Projekt Einkaufszentrum GrafenGalerie Moers. Fachgutachten zu den Luftschadstoffimmissionen

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1 Fachgutachten zu den Luftschadstoffimmissionen Auftraggeber: CharterHaus Investments GrafenGalerie GmbH & Co. KG Stuttgarter Straße Frankfurt am Main Auftrags-Nr.: 1738-I Datum: Bearbeiter: Dipl.-Geogr. Björn Siebers Dipl. Geogr. Thorsten Stock simuplan Dipl. Met. Georg Ludes Alleestraße Dorsten Telefon (02362) Fax (02362) Sparkasse Vest Recklinghausen (BLZ ) Kto.-Nr

2 Inhaltsverzeichnis Tabellenverzeichnis... 3 Abbildungsverzeichnis Aufgabenstellung Allgemeine Hintergrundinformationen Stickstoffdioxid (NO 2 ) Feinstaub (PM) Bewertungsmaßstab Eingangsdaten Emissionen des Straßenverkehrs Eingangsdaten für die Emissionsberechnung Zusammenfassende Darstellung der Eingangsdaten Ergebnisse der Emissionsberechnung Emissionen der geplanten Parkdecks Meteorologische Eingangsdaten Hintergrundbelastung Immissionsprognose Rechenmodell Methodik zur Bestimmung der Immissionskenngrößen Umwandlung von NO X zu NO Bestimmung der Überschreitungshäufigkeit des NO 2 - Stundengrenzwertes Bestimmung der Überschreitungshäufigkeit des PM 10 - Tagesgrenzwertes Ergebnisse Zusammenfassung und Bewertung Literaturverzeichnis Seite 2

3 Tabellenverzeichnis Tabelle 3.1: Grenzwerte der verkehrsrelevanten Schadstoffe zum Schutz der menschlichen Gesundheit nach [39. BImSchV 2010]... 9 Tabelle 4.1: Anteile des Verkehrs mit Fahrweiten kleiner als 5 km am DTV [VDI 2003] Tabelle 4.2: PM 10 -Emissionsfaktoren für Aufwirbelung und Abriebe (Auf/Ab) differenziert nach Verkehrssituation (Quelle: [LOHMEYER 2011]) Tabelle 4.3: Eingangsdaten für die Emissionsberechnung im Planfall Tabelle 4.4: Ergebnisse der Emissionsberechnung Tabelle 4.5: Mittlere Emissionsraten der vorgesehenen Parkierungsanlagen Tabelle 4.6: Hintergrundbelastungswerte für das Untersuchungsgebiet Tabelle 5.1: Kenndaten des Rechengitters Tabelle 6.1: Prognostizierte Immissionskenngrößen in einer Höhe von 2m über Grund Abbildungsverzeichnis Abbildung 1.1: Lage des Untersuchungsgebietes innerhalb der Stadt Moers... 5 Abbildung 4.1: Verkehrssituationen gemäß HBEFA Abbildung 4.2: Lage der Querschnitte im Untersuchungsgebiet Abbildung 4.3: Lage der LANUV-Station Duisburg-Buchholz Abbildung 4.4: Windrichtungsverteilung an der Messstation Duisburg-Buchholz Abbildung 4.5: Lage der zur Bestimmung der Hintergrundbelastung verwendeten Messstationen Abbildung 5.1: Geometrische Eingangsdaten für das MISKAM-Rechenmodell Abbildung 5.2: Statistischer Zusammenhang zwischen den Jahresmittelwerten von NO X und NO 2 (Typ Stadt) Abbildung 5.3: Empirische Wahrscheinlichkeit der mindestens 19-maligen Überschreitung des NO 2 -Stundengrenzwertes als Funktion des Jahresmittelwertes von NO X Abbildung 5.4: Bestimmung der Anzahl der PM 10 -Überschreitungstage aus dem PM 10 -Jahresmittelwert Seite 3

4 Abbildung 6.1: Jahresmittelwert der NO 2 -Konzenterationen in einer Höhe von 2m über Grund Abbildung 6.2: Jahresmittelwert der NO 2 -Konzentrationen in einer Höhe von 13m über Grund Abbildung 6.3: Anzahl der Tage mit PM 10 -Mittelwerten > 50 µg/m³ in einer Höhe von 2m über Grund Abbildung 6.4: Anzahl der Tage mit PM 10 -Mittelwerten > 50 µg/m³ in einer Höhe von 13m über Grund Seite 4

5 1 Aufgabenstellung Am ehemaligen Horten / C&A Standort an der Homberger Straße plant die Firma Charterhaus Investments Grafengalerie GmbH & Co. KG die Errichtung des Einkaufszentrum Grafengalerie. Mit dem Planungsvorhaben wird beabsichtigt, die Attraktivität der Homberger Straße und des Standortes zu steigern. Die Gebäude der früher ansässigen Kaufhäuser Horten und C&A stehen seit geraumer Zeit leer und stellen aus städtebaulicher Sicht ein Problem dar. Vor diesem Hintergrund wurde das Konzept Einkaufszentrum Grafengalerie mit dem Ziel einer Aufwertung der Innenstadt Moers entwickelt. Die Grafengalerie liegt im Stadtteil Innenstadt zu beiden Seiten der Homberger Straße. Das Grundstück befindet sich am Anfang der Fußgängerzone unmittelbar am Kreisverkehr Homberger Straße / Augustastraße / Goethestraße / Bankstraße. Die Lage des Untersuchungsgebietes ist in Abbildung 1.1 dargestellt. Abbildung 1.1: Lage des Untersuchungsgebietes innerhalb der Stadt Moers Es ist davon auszugehen, dass durch Realisierung der Grafengalerie im Bereich der Homberger Straße / Otto-Hue-Straße maßgebliche Verkehrsströme über das unmittelbar angrenzende Straßennetz der Stadt Moers abgewickelt werden müssen, um das konzipierte Parkhaus Grafengalerie zu erreichen. Zur Beurteilung der Auswirkung der Planung auf die lufthygienischen Belastungssituation im Umfeld der Planung wurde das Ingenieurbüro simuplan daher mit der Erstellung eines lufthygienischen Fachgutachtens beauftragt. Mit Hilfe von Simulationsrechnungen sollen die Stickstoffdioxid- (NO 2 ) und Feinstaubimmissionen (PM 10 und PM 2,5 ) bestimmt, und anhand der Grenzwerte der 39. BImSchV bewertet werden. Seite 5

6 2 Allgemeine Hintergrundinformationen 2.1 Stickstoffdioxid (NO 2 ) Stickstoffoxide (NO X ) sind die zusammenfassende Bezeichnung für Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO 2 ). Stickstoffoxide bilden sich fast ausschließlich bei Verbrennungsvorgängen in Motoren und Großfeuerungsanlagen. Bei diesen Verbrennungsprozessen entsteht in erster Linie Stickstoffmonoxid, das aber in der Atmosphäre schnell zum gesundheitsschädlichen Stickstoffdioxid umgesetzt wird. In Großstädten ist die Konzentration von NO als primärem, kurzlebigem Abgasemissionsprodukt ein Verkehrsindikator. Die Konzentration von NO 2 als sekundärem, vergleichsweise stabilem und schädlicherem Umwandlungsprodukt ist eher ein Maß für die Auswirkungen des Verkehrs im Zusammenspiel der zugrunde liegenden Einflussgrößen. NO 2 ist gesundheitsschädlicher als NO und wirkt als Reizgas auf die Schleimhäute der Atemwege. Akute gesundheitliche Auswirkungen wie z.b. Störungen der Lungenfunktionen sind bei bestimmten Personen (Bronchatiker und Asthmatiker) ab einem gewissen Belastungsniveau festzustellen. Unter Beteiligung von Wasser bilden sich aus den NO X die Umwandlungsprodukte Salpetersäure und salpetrige Säure. Diese sind Teil der säurehaltigen Niederschläge und verantwortlich für die Versauerung der Böden und der Gewässer. Die Salze der Umwandlungsprodukte sind Nitrit und Nitrat. Durch den Eintrag in den Boden führen sie zu einer Düngung des Bodens mit Stickstoff. Naturnahe Ökosysteme, die auf nährstoffarme Böden angewiesen sind (z.b. Kalkmagerrasen), werden in ihrem Bestand und ihrer Entwicklung beeinträchtigt bzw. verdrängt. NO X und deren Umwandlungsprodukte sind auch an Korrosionsvorgängen bei Metallen beteiligt. Stickoxide haben neben den flüchtigen organischen Verbindungen ebenfalls eine große Bedeutung als Vorläufersubstanzen für die sommerliche Ozonbildung. Der Hauptverursacher ist der Verkehrsbereich, gefolgt von Kraftwerken, der Industrie sowie Haushalten und Kleinverbrauchern. Während sich der Stickstoffoxidausstoß der Kraftwerke durch den Einbau von Entstickungsanlagen in den vergangenen Jahren erheblich reduziert hat, ist der Anteil des Straßenverkehrs trotz Katalysator aufgrund des unverändert steigenden Fahr- und Transportaufkommens nur leicht gesunken. Seite 6

