Modellgestützte Abschätzung der Luftschadstoffbelastung. Delmenhorst. Februar Staatliches Gewerbeaufsichtsamt Hildesheim

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1 Staatliches Gewerbeaufsichtsamt Hildesheim Modellgestützte Abschätzung der Luftschadstoffbelastung Delmenhorst Februar 202 Zentrale Unterstützungsstelle Luftreinhaltung, Lärm und Gefahrstoffe - ZUS LLG

2 Herausgeber: Staatliches Gewerbeaufsichtsamt Hildesheim Zentrale Unterstützungsstelle Luftreinhaltung, Lärm und Gefahrstoffe Dez. 4 Goslarsche Straße 3, 334 Hildesheim Auftraggeber: Land Niedersachsen Vertreten durch Niedersächsisches Ministerium für Umwelt, Energie und Klimaschutz Referat 34 Gebiets- u. verkehrsbezogene Luftreinhaltung, Lärmbekämpfung, Schutz vor nicht ionisierenden Strahlen Archivstraße 2, 3069 Hannover Titelbilder: Orthophoto, Delmenhorst NO 2-Hotspots, Delmenhorst 3D-Gebäudemodell, Delmenhorst Karten- und Bildmaterial:

3 INHALTSVERZEICHNIS Einleitung Vorgehensweise der Untersuchung Aufbau der Emissionsdatenbasis Emissionen des Straßenverkehrs Hauptstraßennetz Nebenstraßennetz Flottenzusammensetzung Emissionen des Hausbrands Vorgehensweise Berechnung der Emissionen Plausibilisierung der Ergebnisse Umlegung der Emissionen auf Rasterzellen Emissionen genehmigungsbedürftiger Anlagen Punkt- und Flächenquellen Emissionsbilanz Meteorologie Berechnung der Gesamtbelastung Bildung von IMMIS luft -Abschnitten Grenzwerte und abgeleitete Kennwerte für NO 2 und PM Analyse der Immissionsbelastung in den IMMIS luft -Abschnitten Bestimmung der Vorbelastung Abschätzung des regionalen Hintergrundes Berechnung des urbanen Hintergrundes Ergebnisse des Screenings - Immissionsbelastung in den IMMIS luft -Abschnitten Bewertung der Immissionsbelastung in den IMMIS luft -Abschnitten Verursacheranalyse Zusammenfassung Literatur Liste der Belastungsschwerpunkte...34 Seite 2

4 ABBILDUNGSVERZEICHNIS Abbildung 2-: Schema der Zusammensetzung der Gesamtbelastung...6 Abbildung 3-: Haupt- und Nebenstraßennetz in Delmenhorst...8 Abbildung 3-2: Tagesganglinien des Verkehrs zur Bestimmung der LOS-Anteile...0 Abbildung 3-3: Bus-Flottenzusammensetzung in Delmenhorst im Bezugsjahr Abbildung 3-4: Konzept zur Ermittlung des Emissionsaufkommens durch Hausbrand...2 Abbildung 3-5: Datengrundlage zur Hausbrandberechnung (Beispiel), aufgeschlüsselt nach den Brennstoffen Öl, Gas, Holz, Kohle, Pellets...3 Abbildung 3-6: Anteil der verschiedenen Brennstoffe an der PM 0 - und NO X -Emission...5 Abbildung 3-7: Verteilung der NO X -Hausbrand-Emissionen auf Rasterzellen, Delmenhorst...8 Abbildung 3-8: Verteilung der PM 0 -Hausbrand-Emissionen auf Rasterzellen, Delmenhorst...8 Abbildung 3-9: Industrielle PM 0 - und NO X -Quellen in Delmenhorst...9 Abbildung 3-0: Emissionsanteile PM 0, Abbildung 3-: Emissionsanteile NO X, Abbildung 4-: Windrichtungsverteilung getrennt nach Windgeschwindigkeiten für die Statistik Bremen-Flughafen Abbildung 5-: IMMIS luft -Abschnitte in einem Ausschnitt von Delmenhorst...22 Abbildung 5-2: Darstellung der Umrechnungsdaten für den Jahresmittelwert von NO 2 aus NO X...24 Abbildung 5-3: Statistischer Zusammenhang zwischen dem Jahresmittelwert von PM 0 und der Anzahl Tage mit einem PM 0 -Tagesmittelwert über 50 µg/m³...24 Abbildung 6-: Jahresmittelwert PM 0 im bebauten Hauptstraßennetz Delmenhorst, Abbildung 6-2: Jahresmittelwert NO 2 im bebauten Hauptstraßennetz Delmenhorst, Abbildung 6-3: Prozentuale Aufteilung nach räumlichen Quellgruppe an der PM 0 -Immission in der Ludwig-Kaufmann-Straße (ID 909) Abbildung 6-4: Prozentuale Aufteilung des urbanen Hintergrundanteils in der Ludwig- Kaufmann-Straße (ID 909) nach Verursachern (PM 0 )...29 Abbildung 6-5: Prozentuale Aufteilung nach räumlichen Quellgruppe an der NO X -Immission in der Ludwig-Kaufmann-Straße (ID 909) Abbildung 6-6: Prozentuale Aufteilung des urbanen Hintergrundanteils in der Ludwig- Kaufmann-Straße (ID 909) nach Verursachern (NO X )...29 Seite 3

5 TABELLENVERZEICHNIS Tabelle 3-: Kapazitätsauslastungsgrade...8 Tabelle 3-2: Verkehrssituationen gemäß HBEFA...9 Tabelle 3-3: Stündliche Kapazitäten pro Fahrspur nach Verkehrssituationen...9 Tabelle 3-4: Gerätebezogener Endenergieverbrauch (geev) für Delmenhorst; Haushalte (HH) und Kleinverbraucher (KV) in [GJ]...4 Tabelle 3-5: Gerätebezogenes Emissionsaufkommen für NO X und PM 0, aufsummiert nach Brennstoffen für Haushalte (HH) und Kleinverbraucher (KV) [kg]...4 Tabelle 3-6: Emissionsaufkommen für NO X und PM 0 in [t/a] und [kg/(einwohner * a)] für verschiedene Städte und die Bundesrepublik Deutschland...6 Tabelle 3-7: Einwohnerbezogener Endenergieverbrauch des Landes Niedersachen für die Sektoren Haushalte und Kleinverbraucher in [GJ/Einwohner] im Vergleich zur Stadt Delmenhorst...7 Tabelle 3-8: Emissionsmengen NO X und PM 0 in kg/a, Analyse Tabelle 5-: Immissionsgrenzwerte der 39. BImSchV für PM 0 und NO Tabelle 6-: Abschätzung des regionalen Hintergrundes als Jahresmittelwert in µg/m³, Bezugsjahr Tabelle 6-2: Übersicht der Legendendarstellung in den Karten für PM 0 und NO Tabelle 6-3: Quellgruppenanteile an den Immissionen in der Ludwig-Kaufmann-Straße (ID 909), Tabelle 9-: Analyse 200: Liste der Straßen mit prognostizierten Jahresmittelwerten NO 2 über 29 µg/m³...34 Seite 4

