LUFTREINHALTEPLAN WIESBADEN - AKTUALISIERUNG DES GUTACHTENS ZUR WIRKUNGSABSCHÄTZUNG EINES LKW-DURCHFAHRTSVERBOTES IN WIESBADEN

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1 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Immissionsschutz, Klima, Aerodynamik, Umweltsoftware An der Roßweid 3, D Karlsruhe Telefon: URL: +49(0)721/ info.kalohmeyer.de Messstelle nach 26, 28 BlmSchG LUFTREINHALTEPLAN WIESBADEN - AKTUALISIERUNG DES GUTACHTENS ZUR WIRKUNGSABSCHÄTZUNG EINES LKW-DURCHFAHRTSVERBOTES IN WIESBADEN Auftraggeber: Landeshauptstadt Wiesbaden Umweltamt-Messtechnik Theodor-Heuss-Ring Wiesbaden Dipl.-Geogr. T. Nagel Dr-Ing. W. Bächlin Dipl.-Umweltwiss. A. Friedrich Juni 2014, redaktionell überarbeitet Oktober 2014 Projekt Berichtsumfang 42 Seiten Büro Dresden: Mohrenstraße Radebeul, Tel.: +49 (0) 351 / , info.ddlohmeyer.de

2 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG I I N H A L T S V E R Z E I C H N I S ERLÄUTERUNG VON FACHAUSDRÜCKEN ZUSAMMENFASSUNG AUFGABENSTELLUNG EINGANGSDATEN UND EMISSIONSFAKTOREN Lagedaten Verkehr Fahrzeugflotte Emissionsfaktoren Motorbedingte Emissionsfaktoren Nicht motorbedingte Emissionsfaktoren Emissionsfaktoren mit möglichen technischen Minderungen Meteorologische Daten AUSWIRKUNGEN DER MASSNAHMEN Auswirkungen auf Emissionen der Straßenabschnitte Auswirkungen auf Immissionen an den Hauptverkehrsstraßen LITERATUR A1 BESCHREIBUNG DES NUMERISCHEN VERFAHRENS ZUR IMMISSIONS- ERMITTLUNG UND FEHLERDISKUSSION A2 IMMISSIONSDARSTELLUNGEN FÜR DAS HAUPTVERKEHRSSTRASSEN- NETZ WIESBADEN eines LKW-Durchfahrtsverbotes in Wiesbaden

3 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG II Hinweise: Vorliegender Bericht darf ohne schriftliche Zustimmung des Ingenieurbüros Lohmeyer GmbH & Co. KG nicht auszugsweise vervielfältigt werden. Die Tabellen und Abbildungen sind kapitelweise durchnummeriert. Literaturstellen sind im Text durch Name und Jahreszahl zitiert. Im Kapitel Literatur findet sich dann die genaue Angabe der Literaturstelle. Es werden Dezimalpunkte (= wissenschaftliche Darstellung) verwendet, keine Dezimalkommas. Eine Abtrennung von Tausendern erfolgt durch Leerzeichen. eines LKW-Durchfahrtsverbotes in Wiesbaden

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

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

6 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 3 Emissionsgrenzwerte für Partikel und NO x mit Geltungsjahr Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 5 Euro 6 PKW LKW Jahr / Partikel [g/km] ,005 0,005 Jahr NO x Diesel [g/km] NO x Benzin [g/km] ,18 0, ,06 0,06 Jahr 1992/ / / Partikel [g/kwh] Jahr NO x [g/kwh] Zusammenfassung der Beurteilungsmaßstäbe für Luftschadstoffe In untenstehender Tabelle werden die in der vorliegenden Studie verwendeten Beurteilungswerte für die relevanten Autoabgaskomponenten zusammenfassend dargestellt. Diese Beurteilungswerte sowie die entsprechende Nomenklatur werden im vorliegenden Gutachten durchgängig verwendet. Schadstoff Beurteilungswert Zahlenwert in µg/m³ Jahresmittel Kurzzeit NO 2 Grenzwert seit (Stundenwert, maximal 18 Überschreitungen/Jahr) PM10 Grenzwert seit (Tagesmittelwert, maximal 35 Überschreitungen/Jahr) PM2.5 Grenzwert ab PM2.5 Richtgrenzwert ab Beurteilungsmaßstäbe für Luftschadstoffimmissionen nach 39. BImSchV (2010)