7 2.2 Feinstaub (PM) Feinstäube werden anhand ihres Durchmessers in drei Kategorien unterteilt: Inhalierbarer Feinstaub PM 10 *: < 10 µm Lungengängiger Feinstaub PM 2,5 *: < 2,5 µm Ultrafeine Partikel UP: < 0,1 µm *PM: Particulate Matter Feine Teilchen (von weniger als 2,5 µm Durchmesser) und ultrafeine Teilchen (bis unter 0,1 µm Durchmesser), die für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar sind, machen dabei den gesundheitlich relevanten Teil des Schwebstaubs aus. Die Teilchen stammen aus natürlichen und anthropogenen - also durch menschliche Aktivitäten erschlossene Quellen, die man in sekundäre und primäre Quellen unterteilt. Zu den primären natürlichen Quellen zählen z.b. Seesalzaerosole, Bodenerosion, Vulkanismus, Biomasseverbrennung (Waldbrände) und biogene Quellen (Viren, Bakterien, Algen, Pilze, Pflanzenteile). Unter sekundären natürlichen Quellen versteht man chemische und physikalische Vorgänge in der Atmosphäre, die zu einer Entstehung von Partikeln führen. Insbesondere für die Beurteilung regionaler und lokaler Staubbelastungen spielen jedoch anthropogene primäre Quellen eine entscheidende Rolle. Industrieprozesse, Straßenverkehr (unvollständige Verbrennung, Reifenabrieb, Aufwirbelung), Kraft- und Fernheizwerke (Flugaschepartikel), Haushalte, Kleinverbraucher und Schüttgutumschläge sind Hauptquellen für Staub. Sekundär anthropogen gebildete Partikel entstehen durch chemische und physikalische Reaktionen anthropogener Vorläufersubstanzen wie Schwefeldioxid (SO 2 ), Stickoxide (NOx), Kohlenwasserstoffe (VOC), Nitrat und Ammoniak (NH 3 ), deren Quellen hauptsächlich in Industrie, Verkehr und Landwirtschaft zu suchen sind. Größenverteilung, Zusammensetzung und Morphologie von Feinstaub stehen in unmittelbarem Zusammenhang mit Art und Weise seiner Bildung. Man findet kristalline, kubische, runde und unregelmäßige Teilchen. Die Zusammensetzung von Feinstaub richtet sich nach dem lokalen Auftreten von relevanten Quellen. So unterscheidet sich die Zusammensetzung des Feinstaubes in ländlichen Räumen von der in industriell geprägten Gebieten. So verursachen die hohen Ammoniak- Emissionen in landwirtschaftlich geprägten Räumen mit Schwerpunkt auf Viehzucht relativ hohe Sekundäraerosol-Konzentrationen. Grundsätzlich bestimmen drei Komponenten die Zusammensetzung von Feinstaub: Seite 7

8 Die kohlenstoffhaltige Komponente setzt sich zusammen aus dem organisch gebundenen Kohlenstoff (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe PAK, biogenes Material) und dem elementaren Kohlenstoff (z.b. Dieselruß). Eine andere Komponente sind sekundär in der Atmosphäre gebildete Ionen wie Sulfat, Nitrat und Ammonium. Letztlich bilden natürliche Verbindungen wie Silizium, Aluminium, Eisen, Kalzium, Magnesium usw. als dritte Komponente eine untergeordnete Komponente. Zusätzlich und regional begrenzt treten Schwermetalle und kanzerogene Stoffe aus Industrieprozessen auf. Die gesundheitliche Wirkung von Stäuben insbesondere von Feinstaub wurde gerade in den letzten Jahren in umweltepidemiologischen und toxikologischen Studien beschrieben. Ob eine Gefahr für unsere Gesundheit besteht, hängt ganz entscheidend von der Konzentration, der Expositionszeit und der Partikelgröße ab. Es werden der inhalierbare Feinstaub PM 10, der lungengängige Feinstaub und der ultrafeine Feinstaub unterschieden. Die inhalierbare Fraktion wird durch Mund- und Nasenöffnung eingeatmet und zum Teil dort gebunden. Die lungengängige Fraktion gelangt beim Einatmen über den Kehlkopf in die Lunge hinein, während die ultrafeine Fraktion bis in die inneren Teile der Lunge die Alveolen vordringt. Das bedeutet, je kleiner die Partikel sind, umso größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass diese in die sensible alveolare Region vordringen und dort deponiert werden. Lösliche Anteile können toxische Substanzen freisetzen und somit zu entzündlichen Prozessen führen. Unlösliche Anteile bilden Schnittstellen zu Zellen, Gewebe und Lungenflüssigkeit. Erhöhte Konzentrationen von Feinstaub können abhängig von der Konzentration und Dauer der Exposition zum Auftreten von Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen, zu vermehrten Atemwegssymptomen bei Asthmatikern und sogar zum Anstieg der Mortalität führen. Seite 8

9 3 Bewertungsmaßstab Durch die EU-Luftqualitätsrahmenrichtlinie [EU 1996] und die zugehörigen Tochterrichtlinien [EU 1999] und [EU 2000] wurden europaweit gültige Grenzwerte für Immissionen durch die Luftschadstoffe festgeschrieben, die auch kleinräumig einzuhalten sind. Mit Novellierung der 22. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes [22. BImSchV 2002] wurden diese Grenzwerte in nationales Recht überführt und sind seither als Bewertungsmaßstab heranzuziehen. Seit dem ist zudem die neue Luftqualitätsrichtlinie [EU 2008] in Kraft getreten. Ihre Umsetzung in nationales Recht erfolgte mit Verabschiedung der 39. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes [39. BImSchV 2010]. Die bisherigen, in der 22. BImSchV festgelegten Luftqualitätsstandards für PM 10 und NO 2 blieben erhalten. Zusätzlich wurden sie um einen Immissionsgrenzwert für lungengängigen Feinstaub (PM 2,5 ) ergänzt (siehe Tabelle 3.1). Tabelle 3.1: Grenzwerte der verkehrsrelevanten Schadstoffe zum Schutz der menschlichen Gesundheit nach [39. BImSchV 2010] PM 10 PM 10 PM 2,5 NO 2 NO 2 [µg/m³] [µg/m³] [µg/m³] [µg/m³] [µg/m³] Jahresmittel Tagesmittel Jahresmittel Jahresmittel Max. 1h-Wert * ** * Maximal 35 Überschreitungen im Kalenderjahr zulässig. Dies entspricht in etwa dem 90,4-Percentil der Tagesmittelwerte. ** Maximal 18 Überschreitungen im Kalenderjahr zulässig. Dies entspricht in etwa dem 99,8-Percentil der Stundenmittelwerte. Die Grenzwerte für NO 2 sind seit dem Jahr 2010, die Grenzwerte für PM 10 sind seit dem Jahr 2005 einzuhalten. Der Grenzwert für PM 2,5 erhält rückwirkend ab dem Jahr 2009 mit einer Toleranzmarge von 5 µg/m³ Gültigkeit. Die Toleranzmarge reduziert sich jährlich um ein Sechstel, bis im Jahr 2015 der einzuhaltende Grenzwert 25 µg/m³ erreicht ist. Allgemein ist zu beachten, dass die oben genannten Grenzwerte nur für Bereiche gelten, in denen sich Menschen aufhalten. Aufgrund der unterschiedlichen gesundheitlichen Auswirkungen entfalten die oben genannten Grenzwerte erst dann ihre rechtliche Wirkung, wenn die Bevölkerung den entsprechenden Schadstoffkonzentrationen über einen Zeitraum ausgesetzt ist, der der Mittelungszeit des betreffenden Grenzwertes Rechnung trägt. Bei Überschreitungen bzw. der Gefahr des Überschreitens der Immissionsgrenzwerte ist im Einvernehmen mit den zuständigen Behörden (Straßenverkehrsbehörde, Immissionsschutzbehörde, Regierungspräsident u. a.) ein Luftreinhalteplan und ggf. auch ein Aktionsplan aufzustellen. Luftreinhaltepläne legen die erforderlichen Maßnahmen zur dauerhaften Verminderung von Luftverunreinigungen fest. Aktionspläne hingegen definieren unmittelbar wirksame Maßnahmen zur kurzfristigen Senkung der Luftschadstoffimmissionen, um die Gefahr von Immissionsgrenzwert-Überschreitungen zu verringern oder den Zeitraum währenddessen die Werte überschritten werden, zu verkürzen. Seite 9