6 Einleitung Die Richtlinie 2008/50/EG des Europäischen Parlaments und des Rates über Luftqualität und saubere Luft für Europa vom 2. Mai 2008 [9] wurde am. Juni 2008 im Amtsblatt der Europäischen Union (EU) veröffentlicht. Mit dieser Richtlinie wurden die bisherige Rahmenrichtlinie zur Luftqualität 96/62/EG [7] und die dazugehörigen Tochterrichtlinien 999/30/EG [8], 2000/69/EG und 2002/3/EG zusammengefasst. Die EU-Richtlinie 2008/50/EG wurde durch in Kraft treten der 39. BImSchV am in nationales Recht umgesetzt. Das Staatliche Gewerbeaufsichtsamt Hildesheim - Zentrale Unterstützungsstelle Luftreinhaltung, Lärm und Gefahrstoffe (ZUS LLG) - ist in Niedersachsen zuständig für die Ermittlung der Luftschadstoffbelastungen nach der EU-Richtlinie 2008/50/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. Für das Stadtgebiet Delmenhorst wurde von der ZUS LLG die Immissionsbelastung im Bezugsjahr 200 untersucht. Die in diesem Rahmen ermittelten Belastungen zu Feinstaub (PM 0 ) und Stickstoffdioxid (NO 2 ) im innerstädtischen Hauptstraßennetz wurden mit dem Programm IMMIS luft berechnet. Die Ergebnisse dieser Untersuchung stellen eine Grundlage für Minderungsmaßnahmen und für weitere Überlegungen zur Umsetzung entsprechend der Richtlinie zur Luftqualität dar. Das Hauptstraßennetz beinhaltet im Sinne der Modellrechnung Straßen zu denen detaillierte Informationen zum Verkehr und zur Straßensituation vorliegen, sogenannte Hauptstraßen. Alle weiteren Straßen im Stadtgebiet werden in den Berechnungen zum Nebenstraßennetz durch pauschale Ansätze berücksichtigt. Seite 5

7 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 (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 [32] 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. 25 Lokale Quelle (Straßenschlucht) 20 Schadstoffkonzentration urbaner Hintergrund regionaler Hintergrund 0,00 9,00 7,00 25,00 33,00 4,00 Querschnitt 49,00durch 57,00Stadt 65,00 73,00 8,00 89,00 97,00 Abbildung 2-: Schema der Zusammensetzung der Gesamtbelastung Zur Berechnung der Emissionen des Straßenverkehrs wurde das Modell IMMIS em [2], das auf dem Handbuch Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs Version 3. (HBEFA 3.) des Umweltbundesamts (UBA) [5] basiert, eingesetzt. Mit diesem Modell wurden die Straßenverkehrsemissionen unter zusätzlicher Berücksichtigung von motorbedingten PM 0 -Emissionen gemäß DÜRING ET AL. [5] und FRIEDRICH [3] berechnet. Die für eine Ausbreitungsmodellierung erforderlichen meteorologischen Daten mit Angaben zu Ausbreitungsklassen wurden einer Ausbreitungsklassenstatistik (AKS) für Bremen entnommen (Deutscher Wetterdienst, DWD). Seite 6

8 3 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 des Landesinnungsverbandes der Schornsteinfeger (LIV) in Verbindung mit Emissionsfaktoren des UBA Genehmigungsbedürftige Industrieanlagen als Auszug der entsprechenden Datenbank des Landes Niedersachsen Betriebliche Umweltdatenberichterstattung (BUBE) 3. Emissionen des Straßenverkehrs 3.. Hauptstraßennetz Die Berechnung der Emissionen im Hauptstraßennetz (Abbildung 3-) für das Bezugsjahr 200 basiert u.a. auf Informationen zur Verkehrsbelastung als durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke (DTV 2 ) mit dem jeweiligen Anteil der schweren LKW 3 und der Busse am DTV-Wert. Der Anteil der leichten LKW 4 und der Anteil der Krafträder wurde netzweit auf 5 bzw. 0,5 % gesetzt. Die Zusammensetzung der verwendeten Flotten ist in Abschnitt 3..3 beschrieben. Zur Ermittlung der Emissionen wurden die einzelnen Straßenabschnitte folgendermaßen klassifiziert: Verkehrssituation zur Beschreibung der Verkehrsdynamik gemäß Tabelle 3-2 Kaltstartverhalten 5 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 2 [Kfz/d] 3 Schwere LKW > 3,5 t zulässiges Gesamtgewicht 4 Leichte LKW 3,5 t zulässiges Gesamtgewicht 5 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 7

9 Level of Service (LOS-Anteile) o berechnet über DTV Anzahl der Fahrspuren Kapazitätsauslastungsgrade (TYP_KAP) gemäß Tabelle 3- Kapazitäten nach Verkehrssituation gemäß Tabelle 3-3 Ganglinien (TYP_GANG) nach Abbildung 3-2 o oder von der Stadt Delmenhorst aufgrund von Erhebungen festgelegt (< % der Straßenobjekte) Abbildung 3-: Haupt- und Nebenstraßennetz in Delmenhorst Tabelle 3-: Kapazitätsauslastungsgrade [2] Variante LOS2 LOS3 LOS4 AB 0,55 0,9 IO 0,5 0,8 AO 0,4 0,8 Seite 8

10 Tabelle 3-2: Verkehrssituationen gemäß HBEFA [2] Tabelle 3-3: Stündliche Kapazitäten pro Fahrspur nach Verkehrssituationen [2] Gebiet Straßentyp Kapazitäten Ländlich Autobahn 800 Ländlich Semi-Autobahn 00 Ländlich Fern-, Bundesstraße 200 Ländlich Hauptverkehrsstraße kurvig 000 Ländlich Hauptverkehrsstraße 200 Ländlich Sammelstraße kurvig 650 Ländlich Sammelstraße 700 Ländlich Erschließungsstraße 600 Agglomeration Autobahn 900 Agglomeration Stadtautobahn 600 Agglomeration Fern-, Bundesstraße 200 Agglomeration Städt. Magistrale/Ringstraße 800 Agglomeration Hauptverkehrsstraße 800 Agglomeration Sammelstraße 700 Agglomeration Erschließungsstraße 600 Seite 9

11 Abbildung 3-2: Tagesganglinien des Verkehrs zur Bestimmung der LOS-Anteile [2] Die resultierende Gesamtfahrleistung für das Hauptstraßennetz beträgt im Bezugsjahr 200 rund,22 Mio. km/tag. Aus der Fahrleistung und den spezifischen Emissionen ergeben sich für das Stadtgebiet Delmenhorst im Bezugsjahr 200 absolute Emissionen des Hauptstraßennetzes für NO X von ca. 26 t/a und für PM 0 von ca. 28 t/a. Seite 0