7 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 4 1 ZUSAMMENFASSUNG Für das Stadtgebiet von Wiesbaden wurde durch unser Büro ein Luftschadstoffgutachten zu den Auswirkungen von Fahrverboten im Rahmen der Luftreinhalteplanung erstellt (Lohmeyer, 2010). Mittlerweile liegen für Teile des Straßennetzes aktuellere Verkehrsbelegungsdaten für den derzeitigen Zustand vor und Ausarbeitungen zu den Auswirkungen eines LKW- Durchfahrtsverbotes für Wiesbaden. Auf der Grundlage der aktualisierten Verkehrszahlen wurden die Auswirkungen dieser Maßnahme auf die Emissionen und die Immissionen der Luftschadstoffe ermittelt. Folgende Untersuchungsvarianten werden betrachtet: Referenzfall 2014 Verkehrssituation im Jahr 2014 mit der derzeitigen Umweltzonenregelung (Fahrten innerhalb der Umweltzone nur mit grüner Plakette). LKW-Durchfahrtsverbot: Durchfahrtsverbot für LKW ohne Lieferadresse in Wiesbaden für die Straßenzüge Bismarckring, Kaiser-Friedrich-Ring, Gustav Stresemannring, Berliner Straße, Mainzer Straße, Schiersteiner Straße und Aarstraße. Für die Erarbeitung des Luftreinhalte- und Aktionsplans für Wiesbaden wurden durch den Auftraggeber Verkehrsbelegungsdaten vorgelegt. Aus den verfügbaren Verkehrsdaten des Wiesbadener Straßennetzes wurden unter Berücksichtigung der aktuellen Emissionsdatenbank des UBA (Auspuffemissionen), d.h. HBEFA Handbuch Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs, Version 3.1, Stand 2010, auf der Grundlage der für Wiesbaden ermittelten Fahrzeugflotte und mit den aktuellen Erkenntnissen bezüglich nicht motorbedingter PM10-Beiträge die Änderungen der Emissionen und darauf basierend der Immissionen gegenüber dem Referenzfall aufgezeigt. Betrachtet wurden die Schadstoffe NO 2 und PM10. Die Ergebnisse der Emissionen und Immissionen wurden insbesondere für den Standort der verkehrsbezogenen Luftmessstation in Wiesbaden und drei weitere Abschnitte an Hauptverkehrsstraßen dargestellt. Für die Prognose der Auswirkungen der Maßnahme wurden im ersten Schritt die Änderungen der Emissionen, d.h. der Schadstofffreisetzungen in den Straßenabschnitten, und im zweiten Schritt die Änderungen der Immissionen berechnet.