10 4 Eingangsdaten 4.1 Emissionen des Straßenverkehrs Die Emissionsberechnungen erfolgten mit dem vom Ingenieurbüro simuplan entwickelten Emissionsmodell KFZEMISS. Dieses Programm entspricht den Vorgaben der VDI-Richtlinie 3782, Blatt 7 [VDI 2003] und verwendet die im Handbuch für Emissionsfaktoren [INFRAS 2010] zusammengestellten Emissionsdaten. Mit Hilfe des Handbuchs können Emissionsfaktoren zahlreicher Luftschadstoffe und Klimagase in der Maßeinheit g/km abgerufen werden, wie z.b. Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe, Stickoxide, Partikelmasse und Kohlendioxid. Die Daten des Handbuchs sind nach zahlreichen Parametern, wie Antriebsart (Otto-, Dieselfahrzeug), Fahrzeugkategorie (Pkw, Lkw, Bus, etc.), Fahrzeugkonzept (Euro-Normen), Fahrzeugschicht (jeweilige Hubraum- bzw. Gewichtsklasse) Straßenkategorie (innerorts, außerorts, Autobahn), der dazugehörigen Verkehrssituation sowie möglichen Abgas-minderungstechniken, gegliedert Eingangsdaten für die Emissionsberechnung Verkehrszahlen Die zur Berechnung der Schadstoffemissionen benötigten Verkehrszahlen wurden dem Verkehrsgutachten zur geplanten GrafenGalerie [KOEHLER LEUTWEIN 2013] entnommen. In Abstimmung mit dem Auftraggeber wurde die im Gutachten dokumentierte Variante 5 zu Grunde gelegt. Die Variante 5 umfasst folgende Maßnahmen: Realisierung der GrafenGalerie Querspange Homberger Straße Essenberger Straße im Einrichtungsverkehr Einrichtungsverkehr Otto-Hue-Straße Zweirichtungsverkehr Bankstraße zwischen Otto-Hue-Straße und Klever Straße Einrichtungsverkehr Homberger Straße Tempo 20 in der Homberger Straße und Querspange Otto-Hue-Straße Für die Berechnung von Kfz-bedingten Emissionen werden Verkehrszahlen in Form von DTV-Werten und Anteilen schwerer Nutzfahrzeuge > 3,5t benötigt. Der DTV-Wert stellt die durchschnittliche tägliche Verkehrsbelastung unter Berücksichtigung der Sonntage und Feiertage dar. Im Verkehrsgutachten werden die Verkehrsmengen in Form von DTV W -Werten angegeben. Der DTV W -Wert weist die durchschnittliche werktägliche Verkehrsbelastung aus. Da sich die Grenzwerte der 39. BImSchV auf jahresmittlere Immissionskonzentrationen beziehen, würden bei der Nutzung der DTV W -Werte zu hohe Immissionskonzentrationen prognostiziert. In Abstimmung mit dem Verkehrsgutachter wurden die DTV W -Werte daher mit dem Faktor 0,92 in DTV-Werte umgerechnet. Seite 10

11 Die Ermittlung der Anteile der schweren Nutzfahrzeuge an der durchschnittlichen täglichen Verkehrsbelastung erfolgte auf der Grundlage der in [KÖHLER LEUTWEIN 2013] dokumentierten Verkehrszählung unter der Annahme, dass sich durch die Realisierung der Planung das LKW-Aufkommen nicht grundsätzlich erhöht. Die Umrechnung der Kurzzeitzählung in jahresmittlere LKW-Belastungen erfolgte auf der Grundlage der im Handbuch für die Bemessung von Straßenverkehrsanlagen [HBS 2005] aufgeführten Umrechnungsformeln Verkehrssituation und Störungsgrad Zur Berechnung der Abgasemissionen auf der Grundlage des HBEFA 3.1 muss jeder Fahrspur eine Verkehrssituation zugewiesen werden. Eine Übersicht über die zur Verfügung stehenden Verkehrssituationen gibt die nachfolgende Abbildung. Abbildung 4.1: Verkehrssituationen gemäß HBEFA 3.1 Die Zuweisung der Verkehrssituationen für den Planfall erfolgte auf der Grundlage einer Ortsbesichtigung des Untersuchungsgebietes. Neben der Verkehrssituation ist auch die Wahl des Störungsgrades bei der Emissionsberechnung ein entscheidender Parameter. Im HBEFA 3.1 wird der Störungsgrad einer Straße über den sog. Level of Service (LoS) abgebildet. Es stehen vier LoS zur Verfügung: flüssig, dicht, gesättigt und stop + go. Im Emissionsmodell KFZEMISS wird der LoS automatisch für jede Fahrspur im Tagesgang auf Grundlage der Verkehrsdaten und typischer Straßenkapazitäten berechnet. Seite 11

12 Kaltstartzuschläge Bei der Emissionsbestimmung werden erhöhte Emissionen von Fahrzeugen, deren Motoren aufgrund der zurückgelegten Fahrstrecke noch nicht betriebswarm sind, durch so genannte Kaltstartzuschläge berücksichtigt. Die Ermittlung der Kaltstartzuschläge erfolgte auf der Basis der in Tabelle 4.1 aufgeführten Werte sowie einer für das Untersuchungsgebiet repräsentativen einjährigen Temperaturzeitreihe. Diese Temperaturzeitreihe wurde mit Hilfe der Software Meteonorm [METEONORM 2013] für den Standort Moers erzeugt. Der Jahresmittelwert der verwendeten Jahreszeitreihe beträgt 10,8 C. Tabelle 4.1: Anteile des Verkehrs mit Fahrweiten kleiner als 5 km am DTV [VDI 2003] Gang Nr, Lage AB AO > < 2 > < 5 Innenstadt Innenstadt Innenstadt Quellnah Nebens tr, Stadt- rand Stadt- rand Stadt- rand Ausf- Parken 0-1 km 0% 0% 6% 12% 20% 50% 40% 3% 6% 22% 100% 1-2 km 0% 0% 10% 18% 10% 10% 12% 4% 12% 10% 0% 2-3 km 0% 0% 16% 12% 15% 9% 15% 3% 5% 5% 0% 3-4 km 0% 0% 18% 9% 10% 9% 8% 20% 15% 5% 0% 4-5 km 0% 0% 15% 9% 8% 9% 8% 10% 10% 5% 0% >5 km 100% 100% 35% 40% 37% 33% 17% 60% 52% 53% 0% Flottenzusammensetzung Da mit einer Realisierung der geplanten GrafenGalerie laut Auftraggeber frühestens im Jahr 2016 zu rechnen ist, wurde bei der Emissionsberechnung für den Planfall der im HBEFA hinterlegte Flottenmix BAU für das Jahr 2016 verwendet. Seite 12