12 3..2 Nebenstraßennetz Die Berechnung der Emissionen im Nebenstraßennetz basiert wie beim Hauptstraßennetz auf Informationen zur Verkehrsbelastung als durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke (DTV). Die Nebenstraßen im Stadtgebiet von Delmenhorst wurden mit einem DTV-Wert von 500 Kfz/Tag berücksichtigt. Damit ergibt sich eine Fahrleistung im Nebenstraßennetz von ca km/tag, was rund 0 % der Fahrleistung des gesamten Straßennetzes entspricht. Den Straßen des Nebennetzes wurde als Verkehrssituation Erschließungsstraße im Ballungsraum, mit der Geschwindigkeitsbegrenzung 30 und der Lage residential zugewiesen. Als Ganglinie wurde für die Straßen des Nebennetzes small_peak festgelegt und die Auslastungsgrade für innerörtliche Straßen IO gemäß Tabelle 3- ausgewählt. Die unbekannte Zusammensetzung der Kfz-Flotte wurde mit den folgenden Werten 6 angesetzt: Anteil schwere LKW am DTV-Wert:,0 % Anteil Krafträder am DTV-Wert: 2,6 % Anteil Busse am DTV-Wert: 0,7 % Anteil leichte LKW am PKW-Verkehr: 2,4 % Diese Parametrisierung liefert im Bezugsjahr 200 im Nebenstraßennetz Emissionen in Höhe von 32 t/a für NO X und ca. 3 t/a für PM Flottenzusammensetzung Die Bus-Flottenzusammensetzungen für das Bezugsjahr 200 wurde von den örtlichen Verkehrsbetrieben abgefragt und in die Flottendatei 200 eingearbeitet (Abbildung 3-3). Die Zusammensetzung der anderen Fahrzeugkategorien wurde entsprechend HBEFA 3. gewählt. Ubus Std >5-8t Euro-V SCR (DPF) 00% 90% 80% 70% 60% 50% 40% Ubus Std >5-8t Euro-V EGR (DPF) Ubus Std >5-8t Euro-IV EGR (DPF) Ubus Std >5-8t Euro-III (DPF) Ubus Std >5-8t Euro-III Ubus Std >5-8t Euro-I 30% 20% 0% 0% 200 Abbildung 3-3: Bus-Flottenzusammensetzung in Delmenhorst im Bezugsjahr Gutachten IVU Umwelt GmbH, Freiburg 7 Bezeichnungen lt. HBEFA 3. Seite

13 3.2 Emissionen des Hausbrands 3.2. 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; Gewerbe, Handel, Dienstleistungen) zusammengefasst. Zur Bestimmung der Emissionen des Hausbrands existieren bereits verschiedene Ansätze, z.b. [2], [22], [23], [24], [35]. Die hier gewählte Methodik beruht auf den Arbeiten von STRUSCHKA ET AL. [34]. Dabei wurde das Emissionsaufkommen ausgehend von gebäudebezogenen Eckdaten des LIV in Verbindung mit statistisch ermittelten Emissionsfaktoren des UBA [34] berechnet. Für Delmenhorst lagen gebäudescharfe Informationen aufgeschlüsselt nach Art, Brennstoffnutzung und Nennwärmeleistung der Feuerstätte vor. Die Vorgehensweise bei der Bestimmung des Emissionsaufkommens durch Hausbrand ist in Abbildung 3-4 zusammengefasst. Abbildung 3-4: Konzept zur Ermittlung des Emissionsaufkommens durch Hausbrand Seite 2

14 Als Eingangsdaten zur Berechnung des Hausbrands für die Stadt Delmenhorst wurden folgende Daten verwendet: Informationen des LIV zu den Feuerstätten pro Gebäude für das Bezugsjahr 200, differenziert nach Feuerstättenart, Nennwärmeleistung und Brennstoffnutzung (Öl, Gas, Holz, Kohle, Pellets, s. Abbildung 3-5) Gebäudedaten, u. a. Gebäudemodell und Automatisierte Liegenschaftskarte (ALK), klassifiziert nach Haushalt, Gewerbe- und Mischgebiet Hauskoordinatendatei des Landesamtes für Geoinformation und Landentwicklung Niedersachsen (LGLN) Flächennutzungsplan Für jedes Gebäude waren somit folgende Informationen vorhanden bzw. konnten berechnet werden: Lage, Nutzung, mittlere Gebäudehöhe, Grundfläche und Volumen. Abbildung 3-5: Datengrundlage zur Hausbrandberechnung (Beispiel), aufgeschlüsselt nach den Brennstoffen Öl, Gas, Holz, Kohle, Pellets Seite 3

15 3.2.2 Berechnung der Emissionen Die Basis der Emissionsberechnung sind die Daten des LIV. Von den in den Kehrbüchern aufgezeichneten Daten wurden Informationen zu den Feuerstättenarten, zur Brennstoffnutzung und zur Nennwärmeleistung verwendet. Diese Informationen wurden georeferenziert und lagebezogen im GIS8 dargestellt. Für Teilbereiche der Stadt lagen keine LIV-Daten vor. Aus dem mittleren zu beheizenden Gebäudevolumen und den vorhandenen Emissionen wurde pro Schadstoffkomponente ein Emissionsfaktor/m³ ermittelt und auf die Fehlstellen übertragen. Die Feuerstätteninformationen des LIV wurden mit vom UBA für Deutschland ermittelten mittleren Emissionsfaktoren und Jahresverbrauchsstunden kombiniert. Zur Bestimmung des Emissionsaufkommens wurden die gerätebezogenen Endenergieverbräuche (Tabelle 3-4) mit den gerätebezogenen Emissionsfaktoren für NOX und PM0 [34] multipliziert. Tabelle 3-5 zeigt eine Übersicht des gerätebezogenen Emissionsaufkommens in [kg], aufgegliedert nach Haushalten (HH) und Kleinverbrauchern (KV; alle Angaben gerundet). Tabelle 3-4: Gerätebezogener Endenergieverbrauch (geev) für Delmenhorst; Haushalte (HH) und Kleinverbraucher (KV) in [GJ], Darstellung von gerundeten Angaben9 geev Gas Haushalte Kleinverbraucher Festbrennstoff Oel Pellets Summe < <.200 Tabelle 3-5: Gerätebezogenes Emissionsaufkommen für NOX und PM0, aufsummiert nach Brennstoffen für Haushalte (HH) und Kleinverbraucher (KV) [kg], Darstellung von gerundeten Angaben0 PM0 Gas Haushalte Kleinverbraucher NOX Festbrennstoff Oel Pellets Summe FestGas brennstoff Oel Pellets Summe Haushalte Kleinverbraucher Geo-Informationssystem 9 Berechnungen erfolgten nicht mit gerundeten Zahlen, weshalb sich bei Addition von in der Tabelle aufgerundet dargestellten Angaben geringe Abweichungen ergeben können. 0 Berechnungen erfolgten nicht mit gerundeten Zahlen, weshalb sich bei Addition von in der Tabelle aufgerundet dargestellten Angaben geringe Abweichungen ergeben können. Seite 4

