und Tagesmittelwerte EINGANGSDATEN Verkehrsdaten Straßenverkehr Verkehrsdaten Schiffsverkehr Bebauung Meteorologische Daten Schadstoffhintergrundbelastung EMISSIONEN Betrachtete Schadstoffe Methode zur Bestimmung der Emissionsfaktoren für Straßenverkehr Motorbedingte Emissionsfaktoren Nicht motorbedingte Emissionsfaktoren Methode zur Bestimmung der Emissionsfaktoren für Schiffsverkehr Emissionen ERGEBNISSE Stickstoffdioxidimmissionen... 32

3 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG II 6.2 Feinstaubimmissionen (PM10) Feinstaubimmissionen (PM2.5) Schwefeldioxidimmissionen (SO 2 ) Lufthygienische Gesamtbeurteilung und Planungshinweise LITERATUR ANHANG A1: BEURTEILUNGSWERTE FÜR LUFTSCHADSTOFF- KONZENTRATIONEN AN KFZ-STRASSEN ANHANG A2: EMISSIONSMODELLIERUNG IN LUWAS ANHANG A3: BERECHNUNGSVERFAHREN MISKAM / PROKAS ANHANG A4: FEHLERDISKUSSION Hinweise: Vorliegender Bericht darf ohne schriftliche Zustimmung des Ingenieurbüros Lohmeyer GmbH & Co. KG nicht auszugsweise vervielfältigt werden. Die Tabellen und Abbildungen sind kapitelweise durchnummeriert. Literaturstellen sind im Text durch Name und Jahreszahl zitiert. Im Kapitel Literatur findet sich dann die genaue Angabe der Literaturstelle. Es werden Dezimalpunkte (= wissenschaftliche Darstellung) verwendet, keine Dezimalkommas. Eine Abtrennung von Tausendern erfolgt durch Leerzeichen.

4 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 1 0 ERLÄUTERUNG VON FACHAUSDRÜCKEN Emission / Immission Als Emission bezeichnet man die von einem Fahrzeug ausgestoßene Luftschadstoffmenge in Gramm Schadstoff pro Kilometer oder bei anderen Emittenten in Gramm pro Stunde. Die in die Atmosphäre emittierten Schadstoffe werden vom Wind verfrachtet und führen im umgebenden Gelände zu Luftschadstoffkonzentrationen, den so genannten Immissionen. Diese Immissionen stellen Luftverunreinigungen dar, die sich auf Menschen, Tiere, Pflanzen und andere Schutzgüter überwiegend nachteilig auswirken. Die Maßeinheit der Immissionen am Untersuchungspunkt ist µg (oder mg) Schadstoff pro m³ Luft (µg/m³ oder mg/m³). Hintergrundbelastung / Zusatzbelastung / Gesamtbelastung Als Hintergrundbelastung werden im Folgenden die Immissionen bezeichnet, die bereits ohne die Emissionen des Straßenverkehrs auf den betrachteten Straßen an den Untersuchungspunkten vorliegen. Die Zusatzbelastung ist diejenige Immission, die ausschließlich vom Verkehr auf dem zu untersuchenden Straßennetz oder der zu untersuchenden Straße hervorgerufen wird. Die Gesamtbelastung ist die Summe aus Hintergrundbelastung und Zusatzbelastung und wird in µg/m³ oder mg/m³ angegeben. Grenzwerte / Vorsorgewerte Grenzwerte sind zum Schutz der menschlichen Gesundheit vom Gesetzgeber vorgeschriebene Beurteilungswerte für Luftschadstoffkonzentrationen, die nicht überschritten werden dürfen, siehe z. B. Neununddreißigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes. Vorsorgewerte stellen zusätzliche Beurteilungsmaßstäbe dar, die zahlenmäßig niedriger als Grenzwerte sind und somit im Konzentrationsbereich unterhalb der Grenzwerte eine differenzierte Beurteilung der Luftqualität ermöglichen. Jahresmittelwert / Kurzzeitwert (Äquivalentwert) An den betrachteten Untersuchungspunkten unterliegen die Konzentrationen der Luftschadstoffe in Abhängigkeit von Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Verkehrsaufkommen etc. ständigen Schwankungen. Die Immissionskenngrößen Jahresmittelwert und weitere Kurzzeitwerte charakterisieren diese Konzentrationen. Der Jahresmittelwert stellt den über das Jahr gemittelten Konzentrationswert dar. Eine Einschränkung hinsichtlich Beurteilung der Luftqualität mit Hilfe des Jahresmittelwertes besteht darin, dass er nichts über Zeiträume mit hohen Konzentrationen aussagt. Eine das

5 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 2 ganze Jahr über konstante Konzentration kann zum gleichen Jahresmittelwert führen wie eine zum Beispiel tagsüber sehr hohe und nachts sehr niedrige Konzentration. Die Neununddreißigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (39. BImSchV) fordert die Einhaltung von Kurzzeitwerten in Form des Stundenmittelwertes der NO 2 -Konzentrationen von 200 µg/m³, der nicht mehr als 18 Stunden pro Jahr überschritten werden darf, und des Tagesmittelwertes der PM10-Konzentration von 50 µg/m³, der maximal an 35 Tagen überschritten werden darf. Da diese Werte derzeit nicht direkt berechnet werden können, erfolgt die Beurteilung hilfsweise anhand von abgeleiteten Äquivalentwerten auf Basis der Jahresmittelwerte bzw. 98-Perzentilwerte (Konzentrationswert, der in 98 % der Zeit des Jahres unterschritten wird). Diese Äquivalentwerte sind aus Messungen abgeleitete Kennwerte, bei deren Unterschreitung auch eine Unterschreitung der Kurzzeitwerte erwartet wird. Verkehrssituation Emissionen und Kraftstoffverbrauch der Kraftfahrzeuge (Kfz) hängen in hohem Maße vom Fahrverhalten ab, das durch unterschiedliche Betriebszustände wie Leerlauf im Stand, Beschleunigung, Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit, Bremsverzögerung etc. charakterisiert ist. Das typische Fahrverhalten kann zu so genannten Verkehrssituationen zusammengefasst werden. Verkehrssituationen sind durch die Merkmale eines Straßenabschnitts wie Geschwindigkeitsbeschränkung, Ausbaugrad, Vorfahrtregelung etc. charakterisiert. In der vom Umweltbundesamt herausgegebenen Datenbank Handbuch für Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs HBEFA sind für verschiedene Verkehrssituationen Angaben über Schadstoffemissionen angegeben. Feinstaub / PM10 / PM2.5 Mit Feinstaub bzw. PM10/PM2.5 werden alle Partikel bezeichnet, die einen größenselektierenden Lufteinlass passieren, der für einen aerodynamischen Partikeldurchmesser von 10 µm bzw. 2.5 µm eine Abscheidewirksamkeit von 50 % aufweist. Die PM10-Fraktion wird auch als inhalierbarer Staub bezeichnet. Die PM2.5-Fraktion gelangt bei Inhalation vollständig bis in die Alveolen der Lunge; sie umfasst auch den wesentlichen Masseanteil des anthropogen erzeugten Aerosols, wie Partikel aus Verbrennungsvorgänge und Sekundärpartikel.