13 Emissionsfaktoren für Aufwirbeln und Abrieb von PM 10 Bei PM 10 -Feinstäuben sind neben den Emissionen, die über das Abgas freigesetzt werden, auch Emissionen zu berücksichtigen, die durch das Aufwirbeln von Teilchen aus Reifen- und Straßenabrieb, Kupplungs- und Bremsverschleiß u. a. entstehen. In [INFRAS 2010] sind keine Emissionsfaktoren für das Aufwirbeln von PM 10 enthalten. In einer aktuellen Untersuchung [Lohmeyer 2011] werden die in der Tabelle 4.2 aufgeführten Emissionsfaktoren für das Aufwirbeln und den Abrieb vorgeschlagen. Diese wurden bei der Bestimmung der PM 10 -Emissionen verwendet. Tabelle 4.2: PM 10 -Emissionsfaktoren für Aufwirbelung und Abriebe (Auf/Ab) differenziert nach Verkehrssituation (Quelle: [LOHMEYER 2011]) HBEFA 3.1 PM 10 Auf/Ab für Leichtverkehr mg/km PM 10 Auf/Ab für Schwerverkehr mg/km Alle ländlichen VS unabhängig vom Tempolimit und LOS Agglo/AB/, Agglo/Semi-AB/ unabhängig vom Tempolimit und LOS Agglo/HVS/xx/flüssig unabhängig vom Tempolimit Agglo/HVS/xx/dicht unabhängig vom Tempolimit Agglo/HVS/xx/gesättigt unabhängig vom Tempolimit Agglo/HVS/xx/StGo unabhängig vom Tempolimit Agglo/Sammel/xx/flüssig unabhängig vom Tempolimit Agglo/Sammel/xx/dicht unabhängig vom Tempolimit Agglo/Sammel/xx/gesättigt unabhängig vom Tempolimit Agglo/Sammel/xx/StGo unabhängig vom Tempolimit Agglo/Erschließung/30/flüssig Agglo/Erschließung/40/flüssig Agglo/Erschließung/xx/flüssig für Tempolimit größer/gleich 50 km/h Agglo/Erschließung/xx/dicht unabhängig vom Tempolimit Agglo/Erschließung/xx/gesättigt unabhängig vom Tempolimit Agglo/Erschließung/xx/StGo unabhängig vom Tempolimit Agglo/Fernstr.-City/xx/flüssig unabhängig vom Tempolimit Agglo/ Fernstr.-City/xx/dicht unabhängig vom Tempolimit Agglo/ Fernstr.-City/xx/gesättigt unabhängig vom Tempolimit Agglo/ Fernstr.-City/xx/StGo unabhängig vom Tempolimit Seite 13

14 4.1.2 Zusammenfassende Darstellung der Eingangsdaten In der nachfolgenden Tabelle sind die relevanten Eingangsparameter für die Emissionsberechnung zusammengestellt. Die räumliche Einordnung der Querschnitte kann mit Hilfe der Abbildung 4.2 vorgenommen werden. Tabelle 4.3: Eingangsdaten für die Emissionsberechnung im Planfall Straßenquerschnitt Planfall Gang Nr. Bezeichnung Wilhelm-Schroeder-Str. (1) Westl. Feldstraße Wilhelm-Schroeder-Str. (2) Zw. Feldstraße u. Knappschaftsstr. Feldstraße (3) Zw. Wilhelm-Schroeder-Str. u. Bankstr. Feldstraße (4) Nördl. Wilhelm-Schroeder-Str. Bankstraße (5) Westl. Feldstr. Bankstraße (6) zw. Feldstraße u. Otto-Hue-Straße Bankstraße (7) zw. Knappschaftsstraße u. Klever Straße DTV [Kfz/Tag] snfz [%] Kaltstart- Faktor (s. Tab. 4.1) Verkehrssituation nach HBEFA [INFRAS 2010] ,1 5 Agglo/HVS/ ,0 5 Agglo/HVS/ ,3 7 Agglo/Erschliessung/30/ ,4 7 Agglo/Erschliessung/30/ 368 0,5 7 Agglo/Erschliessung/30/ 736 7,6 7 Agglo/Erschliessung/30/ ,6 5 Agglo/Sammel/50 Knappschaftsstraße (8) ,1 11 Agglo/Erschliessung/30/ Klever Straße (9) Nördl. Wilhelm-Schroeder-Straße Klever Straße (10) zw. Wilhelm-Schroeder-Str. u. Bankstr. Klever Straße (11) zw. Bankstr. u. Homberger Str. Klever Straße (12) zw. Homberger Str. u. Essenberger Str. Klever Straße (13) südl. Essenberger Straße ,1 4 Agglo/HVS/ ,7 4 Agglo/HVS/ ,6 4 Agglo/HVS/ ,3 4 Agglo/HVS/ ,7 4 Agglo/HVS/50 Otto-Hue-Straße (14) ,9 5 Agglo/Erschliessung/30/ Homberger Straße (15) Westl. Kreisverkehr Homberger Straße (16) Zw. Kreisverkehr u. Otto-Hue-Straße Homberger Straße (17) zw. Otto-Hue-Straße u. Klever Straße Homberger Straße (18) östl. Klever Straße ,0 7 Agglo/Erschliessung/30/ ,2 5 Agglo/HVS/ ,1 5 Agglo/HVS/ ,0 4 Agglo/HVS/50 Querspange (19) ,0 5 Agglo/Sammel/50 Seite 14

15 Straßenquerschnitt Planfall Gang Nr. Bezeichnung DTV [Kfz/Tag] snfz [%] Kaltstart- Faktor (s. Tab. 4.1) Verkehrssituation nach HBEFA [INFRAS 2010] Augustastraße (20) zw. Kreisverkehr u. Mittelstraße ,5 5 Agglo/HVS/50 Goethestraße (21) 552 0,7 5 Agglo/Erschliessung/30/ Essenberger Straße (22) zw. Kreisverkehr u. Querspange Essenberger Straße (23) zw. Mercatorstr. u. A.-Krummacher Str. Essenberger Straße (24) östl. Klever Straße ,4 5 Agglo/HVS/ ,6 5 Agglo/HVS/ ,3 5 Agglo/HVS/50 Kreisverkehr (25) ,0 5 Agglo/HVS/50 Kreisverkehr (27) ,0 5 Agglo/HVS/50 Kreisverkehr (28) ,0 5 Agglo/HVS/50 Kreisverkehr (29) ,0 5 Agglo/HVS/50 Seite 15