16 Eine sektorale Betrachtung der Anteile der einzelnen Brennstoffe an den Emissionskomponenten PM0 und NOX stellt Abbildung 3-6 dar. Die unterschiedliche Herkunft der Komponenten ist auffällig. Während die NOX-Emissionen des Hausbrands zu knapp zwei Dritteln aus dem Verbrennen von Gasen herrühren, stammen gut 90 % der PM0-Emission und damit über 8 t des Feinstaubs aus der Festbrennstofffeuerung. Da in Delmenhorst die Feuerstättendaten vom LIV zu Festbrennstoffen nicht immer getrennt nach Holz und Kohle dokumentiert werden konnten, wurde in der Abbildung 3-6 sowie in Tabelle 3-4 und Tabelle 3-5 auf eine differenzierte Darstellung verzichtet. Alle Angaben zu Kohle, Holz und Festbrennstoffen wurden unter dem Begriff Festbrennstoffe zusammengefasst. Für die Berechnung der Emission wurden jedoch die differenziert vorliegenden Angaben und die entsprechenden Emissionsfaktoren verwendet. Wenn von den Schornsteinfegern nur Festbrennstoffe erfasst wurden, wurde die Annahme getroffen, dass der Brennstoff Holz verwendet wurde, und es wurde die Emission entsprechend berechnet. Es ist zu beachten, dass beim Screening ausschließlich Jahresmittelwerte verwendet werden. Das bedeutet, dass im Hausbrandbereich eine temporäre Unterschätzung der wirklichen Situation in Zeiten hoher Heizaktivität akzeptiert werden muss. Abbildung 3-6: Anteil der verschiedenen Brennstoffe an der PM0- und NOX-Emission Plausibilisierung der Ergebnisse Um die in Kapitel dargestellten Endenergieverbräuche und Emissionsmengen einzuordnen und abzusichern, wurden Vergleichswerte anderer Städte, des Landes Niedersachsen und der Bundesrepublik Deutschland aus der Literatur und Emissionskatastern im Internet herangezogen [], [9], [20], [2]. Grundlage des Vergleichs bilden die einwohnerbezogenen Größen. Seite 5

17 Tabelle 3-6: Emissionsaufkommen für NOX und PM0 in [t/a] und [kg/(einwohner*a)] für verschiedene Städte und die Bundesrepublik Deutschland Bezugsjahr 57,2 79,2 08,3 97,5 39,5 72,5 76,0 54,6 63,8 64,8 50, 62, ,4 64,9 83,5 333,3 278,0 245,0 53,3 392,0 740,4 72,0.83, ,003 0, ,2980 0,78 0, , , ,209 0, , ,3 0, ,03 0,249 0,22 0, , ,85 0,227,3226,420,8449,35,8027,9534 0,8253,5025,5642,4980,2770,3394,480,9777,066,220,75,2872,085,9669,375,4238,245,8297,7569 Deutschland ,2263, Aschersleben 200 Lehrte 2003 Wittenberg 200 Lingen 2007 Hameln 200 Delmenhorst 2000 Marburg 2000 Hanau 2002 Esslingen a.n. 200 Hildesheim 999 Siegen 999 Berg.Gladbach 2000 Offenbach 200 Göttingen 2002 Heilbronn 2000 Darmstadt 200 Oldenburg 200 Osnabrück 2000 Kassel 2002 Freiburg 2003 Magdeburg 2003 Halle 2008 Braunschweig 2000 Wiesbaden 2002 Karlsruhe 200 Hannover 2002 Stuttgart 2000 Frankfurt 2000 München 995/ 2000 [2] NOX/E [kg/(e*a)] Einwohner NOX [t/a] [] PM0/E [kg/(e*a)] Stadt PM0 [t/a] 2,6 5,7 4,3 6,6 0, 9,3 6,6 8,8 6,0 0,5 6,8 5, 4,2 4,0 9,0 6,8 3,2 8,5 27,9 6,0 23,7 29,2 29,4 35,7 2 72,4 39,0 76,6 294,0 Quelle IVU (2005) [6] + GAA (202)* IVU (2005) [6] + GAA-Hi (202)* GAA-Hi (20) [26]* GAA-Hi (202)* Feier (2003) [2] Feier (2003) [2] Ekat_BW [0] GAA-Hi (20) [29]* Ekat_NRW [] Ekat_NRW [] Feier (2003) [2] GAA-Hi (20) [30]* Ekat_BW [0] Feier (2003) [2] + GAA-Hi (202)* GAA-Hi (20) [27]* Feier (2003) [2] Ekat_BW [0] IVU (2005) [6] IVU (2005) [6] GAA-Hi (20) [3]* Feier (2003) [2] Ekat_BW [0] GAA-Hi (20) [28]* Ekat_BW [0] Feier (2003) [2] IVU (2006) [7] Pfeiffer et al. (2000) [22] Struschka et al. (2003) [33] *Berechnungsgrundlage LIV-Daten PM0/E: PM0/Einwohner; NOX/E: NOX/Einwohner 2 + unveröffentlicht Tabelle 3-6 zeigt das Emissionsaufkommen des Hausbrands insgesamt und pro Einwohner für NOX und PM0 für Delmenhorst, verschiedene deutsche Städte und die Bundesrepublik Deutschland, sortiert nach der Anzahl der Einwohner. Demnach liegt für Delmenhorst das berechnete einwohnerbezogene PM0-Aufkommen im oberen Mittelfeld, das berechnete einwohnerbezogene NOX-Aufkommen noch im unteren Bereich im Vergleich der aufgeführten Städte. Berechnungen erfolgten nicht mit gerundeten Zahlen, weshalb sich bei Addition von in der Tabelle aufgerundet dargestellten Angaben geringe Abweichungen ergeben können. Seite 6

18 Darüber hinaus wurden einwohnerbezogene Energieverbrauchsdaten zur Plausibilisierung herangezogen und in Tabelle 3-7 dargestellt. Der Pro-Kopf-Energieverbrauch in Delmenhorst für Erdgas liegt wesentlich höher als der mittlere niedersächsische Energieverbrauch, während Öl ziemlich genau dem Mittel entspricht und der Festbrennstoffanteil deutlich niedriger ist. Dieses erklärt sich z. T. aus den unterschiedlichen Berechnungsverfahren, z. T. aus den unterschiedlichen Datenquellen: die Niedersachsen-Statistik des Pestel-Instituts beruht auf Verbrauchsangaben aus Handel und Dienstleistung aus ganz Niedersachsen, während die hier verwendeten Ergebnisse auf Emissionsfaktoren, technische Eckdaten sowie Feuerstätten-Bestandszahlen aus einem überwiegend städtisch geprägten Raum beruhen. Tabelle 3-7: Einwohnerbezogener Endenergieverbrauch des Landes Niedersachen für die Sektoren Haushalte und Kleinverbraucher in [GJ/Einwohner] im Vergleich zur Stadt Delmenhorst Einwohner HH Niedersachsen Nds. Energie/ CO2-Bilanzen 2002 KV leichtes FestErdgas Heizöl brennstoff Pellets 4,380 0,4990,030 Summe 25,8290 6,540 5,440,670 3,220 Summe 20,8580 5,930 2,800 38, Summe 24,3990,9880,050 37,4020 Nds. Energie/ CO2-Bilanzen Summe 23,930 9,4590 2, ,4840 Nds. Energie/ CO2-Bilanzen Summe 23,3695 0,6602 2, ,567 Nds. Energie/ CO2-Bilanzen Summe 23,567 9,6496 2,727 35,5280 HH 27,3549 4,350 0, ,5099 KV 0,6020 5, ,376 Summe 37,9568 9,89 0, ,6475 Delmenhorst Umlegung der Emissionen auf Rasterzellen Damit die in Kapitel 3..2 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 (differenziert nach Brennstoffen) 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 3-7 für NOX und in Abbildung 3-8 für PM0 dargestellt. Seite 7