8 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 5 Für NO x -Freisetzungen sind an der Ringkirche aufgrund unveränderter Verkehrsbelegungsdaten keine Änderungen abgeleitet, an den anderen drei Straßenabschnitten sind Verringerungen der NO x -Emissionen abgeleitet, die gegenüber dem Referenzfall zwischen 5% und 9% liegen. Die berechneten NO 2direkt -Emissionen führen in Straßenabschnitten mit verringertem Verkehr zu Minderungen gegenüber dem Referenzfall um 2% bis 4%. Die PM10-Emissionen weisen in den betrachteten Straßenabschnitten mit verringertem Verkehr aufgrund des LKW-Durchfahrtsverbots gegenüber dem Referenzzustand um 4% bis 9% verringerte der Emissionen auf. Die relativen Auswirkungen auf die Immissionen sind gegenüber den Emissionen geringer, da auch nicht verkehrsbedingte Beiträge in den Luftschadstoffbelastungen enthalten sind. Die NO 2 -Belastungen verringern sich an dem Straßenabschnitt an der Messstelle Ringkirche ausgehend vom Referenzfall 2014 durch die Einführung des LKW-Durchfahrtsverbots um etwa 1%, an den Straßenabschnitten des Kaiser-Friedrich-Rings, der Schiersteiner Straße und an der Aarstraße um 1% bis 2%. Die PM10-Belastungen (Jahresmittelwerte) verringern sich an dem Straßenabschnitt an der Messstelle Ringkirche praktisch nicht und an dem Kaiser-Friedrich-Ring, an der Schiersteiner Straße und an der Aarstraße ausgehend vom Referenzfall 2014 um etwa 1%. Insgesamt ist aus den Ergebnissen der Berechnungen zu schließen, dass das LKW- Durchfahrtsverbot zu einer Minderung der verkehrsbedingten Emissionen auf den entlasteten Streckenabschnitten führt. Dies führt auch zu geringen Verringerungen der NO 2 - und Feinstaub-Belastungen. Diese Verringerungen betreffen jedoch nur die Bereiche in der direkten Umgebung der Hauptverkehrsstraßen mit reduziertem LKW-Verkehr. Jedoch reichen diese Verringerungen nicht, um die hohen Schadstoffbelastungen soweit zu senken, dass der Grenzwert für NO 2 eingehalten wird.

9 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 6 2 AUFGABENSTELLUNG Für das Stadtgebiet von Wiesbaden wurde durch unser Büro ein Luftschadstoffgutachten zu den Auswirkungen von Fahrverboten im Rahmen der Luftreinhalteplanung erstellt (Lohmeyer, 2010). Mittlerweile liegen für Teile des Straßennetzes aktuellere Verkehrsbelegungsdaten für den derzeitigen Zustand vor und Ausarbeitungen zu den Auswirkungen eines LKW- Durchfahrtsverbotes für Wiesbaden. Auf der Grundlage der aktualisierten Verkehrszahlen sollen die Auswirkungen dieser Maßnahme auf die Emissionen und die Immissionen der Luftschadstoffe ermittelt werden. Folgende Untersuchungsvarianten werden betrachtet: Referenzfall 2014 Verkehrssituation im Jahr 2014 mit der derzeitigen Umweltzonenregelung (Fahrten innerhalb der Umweltzone nur mit grüner Plakette). LKW-Durchfahrtsverbot: Durchfahrtsverbot für LKW ohne Zieladresse in Wiesbaden für die Straßenzüge Bismarckring, Kaiser-Friedrich-Ring, Gustav Stresemannring, Berliner Straße, Mainzer Straße, Schiersteiner Straße und Aarstraße. Für den Standort der verkehrsbezogenen Messstation in Wiesbaden sowie für das Hauptverkehrsstraßennetz werden die Auswirkungen der oben genannten Maßnahme auf die Immissionen berechnet. Aus den verfügbaren Verkehrsdaten des Straßennetzes werden unter Berücksichtigung der aktuellen Emissionsdatenbank des Umweltbundesamtes (UBA), d.h. HBEFA Handbuch Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs, Version 3.1, Stand 2010, auf der Grundlage der für Wiesbaden ermittelten dynamischen Fahrzeugflotte und mit den aktuellen Erkenntnissen bezüglich nicht motorbedingter PM10-Beiträge die Änderungen der Emissionen und darauf basierend der Immissionen gegenüber dem Referenzfall aufgezeigt.

