Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG,

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1 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Immissionsschutz, Klima, Aerodynamik, Umweltsoftware Mohrenstraße 14, D Radebeul Telefon: +49 (0) 351 / Telefax: +49 (0) 351 / info.dd@lohmeyer.de URL: Büroleiter: Dr. rer. nat. Ingo Düring Dienstag, 21. August Neue Straßenreinigung Berlin Auswertung der Messungen des BLUME während der verbesserten Straßenreinigung am Abschnitt Frankfurter Allee 86 Zusammenfassung Im Zeitraum und fanden in Berlin in der Frankfurter Allee zwischen Proskauer Straße und Möllendorfstraße regelmäßige verbesserte Straßenreinigungen statt. Hierbei wurde jeweils Montag bis Donnerstag (morgens zwischen 5.30 Uhr und 6.30 Uhr) die Straße mit einem Reinigungsfahrzeug mit Partikelfilter gereinigt. Diese Fahrzeuge sind so ausgestattet, dass sie kehren und mittels Unterdruck den Schmutz und Staub von der Straße absaugen, die Luft durch einen Partikelfilter leiten und die gereinigte Luft wieder ausblasen. Es wurden immer alle Fahrstreifen gereinigt. Insgesamt wurde im Auswertezeitraum an 87 der 157 Tage bzw. 113 Werktage mit diesem Fahrzeug die Straße gereinigt. Visuelle Einschätzungen der Situationen vor, während und nach den Straßenreinigungen zeigten, dass die Straße nach dem Reinigungsvorgang in einem optisch sauberen Zustand war. Nur unmittelbar am Bordstein verblieb zum Teil Schmutz, da das Fahrzeug mit der Ansaugöffnung nicht immer bis direkt an den Bordstein gefahren ist bzw. fahren konnte. Für eine Datenanalyse standen kontinuierliche (½h-Mittelwerte) PM10- (Beta-Staubmeter) und NO x -Immissionsdaten des BLUME-Messnetzes für einen Zeitraum bis zur Verfügung. Weiterhin wurden kontinuierliche Verkehrszähldaten getrennt nach PKW und LKW sowie differenziert nach den Fahrstreifen für die Frankfurter Allee durch die Verkehrsmanagementzentrale (VMZ) für den Zeitraum Januar und Februar 2007 bereitgestellt. Die Verkehrsstärken lagen demnach im Wochenmittel bei Kfz/d und damit um ca. 10 bis 17 % niedriger als für die Jahre 2004 bis 2006 aus Zähldaten ableitbar sind. Der LKW-Anteil >3.5 t lag bei 2.1 % und damit etwas niedriger als in bisherigen Untersuchungen angegeben. Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG, Sitz ist Karlsruhe (KA), Registergericht KA, HRA 4948 Prok.: Dr.- Ing. Wolfgang Bächlin Pers. haftende Gesellschafterin: Lohmeyer GmbH, Karlsruhe, Registergericht KA, HRB 7455 Geschäftsführer: Dr.- Ing. Achim Lohmeyer Büro Karlsruhe: An der Roßweid 3, D Karlsruhe Tel.: +49 (0) 721 / , Fax: info.ka@lohmeyer.de Büroleiter: Dr.-Ing. Wolfgang Bächlin Sparkasse Meißen Kto.: , BLZ: IBAN: DE BIC (SWIFT): SOLADES1MEI USt - IdNr.: DE