16 Abbildung 4.2: Lage der Querschnitte im Untersuchungsgebiet Seite 16

17 4.1.3 Ergebnisse der Emissionsberechnung Auf der Basis der oben angegebenen Methodik, Daten und Annahmen wurden mit Hilfe von synthetischen Tagesganglinien des Verkehrsaufkommens [HEUSCH, BOESEFELDT 1995] die NO X -, PM 10 - und PM 2,5 -Emissionen bestimmt. Die Tabelle 4.4 zeigt die so berechneten Emissionen. Tabelle 4.4: Ergebnisse der Emissionsberechnung Straßenquerschnitt Planfall Angaben in [g/(h km)] Bezeichnung NOx PM 10 PM 2,5 Wilhelm-Schroeder-Str. (1) Westl. Feldstraße Wilhelm-Schroeder-Str. (2) Zw. Feldstraße u. Knappschaftsstr. Feldstraße (3) Zw. Wilhelm-Schroeder-Str. u. Bankstr. Feldstraße (4) Nördl. Wilhelm-Schroeder-Str. Bankstraße (5) Westl. Feldstr. Bankstraße (6) zw. Feldstraße u. Otto-Hue-Straße Bankstraße (7) zw. Knappschaftsstraße u. Klever Straße 119,9 14,8 7,33 122,0 15,0 7,46 21,2 1,9 1,01 23,0 2,0 1,09 6,2 0,5 0,29 21,2 1,8 0,77 49,9 6,2 3,17 Knappschaftsstraße (8) 69,8 6,2 3,19 Klever Straße (9) Nördl. Wilhelm-Schroeder-Straße Klever Straße (10) zw. Wilhelm-Schroeder-Str. u. Bankstr. Klever Straße (11) zw. Bankstr. u. Homberger Str. Klever Straße (12) zw. Homberger Str. u. Essenberger Str. Klever Straße (13) südl. Essenberger Straße 220,0 26,9 12,51 275,7 33,9 16,04 308,3 38,1 17,58 241,4 29,2 13,79 155,9 19,2 9,29 Otto-Hue-Straße (14) 52,6 5,4 2,59 Homberger Straße (15) Westl. Kreisverkehr Homberger Straße (16) Zw. Kreisverkehr u. Otto-Hue-Straße Homberger Straße (17) zw. Otto-Hue-Straße u. Klever Straße Homberger Straße (18) östl. Klever Straße 79,2 6,7 2,05 68,9 6,6 3,17 92,4 9,9 4,60 233,6 27,2 12,34 Querspange (19) 17,8 2,2 1,13 Seite 17

18 Straßenquerschnitt Planfall Angaben in [g/(h km)] Bezeichnung NOx PM 10 PM 2,5 Augustastraße (20) zw. Kreisverkehr u. Mittelstraße 123,9 13,2 6,38 Goethestraße (21) 9,5 0,8 0,44 Essenberger Straße (22) zw. Kreisverkehr u. Querspange Essenberger Straße (23) zw. Mercatorstr. u. A.-Krummacher Str. Essenberger Straße (24) östl. Klever Straße 99,9 10,3 5,02 102,2 10,5 5,39 109,0 11,9 5,88 Kreisverkehr (25) 126,3 18,8 5,31 Kreisverkehr (27) 95,3 14,2 4,00 Kreisverkehr (28) 113,9 16,9 4,79 Kreisverkehr (29) 41,4 6,1 1,74 Seite 18

19 4.2 Emissionen der geplanten Parkdecks Im Rahmen des Projektes sind auf den beschriebenen Flächen ein Einkaufszentrum mit einer Vielzahl unterschiedlicher Läden im Untergeschoss sowie 1. und 2. Obergeschoss vorgesehen. Im 3. und 4. OG sind Parkebenen vorgesehen, im 5. Obergeschoss ein offenes Parkdeck. Die Einfahrt in das Parkhaus erfolgt von der Otto-Hue Straße. Die Abschätzung der Verkehrsmengen auf den unterschiedlichen Parkebenen erfolgte analog zu den im Schallgutachten [KOEHLER LEUTWEIN 2013/2] angenommenen Verteilungen. Zur Berechnung der Emissionen, die auf den drei geplanten Parkdecks freigesetzt werden, wurde pro Parkdeck eine mittlere Fahrweglänge von 220 m zugrunde gelegt. Hierbei ist die mittlere Fahrweglänge die Summe der mittleren Wegstrecken, die ein Pkw bei der Ein- und der Ausfahrt zurücklegt. Die Emissionen der Auf-, bzw. Abfahrten zwischen den Parkebenen wurden jeweils zur Hälfte den an der Auffahrt beteiligten Parkebenen zugewiesen. Für die Zufahrt zum Parkdeck 3 wurde eine mittlere Fahrweglänge von 180m ermittelt. Die Hälfte der auf der Zufahrt freigesetzten Emissionen wurden dem Einfahrtbereich zugewiesen, die andere Hälfte dem Parkdeck 3. Im Handbuch für Emissionsfaktoren ist keine Verkehrssituation für Parkverkehre hinterlegt. Im Sinne einer Worst-Case Abschätzung wurde den Fahrstrecken innerhalb der Auffahrten und Parkdecks die Verkehrssituation Innerorts Nebenstraße 30km/h mit einem Stop+Go- Anteil von 100% zugewiesen. Die Emissionsansätze berücksichtigen zudem Zuschläge für den Abrieb und die Aufwirbelung von Feinstaub sowie die Neigungen der Zufahrtsrampen. Die Tabelle 4.5 führt die mittleren Emissionsraten auf, die durch die Fahrbewegungen in den Parkebenen und den Zufahrtsrampen verursacht werden. Tabelle 4.5: Mittlere Emissionsraten der vorgesehenen Parkierungsanlagen Bezugsjahr: 2016 NO x [g/h] PM 10 [g/h] PM 2,5 [g/h] Parkdeck 3. OG 18,07 1,76 0,32 Parkdeck 4. OG 12,04 1,17 0,21 Parkdeck 5. OG 6,02 0,59 0,11 Zufahrt 6,58 0,56 0,11 Seite 19

20 4.3 Meteorologische Eingangsdaten Für die Berechnung der Schadstoffimmissionen werden Windstatistiken mit Angaben über die Häufigkeit verschiedener Ausbreitungsverhältnisse in den unteren Luftschichten benötigt, die durch Windrichtung, Windgeschwindigkeit und Stabilität der Atmosphäre definiert sind. Für die Immissionsberechnungen wurde aufgrund der räumlichen Nähe zum Untersuchungsgebiet eine meteorologische Zeitreihe der LANUV-Station Duisburg-Buchholz verwendet. Diese Station befindet sich etwa 12 km südöstlich des Untersuchungsgebietes (vgl. Abbildung 4.3). Die Daten stammen aus den Jahren 2002 bis Durch den dreijährigen Messzeitraum ist eine ausreichende zeitliche Repräsentativität gegeben. Die Abbildung 4.4 stellt die Windrichtungsverteilung aus dem dreijährigen Messzeitraum dar. Die Abbildung zeigt, dass der Überdachwind an der Wetterstation bedingt durch die Leitwirkung des Rheintals bevorzugt aus südlichen Richtungen weht. Sekundäre Windrichtungsmaxima entfallen auf den West- und Ostsektor. Da die Station Duisburg- Buchholz deutlich näher am Rhein liegt als das Untersuchungsgebiet, werden bei der Ausbreitungsberechnung Windsituationen aus dem Südsektor möglicherweise leicht überschätzt, Windrichtungen aus Südwest hingegen leicht unterschätzt. Aufgrund der hohen Bebauungsdichte im Untersuchungsgebiet und der hiermit einhergehenden starken Kanalisierung des Windes in Richtung der Straßenzüge ist jedoch davon auszugehen, dass aus der zu hohen Gewichtung des Südsektors keine Unterschätzung der Immissionsbelastung resultiert. Abbildung 4.3: Lage der LANUV-Station Duisburg-Buchholz Seite 20

21 Wind in m/s >0-1 >1-2 >2-3 >3-4 >4-6 >6-8 > % 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% Abbildung 4.4: Windrichtungsverteilung an der Messstation Duisburg-Buchholz Anemometerhöhe: Mittlere Windgeschwindigkeit: 22,0 m 3,0 m/s Datengrundlage: Winddaten des LANUV vom bis an der Station Duisburg-Buchholz Seite 21