19 Abbildung 3-7: Verteilung der NOX-Hausbrand-Emissionen auf Rasterzellen, Delmenhorst Abbildung 3-8: Verteilung der PM0-Hausbrand-Emissionen auf Rasterzellen, Delmenhorst Seite 8

20 3.3 Emissionen genehmigungsbedürftiger Anlagen Diverse Emissionen bestimmter genehmigungsbedürftiger Anlagen sind von Betreibern u.a. gemäß der Verordnung über Emissionserklärungen (. BImSchV; alle 4 Jahre) und der Verordnung über Großfeuerungs- und Gasturbinenanlagen (3. BImSchV, jährlich) an die Behörden zu berichten. Die gemäß. und 3. BImSchV berichtspflichtigen Emissionsdaten sind seit 2007 über das Internet-Portal BUBE-Online abzugeben. Der BUBE-Datenbank wurden die ausgewerteten Emissionsdaten sowie Informationen zu Rechts- und Hochwert, Austrittshöhe, Abgastemperatur, Volumenstrom, Gesamtemission und Austrittsfläche entnommen. Die Industriequellen im Stadtgebiet von Delmenhorst emittieren rund 7 t NOX und 33 kg 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 alle NOX- und PM0-Quellen zu. Eine Darstellung der verwendeten Quellen ist in Abbildung 3-9 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 3-9: Industrielle PM0- und NOX-Quellen in Delmenhorst Seite 9

21 In Tabelle 3-8 ist für die Analyse im Bezugsjahr 200 eine Auflistung der Emissionsdatenbasis und ihrer geometrischen Abbildung im Modell IMMISnet gegeben. Tabelle 3-8: Emissionsmengen NOX und PM0 in kg/a, Analyse 200 Quellgruppe Geometrie PM0 Industrie Punkte Hausbrand Flächen 00m x 00m Hauptstraßennetz Nebenstraßennetz NOX Linien Linien alle Quellgruppen Mit 77 % sind die Emissionen aus dem Straßenverkehr (Hauptstraßen- und Nebenstraßennetz, s. Abbildung 3-0) die stärkste PM0-Emissionsquelle im Stadtgebiet Delmenhorst. Die Emissionen aus dem Hausbrand tragen mit einem Anteil von 23 % erheblich zu den PM0-Emissionen im Stadtgebiet bei, während industrielle PM0-Emissionen nur in sehr geringem Umfang anfallen. Auch bei NOX sind die Emissionen des Straßenverkehrs (Hauptstraßen- und Nebenstraßennetz, s. Abbildung 3-) mit 72 % die größte Emissionsquelle im Stadtgebiet Delmenhorst. Durch Hausbrand verursachte NOX-Emissionen haben in Delmenhorst einen Anteil von ca. 24 %. Die Industrie trägt im NOX-Bereich mit 4 % geringfügig zu den Emissionen im Stadtgebiet bei. NOX-Emissionsanteile nach Quellgruppen PM0-Emissionsanteile nach Quellgruppen Industrie 4 % Hausbrand 23 % Hausbrand 24 % Hauptstraßenverkehr 64 % Hauptstraßenverkehr 69 % Nebenstraßenverkehr 8% Abbildung 3-0: Emissionsanteile PM0, 200 Nebenstraßenverkehr 8% Abbildung 3-: Emissionsanteile NOX, 200 Seite 20

22 4 Meteorologie Für Ausbreitungsrechnungen mit IMMISnet sowie zur Bestimmung der Kopplungskoeffizienten, die die Strömungssituationen in den Straßenschluchten für IMMISluft parametrisieren, werden meteorologische Ausbreitungsklassenstatistiken (AKS) verwendet. Verfügbar für das Stadtgebiet von Delmenhorst war eine AKS des DWD für die Station Bremen-Flughafen für die Jahre 990 bis 999. Die mittlere Windgeschwindigkeit in diesem Datensatz beträgt 4,33 m/s. Die Verteilung der Windrichtungen getrennt nach Windgeschwindigkeiten ist in Abbildung 4- dargestellt. Die Station Bremen-Flughafen des DWD liegt ca. 0 km östlich von Delmenhorst, auf dem südlich von Bremen gelegenen freien Gelände des Flugplatzes und damit im Vergleich zum Rechengebiet (Rauigkeitsklasse 4) in einem aerodynamisch glatten Gelände der Rauigkeitsklasse. Es ist zu berücksichtigen, dass die Stadtrauigkeit 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 3,4 m/s AKS vermindert. Abbildung 4-: Windrichtungsverteilung getrennt nach Windgeschwindigkeiten für die Statistik Bremen-Flughafen Seite 2

23 5 Berechnung der Gesamtbelastung Für die Screeningberechnungen wurde das Modell IMMISluft Version 5.2 (siehe Kapitel 2) eingesetzt, das die Ausbreitung der durch Kraftfahrzeuge erzeugten Schadstoffbelastungen im Straßenraum modelliert. Es beruht auf einem Emissionsmodell für Straßenschluchten, dem Canyon-Plume-Box-Modell (CPB) und einem BoxModell 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 Delmenhorst 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 Delmenhorst 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 Delmenhorst Seite 22

