ANBINDUNG DES ÜBERSEEHAFENS AN DIE AUTOBAHN A 27 IN BREMERHAVEN - LUFTSCHADSTOFFGUTACHTEN

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Immissionsschutz, Klima, Aerodynamik, Umweltsoftware An der Roßweid 3, D-76229 Karlsruhe Telefon: +49 (0) 721 / 6 25 10-0 E-Mail: info.ka@lohmeyer.de URL: www.lohmeyer.de Messstelle nach 26, 28 BImSchG ANBINDUNG DES ÜBERSEEHAFENS AN DIE AUTOBAHN A 27 IN BREMERHAVEN - LUFTSCHADSTOFFGUTACHTEN Auftraggeber: BIS Bremerhavener Gesellschaft für Investitionsförderung und Stadtentwicklung mbh 27568 Bremerhaven Dr.rer.nat. R. Bösinger Dr.-Ing. W. Bächlin Juni 2007 Projekt 60863-07-01 Berichtsumfang 84 Seiten Büro Dresden: Mohrenstraße 14, 01445 Radebeul, Tel.: +49 (0) 351 / 83 914-0, E-Mail: info.dd@lohmeyer.de

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...1 1 ZUSAMMENFASSUNG...3 2 AUFGABENSTELLUNG...6 3 VORGEHENSWEISE...9 3.1 Beurteilungsmaßstäbe und betrachtete Schadstoffe...9 3.2 Berechnungsverfahren...10 3.2.1 Emissions- und Immissionsbestimmung mit PROKAS...10 3.2.2 Überschreitungshäufigkeit der Stunden- und Tagesmittelwerte...12 4 EINGANGSDATEN...14 4.1 Verkehrsdaten...14 4.2 Hintergrundbelastung...20 4.3 Meteorologische Daten...22 5 EMISSIONEN...24 5.1 Betrachtete Schadstoffe...24 5.2 Methode zur Bestimmung der Emissionsfaktoren...24 5.2.1 Motorbedingte Emissionsfaktoren...24 5.2.2 Nicht motorbedingte Emissionsfaktoren...26 5.3 Emissionen auf den betrachteten Straßenabschnitten...28 5.4 Emissionsbilanzen...34 6 IMMISSIONEN...35 6.1 Stickstoffdioxidimmissionen...35 6.2 PM10-Immissionen...46 6.3 Beurteilung...47 7 LITERATUR...50

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG II ANHANG A1 BEURTEILUNGSWERTE FÜR LUFTSCHADSTOFFKONZENTRATIONEN AN KFZ-STRASSEN...55 A2 BESCHREIBUNG DES NUMERISCHEN VERFAHRENS ZUR IMMISSIONSERMITTLUNG UND FEHLERDISKUSSION...59 A3 ABBILDUNGEN DER STICKSTOFFDIOXID-IMMISSIONEN FÜR DAS GESAMTE UNTERSUCHUNGSGEBIET...65 A4 ABBILDUNGEN DER PM10-IMMISSIONEN...75 Hinweise: Die Tabellen und Abbildungen sind kapitelweise durchnummeriert. Es werden Dezimalpunkte (= wissenschaftliche Darstellung) verwendet, keine Dezimalkommas.

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 1 ERLÄUTERUNG VON FACHAUSDRÜCKEN Emission / Immission Als Emission bezeichnet man die von einem Fahrzeug oder anderen Emittenten ausgestoßene Luftschadstoffmenge in Gramm Schadstoff 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. 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. Zweiundzwanzigste 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 / 98-Perzentilwert / Kurzzeitwert (Äquivalentwert) An den betrachteten Untersuchungspunkten unterliegen die Konzentrationen der Luftschadstoffe in Abhängigkeit von Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Verkehrsaufkommen etc. ständigen Schwankungen. Die Immissionskenngrößen Jahresmittelwert, 98-Perzentilwert 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 zum gleichen Jahresmittelwert führen wie eine zum Beispiel tagsüber sehr hohe und nachts sehr niedrige Konzentration. Der Gesetzgeber hat deshalb zusätzlich zum Jahresmittelwert z.b. den so genannten 98-Perzentilwert (oder 98-Prozent-

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 2 Wert) der Konzentrationen eingeführt. Das ist derjenige Konzentrationswert, der in 98 der Zeit des Jahres unterschritten wird. Die Zweiundzwanzigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (22. BImSchV) fordert die Einhaltung weiterer Kurzzeitwerte 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 98-Perzentil- bzw. Jahresmittelwerte. 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 Mit Feinstaub bzw. PM10 werden alle Partikel bezeichnet, die einen größenselektierenden Lufteinlass passieren, der für einen aerodynamischen Durchmesser von 10 µm eine Abscheidewirksamkeit von 50 aufweist.