6 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 3 1 ZUSAMMENFASSUNG Die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung Berlin führt gegenwärtig die Bebauungsplanverfahren II-201 db Humboldthafen durch. Die Humboldthafenumbauung wird im Norden durch die Invalidenstraße, im Westen durch das Friedrich-List-Ufer, im Süden durch die Hugo-Preuß-Brücke und die angrenzenden Uferstraßen sowie im Osten durch das Alexanderufer begrenzt, wobei lediglich das Alexanderufer zum Geltungsbereich des B-Plans II-201 db gehört und eine Anliegerstraße ist. Für das B-Planverfahren ist ein Luftschadstoffgutachten für das Prognosejahr 2020 zu erstellen. Hierbei sind mittels Feinscreening die relevanten Luftschadstoffimmissionen zu ermitteln und zu bewerten. Neben dem Straßenverkehr ist auch der Schiffsverkehr durch den Humboldthafen zu berücksichtigen. Dieses Gutachten wird hiermit vorgelegt. Für die Berechnung der verkehrsbedingten Luftschadstoffe wurden die Schadstoffaufkommen durch den Straßenverkehr auf bestehenden und geplanten Straßen sowie auf den vorhandenen Wasserstraßen mittels mikroskaliger Modellrechnungen mit dem 3dimensionalen Strömungs- und Ausbreitungsmodell MISKAM betrachtet. Die Einflüsse der Randbebauung wurden damit explizit berücksichtigt. Aus den Belegungsdaten des Straßenverkehrs wurden unter Berücksichtigung der vom Umweltbundesamt veröffentlichten aktuellen Emissionsfaktoren (Stand 2010) die Emissionen auf allen Straßenabschnitten berechnet. Die Schiffsemissionen wurden mittels Programmsystem LUWAS (Luftschadstoffe an Wasserstraßen) der Bundesanstalt für Gewässerkunde berechnet. Die hierfür erforderlichen Emissionsfaktoren wurden in Abstimmung mit der Bundesanstalt für Gewässerkunde Koblenz auf den neusten Strand gebracht. Unter Berücksichtigung der lokalrepräsentativen Windstatistik und der aus Messungen abgeleiteten Luftschadstoffhintergrundbelastung wurden Ausbreitungsrechnungen durchgeführt. Betrachtet wurden die Schadstoffe NO 2, Feinstaub (PM10 und PM2.5) und SO 2 für den Planfall Die Beurteilung erfolgt im Vergleich mit geltenden Beurteilungswerten, das sind Grenzwerte der 39. BImSchV. Lufthygienische Gesamtbeurteilung und Planungshinweise Der NO 2 -Jahresmittelgrenzwert an den straßenzugewandten Fassaden wird überall eingehalten. An der Ostfassade des MK H2 werden z. T. deutliche Überschreitungen des NO 2 -Jahresmittelwertes prognostiziert. Dies resultiert aus den dort zu erwartenden Emissionen des

7 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 4 Schiffsverkehrs an der Anlegestelle, welche wiederum an einer sehr schlecht durchlüfteten Stelle liegt. Der NO 2 -Kurzzeitgrenzwert kann überall eingehalten werden. Der PM10- sowie der PM2.5-Jahresmittelgrenzwert können außer an der Anlegestelle überall eingehalten werden. An der Anlegestelle werden, wie auch beim NO 2, deutliche Grenzwertüberschreitungen prognostiziert. Der PM10-24h-Grenzwert kann an fast allen Fassaden eingehalten werden. Außnahme hiervon ist die wasserzugewandten Ostfassade der MK H2. Der Anteil der städtischen Hintergrundbelastung am Äquivalentwert zur Beurteilung des PM10-24h-Grenzwertes liegt allerdings schon bei 80 %. Die SO 2 -Grenzwerte werden an den Gebäudefassaden eingehalten. Hinweis: Die Grenzwerte der 39. BImSchV gelten für alle Bereiche, wo sich Menschen nicht nur vorübergehend aufhalten. Bei der Bewertung der Immissionen an Fassadenbereichen mit gewerblicher Nutzung ist daher die Arbeitszeit als Aufenthalts- bzw. Expositionszeit zu beachten und analog bei Gemeinschafts- oder Aufenthaltsräumen die geringere Aufenthaltsdauer. Aufgrund der an den Fassaden der MK H2 sehr hohen prognostizierten Schadstoffbelastungen von NO 2 und PM10 sind aus Sicht des lufthygienischen Gutachters die Lage des Schiffsanliegers sowie die dort zu erwartenden Emissionen problematisch. Folgende Reduktionsmöglichkeiten der Belastungssituation sollten untersucht werden: Die Lage des Schiffsanliegers sollte geprüft werden. Sie ist an einer Stelle geplant, an der die Durchlüftungsverhältnisse durch die Eckbebauung MK H2 in Hauptwindrichtung sehr eingeschränkt ist. Auch das geplante Luftgeschoss verbessert durch seine geringen Abmaße die Situation nur unwesentlich. Bessere bodennahe Durchlüftungsbedingungen finden sich z. B. im Bereich des MK H5 sowie des MK H3 (siehe Lohmeyer, 2008). Bei der Emissionsberechnung für die Schiffe wurde wegen der geplanten Lage der Liegestelle senkrecht zur Schiffsroute angenommen, dass je Anlegevorgang 5-mal manövriert (Bremen, Beschleunigen, Wenden) werden muss. Dies könnte gegebenenfalls durch eine optimierte Ausrichtung der Liegeplätze reduziert werden.

8 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 5 Wenn die Liegestelle z. B. im Bereich des MK H3 vorgesehen werden würde, könnten die Fahrgastschiffe gerade hinein- und rückwärts mit einmaliger Wendung wieder hinausfahren. Dort wären auch die Durchlüftungsverhältnisse besser (siehe oben). Sollte eine Verlegung des Schiffsanlegers nicht möglich sein, dann könnte eine deutliche Vergrößerung des Luftgeschosses, eine komplette Aufständerung des MK H2 zu einer Verbesserung der Durchlüftungsbedingungen führen. Bei der Emissionsberechnung für die Schiffe an der Anlegestelle wurde in Abstimmung mit dem Auftraggeber vorausgesetzt, dass die Fahrgastschiffe jeweils 30 min dort liegen und dabei die Maschinen im Leerlauf betrieben werden. Es sollte geprüft werden, ob ein Ausschalten der Maschinen während des Anliegens möglich ist. Gegebenenfalls sollte über eine deutliche Reduzierung der Zahl der dort anliegenden Schiffe nachgedacht werden. Es könnte z. B. nur abgasarmen (modernen) Schiffen erlaubt werden, dort anzulegen. Allerdings müsste die Anzahl von Schiffsanläufen dort um mehr als 50 % gesenkt werden, um den NO 2 -Jahresmittelgrenzwert einzuhalten. Zurzeit gibt es laut Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt weder einen konkreten Planungswillen noch ein konkretes Vorhaben Schiffsanleger im Humboldthafen. Im Antragsverfahren eines solchen Vorhabens werden Hinweise auf Probleme im Rahmen der Luftschadstoffentwicklung berücksichtigt, wenn diese, z. B. in Form eines Luftschadstoffgutachtens, der Behörde vorliegen. Die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt sollte dafür Sorge tragen, dass die Information die genehmigende Behörde vor Festsetzung des Bebauungsplans II-201db erreicht, auf dass im Rahmen eines möglichen Genehmigungsverfahrens Maßnahmen, wie die ausschließliche Einsetzung von schadstoffarmen Schiffen eingeleitet werden können.