2 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 2 Niederschlagsdaten wurden anhand der Angaben zur Station Berlin-Tempelhof abgeleitet. Im Zeitraum der verbesserten Straßenreinigung (im Weiteren genannt Z1) zwischen und hat es an der Station Tempelhof an 81 der 157 Tage geregnet. Die Regenhäufigkeit lag somit im Mittel bezogen auf den gesamten Messzeitraum bei 52 %. Damit war es in diesem Zeitraum durchgängig sehr feucht. Es wurden die PM10- und NO x -Konzentrationen für zwei weitere Zeiträume (Z2 = bis und Z3= bis ) ausgewertet, an denen keine verbesserte Straßenreinigung stattfand. In Z2 ist an 46 und in Z3 an 45 Tagen Niederschlag gefallen. Die Niederschlagshäufigkeit lag damit mit ca. 29 % deutlich geringer als im Zeitraum der verbesserten Straßenreinigung. Aus den PM10- und NO x -Gesamtbelastungen an der Station Frankfurter Allee, den Hintergrundkonzentrationen an der Nansenstraße, den aus den vorliegenden Verkehrsbelegungen ermittelbaren NO x -Emissionen wurden mittels NO x -Tracermethode tagesmittlere PM10-Emissionsfaktoren für die Monate Januar und Februar 2007 bestimmt. Die tagesmittleren PM10-Konzentrationen der Gesamtbelastung, der PM10-Zusatzbelastung und der abgeleiteten PM10-Emissionsfaktoren wurden weiterhin einer statistischen Analyse für die Werktage unterzogen. Die Beschränkung auf die Werktage wurde deshalb gewählt, weil hier die Emissionsbedingungen durch vergleichbare Verkehrsströme geprägt sind und der Verkehrsbeitrag und damit die Messgenauigkeit werktags höher als am Wochenende ist. Die statistische Auswertung der tagesmittleren Konzentrationen im Zeitraum Z1 nach den Kriterien,,alle Werktage mit Straßenreinigung,,,alle Werktage ohne Straßenreinigung trockener Werktag mit Reinigung, trockener Werktag ohne Reinigung und Regentag mit Reinigung zeigt Folgendes: Die PM10-Gesamtbelastung an Werktagen mit verbesserter Straßenreinigung ist an der Frankfurter Allee ca. 3 µg/m³ niedriger als an Werktagen ohne Straßenreinigung. Die höchsten PM10-Konzentrationen zeigen im Mittel die trockenen Tage mit Reinigung, welche wiederum ca. 3 µg/m³ höher liegen als für die trockenen Tage ohne Reinigung. Die niedrigsten PM10-Konzentrationen zeigen die Tage, an denen es geregnet hatte und die Frankfurter Allee gereinigt wurde. Die Konzentrationen an diesen Tagen lagen im Mittel 5 bis 10 µg/m³ niedriger als an anderen Tagen. Diese Systematiken werden auch an den anderen ausgewerteten Stationen (inklusive städtischer Hintergrund) beobachtet, wo keine Straßenreinigung stattfand. Auch die NO x -Gesamtbelastungen zeigen ähnliche Verhältnisse. Dies weist auf einen deutlichen meteorologischen Einfluss bzw. auf Hintergrundbelastungseffekte hin. Der PM10-Verkehrsbeitrag zeigt an Werktagen mit verbesserter Straßenreinigung höhere Konzentrationen als an den Werktagen ohne Reinigung. Dies gilt sowohl für die Frankfurter

3 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 3 Allee, für die Schildhornstraße und die Karl-Marx-Straße. An der Silbersteinstraße ist es umgekehrt. An trockenen Werktagen mit Straßenreinigung zeigen sich im Auswertezeitraum in der Frankfurter Allee höhere PM10-Zusatzbelastungen als an trockenen Werktagen ohne Straßenreinigung. Auch dies wird an den anderen Straßen beobachtet und weist auf einen starken meteorologischen Einfluss hin. Der Quotient des Verkehrsbeitrages von PM10 und NO x zeigt an der Frankfurter Allee für die Tage mit Reinigung einen geringfügig (ca. 3 %) geringeren Wert als an Tagen ohne Reinigung. Dies korrespondiert allerdings mit den Verhältnissen an der Silbersteinstraße, wo nicht gereinigt worden war. An der Schildhornstraße ist ein höherer Wert festzustellen, an der Karl-Marx-Straße keine Veränderung. Vergleicht man die trockenen Tage mit und ohne Reinigung, so findet man an der Frankfurter Allee für die Tage mit Reinigung eine Abnahme von ca. 6 %. An der Schildhornstraße wird eine Zunahme von 25 % festgestellt, an der Silbersteinstraße eine deutliche Abnahme, an der Karl-Marx-Straße keine Veränderung. Eine Abnahme der PM10-Zusatzbelastung an trockenen Werktagen mit Reinigung relativ zu trockenen Werktagen ohne verbesserte Reinigung in der Frankfurter Allee um 6 % scheint damit entsprechend dieser Auswertung nicht ausgeschlossen zu sein. An Regentagen ist in der Frankfurter Allee und der Silbersteinstraße das Verhältnis der PM10- und NO x -Zusatzbelastungen deutlich geringer als an trockenen Werktagen, an der Karl-Marx-Straße etwa gleich und an der Schildhornstraße uneinheitlich. Mittels NO x -Tracermethode wurde für den Zeitraum Januar und Februar 2007, für den detaillierte Verkehrszahlen vorlagen, ein mittlerer PM10-Emissionsfaktor von g/(km Fzg) abgeleitet. Zugrunde gelegt wurden dabei anhand der Situation vor Ort sowie der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit die Verkehrssituation LSA2 (Lichtsignalanlage mittlere Störungen). Statistisch abgesicherte Ergebnisse für die Unterscheidung in trockene Tage mit und ohne Straßenreinigungen konnten durch das eingeschränkte Datenkollektiv nicht vorgenommen werden. Hier wären tagesfeine Verkehrszahlen auch für die anderen Monate nötig. Weiterhin wurde ein Vergleich der Konzentrationen zwischen Frankfurter Allee und Schildhornstraße durchgeführt. Dieser Vergleich zeigte keinen signifikanten Minderungseffekt der PM10- Gesamtbelastung in der Frankfurter Allee durch die verbesserte Straßenreinigung. Um den meteorologischen Einfluss (nicht nur Regen sondern auch Temperatur, Inversion, Wind etc.) auf die PM10-Konzentrationen in den Vergleichzeiträumen abzuschätzen wurde zusätzlich zur bisher diskutierten Auswertung folgendes Vorgehen gewählt: Auf Basis der vorhandenen Konzentrations- und meteorologischen Daten des Zeitraumes bis (also 2 Jahre ohne den Zeitraum der verbesserten Straßenreinigung in der Frankfurter Allee) wurde mittels multipler linearer Regression ein statistisches Modell zur Vorhersage der PM10-Tagesmittelwerte auf Basis meteorologischer Kenngrößen für die Mess-