24 5.2 Grenzwerte und abgeleitete Kennwerte für NO2 und PM0 Seit 2005 gilt für den PM0-Jahresmittelwert ein Grenzwert von 40 µg/m³ und zusätzlich für den PM0-Tagesmitteltwert, dass der Wert von 50 µg/m³ maximal an 35 Tagen im Kalenderjahr überschritten werden darf (Tagesgrenzwertkriterium). Der Grenzwert für das NO2-Jahresmittel beträgt 40µg/m³ und der NO2-Einstundenmittelwert von 200 µg/m³ darf nicht öfter als 8-mal pro Kalenderjahr überschritten werden. Die NO2-Grenzwerte sind seit 200 einzuhalten. Tabelle 5-: Immissionsgrenzwerte der 39. BImSchV für PM0 und NO2 Schadstoff Partikel (PM0) Stickstoffdioxid (NO2) Wert [µg/m³] zulässige Überschreitungen Mittelungszeitraum pro Jahr 24 Stunden 40 - Jahr 8 pro Jahr Stunde - Jahr Bezugszeitraum seit Kalenderjahr 2005 Kalenderjahr 200 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 39. BImSchV erforderlichen Kennwerte für NO2 mittels statistischer Verfahren oder photochemischer Modellierung2 [6] bestimmt werden. Im gewählten Verfahren wird die Umwandlungsformel Romberg-Lohmeyer in IMMISluft für verkehrsbezogene Messungen nach ROMBERG E. ET AL.3 [25] verwendet (Abbildung 5-2). Für die Anzahl an Tagen mit Überschreitungen des seit 2005 gültigen Tagesgrenzwertes von PM0 gibt es in DIEGMANN V. ET AL. [3] eine entsprechende Abschätzung auf der Basis des Jahresmittelwertes von PM0. Eine Darstellung dieses Zusammenhanges findet sich in Abbildung 5-3 und wird durch landesweite Messungen des Lufthygienischen Überwachungssystem Niedersachsen (LÜN) bestätigt. Bei einem Jahresmittelwert von 30 µg/m³ wird der Grenzwert von 35 Überschreitungen im Jahr erreicht. Eine Minderung des Jahresmittelwerts im Bereich von 30 µg/m³ um µg/m³ führt zu einer Reduktion von drei bis vier Überschreitungstagen. Eine Reduktion von 30 µg/m³ auf 28 µg/m³ führt zu einer Reduzierung der Überschreitungstage um ca. 7 Tage. 2 Bei der photochemischen NO2-Modellierung ist die Ozon-Vorbelastung im Untersuchungsgebiet eine sensitive Eingangsgröße. In Untersuchungsgebieten mit unbekannter Ozon-Vorbelastung in Untersuchungsgebieten ohne Messstationen im städtischen Hintergrund - wird zur Ermittlung der NO2-Belastung auf einen Romberg-Lohmeyer-Ansatz zurückgegriffen. Die RombergLohmeyer-Ansätze sind bis zu erwarteten NO2-Konzentrationsniveaus von 40 µg/m³ anwendbar, da durch die RombergLohmeyer-Ansätze erst bei hohen NOX-Werten das Verhältnis von NO2 zu NOX unterschätzt wird und beide Verfahren im niedrigen Bereich zu vergleichbaren Ergebnissen führen [8]. 3 Die angegebenen Parameter für die Umrechnung nach Romberg-Lohmeyer in IMMISluft 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 23

25 Jahresmittelwert in µg/m³ 40 Romberg-Lohmeyer NO2 = ((03 / (NOX + 30) + 05) * NOX) Romberg-Lohmeyer in IMMISluft NO2 = ((75 / (NOX + 87) + 5) * NOX) 20 IVU-Stadt NO2 = ((67,7 / (NOX + 84,77) + 698) * NOX) 00 Bächlin NO2 = ((29 / (NOX + 35) + 0,27) * NOX) NO NOx Abbildung 5-2: Darstellung der Umrechnungsdaten für den Jahresmittelwert von NO2 aus NOX nach den Ansätzen nach Romberg et al., dem Ansatz der IVU und dem Ansatz nach Bächlin [2] Anzahl Tage > 50 µg/m³ Jahresmittelwert [µg/m³] Abbildung 5-3: Statistischer Zusammenhang zwischen dem Jahresmittelwert von PM0 und der Anzahl Tage mit einem PM0-Tagesmittelwert über 50 µg/m³ Seite 24

26 6 Analyse der Immissionsbelastung in den IMMISluft-Abschnitten Die Screeningberechnung wurde mit den in den vorangegangenen Kapiteln beschriebenen Eingangsdaten für das Bezugsjahr 200 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 200 Zur Abschätzung der regionalen NOX- und PM0-Hintergrundbelastung wurden die UBAKarten4 und die Messdaten ausgewählter ländlicher und vorstädtischer Messstationen des LÜN-Messnetzes ausgewertet. In den UBA-Karten weist die südwestlich von Delmenhorst gelegene Gitterzelle für 200 bzw. 20 eine regionale NO2- und PM0Vorbelastung gemäß Tabelle 6- auf. Anhand der Messwerte der LÜN-Stationen Allertal, Altes Land, Braunschweig, Eichsfeld, Elbmündung, Emsland, Göttingen, Jadebusen, Lüneburger Heide, Oker/Harlingerode, Ostfriesland, Wendland, Weserbergland und Wolfsburg der Jahre 2008 bis 200 wurde ein Faktor für das Verhältnis von NO2/NOX ermittelt. Dieser Faktor (NO2/NOX = 0,77) wurde verwendet, um die NO2-Vorbelastungswerte der UBA-Karten in NOX-Vorbelastungswerte umzurechnen. Tabelle 6-: Abschätzung des regionalen Hintergrundes als Jahresmittelwert in µg/m³, Bezugsjahr 200 Delmenhorst UBA-Karte 200/20 NO2 NOX PM Der regionale Hintergrund schließt außerhalb des Stadtgebietes emittierende Quellen wie Industrie, Gewerbe, Landwirtschaft, Hausbrand und Verkehr ein Berechnung des urbanen Hintergrundes 200 Basierend auf den Emissionsdaten aus Kapitel 3 (Quellgruppen: Industrie, Hausbrand und Verkehr) und den meteorologischen Daten gemäß Kapitel 4 wurde mit IMMISnet der urbane Hintergrund für die IMMISluft-Abschnitte berechnet. Für jeden IMMISluft-Abschnitt wurden getrennt Vorbelastungswerte ermittelt, bei denen der betreffende Straßenabschnitt nicht einbezogen wurde, um Emissionen nicht doppelt zu berücksichtigen. 4 Modellrechnungen zur Unterstützung der Berichterstattung hinsichtlich Fristverlängerung gemäß Richtlinie 2008/50/EG des UBA Seite 25

27 6.2 Ergebnisse des Screenings - Immissionsbelastung in den IMMISluft-Abschnitten Die folgenden Karten präsentieren die Immissionsbelastungen der Screeningberechnung als Übersicht der Jahresmittelwerte für NO2 und PM0 im bebauten Hauptstraßennetz von Delmenhorst für das Bezugsjahr 200. In der Abbildung 6- ist die Immissionsbelastung für PM0 dargestellt. Dabei ist die Farblegende so gewählt, dass Abschnitte mit Jahresmittelwerten bis 28 µg/m³, bei denen nicht von einer Überschreitung des Tagesgrenzwertkriteriums (35 Tage > 50 µg/m³) auszugehen ist, gelb dargestellt sind. Eine prognostizierte Überschreitung des Grenzwertes von 40 µg/m³ wird mit der Farbe Dunkelblau angezeigt. Die weitere farbliche Abstufung orientiert sich an der Wahrscheinlichkeit der Verletzung des Tagesgrenzwertkriteriums. Bei Jahresmittelwerten über 28 µg/m³ (orange) ist davon auszugehen, dass die Wahrscheinlichkeit für eine Verletzung des Tagesgrenzwertkriteriums vorhanden ist und bei einem Jahresmittelwert über 32 µg/m³ (hellblau) ist davon auszugehen, dass das Tagesgrenzwertkriterium sicher überschritten wird. Die Farblegende ist bei NO2 so gewählt, dass die farbig abgestuften Abschnitte prognostizierte Überschreitungen der Jahresmittelwerte aufzeigen (Abbildung 6-2). Eine Überschreitung des Grenzwertes von 40 µg/m³ wird mit der Farbe Dunkelblau angezeigt. Werte über 32 µg/m³ (orange und hellblau) liegen bis 20 % unter dem Grenzwert und damit innerhalb einer Fehlerbreite von 20 %, mit der beim gewählten Verfahren gerechnet werden muss [4], [4]. Abschnitte, bei denen nicht von einer Überschreitung des Tagesgrenzwertkriteriums auszugehen ist, sind gelb dargestellt. NO2 PM0 Tabelle 6-2: Übersicht der Legendendarstellung in den Karten für PM0 und NO2 Grenzwert Kriterium JMW [µg/m³] 40 µg/m³ Jahresmittelwert 35 Tage > 50 µg/m³ Anzahl der Überschreitungen Tagesmittelwert Grenzwert-Überschreitung Jahresmittelwert (JMW) > 40 Sichere Überschreitung des Tagesgrenzwertkriteriums Wahrscheinlichkeit für Überschreitung des Tagesgrenzwertkriteriums > Keine Überschreitung µg/m³ Jahresmittelwert Grenzwert-Überschreitung Jahresmittelwert (JMW) Hohe Wahrscheinlichkeit für Überschreitung JMW aufgrund Fehlerbreite Geringe Wahrscheinlichkeit für Überschreitung JMW aufgrund Fehlerbreite > 40 Keine Überschreitung 32 > > > Eine Liste der Straßenabschnitte mit prognostiziertem NO2-Jahresmittelwert über 29 µg/m³ ist in Kapitel 9 Liste der Belastungsschwerpunkte beigefügt. Seite 26