9 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 6 2 AUFGABENSTELLUNG Die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung Berlin führt gegenwärtig die Bebauungsplanverfahren II-201 db Humboldthafen durch. Die Humboldthafenumbauung wird im Norden durch die Invalidenstraße, im Westen durch das Friedrich-List-Ufer, im Süden durch die Hugo-Preuß-Brücke und die angrenzenden Uferstraßen sowie im Osten durch das Alexanderufer begrenzt, wobei lediglich das Alexanderufer zum Geltungsbereich des B-Plans II-201 db gehört und eine Anliegerstraße ist. Für das B-Planverfahren ist ein Luftschadstoffgutachten für das Prognosejahr 2020 zu erstellen. Hierbei sind mittels Feinscreening die relevanten Luftschadstoffimmissionen zu ermitteln und zu bewerten. Neben dem Straßenverkehr ist auch der Schiffsverkehr durch den Humboldthafen zu berücksichtigen. Für die Berechnung der verkehrsbedingten Luftschadstoffe werden die Schadstoffaufkommen durch den Verkehr auf bestehenden und geplanten Straßen bzw. Wasserstraße mit dem prognostischen Strömungs- und Ausbreitungsmodell MISKAM betrachtet. Betrachtet werden die Schadstoffe NO 2, Feinstaub (PM10 und PM2.5) und SO 2. Die Beurteilung erfolgt im Vergleich mit geltenden Grenzwerten der 39. BImSchV.

10 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 7 3 VORGEHENSWEISE Bei der Verbrennung des Kfz-Kraftstoffes wird eine Vielzahl von Schadstoffen freigesetzt, die die menschliche Gesundheit gefährden können. Im Rahmen des vorliegenden lufthygienischen Gutachtens ist zu prüfen, ob die durch die geplanten Baumaßnahmen verursachten Auswirkungen die Luftkonzentrationen der Schadstoffe (Immissionen) unter Berücksichtigung der bereits vorhandenen Hintergrundbelastung in gesetzlich unzulässigem Maße erhöhen. Der Vergleich der Schadstoffkonzentrationen mit schadstoffspezifischen Beurteilungswerten, z. B. Grenz- oder Vorsorgewerten, die vom Gesetzgeber zum Schutz der menschlichen Gesundheit festgelegt werden, lässt Rückschlüsse auf die Luftqualität zu. Für den Kfz- und Schiffsverkehr relevant ist vor allem die 39. BImSchV. Die vorliegende Untersuchung konzentriert sich unter Berücksichtigung der o. g. Grenzwerte und der derzeitigen Konzentrationsniveaus auf die vom Straßen- und Schiffsverkehr erzeugten Schadstoffe Stickoxide und Feinstaubpartikel (PM10 und PM2.5) bzw. SO 2 (nur Schiffsverkehr). Im Zusammenhang mit Beiträgen durch Kfz- und Schiffsverkehr sind im Prognosejahr 2020 die Schadstoffe Benzol, Blei und Kohlenmonoxid CO von untergeordneter Bedeutung. Für Stickstoffmonoxid NO gibt es keine Beurteilungswerte. Da die 23. BImSchV seit Juli 2004 außer Kraft gesetzt ist, ist die Betrachtung der Schadstoffkomponente Ruß rechtlich nicht mehr erforderlich. Ruß ist Bestandteil von PM10. Die Beurteilung der Schadstoffimmissionen erfolgt durch Vergleich relativ zum entsprechenden Grenzwert. 3.1 Zusammenfassung der Beurteilungsmaßstäbe In Tab. 3.1 werden die in der vorliegenden Studie verwendeten und im Anhang A1 erläuterten Beurteilungswerte für die relevanten Autoabgaskomponenten zusammenfassend dargestellt. Diese Beurteilungswerte sowie die entsprechende Nomenklatur werden im vorliegenden Gutachten durchgängig verwendet. Die Beurteilung der Schadstoffimmissionen erfolgt durch den Vergleich relativ zum jeweiligen Grenzwert. Weiter orientiert sich die Bewertung an der Einstufung von Schadstoffimmissionen (siehe Tab. 3.2) durch die Landesanstalt für Umweltschutz, Baden-Württemberg (LfU, 1993).

11 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 8 Schadstoff Beurteilungswert Zahlenwert in [µg/m³] Jahresmittel Kurzzeit NO 2 Grenzwert ab (Stundenwert, maximal 18 Überschreitungen/Jahr) SO 2 Grenzwert (Stundenwert, maximal 24 Überschreitungen/Jahr 125 (Tagesmittelwert, maximal 3 Überschreitungen/Jahr PM10 Grenzwert ab (Tagesmittelwert, maximal 35 Überschreitungen/Jahr) PM2.5 Grenzwert ab Tab. 3.1: Beurteilungsmaßstäbe für Luftschadstoffimmissionen nach 39. BImSchV (2010) Immissionen in % der entsprechenden Grenzwerte bis 10 % Bewertung sehr niedrige Konzentrationen über 10 % bis 25 % niedrige Konzentrationen über 25 % bis 50 % mittlere Konzentrationen über 50 % bis 75 % leicht erhöhte Konzentrationen über 75 % bis 90 % erhöhte Konzentrationen über 90 % bis 100 % hohe Konzentrationen über 100 % bis 110 % geringfügige Überschreitungen über 110 % bis 150 % deutliche Überschreitungen über 150 % hohe Überschreitungen Tab. 3.2: Bewertung von Immissionen nach LfU (1993) 3.2 Berechnungsverfahren Emissionsbestimmung Kfz-Verkehr Auf der Grundlage der vom Auftraggeber zur Verfügung gestellten Verkehrsmengen werden für das Prognosejahr 2020 die von den Kraftfahrzeugen emittierten Schadstoffmengen und -immissionen ermittelt. Die mittleren spezifischen Emissionen der Fahrzeuge einer Fahrzeugkategorie (PKW, leichte Nutzfahrzeuge, Busse etc.) werden

12 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 9 mithilfe des Handbuchs für Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs HBEFA Version 3.1 (UBA, 2010) bestimmt. Die Emissionen der Feinstaubpartikel (PM10, PM2.5) des Straßenverkehrs aufgrund von Abrieb und Aufwirbelung werden im HBEFA nicht behandelt. Die Berechnung dieser Emissionen erfolgt auf der Grundlage der Ergebnisse von aktuellen Forschungsarbeiten (Düring und Lohmeyer, 2011; CORINAIR, 2007). Die Vorgehensweise zur Emissionsbestimmung entspricht somit dem Stand der Technik. Sie basiert auf der Richtlinie VDI 3782 Blatt 7 (VDI, 2003) Emissionsbestimmung Schiffsverkehr Die Schiffsemissionen wurden auf Grundlage der vom Auftraggeber zur Verfügung gestellten Schiffsbelegungen mittels des derzeit aktuellen Programmsystems LUWAS (Luftschadstoffe an Wasserstraßen) der Bundesanstalt für Gewässerkunde (2000) berechnet Immissionsbestimmung mit MISKAM Um für den direkten Bereich der B-Plangebiete räumlich (horizontal und vertikal) differenzierte Aussagen zur Luftschadstoffbelastung im Planfall unter expliziter Berücksichtigung der Einzelgebäude zu erhalten, werden mikroskalige Modellberechnungen durchgeführt. Die Immissionsberechnungen erfolgten mit dem Strömungs- und Ausbreitungsmodell MISKAM in Version 5.02 (Eichhorn, 2007). MISKAM gehört zu den prognostischen Modellen vom Eulertyp. Es besteht aus zwei Teilen, einem Strömungsteil für die Modellierung der Umströmungsverhältnisse der Gebäude und einem Ausbreitungsteil zur Berechnung des Immissionsfeldes. MISKAM iteriert jeweils solange, bis das Strömungs- bzw. Konzentrationsfeld quasi stationär ist. Bei den Berechnungen wurden die Hinweise aus Eichhorn (2011) sowie der VDI-Richtlinie für prognostische Modelle beachtet (VDI 3783/9, 2005). Die Einhaltung des Kriteriums von VDI-RL 3783/9 wurde anhand von Sensitivitätsrechnungen für die Göttinger Straße in Hannover für ein Rechengebiet nachgewiesen, dass zusätzlich zum Untersuchungsgebiet einen Umkreis von ca. 400 m berücksichtigt. Das Rechengebiet ist somit deutlich größer als die Fläche des Untersuchungsgebietes. Das Rechengebiet (siehe im Vorgriff Abb. 4.1) wurden mit einem nichtäquidistanten Netz überzogen, dessen horizontale Auflösung zwischen 2 m im Zentrum des Untersuchungsgebietes und ca. 15 m am Gebietsrand variiert.