22 4.4 Hintergrundbelastung Die lokalen Schadstoffkonzentrationen im Untersuchungsraum setzen sich zusammen aus der großräumigen Hintergrundbelastung und der verkehrsbedingten Zusatzbelastung. Die Hintergrundbelastung wird verursacht durch Emissionen der Industrie, des Gewerbes, des Hausbrandes, des Verkehrs außerhalb des Untersuchungsgebietes sowie durch Ferntransporte. Zur PM-Hintergrundbelastung tragen insbesondere Ferntransporte sekundärer Feinstäube, der Straßenverkehr, die Industrie und natürliche Quellen (Seesalz, Pollen, Bodenerosion durch Wind) bei. Sekundäre Feinstäube bilden sich auf dem Ausbreitungswege über chemische und physikalische Reaktionen aus anthropogenen Vorläufersubstanzen wie Stickoxide, Schwefeldioxid, Ammoniak und Kohlenwasserstoffe. Auf Moerser Stadtgebiet befindet sich keine Messstation mit Hilfe derer die Hintergrundbelastung für die untersuchten Schadstoffe abgeschätzt werden könnte. Die Ermittlung der Hintergrundbelastungswerte erfolgte daher in Anlehnung an die im Luftreinhalteplan Ruhrgebiet, Teilgebiet West [BR DÜSSELDORF] dokumentierte Methodik zur Bestimmung der städtischen Hintergrundbelastung. Der LRP Ruhrgebiet, Teilgebiet West deckt unter anderem das Stadtgebiet der Moerser Nachbargemeinde Duisburg ab. Aufgrund der räumlichen Nähe ist davon auszugehen, dass die Methodik auch für das Moerser Stadtgebiet zu repräsentativen Ergebnissen führt. Im Luftreinhalteplan wurde die Hintergrundbelastung auf der Grundlage von Messwerten von acht Hintergrundstationen (vgl. Abbildung 4.5) für das Jahr 2009 bestimmt. Abweichend wurde in der vorliegenden Untersuchung auf Messwerte der Jahre 2010 bis 2012 zurückgegriffen. Die Messwerte wurden den vom LANUV veröffentlichten Jahresberichten [LANUV 2013] entnommen. Zur Bestimmung der Hintergrundbelastung wurden alle vorliegenden Messwerte arithmetisch gemittelt. Die Tabelle 4.6 zeigt die verwendeten Messwerte sowie die hieraus ermittelte Hintergrundbelastung. Aufgrund verschärfter politischer Vorgaben zur Emissionsminderung ist in den nächsten Jahren von allmählich zurück gehenden Werten der Hintergrundbelastung auszugehen. Im Sinn einer konservativen Abschätzung zu sicheren Seite wurde auf eine Reduktion der Hintergrundbelastung zum Prognosejahr 2016 verzichtet. Seite 22

23 Abbildung 4.5: Lage der zur Bestimmung der Hintergrundbelastung verwendeten Messstationen Seite 23

24 Tabelle 4.6: Hintergrundbelastungswerte für das Untersuchungsgebiet Station Bottrop- Welheim Duisburg Buchholz Duisburg- Walsum Essen-Schuir Essen- Vogelheim Krefeld-Linn Mülheim- Styrum Wesel- Feldmark Jahr NO 2 µg/m³ PM 10 µg/m³ PM 2,5 µg/m³ Mittelwert 29,7 24,7 17,9 Seite 24

25 5 Immissionsprognose 5.1 Rechenmodell Die Berechnung der Luftschadstoff-Immissionen erfolgte mit der aktuellen Version des Rechenmodells MISKAM [EICHHORN 1989]. Dieses Rechenmodell wurde an der Universität Mainz entwickelt und entspricht dem gegenwärtigen Wissensstand der mikrometeorologischen Strömungs- und Ausbreitungssimulation. Das Rechenmodell wurde durch umfangreiche Vergleichsrechnungen mit Windkanaluntersuchungen gemäß den Vorgaben der VDI-Richtlinie 3783 Blatt 9 Prognostische mikroskalige Windfeldmodelle - Evaluierung für Gebäude- und Hindernisumströmung validiert. Die Modellrechnungen erfordern die Definition eines Rechengebietes und eine Aufteilung dieses Gebietes in viele quaderförmige Rechenzellen. Zellen, in denen Bebauung oder Topographie vorliegt, werden als undurchlässig gekennzeichnet. Die Grundrisse und Höhen der bestehenden Bebauung wurden aus einem dem Büro simuplan vorliegenden Klötzchenmodell des Untersuchungsgebietes abgeleitet. Die Gebäudehöhen wurden im Rahmen einer Ortsbegehung überprüft und ggf. korrigiert. Zur Ableitung der Geometrie der geplanten Bebauung wurden uns vom Auftraggeber Grundrisse und Schnitte zur Verfügung gestellt. Die in die Berechnungen eingeflossenen Bebauungsdaten zeigt die Abbildung 4.5 auf der nachfolgenden Seite. Das Rechenzellgitter wurde mit Hilfe eines von simuplan entwickelten Gittergenerierungsprogrammes auf der Basis der digitalisierten Gebäude und Straßenspuren erzeugt. Die horizontale Auflösung der verwendeten Rechengitter beträgt 1,5 m. In z-richtung wurde in Bodennähe ein Gitter mit einer Auflösung von 0,6 m realisiert. Die Kenndaten des verwendeten Rechengitters sind in der Tabelle 5.1 zusammengestellt. Tabelle 5.1: Kenndaten des Rechengitters Anzahl und Abstand der Gitterpunkte x-richtung y-richtung z-richtung ,5m 1,5m * Variabel, mit der Höhe zunehmend 26 0,6m* Gitterpunktanzahl Seite 25

26 Abbildung 5.1: Geometrische Eingangsdaten für das MISKAM-Rechenmodell Seite 26

27 5.2 Methodik zur Bestimmung der Immissionskenngrößen Die Jahresmittelwerte für NO 2, PM 10, und PM 2,5 werden auf der Basis von 36 Einzelsimulationen mit der mittleren stündlichen Emissionsstärke berechnet. Hierbei werden 36 Windrichtungen (10 Sektoren) bei einer neutral geschichteten Atmosphäre untersucht. Für jede Windrichtung wird zunächst das Wind- und Turbulenzfeld prognostiziert. Diese meteorologischen Felder gehen in die daran anschließende Simulation der Schadstoffausbreitung ein. Die Jahreskenngrößen werden nach Abschluss der Rechnungen mit einem speziellen Auswerteprogramm bestimmt. Dieses sucht zu jeder der 36 Einzelsimulationen die Stunden der Wetterstatistik, in denen die gleiche Windrichtung auftrat. Für jede dieser Stunden werden die Immissionen ermittelt. Hierbei werden die Immissionswerte der Einzelsimulationen, die in der betreffenden Stunde auftretende Emissionsstärke und die Windgeschwindigkeit berücksichtigt Umwandlung von NO X zu NO 2 PM kann in der betrachteten Raum-Zeitskala als chemisch inert angesehen werden. Für NO 2 müssen jedoch bei der Bestimmung des Jahresmittelwertes neben der Quellstärke, dem Transport und der Turbulenz auch schnell ablaufende chemische Umwandlungsprozesse berücksichtigt werden, bei denen es zu einer teilweisen Umwandlung von NO in NO 2 kommt. Die Intensität des Umwandlungsprozesses ist von einer Vielzahl von Parametern z. B. der Temperatur, der kurzwelligen Strahlungsintensität sowie den Hintergrundbelastungen von NO, NO 2 und Ozon - abhängig. Die Einbindung der komplexen photochemischen Umwandlung in die Ausbreitungsrechnung wird durch die Bestimmung des Jahresmittelwertes mittels der Regressionsbeziehung gemäß Gl. (1) vermieden. A [ NOX ] [ NO2 ] C [ NOX ] B [ NO ] X Die IVU Umwelt GmbH führte im Auftrag des Umweltbundesamtes (UBA F&E-Projekt ) statistische Auswertungen für viele Messstationen durch, die jeweils den Typen Stadt, Land und Verkehr zugeordnet wurden. Für jeden dieser Typen wurden die Werte der oben genannten Konstanten A, B und C ermittelt. Bei der Bestimmung der NO 2 -Jahresmittelwerte wurden die Koeffizienten des Stadttyps verwendet, da hierfür ein erheblich umfangreicheres Datenkollektiv vorliegt als beim Typ Verkehr und im Sinne einer Worst-Case -Rechnung bei hohen NO X -Immissionen höhere NO 2 -Werte resultieren. Die Koeffizienten lauten A=67,70; B=84,77 und C=0,0698. Die Standardabweichung der Regression beträgt 3,992 (siehe [IVU 2011]). (1) Seite 27

