Faktenblatt. Stickoxide (NO x ) im Blickfeld. 17. September 2008

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1 Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK Bundesamt für Umwelt BAFU Abteilung Luftreinhaltung und NIS Faktenblatt 17. September 28 Stickoxide (NO x ) im Blickfeld Stickoxide (NO x ) sind Luftschadstoffe, die vor allem bei der Verbrennung von fossilen Brenn- und Treibstoffen sowie von Abfall emittiert werden. Sie sind Vorläuferschadstoffe von Ozon und Feinstaub und schädigen die Gesundheit. Dank griffiger Massnahmen im Bereich der Luftreinhaltung sind die Emissionen und die Konzentration von Stickoxiden seit Mitte der 198er-Jahre stetig zurückgegangen (siehe Kasten 1). Die Konzentration von Stickstoffdioxid (NO 2 ) hat in den letzten Jahren weniger stark abgenommen als diejenige der gesamten Stickoxide. In den grossen Städten und entlang von stark befahrenen Strassen werden die Grenzwerte für NO 2 noch regelmässig überschritten. Entzündungserscheinungen in den Atemwegen Innerhalb der vielfältigen Stickstoffverbindungen haben gasförmiges Stickstoffdioxid NO 2 und die Partikelbestandteile Nitrat und Ammonium in der Umgebungsluft für die menschliche Gesundheit die grösste Bedeutung. NO 2 führt zu Entzündungserscheinungen in den Atemwegen und verstärkt die Reizwirkung von Allergenen. Nimmt die NO 2 -Belastung der Aussenluft zu, müssen mehr Menschen wegen Atemwegserkrankungen ins Spital und es treten mehr Herzrhythmusstörungen auf. Längerfristig häufen sich Infektionskrankheiten der Atemwege, und die Lungenfunktion der Bevölkerung wird schlechter. Nitrat und Ammonium sind Bestandteile der Feinstaubbelastung. Eine chronisch erhöhte Feinstaubbelastung führt zu mehr Herz-/Kreislauf- und Atemwegserkrankungen in der Bevölkerung und verkürzt die Lebenserwartung. Vegetationsschäden Auf Pflanzen können Stickoxide neben der schädlichen Bodenversauerung sowohl direkte toxische Wirkungen (Schädigung der Blattorgane) als auch unerwünschte Düngeeffekte haben. All dies führt zu einer Veränderung der Artenzusammensetzung in naturnahen oder natürlichen Ökosystemen.

2 Vorläufersubstanz von Ozon und Sommersmog Negative Auswirkungen auf die Umwelt (und die Gesundheit) haben auch die Folgeprodukte der Stickoxide. So bilden Stickoxide zusammen mit flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) Ozon und andere Oxidantien des Sommersmogs. Stickoxide sind Vorläufer von Säuren und fördern somit die Entstehung saurer Niederschläge (v.a. durch Bildung von Salpetersäure, HNO 3 ). Dies hat eine Versauerung von Gewässern und Böden zur Folge. Ozon und saure Niederschläge führen zudem auch zu Schäden an Gebäuden und Materialien. Stickoxide stammen vor allem aus dem Verkehr Die Hauptquellen von NO X sind der Verkehr (Strassenverkehr, Flugverkehr, Schifffahrt), der so genannte Off-Road-Bereich (Baumaschinen, land- und forstwirtschaftliche Maschinen), die Feuerungen sowie gewisse Prozesse in Industrie und Gewerbe. Stickoxide werden auch aus gedüngten landwirtschaftlichen Böden emittiert. Die NO X -Emissionen finden überwiegend als Gas in Form von Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO 2 ) statt. NO wird in der Atmosphäre rasch zu NO 2 umgewandelt; deshalb werden die Emissionen üblicherweise als Summe von NO und NO 2 angegeben (siehe Kasten 2). Besonders in verkehrsnahen Gebieten wird der seit 1986 geltende Immissions- Grenzwert für Stickstoffdioxid (NO 2 ) teilweise immer noch überschritten. Eine mögliche Ursache für die nur schwach sinkende Konzentration von NO 2 ist die Zunahme des Anteils an Personenwagen mit Dieselmotor, welche mehr Stickstoffdioxid ausstossen als Autos mit Benzinmotoren (siehe Kasten 2). Wie lassen sich Stickoxide weiter vermindern? Werden durch diese Quellen weniger Brennstoffe verbrannt (bzw. weniger Kilometer gefahren), lassen sich die Stickoxide entsprechend vermindern. Zusätzlich können die Emissionsfaktoren, d.h. die emittierte Schadstoffmenge pro Kilogramm Brennstoff oder pro gefahrenen Kilometer durch technische Massnahmen vermindert werden. Für viele Quellen bestehen effiziente Abgasreinigungstechniken. Dazu gehören Dreiwege-Katalysatoren bei Benzinmotoren, Low-NO X -Brenner für Öl- und Gasheizungen sowie De-NO X -Verfahren bei Lastwagen, Kehrichtverbrennungsanlagen oder Zementwerken. Für andere Quellen bestehen noch zu wenig strenge Vorschriften zur Abgasreinigung. Dazu gehören insbesondere Flugzeugtriebwerke, Dieselmotoren von Privatautos, Lieferwagen und stationäre Maschinen sowie grössere Holzfeuerungen. Die technischen Grundlagen (bspw. De-NO X -Systeme für Dieselmotoren) sind auch hier weitestgehend vorhanden, werden zurzeit aber noch nicht eingesetzt. Das Bundesamt für Umwelt sorgt dafür, dass Anliegen der Luftreinhaltung in die Energie-, Verkehrs-, Raumplanungs-, Landwirtschafts- und Finanzpolitik einbezogen werden. Der nationale Blick alleine genügt aber nicht. Verschmutzte Luft macht vor den 2/6