10 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 7 3 EINGANGSDATEN UND EMISSIONSFAKTOREN Für die immissionsseitige Berechnung der Auswirkungen der Maßnahme werden basierend auf den Verkehrsbelegungsdaten die auf den einzelnen Abschnitten freigesetzten Emissionen bestimmt und der Ausbreitungsrechnung zugeführt. 3.1 Lagedaten Die Stadt Wiesbaden liegt im Rhein-Main-Gebiet, dem Zusammentreffen von Main und Rhein. Der Rhein verläuft südlich des Stadtgebietes im Bogen von Süden nach Nordwesten und Westen. An der gegenüberliegenden Flussseite schließt sich das Stadtgebiet von Mainz an. Das Stadtzentrum von Wiesbaden liegt in einem Kessel, eingerahmt von den Hügeln des Taunus-Vorlandes und dem Taunuskamm im Norden. Die Lage des Betrachtungsgebietes um Wiesbaden ist in Abb. 3.1 aufgezeigt. Dort sind die Standorte der Messstationen in Wiesbaden mit roten Punkten gekennzeichnet. 3.2 Verkehr Die Verkehrsbelegungsdaten im Stadtgebiet von Wiesbaden wurden durch den Auftraggeber zu Verfügung gestellt. Das sind einmal wie für die Ausarbeitungen zum Luftreinhalteplan (Lohmeyer, 2010) für das Untersuchungsgebiet Angaben der Lage der Straßen und Angaben der durchschnittlichen täglichen Verkehrsstärken (DTV). Für den Schwerverkehr wurden für außerörtliche Straßenabschnitte die Angaben aus der VBUS zu den Anteilen des Schwerverkehrs auf Autobahnen und Bundesstraßen und für die innerörtlichen Straßenabschnitte zu Gemeindestraßen angesetzt. Dies entspricht einer konservativen Vorgehensweise, da anzunehmen ist, dass vor allem innerörtlich der tatsächliche Schwerverkehrsanteil deutlich geringer ist. Diese Verkehrsdaten wurden für einige Hauptverkehrsstraßen ergänzt durch die Untersuchung Landeshauptstadt Wiesbaden Verkehrsbefragung und Untersuchung zum Schwerverkehr (Heinz und Feier, 2014); die ergänzenden Daten enthalten neben Angaben zum Schwerverkehr auch Angaben zum DTV an 9 Zählstellen bzw. Kreuzungen. Für die Emissionsberechnung wurden aus den Zähldaten an den Knotenpunkten und den Verkehrsdaten der vorangegangenen Untersuchung die relativen Änderungen abgeleitet und auf die anschließenden Straßenabschnitte bis zu relevanten Kreuzungen übertragen. Die angesetzten Verkehrsbelegungsdaten sind für den Bestand in Abb. 3.2 und für das LKW-Durchfahrtsverbot in Abb. 3.3 aufgezeigt; an Straßenabschnitten mit ergänzten Daten der Verkehrsuntersuchung (Heinz und Feier, 2014) sind entsprechende Zahlenwerte aufgeführt.

11 ± str. Aar!! Wiesbaden Ringkirche!! Sc st hie ei rst ner r. KaiserFriedrichRing A 66! Wiesbaden Süd! Abb Lageplan des Untersuchungsgebietes mit Standorten der Messstellen. Die detailliert betrachteten Untersuchungspunkte sind orange eingezeichnet. Untersuchungspunkte Umweltzone Meter Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG

12 13900/3.4% 16530/3.1% ± 10900/4.3% 14570/3.8% 20970/3.1% 13184/3.3% 14377/4.3% 16270/2.3% 35230/2.8% 33490/3.9% 6630/0.9% 26400/4% 35700/3.5% 13710/2.3% 17830/3.4% 45380/4% 52620/4% 43844/3.4% 28550/3.8% /3.1% 35850/5.2% Abb Durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke in Kfz/24h und LKW-Anteil in % auf dem Straßennetz im Untersuchungsgebiet für den Fall ohne LKW-Durchfahrtsverbot Meter Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG

13 13690/1.9% 16240/1.4% ± 14360/2.4% 20790/2.3% 10610/1.7% 13184/3.3% 14020/1.8% 16240/2.1% 35130/2.5% 33090/2.7% 26260/3.5% 6630/0.9% 35370/2.6% 13710/2.3% 17760/3% 45070/3.3% 52290/3.4% 43710/3.1% 28360/3.2% /2.8% 35620/4.6% Abb Durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke in Kfz/24h und LKW-Anteil in % auf dem Straßennetz im Untersuchungsgebiet für den Fall mit LKW-Durchfahrtsverbot Meter Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG

14 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 11 Für den Standort der verkehrsbezogenen Luftmessstation in Wiesbaden, sowie weitere detailliert betrachtete Straßenabschnitte sind die zugrunde gelegten mittleren täglichen Verkehrsbelegungen in Abb. 3.4 aufgetragen, wobei für die Rheinstraße (Straßenabschnitt an der Messstelle Ringkirche) keine aktualisierten Verkehrsdaten vorliegen Verkehrsdaten an den Untersuchungspunkten DTV Bestand DTV LKW-Durchfahrtsverbot LKWs Bestand LKWs LKW-Durchfahrtsverbot Ringkirche Kaiser-Friedrich-Ring Schiersteinerstr. Aarstraße Abb. 3.4: Verkehrsbelegungsdaten an den detailliert betrachteten Straßenabschnitten von Wiesbaden 3.3 Fahrzeugflotte Für die Emissionsberechnungen ist die Kenntnis der dynamischen Flotte von Interesse, d.h. die Zusammensetzung der auf den Straßen verkehrenden Fahrzeuge. Dabei ist zu beachten, dass die dynamische Fahrzeugflotte nicht direkt vergleichbar ist mit den Bestandszahlen für eine Region, die die statische Flottenzusammensetzung basierend auf den Zulassungszahlen angibt. Für Wiesbaden wurden auf der Grundlage der gemeldeten Kfz am für das hier zu betrachtende Jahr 2014 die statischen und die dynamischen Flottenzusammensetzungen entsprechend den Flottenentwicklungen im HBEFA 3.1 berechnet und angewendet. Für den

15 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 12 Schwerverkehr wird angenommen, dass dieser wesentlich durch den Fernverkehr geprägt wird und daher die Flottenzusammensetzung aus dem HBEFA 3.1 angesetzt wird. Für die Umweltzonenregelung werden die Zusammensetzungen der Fahrzeugflotte verändert, indem die vom Fahrverbot betroffenen Fahrzeugarten aus der Fahrzeugflotte ausgeschlossen werden, unter Berücksichtigung, dass ein Anteil von 20% dieser Fahrten aufgrund von Ausnahmegenehmigungen dennoch erfolgt. Für die rechnerische Umsetzung der Umweltzonenregelung wird berücksichtigt, dass im Wirtschaftsverkehr nur notwendige Fahrten durchgeführt werden und deshalb eine vollständige Verlagerung der Fahrten ohne Ausnahmegenehmigungen auf Fahrzeuge erfolgt, die nicht vom Fahrverbot betroffen sind. Damit ist eine Änderung der Zusammensetzung der Fahrzeugflotte des Wirtschaftsverkehrs verbunden. Bei den PKW-Fahrten ist nur ein kleiner Anteil der Fahrten vom Fahrverbot betroffen. Hier kann angenommen werden, dass diese Fahrten zum Teil durch Fahrten mit Fahrzeugen ersetzt werden, die nicht vom Fahrverbot betroffen sind oder ganz entfallen. Aufgrund des geringen Anteils der möglicherweise entfallenden Fahrten wurde keine erneute Verkehrsumlegung durchgeführt. 3.4 Emissionsfaktoren Zur Ermittlung der Emissionen werden die Verkehrsdaten und für jeden Luftschadstoff so genannte Emissionsfaktoren benötigt. Die Emissionsfaktoren sind Angaben über die pro mittlerem Fahrzeug der Fahrzeugflotte und Straßenkilometer freigesetzten Schadstoffmengen. Im vorliegenden Gutachten werden die Emissionsfaktoren für die Fahrzeugarten Leichtverkehr (LV) und Schwerverkehr (SV) unterschieden. Die Fahrzeugart LV enthält dabei die PKW, die leichten Nutzfahrzeuge (lnfz) inklusive zeitlicher Entwicklung des Anteils am LV nach TRE- MOD (2010) und die Motorräder, die Fahrzeugart SV versteht sich inklusive Lastkraftwagen, Sattelschlepper, Busse usw. Die Emissionsfaktoren der Partikel (PM10) setzen sich aus motorbedingten und nicht motorbedingten (Reifenabrieb, Staubaufwirbelung etc.) Emissionsfaktoren zusammen. Die Ermittlung der motorbedingten Emissionen erfolgt entsprechend der VDI-Richtlinie Kfz-Emissionsbestimmung (VDI, 2003). Im Folgenden werden die Grundlagen der motorbedingten und nicht motorbedingten Emissionsfaktoren beschrieben, dann erfolgt die Anwendung für Wiesbaden im Zusammenhang mit möglichen Emissionsminderungen.