28 Jahresmittelwert NO 2 (µg/m³) Projekt Einkaufszentrum GrafenGalerie Moers Nach dieser Formel ist bis zu einem NOx-Jahresmittelwert von 88 µg/m³ keine Überschreitung des NO 2 -Grenzwertes zu erwarten (s. Abbildung 5.2) NO 2 = 67,7 * NO X 84,77 + NO X + 0,0698 * NO X Abbildung 5.2: Statistischer Zusammenhang zwischen den Jahresmittelwerten von NO X und NO 2 (Typ Stadt) Bestimmung der Überschreitungshäufigkeit des NO 2 -Stundengrenzwertes Nach der 39. BImSchV dürfen die NO 2 -Stundenmittelwerte maximal 18-mal in einem Jahr den Wert von 200 µg/m³ überschreiten. Um zu überprüfen, ob diese Bedingung eingehalten ist, muss das 99,79-Perzentil aller NO 2 -Stundenmittelwerte eines Jahres bestimmt werden. Statistische Auswertungen zeigen, dass die Bestimmung eines so hohen Perzentils mittels einer Regressionsbeziehung mit sehr großen Unsicherheiten behaftet ist. Zur Bestimmung des Einhaltens des Grenzwertes wird für den NO 2 -Stundenwert daher ein anderer Ansatz gewählt [IVU 2011]. Passt man die logistische Funktion P 0 19h Jahresmittelwert NO X (µg/m³) 1 (2) ( A B[ NO ]) 1 e X an, so erhält man eine statistische Beziehung zwischen der Wahrscheinlichkeit einer mindestens 19-maligen NO 2 - Grenzwertüberschreitung und dem NO X -Jahresmittelwert (s. Abbildung 5.3). Statistische Auswertungen im Rahmen des oben genannten Forschungsprojektes ergaben folgende Werte für die Koeffizienten: A=-5,216 und B=0,0228. Seite 28

29 Wahrscheinlichkeit für die 19-malige Überschreitung Projekt Einkaufszentrum GrafenGalerie Moers des NO 2 -Stundengrenzwertes von 200 µg/m P Überschreitung = exp(-(-5, ,0228 * NO X )) Jahresmittelwert NO X (µg/m³) Abbildung 5.3: Empirische Wahrscheinlichkeit der mindestens 19-maligen Überschreitung des NO 2 -Stundengrenzwertes als Funktion des Jahresmittelwertes von NO X Bestimmung der Überschreitungshäufigkeit des PM 10 -Tagesgrenzwertes Nach Untersuchungen der IVU Umwelt GmbH [IVU 2011] existiert eine recht gute Korrelation für den Zusammenhang zwischen dem PM 10 -Jahresmittelwert und der Anzahl der Überschreitungen des Tagesmittelwert-Grenzwertes. Eine Abschätzung der jährlichen Überschreitungstage ND J >50 aus dem PM 10 -Jahresmittelwert [PM 10 ] ermöglicht hiernach die folgende Funktion (siehe auch Abbildung 5.4): ND J 50 10, ,98711 [ PM PM (3) 2 10 ] 0,09389 [ 10] Bei Anwendung dieser Funktion wird bis zu einem PM 10 -Jahresmittelwert von 30 µg/m³ der Grenzwert von 35 Überschreitungen nicht überschritten. Seite 29

30 Anzahl der Überschreitungstage (ND J ) Projekt Einkaufszentrum GrafenGalerie Moers ND J = 10, ,98711 * [PM 10 ] + 0,09389 * [PM 10 ] Jahresmittelwert PM 10 (µg/m³) Abbildung 5.4: Bestimmung der Anzahl der PM 10 -Überschreitungstage aus dem PM 10 - Jahresmittelwert Die Auswertung der PM 10 -Messungen der letzten Jahre an über Messstellen im gesamten Bundesgebiet hat gezeigt, dass ab einem Jahresmittelwert von 30 µg/m³ in über 90 % der Fälle davon ausgegangen werden kann, dass mehr als 35 Überschreitungstage erreicht werden und damit der Grenzwert überschritten ist. Liegt die Belastung mit PM 10 zwischen 29 µg/m³ und 30 µg/m³, reichen bereits geringe Veränderungen der meteorologischen Verhältnisse und/oder geringfügige Veränderungen der Verkehrsbelastung (z. B. durch Verdrängungen aufgrund von Maßnahmen an benachbarten Straßen) aus, den Grenzwert für das PM 10 -Tagesmittel zu überschreiten. Seite 30

31 6 Ergebnisse Auf der Grundlage der Ausbreitungsrechnungen wurden die Immissionskenngrößen nach der in Kapitel 5.2 beschriebenen Methodik ermittelt und grafisch sowie an lufthygienisch repräsentativen Aufpunkten tabellarisch in Bodennähe ausgewertet. Die Lage der Aufpunkte ist den Ergebnisgrafiken 6.1 und 6.2 zu entnehmen. Zur Überprüfung, ob es durch die auf den Parkdecks verursachten Emissionen zu Grenzwertüberschreitungen an den umliegenden Gebäuden kommt, wurden die Schadstoffkonzentrationen zusätzlich in einer Höhe von 13m über Grund ausgewertet. Die Ergebnisse sind in den Abbildungen 6.3 und 6.4 dokumentiert. Schadstoff-Konzentrationen werden gemäß der EU-Richtlinie auf ganze Stellen gerundet. Eine Überschreitung wird dann angenommen, wenn dieser gerundete Wert den erlaubten Grenzwert überschreitet. Daraus folgt, dass z. B. bei NO 2 ein berechneter Jahresmittelwert von 40,4 μg/m³ auf 40 μg/m³ gerundet und damit nicht als Überschreitung des Grenzwertes gewertet wird. Tabelle 6.1: Prognostizierte Immissionskenngrößen in einer Höhe von 2m über Grund Grenzwertüberschreitungen sind durch Fettdruck gekennzeichnet Aufpunkt NO 2 PM 10 PM 2,5 Jahresmittel in µg/m³ P 19h>200 in %* Jahresmittel in µg/m³ Tagesmittelwerte > 50 µg/m³ Jahresmittel in µg/m³ P1 37,0 2,9 27, ,0 P2 38,6 3,3 27, ,3 P3 38,9 3,4 27, ,0 P4 35,0 2,5 26, ,5 P5 38,9 3,4 27, ,3 P6 35,3 2,6 26, ,7 P7 36,6 2,8 26, ,7 P8 35,7 2,7 26, ,7 P9 36,1 2,7 26, ,9 P10 36,4 2,8 26, ,8 P11 37,8 3,1 27, ,9 P12 43,2 4,8 28, ,0 P13 37,5 3,0 27, ,0 *) empirische Wahrscheinlichkeit der mindestens 19-maligen Überschreitung des NO 2-Stundengrenzwertes Seite 31

32 Die Werte der Tabelle 6.1 und die Abbildung 6.1 zeigen, dass der Grenzwert zum NO 2 - Jahresmittel von 40 µg/m³ im Untersuchungsgebiet größtenteils eingehalten wird. NO 2 - Konzentrationen oberhalb des zulässigen Grenzwertes beschränken sich auf die nicht beurteilungsrelevanten Fahrbahnen der Straßen. Eine Ausnahme bildet ein Bereich an der nordöstlichen Gebäudeecke der geplanten GrafenGalerie (P12). Aufgrund der hier geplanten Einfahrt zu den Parkdecks wird der NO 2 -Grenzwert kleinräumig überschritten. Bedingt durch den ausreichenden Abstand zur Parkdeck-Einfahrt sind die Gebäude auf der gegenüberliegenden Straßenseite der Otto-Hue Straße jedoch nicht von Grenzwertüberschreitungen betroffen. Relativ hohe NO 2 -Konzentrationen werden aufgrund der engen Straßenschluchtgeometrie und der vergleichsweise hohen Verkehrsbelastung in der Augustastraße südwestlich des Kreisverkehrs prognostiziert. Mit einer maximalen Konzentration von 38,6 µg/m³ am Aufpunkt P2 wird der Grenzwert zum NO 2 -Jahresmittelwert jedoch eingehalten. Aufgrund des hohen Anteils an schweren Nutzfahrzeugen sowie des ungünstigen Fahrmusters (Nebenstraße Tempo 30) werden auch in der Homberger Straße östlich des Kreisverkehrs relativ hohe NO 2 -Konzentrationen ausgewiesen (maximal 38,9 µg/m³ am Aufpunkt P3). Grenzwertüberschreitungen können jedoch auch hier ausgeschlossen werden. Abbildung 6.1: Jahresmittelwert der NO 2 -Konzenterationen in einer Höhe von 2m über Grund Die Abbildung 6.2 zeigt zusätzlich die NO 2 -Konzentrationen in einer Höhe von 13m über Grund. Im Vergleich mit der Abbildung 6.1 wird deutlich, dass die lufthygienische Belastungssituation mit zunehmender Höhe über Grund abnimmt. Aufgrund der von den Parkdecks ausgehenden Emissionen ist die Immissionsbelastung mit Maximalkonzentrationen von 38 µg/m³ im Nahbereich der geplanten Parkdecks leicht erhöht. Durch den ausreichenden Abstand der angrenzenden Gebäude zu den Parkdecks Seite 32