28 Abbildung 6-: Jahresmittelwert PM0 im bebauten Hauptstraßennetz Delmenhorst, 200 Abbildung 6-2: Jahresmittelwert NO2 im bebauten Hauptstraßennetz Delmenhorst, 200 Seite 27

29 6.3 Bewertung der Immissionsbelastung in den IMMISluft-Abschnitten Für den seit dem Jahr 2005 geltenden Grenzwert für PM0 von 40 µg/m³ wird im Stadtgebiet Delmenhorst im Bezugsjahr 200 mit PM0-Jahresmittelwerten bis zu 24 µg/m³ keine Überschreitung ermittelt. Auch das Tagesgrenzwertkriterium (35 Tage > 50 µg/m³) wird mit 7 Überschreitungstagen eingehalten. Der im Jahr 200 für NO2 anzusetzende Grenzwert in Höhe von 40 µg/m³ wird in keinem Abschnitt in Delmenhorst überschritten. Die höchste Belastung wird für einen Abschnitt in der Ludwig-Kaufmann-Straße mit einem NO2-Jahresmittelwert von 32 μg/m³ ermittelt. Damit liegen alle Abschnitte in Delmenhorst unterhalb von Grenzwert incl. Fehlerbreite, sodass bei diesen Abschnitten eine Überschreitung des NO2-Jahresmittelwertes von 40 µg/m³ ausgeschlossen ist. 6.4 Verursacheranalyse Für den IMMISluft-Abschnitt in der Ludwig-Kaufmann-Straße (ID des Straßenabschnitts: 909, siehe Tabelle 9-) mit der höchsten Belastung wurde eine Quellanalyse durchgeführt. Sie ergibt ein detailliertes Bild der Zusammensetzung der Schadstoffanteile nach ihrer Herkunft. In Tabelle 6-3 und Abbildung 6-3 bis Abbildung 6-6 sind die Ergebnisse der Quellanalyse dargestellt. Tabelle 6-3: Quellgruppenanteile an den Immissionen in der Ludwig-Kaufmann-Straße (ID 909), 200, gerundete Angaben5 Quellgruppe regionaler Hintergrund PM0 [µg/m³] 8,0 NOX [µg/m³] 6,0 PM0 [%] 74,7 NOX [%] 28,2 urbaner Hintergrund urbaner Hintergrund Industrie Hausbrand 0, 0,,7 0,4 0, 2,9 urbaner Hintergrund Nebenstraßennetz 0, 0,5 0,2 0,9 urbaner Hintergrund Hauptstraßennetz, 7,8 4,5 3,7 4,9 30,8 20,2 54,2 24, 56,8 0 0 Zusatzbelastung in der Schlucht alle Quellgruppen Bei PM0 ist der lokal in der Straßenschlucht anfallende Anteil der Immission mit ca. 20 % deutlich geringer als der Anteil des regionalen Hintergrundes mit 75 % (Abbildung 6-3). Zusammen mit den rund 5 %, die der Straßenverkehr im urbanen Hintergrund (Tabelle 6-3) bewirkt, beträgt der straßenverkehrliche Anteil bei PM0 circa 25 %. Die Quellen Hausbrand und Industrie spielen mit Anteilen von unter % nur eine untergeordnete Rolle. Bei NOX dominiert die in der Straßenschlucht durch den lokalen Verkehr verursachte Zusatzbelastung mit 54 %, gefolgt vom regionalen Hintergrund mit rund 28 % (Abbildung 6-5). Der urbanen Hintergrund hat einen Anteil von ca. 8 %, wovon fast 5 %-Punkte dem Straßenverkehr (Tabelle 6-3) zuzurechnen sind. Rund 69 % der NOXImmission wird somit vom Straßenverkehr verursacht. Der Hausbrand hat mit 3 % einen stärkeren Einfluss auf die NOX-Immission als die Industrie mit unter %. 5 Berechnungen erfolgten nicht mit gerundeten Zahlen, weshalb sich bei Addition von in der Tabelle aufgerundet aufgeführten Angaben geringe Abweichungen ergeben können. Seite 28

30 PM0 verursacherbezogene Quellanalyse des urbanen Hintergrundes, Ludwig-Kaufmann-Straße - ID 909 PM0 räumliche Quellanalyse der Gesamtbelastung Ludwig-Kaufmann-Straße - ID 909 urbaner Hintergrund 5% Nebenstraßennetz 4 % Zusatzbelastung 20 % Hausbrand 8% Hauptstraßennetz 88 % regionaler Hintergrund 75 % Abbildung 6-3: Prozentuale Aufteilung nach räumlichen Quellgruppe an der PM0-Immission in der Ludwig-Kaufmann-Straße (ID 909)6 NOX räumliche Quellanalyse der Gesamtbelastung Ludwig-Kaufmann-Straße - ID 909 Abbildung 6-4: Prozentuale Aufteilung des urbanen Hintergrundanteils in der LudwigKaufmann-Straße (ID 909) nach Verursachern (PM0)6 NOX verursacherbezogene Quellanalyse des urbanen Hintergrundes, Ludwig-Kaufmann-Straße - ID 909 regionaler Hintergrund 28 % Zusatzbelastung 54 % Hauptstraßennetz 78 % urbaner Hintergrund 8 % Hausbrand 7 % Nebenstraßennetz 5 % Industrie % Abbildung 6-5: Prozentuale Aufteilung nach räumlichen Quellgruppe an der NOX-Immission in der Ludwig-Kaufmann-Straße (ID 909)6 Abbildung 6-6: Prozentuale Aufteilung des urbanen Hintergrundanteils in der LudwigKaufmann-Straße (ID 909) nach Verursachern (NOX)6 Eine Übertragung der verursacherbezogenen NOX-Immissionsanteile in NO2-Anteile ist nur eingeschränkt möglich, da vor allem der Anteil der NOX-Emissionen in der Straßenschlucht noch größtenteils als NO vorliegt. 6 Berechnungen erfolgten nicht mit gerundeten Zahlen, weshalb sich bei Addition von in der Tabelle aufgerundet aufgeführten Angaben geringe Abweichungen ergeben können. Seite 29