16 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Motorbedingte Emissionsfaktoren Die motorbedingten Emissionsfaktoren der Fahrzeuge einer Fahrzeugkategorie (PKW, leichte Nutzfahrzeuge, Busse etc.) werden mithilfe des Handbuchs für Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs HBEFA Version 3.1 (UBA, 2010) unter Berücksichtigung der dynamischen Kfz-Flottenzusammensetzung für Wiesbaden berechnet. Sie hängen für die Fahrzeugarten PKW und LKW im Wesentlichen ab von den so genannten Verkehrssituationen ( Fahrverhalten ), das heißt der Verteilung von Fahrgeschwindigkeit, Beschleunigung, Häufigkeit und Dauer von Standzeiten der sich fortlaufend ändernden Fahrzeugflotte (Anteil Diesel etc.) der Zusammensetzung der Fahrzeugschichten (Fahrleistungsanteile der Fahrzeuge einer bestimmten Gewichts- bzw. Hubraumklasse und einem bestimmten Stand der Technik hinsichtlich Abgasemission, z.b. EURO 2, 3,...) und damit vom Jahr, für welches der Emissionsfaktor bestimmt wird (= Bezugsjahr) der Längsneigung der Fahrbahn (mit zunehmender Längsneigung nehmen die Emissionen pro Fahrzeug und gefahrenem Kilometer entsprechend der Steigung deutlich zu, bei Gefällen weniger deutlich ab) dem Prozentsatz der Fahrzeuge, die mit nicht betriebswarmem Motor betrieben werden und deswegen teilweise erhöhte Emissionen (Kaltstarteinfluss) haben. Die Zusammensetzung der Fahrzeuge innerhalb der Fahrzeugkategorien wird für das zu betrachtende Bezugsjahr dem HBEFA (UBA, 2010) entnommen. Darin ist die Gesetzgebung bezüglich Abgasgrenzwerten (EURO 2, 3,...) berücksichtigt. Die Staub-Fraktion der motorbedingten Emissionen kann nach vorliegenden Erkenntnissen zu 100% der Partikelgröße kleiner 1 μm (aerodynamischer Durchmesser) und damit der PM10- und der PM2.5-Fraktion zugeordnet werden. Die Längsneigung der Straßen wurde aus dem digitalen Geländemodell abgeleitet. Der Kaltstarteinfluss innerorts für PKW bzw. lnfz wird entsprechend HBEFA angesetzt, sofern er in der Summe einen Zuschlag darstellt. An der verkehrsnahen Messstelle an der Ringkirche sowie an den detailliert betrachteten Straßenabschnitten auf dem Kaiser-Friedrich-Ring, der Schiersteiner Straße und der Aarstrasse in Wiesbaden werden folgende Verkehrssituationen angesetzt: IOS-HVS50: Innerstädtische Hauptverkehrsstraße, Tempolimit 50 km/h IOS-HVS50d: Innerstädtische Hauptverkehrsstraße, Tempolimit 50 km/h, dichter Verkehr