13 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 10 Die Höhe des Rechengebietes beträgt 500 m. Die Abb. 3.1 zeigt die Gebäudekonfiguration im Rechengebiet. In die flächendeckenden Immissionsberechnungen gehen die Emissionen der Kraftfahrzeuge der betrachteten Straßenabschnitte sowie die Schiffsemissionen entsprechend Kapitel 5 ein. Abb. 3.1: Blick in das MISKAM-Rechengebiet in Richtung Nord mit den berücksichtigten Gebäuden. Die Gebäude der B-Plangebiete sind blau eingefärbt. Es wurden 18 Strömungsrechnungen für die Windrichtungen 20 o bis 360 o sowie anschließend je 18 Ausbreitungsrechnungen für die betrachteten Schadstoffe NOx, PM10, PM2.5 und SO 2 für den Planfall 2020 durchgeführt. Dabei wurde jeweils neutrale thermische Schichtung der Atmosphäre angenommen. Im Rahmen der Modellvalidierung hat sich gezeigt, dass die mit MISKAM berechneten Immissionsfelder in sehr guter Näherung mit der Windgeschwindigkeit skalierbar sind. Untersuchungen haben ferner gezeigt, dass in dicht bebautem Gelände aufgrund der hohen städtischen Rauigkeit genug mechanische Turbulenz erzeugt wird, sodass näherungsweise von einer neutralen Schichtung im Untersuchungsgebiet ausgegangen werden kann (unabhängig von der großräumigen thermischen Schichtung). Aus diesem Grund wurde mit neutraler Schichtung gerechnet. Für jeden Schadstoff wurden aus den jeweils 18 Immissionsfeldern mit der Programmoberfläche WinMISKAM (Lohmeyer, 2014) unter Verwendung der Windstatistik, der Emissionshäufigkeitsverteilung (hergeleitet aus dem vorgegebenen Emissionswochengang) und der Schadstoffhintergrundbelastung flächendeckend die Jahresmittelwerte berechnet.

14 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 11 Für die Berechnung der NO-NO 2 -Umwandlung wird das vereinfachte Chemiemodell nach Düring et al. (2011) verwendet Überschreitungshäufigkeit der Stunden- und Tagesmittelwerte Überschreitungshäufigkeiten für Stickstoffdioxid und Feinstaub PM10 Die 39. BImSchV definiert u. a. als Kurzzeitgrenzwert für NO 2 einen Stundenmittelwert von 200 µg/m 3, der nur 18-mal im Jahr überschritten werden darf. Entsprechend einem einfachen praktikablen Ansatz basierend auf Auswertungen von Messdaten (Lohmeyer et al., 2000) kann abgeschätzt werden, dass dieser Grenzwert dann eingehalten ist, wenn der 98- Perzentilwert 115 µg/m 3 bis 170 µg/m 3 nicht überschreitet. Die genannte Spannbreite, abgeleitet aus der Analyse von Messdaten verschiedener Messstellen, ist groß; die Interpretationen der Messdaten deuten darauf hin, dass bei einer Unterschreitung des 98-Perzentilwertes von 130 µg/m 3 (= Äquivalentwert) der genannte Grenzwert für die maximalen Stundenwerte eingehalten wird. Zur Ermittlung der in der 39. BImSchV definierten Anzahl von Überschreitungen eines Tagesmittelwertes der PM10-Konzentrationen von 50 µg/m 3 wird ein ähnliches Verfahren eingesetzt. Im Rahmen eines Forschungsprojektes für die Bundesanstalt für Straßenwesen wurde aus 914 Messdatensätzen aus den Jahren 1999 bis 2003 eine gute Korrelation zwischen der Anzahl der Tage mit PM10-Tagesmittelwerten größer als 50 µg/m 3 und dem PM10-Jahresmittelwert gefunden (Abb. 3.2). Daraus wurde eine funktionale Abhängigkeit der PM10-Überschreitungshäufigkeit vom PM10-Jahresmittelwert abgeleitet (BASt, 2005). Die Regressionskurve nach der Methode der kleinsten Quadrate ( best fit ) und die mit einem Sicherheitszuschlag von einer Standardabweichung erhöhte Funktion ( best fit + 1 sigma ) sind ebenfalls in der Abb. 3.2 dargestellt. Im Oktober 2004 stellte die Arbeitsgruppe Umwelt und Verkehr der Umweltministerkonferenz (UMK) aus den ihr vorliegenden Messwerten der Jahre 2001 bis 2003 eine entsprechende Funktion für einen best fit vor (UMK, 2004). Diese Funktion zeigt bis zu einem Jahresmittelwert von ca. 40 µg/m 3 einen nahezu identischen Verlauf wie der o. g. best fit nach BASt (2005). Im statistischen Mittel wird somit bei beiden Datenauswertungen die Überschreitung des PM10-Kurzzeitgrenzwertes bei einem PM10-Jahresmittelwert von 31 µg/m 3 erwartet.

15 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 12 Im vorliegenden Gutachten wird wegen der Unsicherheiten bei der Berechnung der PM10- Emissionen sowie wegen der von Jahr zu Jahr an den Messstellen beobachteten meteorologisch bedingten Schwankungen der Überschreitungshäufigkeiten eine konservative Vorgehensweise gewählt. Dazu wird die in BASt (2005) angegebene best fit - Funktion um einen Sicherheitszuschlag von einer Standardabweichung erhöht. Mehr als 35 Überschreitungen eines Tagesmittelwertes von 50 µg/m 3 (Grenzwert) werden mit diesem Ansatz für PM10-Jahresmittelwerte ab 29 µg/m 3 abgeleitet. Dieser Ansatz stimmt mit dem vom Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen vorgeschlagenen Vorgehen überein (LUA NRW, 2006). Abb. 3.2: Anzahl der Tage mit mehr als 50 µg PM10/m 3 im Tagesmittel in Abhängigkeit vom PM10-Jahresmittelwert für Messstationen der Länder und des Umweltbundesamtes ( ) sowie die daraus abgeleiteten Funktionen (BASt, 2005)