4 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 4 stelle Frankfurter Allee entwickelt. Mit diesem Modell wurden anschließend für jeden Tag der drei Auswertezeiträume Z1 bis Z3 auf Grundlage der gemessenen meteorologischen Parameter und der städtischen Hintergrundbelastung die PM10-Tagesmittelwerte berechnet und mit den gemessenen verglichen. Da der Auswertezeitraum Z1 nicht im,,anlernen des Modells enthalten war, ist so eine Abschätzung des meteorologischen Einflusses auf die PM10-Konzentrationen in Z1 möglich, wenn das Modell ausreichend genau arbeitet. Die werktäglichen PM10-Gesamtbelastungen im Auswertezeitraum Z1 betrugen in der Frankfurter Allee 31 µg/m³, in der Schildhornstraße 29 µg/m³, in der Karl-Marx-Straße 31 µg/m³, in der Silbersteinstraße 30 µg/m³ und in der Nansenstraße (städtischer Hintergrund) 24 µg/m³. Es zeigt sich, dass das Kurzfrist-Prognosemodell sowohl die mittleren PM10-Gesamtbelastungen der drei Zeiträume als auch die täglichen Variationen sehr gut reproduzieren kann. Das Quadrat des Korrelationskoeffizienten liegt in den Zeiträumen Z2 und Z3, mit dem das Modell entwickelt wurde, bei ca. R² = 0.8 bis 0.9. Im Zeitraum Z1 bei R² = 0.6. Die Abweichung des mittleren Prognosewertes vom gemessenen Mittelwert beträgt in den Zeiträumen Z2 und Z3 zwischen plus 0.7 und plus 0.8 µg/m³ (Das Modell liefert in der Tendenz geringfügig geringere PM10-Konzentrationen) und im Zeitraum der verbesserten Straßenreinigung minus 0.6 µg/m³ (das Modell überschätzt leicht). Auch die Anzahl von Überschreitungen der Tagesmittelwerte von 50 µg/m³ wird gut reproduziert. Im Zeitraum Z3 werden 18 der gemessenen 19 Überschreitungen reproduziert, für Z2 werden 31 prognostiziert, 30 traten davon ein und im Zeitraum Z1 wurden 7 erwartet und 10 wurden gemessen. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass z. B. die gemessene Abnahme der mittleren PM10-Belastungen zwischen Z2 und Z1 von 19 µg/m³ durch die Abnahme der städtischen Hintergrundbelastung (Nansenstraße) von 14.5 µg/m³ und des lokalen Verkehrsanteils von 3.1 µg/m³ durch die Unterschiede in den meteorologischen Bedingungen (insgesamt also 17.6 µg/m³) begründbar sind. Es verbleibt ein Differenzbetrag von ca. 1.4 µg/m³ zu dem tatsächlich eingetretenem Wert der durch die Unterschiede in den Verkehrsstärken bzw. Verkehrszusammensetzung (siehe oben), durch den Fehler des Prognosemodells und/oder der verbesserten Straßenreinigung bedingt sein kann. Bei der beobachteten mittleren Verkehrsabnahme zwischen den Zeiträumen des Anlernen des Modells (Z2 und Z3) und Z1 von 15 % wären ca. 1 µg/m³ der PM10-Zusatz- und - Gesamtbelastung durch die Verkehrsabnahme bedingt. Es verleiben somit 0.4 µg/m³. Wenn die Straßenreinigung also einen Minderungseffekt hat, dann kann dieser entsprechend dieser Auswertung im Mittel des Zeitraumes Z1 nicht größer als 0.4 µg/m³ (ca. 5 % des Verkehrsbeitrages) sein. Dies korrespondiert mit dem aus dem Verhältnis PM10- und NO x -Zusatzbelastung (siehe oben) abgeleiteten Wert von 6 %.

5 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 5 Insgesamt kann gesagt werden, dass wenn überhaupt ein Minderungseffekt durch die verbesserte Straßenreinigung vorliegt, dann liegt dieser entsprechend der durchgeführten Auswertungen im Bereich der natürlichen Variationen der Konzentrationen bzw. im Bereich der Unsicherheiten bei der Bestimmung der Zusatzbelastung bzw. der Ableitung von PM10-Emissionsfaktoren. Als Obergrenze für einen Minderungseffekt wurde ein Bandbreite von ca. 5 bis 6 % des Verkehrsbeitrages abgeschätzt. Die regelmäßige Straßenreinigung in der Frankfurter Allee lieferte somit nicht den erhofften deutlichen Minderungseffekt auf die PM10-Belastungen. Dies mag auch daran gelegen haben, dass dieser Zeitraum außerordentlich regenreich war.