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 3 1 ZUSAMMENFASSUNG Für die Planung einer leistungsfähigen Verkehrsanbindung zwischen der BAB A 27 und dem Überseehafen Bremerhaven sind Aussagen über die Luftschadstoffbelastung zu erarbeiten. Es sind die folgenden Planvarianten (mit Angabe der Kurzbezeichnung) zu betrachten: - P0.5 Variante 0.5, kurzer Tunnel in der Cherbourger Straße unter dem Knotenpunkt Langener Landstraße, - P0.6 Variante 0.6, teilgedeckeltes Trogbauwerk in der Cherbourger Straße von westlich Wurster Straße bis östlich Langener Landstraße, - P1.9 Variante 1.9, wie P0.6 jedoch als Tunnel, - P3.2 Variante 3.2, Tunnelbauwerk südlich der Cherbourger Straße unter der Claus- Groth-Straße und dem Eichenweg mit plangleichem Anschluss am Ostende, - P6.2A Variante 6.2, Nordvariante auf niedersächsischem Gebiet nördlich der Stadt Langen (mit verkehrslenkenden Maßnahmen auf der A 27), - P6.2C Variante 6.2, Nordvariante auf niedersächsischem Gebiet nördlich der Stadt Langen (mit Tempo 30 für LKW im bebauten Bereich der Cherbourger Straße und Sperrung des Zolltores Roter Sand für LKW), - P6.2D Variante 6.2, Nordvariante auf niedersächsischem Gebiet nördlich der Stadt Langen (mit LKW-Durchfahrtsverbot im Abschnitt Alfred-Wegener-Straße bis Wurster Straße und Sperrung des Zolltores Roter Sand für LKW) Für die Planvarianten und für den Nullfall (Prognose) wurden Immissionsberechnungen für die Situation in der Prognose für das Jahr 2020 durchgeführt. Die Verkehrsdaten für die Planvarianten liegen als Prognosewerte für das Jahr 2025 vor. Mit HBEFA (UBA, 2004) können Emissionsprognosen bis zum Jahr 2020 vorgenommen werden. Die Verkehrsprognose 2025 wurde für die Emissionsprognose 2020 angesetzt. Damit werden die Schadstoffemissionen tendenziell etwas überschätzt. Zusätzlich wurde der Analysefall 2006 bearbeitet. Zur Ermittlung der Immissionen im Untersuchungsgebiet werden mit dem Berechnungsverfahren PROKAS die Emissionen des Verkehrs auf den berücksichtigten Straßen und die Ausbreitung der freigesetzten Schadstoffe in der Luft berechnet. Die Schadstoffausbreitung wird für die auftretenden Kombinationen aus Emissionssituation, Windrichtung, Windgeschwindigkeit und atmosphärischen Stabilitätsbedingungen simuliert. Auf der Grundlage von lokalrepräsentativen Ausbreitungsklassenstatistiken und der aus Messungen abgeleiteten Hintergrundbelastung werden statistische Jahreskenngrößen der Immissionen ermittelt.