16 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 13 Für die Bewertung des PM10-24h-Grenzwertes lässt sich die folgende differenzierte Bewertung in Hinblick auf das Eintreten von Überschreitungen ableiten: PM10-Jahresmittel Überschreitung PM10-Tagesmittel <29 µg/m³ keine Überschreitung µg/m³ selten (Wahrscheinlichkeit <40 %) µg/m³ öfter möglich (Wahrscheinlichkeit 40 bis 80 %) µg/m³ wahrscheinlich (Wahrscheinlichkeit >80 %) 36 µg/m³ so gut wie sicher Überschreitungshäufigkeiten für Schwefeldioxid Die Grenzwerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit sind als Überschreitungshäufigkeit von 350 µg SO 2 /m 3 gemittelt über 1 Stunde (nicht öfter als 24 Stunden im Kalenderjahr) bzw. als Überschreitungshäufigkeit von 125 µg SO 2 /m 3 gemittelt über 24 Stunden (nicht öfter als an 3 Tagen im Kalenderjahr) definiert. Die Auswertung vorliegender gemessener SO 2 -Jahreszeitreihen von Messstationen aus Sachsen (Abb. 3.3) zeigen eine Abhängigkeit der Überschreitungshäufigkeiten, die etwa folgende Funktionen erfüllen: Anzahl 1h-Wert>350µg/m³ = a * exp[so 2 (Jahresmittel) * b] a = 0.53 b = 0.15 für Jahresmittelwert < 26 µg/m³ a * SO 2 (Jahresmittel) b a = 5.5 b = 117 für Jahresmittelwert >= 26 µg/m³ sowie Anzahl 24h-Wert>125µg/m³ = a * exp[so 2 (Jahresmittel) * b] a = 0.25 b = für Jahresmittelwert < 21 µg/m³

17 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 14 a * SO 2 (Jahresmittel) b für Jahresmittelwert >= 21 µg/m³ a = 1 b = 16 Messwerte aus Berlin bzw. neuere Messwerte bundesweit, die ähnliche Größenordnungen zur Bearbeitung von SO 2 -Grenzwertüberschreitungen aufweisen, liegen nicht vor, da in den letzten Jahren die SO 2 -Konzentrationen im Allgemeinen auf Werte unter 10 µg/m³ im Jahresmittel gesunken sind. Deswegen werden o. g. Funktionen zur Beurteilung verwendet. Mit diesen Ansätzen ergeben sich 19 µg/m³ als Äquivalentwert für den Tagesgrenzwert sowie 26 µg/m³ als Äquivalentwert für den Stundengrenzwert. SO 2 : Anzahl d. Stunden m it Konz. > 350 µg/m³ SO 2 -Jahresm ittelw ert [µg/m³] Fit Abb. 3.3: Überschreitungshäufigkeit von 350 µg SO 2 /m³ im Stundenmittel als Funktion des SO 2 -Jahresmittewertes

18 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 15 4 EINGANGSDATEN Für die Emissions- bzw. Immissionsberechnungen sind als Eingangsgrößen die Lage des Straßen- und Wasserstraßennetzes im zu betrachtenden Untersuchungsgebiet, die Bebauungssituation und verkehrsspezifische Informationen von Bedeutung. Für das Untersuchungsgebiet wurden die Verkehrsdaten durch den Auftraggeber zur Verfügung gestellt. Das Untersuchungsgebiet liegt im Berliner Stadtbezirk Mitte, im Nahbereich des Berliner Hauptbahnhofs. Die Humboldthafenumbauung wird im Norden durch die Invalidenstraße, im Westen durch das Friedrich-List-Ufer, im Süden durch die Hugo-Preuß-Brücke und die angrenzenden Uferstraßen sowie im Osten durch das Alexanderufer begrenzt, wobei lediglich das Alexanderufer zum Geltungsbereich des B-Plans II-201 db gehört und eine Anliegerstraße ist. Die Lage des Untersuchungsgebietes mit dem umliegenden Straßennetz und ausgewählte Immissionsorte (IO) sind in Abb. 4.1 aufgezeigt. Im Plangebiet selbst sind überwiegend Mischnutzungen (Gewerbe, Hotels, Büros mit gelegentlichen Wohnungen) und Hauptverkehrsstraßen gelegen. Das Gelände ist eben. Relevante Längsneigungen treten deshalb nicht auf. Zur Bearbeitung der Aufgabe wurden vom Ingenieurbüro Lahmeyer die Lagepläne im Mai 2008 in digitaler Form zur Verfügung gestellt. Die geplanten Luftgeschosse sind entsprechend Planungsstand Mai 2008 berücksichtigt. Weitere Grundlagen der Immissionsberechnungen sind die basierend auf den Verkehrsdaten berechneten Schadstoffemissionen, die meteorologischen Daten und die Schadstoffhintergrundbelastung. 4.1 Verkehrsdaten Straßenverkehr Die mittleren Verkehrsstärken und LKW-Anteile (zulässiges Gesamtgewicht >3.5 t) für den Planfall 2020 beruhen auf Angaben vom Auftraggeber (Mail vom , Herr Kästner). Die werktäglichen Verkehrsstärken und LKW-Anteile wurden dabei mit DTV (Kfz) = DTV w (Kfz) 0.91 und DTV (LKW) = DTVw (LKW) 0.79

19 IO-5 IO-2 IO-1 IO-4 Immissionsorte IO-7 Gebäude B-Plan Gebäude Luftgeschoss 5 I. bis IV. Geschoss IO-3 UG_BP_II_201db IO-6 Straßen Tunnel Wasserstraßen Abb. 4.1 Lageplan des Untersuchungsgebietes sowie Lage der in den Immissionsrechnungen berücksichtigten Straßenabschnitte und Wasserstraßenabschnitte Meter Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG

20 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 17 in Mittelwerte über alle Tage des Jahres umgerechnet. Die verwendeten Verkehrsbelegungsdaten sind in Abb. 4.2 aufgezeigt. Zur Berechnung der zeitlichen Verteilung der Emissionen werden zusätzlich zu den Verkehrsstärken und LKW-Anteilen die Verkehrstagesganglinien an Werktagen, Samstagen und Sonntagen benötigt, die insbesondere der Ermittlung der Kurzzeitbelastungen dienen. Die dazu verwendeten Verkehrstagesganglinien sind in Abb. 4.3 dargestellt. 4.2 Verkehrsdaten Schiffsverkehr Tab. 4.1 zeigt nach Angaben des Auftraggebers die Anzahl der das Untersuchungsgebiet jährlich passierenden Schiffe, aufgeteilt nach den für die Emissionsbestimmung erforderlichen einzelnen Schiffsklassen für den Istzustand im Jahr 2007 sowie den Planzustand im Jahr Klassifizierung der Schiffe Istzustand 2007 auf Spree Planzustand 2020 auf Spree Planzustand 2020 im Humboldthafen Tragfähigkeitstonnen Anzahl pro Jahr Anzahl pro Jahr Anzahl pro Jahr Güterschiffe Fahrgastschiffe Sportboote Summe Tab. 4.1: Jährliches Schiffsverkehrsaufkommen eingeteilt in Klassen für den Istzustand sowie den Planzustand 2020

21 40 040/3.16% /3.16% 3 640/3.16% /3.16% Verkehrsstärke [Kfz/24h] 2 730/2.37% /3.16% /3.16% /3.16% Abb Planfall 2020 Durchschnittliche werktägliche Verkehrsstärke DTV Mo-So in Kfz pro Tag und SV in Prozent Meter Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG

22 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 19 Abb. 4.3: Aus Zählwerten ermittelte Verkehrstagesganglinie: Berlin Frankfurter Allee