33 kann eine Überschreitung des Grenzwertes zum NO 2 -Jahresmittelwert jedoch ausgeschlossen werden. Abbildung 6.2: Jahresmittelwert der NO 2 -Konzentrationen in einer Höhe von 13m über Grund Die Wahrscheinlichkeit, dass der NO 2 -Stundenmittelwert von 200 µg/m³ an mehr als 18 Stunden des Jahres überschritten wird, liegt an allen Aufpunkten bei maximal 4,8% (vgl. Tabelle 6.1). Auswertungen von Messungen aller LANUV-Stationen aus den letzten fünf Jahren [LANUV 2013] zeigen, dass selbst an hoch belasteten Verkehrsstationen mit schlechten Durchlüftungsverhältnissen dieser Grenzwert deutlich eingehalten wurde. Eine Überschreitung des NO 2 -Kurzzeitgrenzwertes kann somit ausgeschlossen werden. Auf eine grafische Darstellung der Ergebnisse wird daher verzichtet. Auch der Grenzwert zum PM 10 -Jahresmittelwert von 40 µg/m³ wird an allen Aufpunkten sicher eingehalten (vgl. Tabelle 6.1). Die maximale PM 10 -Belastung wird mit 28,7 µg/m³ an Aufpunkt P12 prognostiziert. Der Grenzwert wird somit lediglich zu 72% ausgeschöpft. Etwas kritischer stellt sich die Belastungssituation in Bezug auf den Grenzwert zur Überschreitungshäufigkeit eines PM 10 -Tagesmittelwertes von mehr als 50 µg/m³ dar (vgl. Tabelle 6.1 und Abbildung 6.3). So wird der Grenzwert im Bereich der Einfahrt zu den Parkdecks mit 31 Überschreitungstagen nur knapp eingehalten. An den restlichen Aufpunkten im Untersuchungsgebiet wird der Grenzwert mit maximal 28 Überschreitungstagen sicher eingehalten. Seite 33

34 Abbildung 6.3: Anzahl der Tage mit PM 10 -Mittelwerten > 50 µg/m³ in einer Höhe von 2m über Grund Analog zur Vorgehensweise beim NO 2 -Jahresmittelwert wurden die PM 10 - Überschreitungstage auch in einer Auswerteebene von 13m über Grund extrahiert und dargestellt (vgl. Abbildung 6.4). Es wird deutlich, dass auch beim PM 10 keine Grenzwertüberschreitung durch die von den geplanten Parkdecks ausgehenden Emissionen im Bereich der angrenzenden Gebäude zu erwarten ist. Abbildung 6.4: Anzahl der Tage mit PM 10 -Mittelwerten > 50 µg/m³ in einer Höhe von 13m über Grund Seite 34

35 Neben den PM 10 -Immissionen wurden auch die PM 2,5 -Immissionsbelastungen für das Untersuchungsgebiet berechnet. Für PM 2,5 ist ein Grenzwert von 25 µg/m³ im Jahresmittel einzuhalten. Wie Tabelle 6.1 zeigt, wird der PM 2,5 -Grenzwert an allen Aufpunkten deutlich eingehalten. Mit maximal 19,3 µg/m³ wird der Grenzwert zu lediglich 77% ausgeschöpft. Auf eine Darstellung der Ergebnisse wird daher verzichtet. Seite 35

36 7 Zusammenfassung und Bewertung Am ehemaligen Horten / C&A Standort an der Homberger Straße plant die Firma Charterhaus Investments Grafengalerie GmbH & Co. KG die Errichtung des Einkaufszentrum Grafengalerie. Mit dem Planungsvorhaben wird beabsichtigt, die Attraktivität der Homberger Straße und des Standortes zu steigern. Die Gebäude der früher ansässigen Kaufhäuser Horten und C&A stehen seit geraumer Zeit leer und stellen aus städtebaulicher Sicht ein Problem dar. Vor diesem Hintergrund wurde das Konzept Einkaufszentrum Grafengalerie mit dem Ziel einer Aufwertung der Innenstadt Moers entwickelt. Die Grafengalerie liegt im Stadtteil Innenstadt zu beiden Seiten der Homberger Straße. Das Grundstück befindet sich am Anfang der Fußgängerzone unmittelbar am Kreisverkehr Homberger Straße / Augustastraße / Goethestraße / Bankstraße. Es ist davon auszugehen, dass durch Realisierung der Grafengalerie im Bereich der Homberger Straße / Otto-Hue-Straße maßgebliche Verkehrsströme über das unmittelbar angrenzende Straßennetz der Stadt Moers abgewickelt werden müssen, um das konzipierte Parkhaus Grafengalerie zu erreichen. Zur Beurteilung der Auswirkung der Planung auf die lufthygienischen Belastungssituation im Umfeld der Planung wurde das Ingenieurbüro simuplan daher mit der Erstellung eines lufthygienischen Fachgutachtens beauftragt. Mit Hilfe von Simulationsrechnungen sollen die Stickstoffdioxid- (NO 2 ) und Feinstaubimmissionen (PM 10 und PM 2,5 ) bestimmt, und anhand der Grenzwerte der 39. BImSchV bewertet werden. Die Ausbreitungsrechnungen wurden mit dem mikroskaligen Strömungs- und Ausbreitungsrechenmodell MISKAM für den Planfall durchgeführt. Die Gebäudestellungen und -höhen wurden hierbei aus digitalen Planunterlagen abgeleitet und im Rahmen einer Ortsbesichtigung überprüft. Die durch den Straßenverkehr verursachten Emissionen wurden fahrstreifengenau ermittelt. Für die Emissionsberechnung wurden Emissionsfaktoren für das Jahr 2016 verwendet. Neben den im umlegenden Straßennetz freigesetzten Emissionen wurden auch die Emissionen des geplanten Parkhauses bei der Ausbreitungsberechnung berücksichtigt. Als Grundlage der Ausbreitungsberechnungen wurde eine meteorologische Zeitreihe der Messstation Duisburg-Buchholz verwendet. Neben den Luftschadstoffimmissionen, die durch den Straßenverkehr im Untersuchungsgebiet verursacht werden, wurden auch die Immissionsbeiträge durch Quellen außerhalb des Untersuchungsgebietes - die so genannte Hintergrundbelastung - berücksichtigt. Die Hintergrundbelastungswerte für die Schadstoffe NO 2, PM 10 und PM 2,5 wurden analog zu der im Luftreinhalteplan Ruhrgebiet, Teilplan West vorgestellten Methodik ermittelt Die Ergebnisse der Ausbreitungsrechnungen zeigen, dass mit Ausnahme eines kleinräumigen Bereiches im Umfeld der geplanten Einfahrt zum Parkhaus die für NO 2, PM 10 und PM 2,5 relevanten Grenzwerte der 39. BImSchV (Jahresmittelwerte NO 2, PM 10, und PM 2,5, Überschreitungshäufigkeit des maximalen NO 2 -Stundenmittelwertes und Seite 36