31 7 Zusammenfassung Für das Stadtgebiet von Delmenhorst wurde modellgestützt ein Screening zur Ermittlung der Luftschadstoffbelastung im Hauptstraßennetz für das Bezugsjahr 200 durchgeführt. Zur Bestimmung der urbanen Hintergrundbelastung wurde ein Emissionskataster für die Quellgruppen Industrie, Hausbrand und Straßenverkehr aufgebaut. Die Zusatzbelastung im Straßenraum wurde mit dem Screening-Modell IMMISluft bestimmt. Dazu wurden die erforderlichen Geometriedaten des Straßenraums auf der Basis des digital vorliegenden 3D-Gebäudemodells der Stadt ermittelt. Die im Screening für das Bezugsjahr 200 ermittelten PM0- und NO2-Immissionsbelastungen liegen für alle Abschnitte deutlich unterhalb des im Jahr 200 für PM0 und NO2 geltenden Grenzwertes von 40 µg/m³. Eine Überschreitung des PM0-Tagesgrenzwertkriteriums ist in Delmenhorst unwahrscheinlich. Bei den Aussagen zu Grenzwertüberschreitung bzw. -einhaltung müssen jedoch folgende Faktoren berücksichtigt werden: Modellrechnungen sind allein aufgrund der Unsicherheiten bei den Eingangsdaten unscharf. Mit einer Unschärfe von bis zu 20 % ist bei dem gewählten Verfahren zu rechnen. In der Modellrechnung wird eine meteorologische Ausbreitungsklassenstatistik über 0 Jahre verwendet. Die Höhe der PM0-Immission wird stark durch Witterungsbedingungen beeinflusst. So kann in Jahren mit extremer meteorologischer Situation (z.b. wenig Niederschläge und lange Trockenperioden mit eingeschränktem Luftaustausch) die PM0-Immission von der in der Modellrechnung mit dem meteorologischen Mittel bestimmten PM0-Immission abweichen. Die verwendeten Kfz-Emissionsfaktoren beruhen auf dem HBEFA 3. und beinhalten die Abgasgrenzwerte für PKW bis Euro 6 (204) und für schwere Nutzfahrzeuge bis Euro VI (204). Die Kfz-Emissionsfaktoren der neusten Konzepte wurden im Hinblick auf die künftige Gesetzgebung auf Basis weniger zur Zeit der Entwicklung des HBEFA 3. zur Verfügung stehender Fahrzeuge der höchsten Emissionsstufe abgeschätzt. Treffen die durch die Euro 6- und Euro VI-Fahrzeuge erwarteten deutlichen Emissionsminderungen nicht ein, hat das entscheidenden Einfluss auf die berechneten Ergebnisse. Deshalb sind Berechnungen auf Basis von Fahrzeugflotten mit einem hohen Anteil von Fahrzeugen neuster Emissionskonzepte mit Unsicherheiten behaftet. Die Prognose ist besonders mit Unsicherheiten behaftet, da sie auf Annahmen zum Rückgang der regionalen Vorbelastung und einer sich erneuernden Fahrzeugflotte mit geringeren Emissionen beruht. (dieser Satz nur wenn auch Bezugsjahr 205 im Bericht vorhanden) Seite 30

32 8 Literatur [] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [0] [] [2] [3] [4] [5] [6] BLANK, P., W ICKERT, B., OBERMEIER, A., FRIEDRICH, R., DREISEIDLER, A., PFEIFFER, F., BAUMBACH, G., 999: Erstellung eines Emissionskatasters für Feuerungsanlagen in Haushalt und Kleinverbrauch, Forschungsbericht Ufo Im Auftrag des Umweltbundesamts, September 999 DIEGMANN, 200: IMMISem/luft-Handbuch zur Version 5.2; IVU Umwelt GmbH; Freiburg, 200 DIEGMANN, V. ET AL., 2006: Maßnahmen zur Reduzierung von Feinstaub und Stickstoffdioxid, UFOPLAN DIEGMANN, V., MAHLAU, A., 999: Vergleich von Messungen der Luftschadstoffbelastungen im Straßenraum mit Berechnungen des Screening-Modells IMMISluft, Immissionsschutz 3, pp DÜRING, I. UND LOHMEYER, A., 2004: Modellierung nicht motorbedingter PM0Emissionen von Straßen. KRdL-Experten-Forum Staub und Staubinhaltsstoffe, 0./. November 2004, Düsseldorf. Hrsg.: Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN - Normenausschuss KRdL, KRdL-Schriftenreihe Band 33 DÜRING, I.; BÄCHLIN, W. 2009: Tendenzen der NO2-Belastung im Land Brandenburg. Auftraggeber: Ministerium für Ländliche Entwicklung, Umwelt und Verbraucherschutz des Landes Brandenburg. Unter Mitarbeit von IFEU GmbH, Heidelberg, Planungsbüro Dr. Hunger, Dresden und National Environmental Research Institute (NERI), Roskilde, Dänemark EU, 996: Richtlinie 96/62/EG des Rates vom über die Beurteilung und die Kontrolle der Luftqualität. Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften Nr. L 296/55 vom EU, 999: Richtlinie 999/30/EG des Rates vom über Grenzwerte für Schwefeldioxid, Stickstoffdioxid und Stickstoffoxide, Partikel und Blei in der Luft. Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften Nr. L 63/4 vom EU, 2008: Richtlinie 2008/50/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 2. Mai 2008 über Luftqualität und saubere Luft für Europa. Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften Nr. L 52/ vom EKAT_BW: EKAT_NRW: FEIER, H., 2003: Emissionskataster Hessen für das Bezugsjahr 2000, Quellengruppe nicht genehmigungsbedürftige Feuerungsanlagen. Im Auftrag der Hessischen Landesanstalt für Umwelt, 2003 FRIEDRICH, U. 200: Vergleich von Emissionsberechnungen der Handbücher für Emissionsfaktoren HBEFA 3. bzw. 2. anhand einer Beispielstraße. 3. Freiburger Workshop ''Luftreinhaltung und Modelle'', , IVU Umwelt GmbH, Freiburg. 200 HARTMANN, U., DIEGMANN, V., 2006: Vergleich von berechneten Luftschadstoffbelastungen mit gemessenen Luftqualitätsdaten im Straßenraum, Immissionsschutz 2, pp INFRAS AG, 200: Handbuch Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs Version 3.; Bern, Februar 200 IVU UMWELT GMBH, 2005: Grundsatzuntersuchungen für die Aufstellung von Luftreinhalteplänen nach der 22. BImSchV. Im Auftrag des Landesamts für Umweltschutz Sachsen-Anhalt, Februar 2005 Seite 3

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