23 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 20 Die Fahrten 2007 für die Güterschiffe wurden aus Zählungen an der Schleuse Plötzensee übernommen, die der Fahrgastschiffe und Sportboote an der Schleuse Mühlendamm. Für das Prognosejahr 2020 wurde von einem Anstieg des Schiffsverkehrs um 25 % ausgegangen. Es wurde angesetzt, dass 100 % der auf der Spree fahrenden Güterschiffe ohne Halt durch den Humboldthafen durchfahren. 75 % der Fahrgastschiffe und 25 % der Sportboote fahren in den Hafen ein und wieder raus. Angaben über die Frequentierung der zukünftigen Anlegestelle im Humboldthafen sind nicht vorhanden. Für das vorliegende Gutachten kamen in Absprache mit dem Auftraggeber folgende Schätzwerte zur Anwendung: Es legen keine Güterschiffe an. Jedes Fahrgastschiff, was in den Humboldthafen einfährt, legt auch an. Zum An- und Ablegen sind insgesamt 5 Brems- bzw. Beschleunigungsmanöver erforderlich. Die Zeit für An- und Ablegen beträgt jeweils 6 Minuten. Die mittlere Liegezeit pro Schiff beträgt 30 min. In dieser Zeit läuft der Motor im Leerlauf. Jedes Sportboot, was in den Humboldthafen einfährt, legt an. Zum An- und Ablegen sind insgesamt 3 Brems- bzw. Beschleunigungsmanöver erforderlich. Die Zeit für Anund Ablegen beträgt jeweils 3 Minuten. Während der Liegezeit ist der Motor aus. Die erlaubte Fahrgeschwindigkeit auf der Spree und im Hafen sind 12 km/h. Nach Erhebungen an der Schleuse Plötzensee lag der Auslastungsgrad beladener Schiffe im Jahr 2007 im Mittel bei ca. 83 %. 58 % der Güterschiffe waren Leerfahrten. Nach den vorliegenden Zählungen des Schiffsverkehrs an Schleusen in Berlin ist kein dem Kfz-Verkehr entsprechender einheitlicher Tagesgang zu erkennen. In den Nachtstunden tritt praktisch kein Schiffsverkehr auf und über den Tag verteilen sich die Schiffe eher unregelmäßig. Einheitliche Spitzenstunden sind nicht zu erkennen. Werktags dominieren weitgehend Güterschiffe und an Wochenenden und Feiertagen Sportschiffe bzw. Fahrgastschiffe. Der Güterverkehr ist in den Wintermonaten am geringsten, ansonsten fast homogen auf die Monate verteilt. Der Sportbootverkehr tritt insbesondere in den Sommermonaten in Erscheinung. Aus diesen Erkenntnissen wurde ein Verkehrstagesgang angesetzt, der von Uhr bis Uhr keine Schiffsbewegungen vorsieht, von Uhr bis Uhr und Uhr bis Uhr stündlich 4 % des täglichen Verkehrs und von Uhr bis

24 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Uhr stündlich 8 % des täglichen Verkehrs. Von der mittleren durchschnittlichen täglichen Verkehrsstärke sind an Werktagen 125 %, an Samstagen 50 % und an Sonntagen 25 % berücksichtigt. Das mittlere Alter der Schiffe im Jahr 2007 wird nach Auskunft des Auftraggebers mit 15 Jahren angesetzt. 4.3 Bebauung Die Bebauung im Untersuchungsgebiet wurde als digitales Gebäudemodell aufbereitet. Im betrachteten Planfall wurden auftragsgemäß die bis zum vom Bezirk oder Senat festgesetzten Bebauungsplanungen sowie der Entwurf der B-Planung II-201db vom berücksichtigt. Nach Aussagen des Auftraggebers entspricht der aktuelle B- Planentwurf II-201db vom (Variante 1) den zu Grunde gelegten Gebäudekonfigurationen. Die detailliert berücksichtigte Gebäudekonfiguration für die MISKAM-Berechnungen ist in Abschnitt aufgeführt. 4.4 Meteorologische Daten Für die Berechnung der Schadstoffimmissionen werden so genannte Ausbreitungsklassenstatistiken benötigt. Das sind Angaben über die Häufigkeit verschiedener Ausbreitungsverhältnisse in den unteren Luftschichten, die durch Windrichtung, Windgeschwindigkeit und Stabilität der Atmosphäre definiert sind. Für die Ausbreitungsrechnungen wurden die meteo-rologischen Daten der Station Berlin-Grunewald verwendet, die als Zeitreihen für die Jahre 1997 bis 2002 vorlagen. Daraus wurde eine für das in diesem Gutachten gewählte Vorgehen zur Immissionsbestimmung erforderliche AKS unter Verwendung aller zur Verfügung gestellten Jahre erstellt, die in Abb. 4.4 dargestellt ist. Die Windmessung erfolgt dort in 25 m Höhe aufgrund der hohen Umgebungsrauigkeit. Die gemessenen Windgeschwindigkeiten entsprechen daher denen in 10 m Höhe bei freier Anströmung (effektive Anemometerhöhe = 10 m). Die häufigsten Windrichtungen liegen bei West bis Südwest. Die mittlere Windgeschwindigkeit beträgt 2.5 m/s. Inversionswetterlagen sind mit der entsprechenden Häufigkeit in dieser Statistik enthalten.

25 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 22 Abb. 4.4: Ausbreitungsklassenstatistik erzeugt aus den Zeitreihen an der Station Berlin-Grunewald von 1997 bis 2002; Quelle: SenStadt Berlin (2004)

26 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Schadstoffhintergrundbelastung Die Immission eines Schadstoffes im Nahbereich von Straßen setzt sich aus der großräumig vorhandenen Hintergrundbelastung und der straßenverkehrsbedingten Zusatzbelastung zusammen. Die Hintergrundbelastung entsteht durch Überlagerung von Immissionen aus Industrie, Hausbrand, nicht detailliert betrachtetem Nebenstraßenverkehr und weiter entfernt fließendem Verkehr sowie überregionalem Ferntransport von Schadstoffen. Es ist die Schadstoffbelastung, die im Untersuchungsgebiet ohne Verkehr auf den explizit in die Untersuchung einbezogenen Straßen vorliegen würde. Zur Bestimmung der Schadstoffhintergrundbelastungen lagen Werte aus Berechnungen von SenGuV Berlin für NO x, PM10, PM2.5 und SO 2 für 2015 und 2020 für das Untersuchungsgebiet vor. Die Wirkungen der geplanten Umweltzone sind in den Konzentrationen des Jahres 2015 bereits enthalten. Aus diesen wurden die in Tab. 4.1 angesetzten Werte abgeleitet (SenGuV Berlin, 2012, Mail vom Herr Reichenbächer). Der fehlende Wert für das NO 2-98-Perzentil (NO 2 -I2) wurde dabei aus dem Vorgängergutachten (Lohmeyer, 2008) übernommen, da aktuell der 98-Perzentilwert nicht mehr ausgewiesen wird. Die so ermittelten und der vorliegenden Untersuchung zugrunde liegenden Schadstoffhintergrundbelastungen für die Bezugsjahre 2015 und 2020 sind in Tab. 4.1 zusammengefasst. Schadstoff Hintergrundbelastung 2015 [µg/m³] Hintergrundbelastung 2020 [µg/m³] NO 2 -I NO 2 -I Ozon-I SO 2 -I PM10-I PM2.5-I Tab. 4.1: Verwendete Schadstoffhintergrundbelastungen für die Bezugsjahre 2011 und 2020 I1 = Jahresmittelwert, I2 = 98-Perzentilwert