17 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Nicht motorbedingte Emissionsfaktoren Untersuchungen der verkehrsbedingten Partikelimmissionen zeigen, dass neben den Partikeln im Abgas auch nicht motorbedingte Partikelemissionen zu berücksichtigen sind, hervorgerufen durch Straßen- und Bremsbelagabrieb, Aufwirbelung von auf der Straße aufliegendem Staub etc. Diese Emissionen sind im HBEFA nicht enthalten, sie sind auch derzeit nicht mit zufriedenstellender Aussagegüte zu bestimmen. Die Ursache hierfür liegt in der Vielfalt der Einflussgrößen, die bisher noch nicht systematisch parametrisiert wurden und für die es derzeit auch keine verlässlichen Aussagen gibt. In der vorliegenden Untersuchung werden die PM10-Emissionen aus Abrieben (Reifen, Bremsen und Straßenbelag) und infolge der Wiederaufwirbelung (Resuspension) von Straßenstaub in Anlehnung an BASt (2005) sowie Düring und Lohmeyer (2011) verwendet. Es werden zur Berechnung der Emissionen für die Summe aus Reifen-, Brems- und Straßenabrieb sowie Wiederaufwirbelung von eingetragenem Straßenstaub die in Tab. 3.1 exemplarisch für die innerstädtischen Verkehrssituationen an der verkehrsnahen Messstelle und den detailliert betrachteten Straßenabschnitten in Wiesbaden aufgeführten Emissionsfaktoren verwendet. Die Bildung von so genannten sekundären Partikeln wird mit der angesetzten Hintergrundbelastung berücksichtigt, soweit dieser Prozess in großen Entfernungen (10 km bis 50 km) von den Schadstoffquellen relevant wird. Für die kleineren Entfernungen sind die sekundären Partikel in den aus Immissionsmessungen abgeleiteten, nicht motorbedingten Emissionsfaktoren enthalten Emissionsfaktoren mit möglichen technischen Minderungen Für die Umweltzonenregelung werden für das Bezugsjahr 2014 die Emissionsfaktoren geändert, indem die Fahrzeugflottenzusammensetzung variiert wird und für diejenigen Straßenabschnitte angewendet, die innerhalb der Umweltzone liegen. Dabei wurden die Anteile der Fahrten herausgenommen, die vom Fahrverbot unter Berücksichtigung von Ausnahmegenehmigungen betroffen sind. Die entfallenen Fahrten werden anteilsmäßig auf die restlichen Fahrten entsprechend der bestehenden Verteilung auf die Fahrzeugkonzepte verteilt. Damit wird die Fahrzeugflotte erneuert; durch die anteilsmäßige Aufteilung entsprechend der vorliegenden Verteilung wird berücksichtigt, dass auch gebrauchte Fahrzeuge die entfallenen ersetzen, also nicht immer die neueste verfügbare Technik eingesetzt wird.

18 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 15 Entsprechend der Kennzeichnungsverordnung besteht für Dieselfahrzeuge für einen Teil der Fahrzeuge auch die Möglichkeit der Nachrüstung mit Partikelfiltern. Mit Berücksichtigung der möglichen Partikelfilternachrüstung ergeben sich für PKW und leichte Nutzfahrzeuge gegenüber der Verteilung auf die nicht vom Verbot betroffenen Fahrzeugkonzepte geringere Minderungen der Emissionsfaktoren der Fahrzeugflotte, bei schweren Nutzfahrzeugen zeichnen sich geringere Minderungen der NO x -Emissionsfaktoren aber leicht höhere Minderungen der Partikel-Emissionsfaktoren ab. Die rechnerische Umsetzung der Umweltzonenregelung erfolgt in dieser Untersuchung entsprechend der Verteilung auf die nicht vom Verbot betroffenen Fahrzeugkonzepte. Die an der verkehrsnahen Messstelle an der Ringkirche, am Kaiser-Friedrich-Ring, in der Schiersteiner Straße und der Aarstrasse in Wiesbaden angesetzten Emissionsfaktoren sind in Tab. 3.1 aufgeführt. Spezifische Emissionsfaktoren je Kfz [g/km] für das Bezugsjahr 2014 Verkehrssituation (Kürzel) NO x PM10 (nur Abrieb und Aufwirb.) Partikel (nur Abgas) NO 2 direkt PKW LKW PKW LKW PKW LKW PKW LKW IOS-HVS50_ IOS-HVS50_ IOS-HVS50d_ IOS-HVS50d_ Uz_IOS-HVS50_ Uz_IOS-HVS50_ Uz_IOS-HVS50d_ Uz_IOS-HVS50d_ Tab. 3.1: Emissionsfaktoren in g/km je Kfz an der verkehrsnahen Messstelle und an den detailliert betrachteten Straßenabschnitten für das Bezugsjahr 2014 nach HBEFA unter Berücksichtigung der Flotte für Wiesbaden und die Umweltzonenregelung (Uz).