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 4 Die Beurteilung der Luftschadstoffimmissionen erfolgt im Vergleich mit bestehenden Grenzwerten der 22. BImSchV. Um die Unterschiede der verschiedenen Varianten beurteilen zu können, werden die Varianten auch untereinander bewertet. Die Untersuchung konzentriert sich unter Berücksichtigung der genannten Beurteilungswerte und der derzeitigen Konzentrationsniveaus auf die v.a. vom Straßenverkehr erzeugten Schadstoffe Stickstoffdioxid (NO 2 ) und Feinstaub (PM10). Ergebnisse Die ermittelten 98-Perzentilwerte der NO 2 -Immissionen erreichen an der straßennächsten Bebauung maximal 90 µg/m 3. Der nach der 22. BImSchV bis 2009 geltende Grenzwert von 200 µg/m 3 als 89-Perzentilwert und der ab 2010 gültige Grenzwert für die NO 2 -Kurzzeitbelastung (max. 18 Stundenmittel > 200 µg/m 3 ) ist in den Untersuchungsfällen unterschritten. Für die Analyse 2006 werden die höchsten NO 2 -Immissionen festgestellt. An der zur Straße nächstgelegenen Bebauung werden weniger als 36 µg/m 3 ermittelt. Die für den Nullfall (Prognose 2020) ermittelten NO 2 -Immissionen sind in der Fläche geringer als die für die Analyse 2006 festgestellten. Die straßennahen Immissionen sind für den Nullfall (Prognose 2025) von ähnlicher Größenordnung wie in der Analyse 2006. Die für das Jahr 2020 in den betrachteten Planfällen prognostizierten NO 2 -Jahresmittelwerte betragen an der nächstgelegenen Wohnbebauung weniger als 36 µg/m 3. Die flächenhaft deutlichsten Minderungen im Vergleich zum Nullfall (Prognose) werden für den Planfall P6.2D (Nordvariante mit Lkw-Durchfahrtverbot im Abschnitt Alfred-Wegener-Straße bis Wurster Straße) berechnet. Auch die Planvarianten mit langen Tunneln (P3.2 und P1.9) zeigen im Ausschnitt Cherbourger Straße deutliche Minderungen, allerdings sind in diesen Planvarianten die Bereiche um die Tunnelportale mit höheren Immissionen als im Nullfall (Prognose) belegt. Dort sind die NO 2 -Immissionen erhöht im Sinne der Tab. 3.2. Im Planfall 3.2 sind davon Gebäude betroffen, die im Nullfall mit leicht erhöhten Immissionen im Sinne der Tab. 3.2 belastet sind. Der ab 2010 gültige Immissionsgrenzwert der 22. BImSchV für NO 2 von 40 µg/m 3 im Jahresmittel wird in allen Untersuchungsfällen an beurteilungsrelevanten Untersuchungspunkten (Wohnbereichen) im Untersuchungsgebiet deutlich unterschritten. Die an straßennahen Untersuchungspunkten ermittelten NO 2 -Immissionen im Jahresmittel sind unter Berücksichtigung des Grenzwertes im Sinne der Tab. 3.2 als erhöhte Belastungen einzustufen. Abgesehen von diesem straßennahen Bereich sind die NO 2 -Immissionen im Untersuchungsgebiet leicht erhöht bis erhöht im Sinne der Tab. 3.2.

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 5 Die ermittelten PM10-Immissionen sind in den Prognosen 2020 geringer als in der Analyse 2006. An beurteilungsrelevanten Untersuchungspunkten (Wohngebäuden) werden weniger als 26 µg/m 3 im Jahresmittel erreicht. Die Varianten unterscheiden sich deutlich weniger voneinander als beim NO 2. Der nach der 22. BImSchV ab 2005 für PM10 gültige Immissionsgrenzwert von 40 µg/m 3 im Jahresmittel wird in allen Untersuchungsfällen an allen beurteilungsrelevanten Untersuchungspunkten unterschritten. Die PM10-Immissionen im Jahresmittel sind unter Berücksichtigung des Grenzwertes im Sinne der Tab. 3.2 als leicht erhöhte Belastungen einzustufen. In den Untersuchungsfällen wird an beurteilungsrelevanten Untersuchungspunkten (Wohnbebauung) der Äquivalentwert für die maximalen PM10-Tagesmittel deutlich unterschritten. Damit wird die Einhaltung des PM10-Kurzzeitwertes festgestellt, d.h. die zulässige Anzahl von 35 Überschreitungen des Grenzwertes für den PM10-Tageswert von 50 µg/m 3 wird nicht erreicht (s. Kap.3.2). Die Prognose der PM10-Emissionen ist mit Unsicherheiten behaftet, und für die Festlegung des Äquivalentwertes gibt es derzeit noch keine verbindlichen Vorgaben. Daher besitzen die bezüglich PM10 getroffenen Aussagen nicht die gleiche Güte wie diejenigen für die anderen Schadstoffe. Das Verfahren stellt jedoch den aktuellen Stand der Technik dar. Bewertung Die in den hier betrachteten Untersuchungsfällen prognostizierten PM10-Immissionen (Jahresmittel) und die Kurzzeitwerte der NO 2 -Immissionen unterschreiten den jeweiligen Grenzwert der 22. BImSchV sehr deutlich. Hinsichtlich der lufthygienischen Bewertung sind sie nicht bedeutsam. Auch die zulässigen PM10-Tagesmittelwerte werden nach den Berechnungen an den beurteilungsrelevanten Untersuchungspunkten eingehalten. Die relativ zum Grenzwert höchsten Immissionen zeigen die ermittelten NO 2 -Jahresmittelwerte. Alle anderen verkehrsbedingten Schadstoffkomponenten sind bezogen auf die Grenzwerte nach 22. BImSchV weniger sensitiv. Die für die Prognosefälle ermittelten NO 2 - Jahresmittelwerte unterschreiten an allen beurteilungsrelevanten Untersuchungspunkten (Bebauung) den Grenzwert von 40 µg/m 3 nach 22. BImSchV. Bei der flächenhaften Bewertung der NO 2 -Immissionen ergibt sich im Vergleich der Varianten die deutlichste Verbesserung gegenüber der Analyse bei der Variante 3.2 und diese ist somit am Besten zu bewerten. Bei der flächenhaften Bewertung der PM-10-Immissionen sind im Vergleich der Varianten untereinander auf niedrigem Niveau keine nennenswerten Unterschiede mehr zu verzeichnen. Die PM10-Immissionen brauchen daher bei der Variantenwertung nicht mehr berücksichtigt zu werden.