27 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 24 5 EMISSIONEN 5.1 Betrachtete Schadstoffe Die Kraftfahrzeuge emittieren bei ihrem Betrieb eine Vielzahl von Schadstoffen. Die Relevanz dieser Schadstoffe ist recht unterschiedlich. Immissionsgrenzwerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit werden erfahrungsgemäß am ehesten bei NO 2, PM10 und PM2.5 erreicht, deshalb werden diese Stoffe im vorliegenden Gutachten detailliert betrachtet. Bei starkem Schiffsverkehr können auch die SO 2 -Konzentrationen relevant sein. Deshalb wird dieser Schadstoff hier ebenfalls betrachtet. Die Konzentrationen für andere Luftschadstoffe wie CO, Blei etc. sind im Vergleich zu ihren gesetzlichen Immissionsgrenzwerten deutlich geringer, deshalb werden sie hier nicht betrachtet. Ruß wird nicht betrachtet, da nach Aufhebung der 23. BImSchV durch die 33. BImSchV (2004) keine Beurteilungswerte für Ruß mehr vorliegen. 5.2 Methode zur Bestimmung der Emissionsfaktoren für Straßenverkehr Zur Ermittlung der Emissionen werden die Verkehrsdaten und für jeden Luftschadstoff so genannte Emissionsfaktoren benötigt. Die Emissionsfaktoren sind Angaben über die pro mittlerem Fahrzeug der Fahrzeugflotte und Straßenkilometer freigesetzten Schadstoffmengen. Im vorliegenden Gutachten werden die Emissionsfaktoren für die Fahrzeugarten Leichtverkehr (LV) und Schwerverkehr (SV) unterschieden. Die Fahrzeugart LV enthält dabei die PKW, die leichten Nutzfahrzeuge (lnfz) inklusiv zeitlicher Entwicklung des Anteils am LV nach TREMOD (2010) und die Motorräder, die Fahrzeugart SV versteht sich inklusive Lastkraftwagen, Sattelschlepper, Busse usw. Die Emissionsfaktoren der Partikel (PM10, PM2.5) setzen sich aus motorbedingten und nicht motorbedingten (Reifenabrieb, Staubaufwirbelung etc.) Emissionsfaktoren zusammen. Die Ermittlung der motorbedingten Emissionen erfolgt entsprechend der VDI-Richtlinie Kfz-Emissionsbestimmung (VDI, 2003).

28 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Motorbedingte Emissionsfaktoren Die motorbedingten Emissionsfaktoren der Fahrzeuge einer Fahrzeugkategorie (PKW, leichte Nutzfahrzeuge, Busse etc.) werden mit Hilfe des Handbuchs für Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs HBEFA Version 3.1 (UBA, 2010) berechnet. Die motorbedingten Emissionen hängen für die Fahrzeugkategorien Pkw, Lkw und Linienbusse im Wesentlichen ab von: den so genannten Verkehrssituationen ( Fahrverhalten ), das heißt der Verteilung von Fahrgeschwindigkeit, Beschleunigung, Häufigkeit und Dauer von Standzeiten, der sich fortlaufend ändernden Fahrzeugflotte (Anteil Diesel etc.), der Zusammensetzung der Fahrzeugschichten (Fahrleistungsanteile der Fahrzeuge einer bestimmten Gewichts- bzw. Hubraumklasse und einem bestimmten Stand der Technik hinsichtlich Abgasemission, z. B. EURO 2, 3,...) und damit vom Jahr, für welches der Emissionsfaktor bestimmt wird (= Bezugsjahr), der Längsneigung der Fahrbahn (mit zunehmender Längsneigung nehmen die Emissionen pro Fahrzeug und gefahrenem Kilometer entsprechend der Steigung deutlich zu, bei Gefällen weniger deutlich ab) und dem Prozentsatz der Fahrzeuge, die mit nicht betriebswarmem Motor betrieben werden und deswegen teilweise erhöhte Emissionen (Kaltstarteinfluss) haben. Die Zusammensetzung der Fahrzeuge innerhalb der Fahrzeugkategorien wird für das zu betrachtende Bezugsjahr dem HBEFA (UBA, 2010) entnommen. Darin ist die Gesetzgebung bezüglich Abgasgrenzwerten (EURO 2, 3,...) berücksichtigt. Die Staub- Fraktion der motorbedingten Emissionen kann nach vorliegenden Erkenntnissen (Klingenberg et al., 1991; Israël et al., 1994; Gehrig et al., 2003) zu 100 % der Partikelgrößen kleiner 1 μm (aerodynamischer Durchmesser) und damit auch der PM10- und PM2.5-Fraktion zugeordnet werden. Die Längsneigung der Straßen ist aus Höhenplänen oder Lageplänen des Untersuchungsgebietes bekannt. Der Kaltstarteinfluss von NO X und Partikeln innerorts für PKW und lnfz wird entsprechend HBEFA angesetzt, sofern er in Summe einen Zuschlag darstellt.

29 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 26 Für diese Ausarbeitung werden folgende Verkehrssituationen herangezogen: IOS-FernC50d Städtische Magistrale o. Ringstraße, Tempolimit 50 km/h, dichter Verkehr IOS-HVS50 Städtische Hauptverkehrsstraße, Tempolimit 50 km/h, flüssiger Verkehr IOS-HVS60 Städtische Hauptverkehrsstraße, Tempolimit 60 km/h, flüssiger Verkehr IOS-Sam50g Städtische Sammelstraße, Tempolimit 50 km/h, gesättigter Verkehr 5.4 Nicht motorbedingte Emissionsfaktoren Untersuchungen der verkehrsbedingten Partikelimmissionen zeigen, dass neben den Partikeln im Abgas auch nicht motorbedingte Partikelemissionen zu berücksichtigen sind, hervorgerufen durch Straßen- und Bremsbelagabrieb, Aufwirbelung von auf der Straße aufliegendem Staub etc. Diese Emissionen sind im HBEFA nicht enthalten, sie sind auch derzeit nicht mit zufrieden stellender Aussagegüte zu bestimmen. Die Ursache hierfür liegt in der Vielfalt der Einflussgrößen, die bisher noch nicht systematisch parametrisiert wurden und für die es derzeit auch keine verlässlichen Aussagen gibt. In der vorliegenden Untersuchung werden die PM10-Emissionen aus Abrieben (Reifen, Bremsen und Straßenbelag) und infolge der Wiederaufwirbelung (Resuspension) von Straßenstaub entsprechend Düring und Lohmeyer (2011) verwendet Die nicht motorbedingten PM2.5-Emissionen aus Abrieben (Reifen, Bremsen, Straßenbelag) werden in der vorliegenden Untersuchung entsprechend der im Emission Inventory Guidebook von EMEP/CORINAIR (CORINAIR, 2007) beschriebenen Vorgehensweise angesetzt. Eine Differenzierung nach verschiedenen Verkehrssituationen ist durch eine dort angegebene Geschwindigkeitsabhängigkeit (für Reifen und Bremsabrieb) möglich. Die Resuspension von eingetragenem Straßenstaub gehört entsprechend derzeitigem Kenntnisstand eher der Partikelfraktion zwischen 2.5 µm und 10 µm an und wird deshalb bei der Betrachtung von PM2.5 nicht mit berücksichtigt. Abrieb von Kupplungsbelägen wird ebenfalls nicht berücksichtigt, da dieser weitestgehend in den Kupplungsgehäusen zurückgehalten wird. Es sei darauf verwiesen, dass insbesondere die Emissionsfaktoren für Straßenabrieb von den Autoren wegen fehlender systematischer Untersuchungen mit sehr großen Unsicher-