3 Landesgrenzen nicht halt. Die weiträumige Luftverschmutzung muss deshalb durch dauerhafte Massnahmen in allen europäischen Ländern gesenkt werden. Deshalb sind im Rahmen der Genfer Konvention über weiträumige grenzüberschreitende Luftverunreinigung weitere Anstrengungen auf internationaler Ebene nötig. Literatur Stickstoffhaltige Luftschadstoffe in der Schweiz. Status-Bericht der Eidg. Kommission für Lufthygiene, BAFU: Weiterentwicklung des Luftreinhalte-Konzepts. Stand, Handlungsbedarf, mögliche Massnahmen Luftschadstoff-Emissionen des Strassenverkehrs, SRU Nr. 355, /6

4 KASTEN 1 Ausstoss ging kontinuierlich zurück Seitdem Vorschriften für die Luftreinhaltung in Kraft sind, haben Bund, Kantone und Gemeinden eine Vielzahl von Massnahmen zur Schadstoffreduktion ergriffen. Auf Bundesebene zählen strenge Emissionsvorschriften für Heizungen, Industrieanlagen und Motorfahrzeuge sowie Qualitätsvorschriften für Brenn- und Treibstoffe dazu. NO x -Emissionsentwicklung von 19 bis 22 2' 18' 16' Tonnen NO x pro Jahr 14' 12' 1' 8' 6' 4' 2' Quelle: BAFU 25 4/6

5 Wie sich die Konzentrationen von Stickstoffdioxid entwickeln Gestützt auf das Umweltschutzgesetz sind in der schweizerischen Luftreinhalte- Verordnung (LRV) für NO 2 Immissionsgrenzwerte festgelegt: 3 µg/m³ Jahresmittelwert (arithmetischer Mittelwert) 1 µg/m³ 95% der 1/2-h-Mittelwerte eines Jahres 1 µg/m 3 8 µg/m³ 24-h Mittelwert; darf höchstens einmal pro Jahr überschritten werden Die Belastung der Luft durch Stickstoffdioxid (NO 2 ) hat sich seit dem Jahr 2 wenig verändert, während sie zuvor im Zeitraum 199 bis 2 deutlich abgenommen hatte. Die zu beobachtenden Schwankungen in der Belastung von Jahr zu Jahr sind im Wesentlichen auf die Witterungsbedingungen zurückzuführen. In den grossen Städten und entlang der stark befahrenen Hauptverkehrsstrassen werden die Immissionsgrenzwerte des Jahresmittels von Stickstoffdioxid zum Teil deutlich überschritten. In den vorstädtischen Gebieten liegt die Belastung im Bereich des Grenzwerts oder darunter. Im ländlichen Raum abseits der Strassen liegen die Stickstoffdioxidwerte deutlich unter dem Grenzwert. Konzentration von Stickoxiden NO x Jahresmittelwerte * ppb Lugano Zürich Dübendorf Sion- Aéroport Payerne Davos Konzentration von Stickstoffdioxid NO 2 Jahresmittelwerte * µg/m³ Quelle: NABEL-Messnetz Bern Lugano Zürich Dübendorf Sion- Aéroport Payerne Davos Grenzwert der LRV * Die Stationen des NABEL repräsentieren je nach Standorttyp unterschiedliche Belastungssituationen. Die Beurteilung ihrer Luftqualität ist nach Standorttyp und nicht nach geographischer Lage der Stationen vorzunehmen. Das bedeutet: Vergleiche wie "Bern" ist dreckiger als "Basel" sind nicht zulässig, da unterschiedliche Standorttypen erfasst werden. 5/6

6 KASTEN 2 NO 2 /NO-Verhältnis NO 2 entsteht hauptsächlich in der Atmosphäre durch Oxidation des primär ausgestossenen Stickstoffmonoxids NO (NO 2 ist also vorwiegend ein Sekundärschadstoff). An dieser Reaktion sind Oxidantien wie Ozon und Peroxiradikale beteiligt. Abhängig von der Konzentration dieser Oxidantien und der Sonneneinstrahlung, stellt sich in der Atmosphäre innerhalb Minuten ein Gleichgewicht zwischen NO und NO 2 ein. Seit den 198er-Jahren hat sich dieses Gleichgewicht immer mehr auf die Seite von NO 2 verschoben, d.h. das Verhältnis NO 2 /NO x hat im Jahresmittel stetig zugenommen, was auf Grund der sinkenden NO x -Konzentration auch zu erwarten ist. So sank an der Station Bern-Bollwerk die NO x -Konzentration zwischen 1991 und 27 von 153 ppb auf 56 ppb, während das Verhältnis NO 2 /NO x von 24% auf 44% stieg. Ein weiterer Grund dafür, dass die NO 2 -Belastung in unmittelbarer Strassennähe seit einigen Jahren nicht weiter abnimmt, ist der wachsende Anteil von Dieselfahrzeugen, welche im Vergleich zu Benzinfahrzeugen wesentlich mehr NO x emittieren. Werden bei den Dieselfahrzeugen Abgasbehandlungstechnologien wie Oxidationskatalysatoren eingesetzt, so kann zudem ein grösserer Anteil des NO x direkt als NO 2 emittiert werden. Abseits der Strasse dominieren aber die atmosphären-chemischen Prozesse, und der NO 2 -Anteil entspricht dem mittleren Gleichgewicht. NO -Emissionsfaktoren von Personenwagen x [g/km] Diesel Diesel Benzin Benzin EURO 3 EURO 4 Quelle: Luftschadstoff-Emissionen des Strassenverkehrs, Schriftenreihe Umwelt Nr. 355, BUWAL 24 6/6