19 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Meteorologische Daten Für die Berechnung der Schadstoffimmissionen werden so genannte Ausbreitungsklassenstatistiken benötigt. Das sind Angaben über die Häufigkeit verschiedener Ausbreitungsverhältnisse in den unteren Luftschichten, die durch Windrichtung, Windgeschwindigkeit und Stabilität der Atmosphäre definiert sind. In Wiesbaden sind Windmessdaten durch das Hessische Landesamt für Umwelt und Geologie (HLUG) an den Stationen Wiesbaden Mitte und Wiesbaden Süd erfasst worden. Des weiteren wurde im Rahmen der Erstellung des Luftreinhalteplans Rhein-Main 1977 ein temporäres Windmessprogramm begonnen, um daraus Aussagen zu den Windverhältnissen in Wiesbaden zu machen. Nach den Ergebnissen der Untersuchung weisen die Windrichtungsverteilungen räumlich starke Unterschiede aufgrund der topographischen Gliederung des Geländes auf. Die Hauptwindrichtungsverteilung wird an den Messstationen im südlichen Bereich des Stadtgebietes von Winden aus westlichen und aus östlichen Richtungen dominiert. Im Bereich der Innenstadt wurden mit Ausnahme von südlichen und westlichen Winden häufiger auftretende Winde aus allen Richtungen erfasst. Im gesamten Stadtgebiet treten Hangwinde aus dem Taunus auf, die im Innenstadtbereich und nördlich davon stärker und häufiger ausgeprägt sind. Der Standort der Station Wiesbaden-Mitte befindet sich im Stadtzentrum am Marktplatz. In Abb. 3.5 ist die Häufigkeitsverteilung von Windrichtung und Windgeschwindigkeit an der Station Wiesbaden-Mitte für die Jahre dargestellt. Die mittlere Windgeschwindigkeit beträgt ca. 2.3 m/s. Die Windrichtungsverteilung zeigt die nach der Untersuchung zu den Windverhältnissen im Zentrum von Wiesbaden zu erwartende Windverteilung. In Abb. 3.6 ist die Häufigkeitsverteilung von Windrichtung und Windgeschwindigkeit an der Station Wiesbaden-Süd dargestellt. Die Station befindet sich etwa 3 km südlich des Stadtzentrums in der Nähe der Autobahnanschlussstelle Wiesbaden-Biebrich. Die gemessene Windrichtungsverteilung zeigt ein Hauptmaximum mit Winden aus südwestlichen bis nordwestlichen Richtungen. Nebenmaxima bilden Winde aus östlichen Richtungen. Die mittlere gemessene Windgeschwindigkeit beträgt ca. 1.7 m/s. Für die Immissionsberechnungen werden die Daten der Stationen Wiesbaden Mitte für den innerstädtischen Bereich und Wiesbaden-Süd für das südlich davon gelegene Gebiet verwendet. Die daraus erzeugte Ausbreitungsklassenstatistik wurde unter Berücksichtigung der Rauigkeit in Wiesbaden für die Ausbreitungsrechnung herangezogen.

20 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Abb. 3.5: Häufigkeitsverteilung von Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten für den Standort Wiesbaden-Mitte (Quelle: HLUG)