30 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 27 heiten bewertet werden. Palmgren et al. (2003) setzt z. B. die PM2.5-Straßenabriebsemissionen auf Basis von Untersuchungen von TNO aus dem Jahr 1997 zu Null. Um auf der sicheren Seite zu liegen, werden dennoch Emissionsfaktoren verwendet. Auf Grundlage der o. a. Datenbasis werden zur Berechnung der PM10- und PM2.5- Emissionen für die Summe aus Abrieben (Reifen, Bremsen, Straßenbelag) die in Tab. 5.1 aufgeführten Emissionsfaktoren angesetzt. Straßenparameter Verkehrs situation Längsneigung NO 2 (direkt) [mg/km] spezifische Emissionsfaktoren je Kfz PM10 PM10/PM2.5 (nur Abrieb NO X (nur Abgas) und Aufwirbelung) [mg/km] [mg/km] [mg/km] PM2.5 (nur Abrieb) [mg/km] LV SV LV SV LV SV LV SV LV SV IOS-FernC50d ±0 % IOS-HVS50 ±0 % IOS-HVS60 ±0 % IOS-Sam50g ±0 % Tab. 5.1: Emissionsfaktoren je Kfz für die betrachteten Straßen im Untersuchungsgebiet für das Bezugsjahr 2020 Die Bildung von so genannten sekundären Partikeln wird mit der angesetzten Hintergrundbelastung berücksichtigt, soweit dieser Prozess in großen Entfernungen (10 km bis 50 km) von den Schadstoffquellen relevant wird. Für die kleineren Entfernungen sind die sekundären Partikel in den aus Immissionsmessungen abgeleiteten nicht motorbedingten Emissionsfaktoren enthalten. 5.5 Methode zur Bestimmung der Emissionsfaktoren für Schiffsverkehr Die Schiffsemissionen wurden mittels Programmsystem LUWAS (Luftschadstoffe an Wasserstraßen) der Bundesanstalt für Gewässerkunde (Stand: 2000) berechnet. Die Berechnungsmethodiken und verwendeten Emissionsfaktoren sind im Anhang 2 erläutert. Für die Emissionsbestimmung wurden die in LUWAS vorliegenden Emissionsfaktoren aktualisiert.

31 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 28 Dazu wurde eine Vorgehensweise mit dem Bundesamt für Gewässerkunde in Koblenz abgestimmt und angewendet (siehe dazu Anhang A2). 5.6 Emissionen Die im vorliegenden Fall angesetzten Verkehrssituationen des Kfz-Verkehrs sowie die Längsneigungen der betrachteten Straßen (falls ungleich Null durch Unterstrich von den Verkehrssituationen getrennt) sind der Abb. 5.1 zu entnehmen, klassifiziert wie im HBEFA (UBA, 2010) für Längsneigungsklassen in 2 %-Stufen. Tab. 5.1 gibt einen Überblick über die zu diesen Verkehrssituationen gehörenden Emissionsfaktoren im Bezugsjahr Die Emissionen der betrachteten Schadstoffe NO x, PM10 und PM2.5 werden für jeden der betrachteten Straßenabschnitte und Schifffahrtswege ermittelt. Dabei wirken sich sowohl die verschiedenen Verkehrsaufkommen und LKW-Anteile als auch die unterschiedlichen Verkehrssituationen aus. In Abb. 5.2 und 5.3 sind die räumlichen Verteilungen der Emissionen für die Schadstoffe NO x, PM10 und PM2.5 für den Planfall dargestellt. Für den Tiergartentunnel wird entsprechend der Auswertungen der Betriebsdaten des Tunnels davon ausgegangen, dass die im Tunnel entstehenden Emissionen infolge der Kolbenwirkung der Fahrzeuge an den Portalen austreten, die mechanische Tunnellüftung im Regelfall nicht in Betrieb ist. Dies stellt auch den aus lufthygienischer Sicht ungünstigsten Fall dar. Die hohen Emissionen an den Tunnelportalen sind deutlich erkennbar. Die Emissionen des Schiffsverkehrs sind exemplarisch für NO x in der Abb. 5.2 bzw. PM10 in der Abb. 5.3 neben den Kfz-Emissionen dargestellt. Es ist zu erkennen, dass z. B. die Summe der schiffsbedingten NO x -Emissionen auf der Spree vergleichbar ist mit den Kfz-bedingten Emissionen auf der Invalidenstraße. Auf der Fahrtroute im Humboldthafen verringert sich die NO x -Emission wegen der geringeren Schiffsbelegungen. Die höchsten schiffsbedingten Emissionen treten im Bereich der geplanten Schiffsanlegestelle auf.

32 ± Verkehrssituation IOS-FernC50 IOS-HVS50 IOS-HVS60 Verkehrszustand flüssig dicht gesättigt IOS-Sam50 Abb Planfall 2020 Verkehrssituation Meter Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG

33 ± Emissionsdichte [mg/(m s)] Abb Planfall 2020 NO X -Emissionen Mittlere Emissionsdichte Meter Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG

34 ± Emissionsdichte [mg/(m s)] Abb Planfall 2020 PM10-Emissionen Mittlere Emissionsdichte Meter Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG

35 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 32 6 ERGEBNISSE Die mit MISKAM berechneten bodennahen Schadstoffbelastungen sind flächendeckend für den NO 2 -, SO 2 -, PM10- und PM2.5-Jahresmittelwert sowie den NO 2-98-Perzentilwert für den Planfall 2020 grafisch dargestellt (siehe Abb. 6.1 bis Abb. 6.5). Zusätzlich sind in der Tab. 6.1 bis Tab. 6.3 die NO 2 -, SO 2 -, PM10 und PM2.5-Konzentrationen für ausgewählte Bereiche im B-Plangebiet (Immissionsorte) aufgezeigt. Die Konzentrationen an den Immissionsorten entsprechen den maximalen Fassadenbelastungen des jeweiligen Gebäudes. Dargestellt und diskutiert werden jeweils die Gesamtbelastungen, die sich aus der Summe von Hintergrundbelastung, Kfz-bedingter und schiffsbedingter Zusatzbelastung zusammensetzt. 6.1 Stickstoffdioxidimmissionen Die Abb. 6.1 zeigt die mit MISKAM berechneten bodennahen NO 2 - Jahresmittelwerte für den Planfall 2020, die Abb. 6.2 die für die NO 2-98-Perzentilwerte. B-Plangebiet II-201db In diesem Gebiet liegen die NO 2 -Jahresmittelwerte im Prognosehorizont 2020 zwischen 25 und 83 µg/m³. Die höchsten NO 2 -Konzentrationen werden an der Invalidenstraße sowie am Schiffsanlieger ermittelt. In der Invalidenstraße liegen sie mit 28 µg/m³ (IO1, 2 und 5) ca. 30 % (vergleiche Tab. 6.1) unter dem Grenzwert der 39. BImSchV von 40 µg/m³. Im Bereich des Schiffsanliegers (MK H2; siehe IO3) liegen sie mit über 50 µg/m³ deutlich über dem Grenzwert. Die Ursachen sind die dort durch die Schiffsanlegestelle hohen NO x - Emissionen (An- und Ablegemanöver, Leerlaufemissionen der Fahrgastschiffe) sowie die ungünstigen Durchlüftungsbedingungen, welche durch die Wirkung des Gebäudes MK H2 in Luv der Hauptwindrichtung verursacht werden. Das dort geplante Luftgeschoss verbessert die Durchlüftungsbedingungen zwar etwas, führt aber wegen der relativ geringen Abmaße gemessen an der gesamten Länge der Bebauungsstrukturen (MK H2) nur zu geringen Konzentrationsminderungen.