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 6 2 AUFGABENSTELLUNG Die BIS Bremerhavener Gesellschaft für Investitionsförderung und Stadtentwicklung mbh ist von der Stadt Bremerhaven beauftragt worden, die Projektsteuerung für die Planung einer leistungsfähigen Verkehrsanbindung zwischen der BAB A 27 und dem Überseehafen Bremerhaven durchzuführen. Im Rahmen der Vorplanungsphase wurden auf der Grundlage einer Linienplanung 5 Varianten ermittelt, bei der für die Nordumgehungsvariante (P6.2) unterschiedliche verkehrsbehördliche Festlegungen (A, C, D) betrachtet werden. Diese Varianten werden z.zt. in einem umfangreichen Wertungsverfahren geprüft. Es handelt sich hierbei um die Planvarianten (vorangestellt ist jeweils die hier verwendete Kurzbezeichnung): - P0.5 Variante 0.5, kurzer Tunnel in der Cherbourger Straße unter dem Knotenpunkt Langener Landstraße, - P0.6 Variante 0.6, teilgedeckeltes Trogbauwerk in der Cherbourger Straße von westlich Wurster Straße bis östlich Langener Landstraße, - P1.9 Variante 1.9, wie P0.6 jedoch als Tunnel, - P3.2 Variante 3.2, Tunnelbauwerk südlich der Cherbourger Straße unter der Claus- Groth-Straße und dem Eichenweg mit plangleichem Anschluss am Ostende, - P6.2A Variante 6.2, Nordvariante auf niedersächsischem Gebiet nördlich der Stadt Langen (mit verkehrslenkenden Maßnahmen auf der A 27), - P6.2C Variante 6.2, Nordvariante auf niedersächsischem Gebiet nördlich der Stadt Langen (mit Tempo 30 für LKW im bebauten Bereich der Cherbourger Straße und Sperrung des Zolltores Roter Sand für LKW), - P6.2D Variante 6.2, Nordvariante auf niedersächsischem Gebiet nördlich der Stadt Langen (mit LKW-Durchfahrtsverbot im Abschnitt Alfred-Wegener-Straße bis Wurster Straße und Sperrung des Zolltores Roter Sand für LKW) Für diese Planvarianten und für den Nullfall (Prognose) waren Immissionsberechnungen für die Situation in der Prognose durchzuführen. Zusätzlich war der Analysefall 2006 zu betrachten. Aufgabe der vorliegenden Untersuchung ist es, für die verschiedenen Untersuchungsfälle die PM10- und NO 2 -Immissionen zu ermitteln. Die Abb. 2.1 zeigt das Untersuchungsgebiet mit dem berücksichtigten Straßennetz und den Planvarianten. Für die Beurteilung der Schadstoffbelastung an den benachbarten Wohnbereichen wurden drei Untersuchungspunkte definiert, die an zur jeweiligen Straße nächstgelegenen Gebäuden liegen. Die Abb. 2.2 zeigt den Ausschnitt des Untersuchungsgebietes im Bereich Cherbourger Straße mit den ausgewählten Untersuchungspunkten.

Ñ A-But Cher Eich Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 7 Planvarianten P3.2 P0.6 / P1.9 P0.5 Variante P6.2 (A,C,D) AS Debstedt A 27 Ñ Ñ AS BHV-Überseehäfen 0 1000 2000 3000 Meter Abb. 2.1: Untersuchungsgebiet mit Abgrenzung für Emissionsbilanz (gelb), topografische Karte mit berücksichtigten Straßenabschnitten, Varianten der Straßenplanung (farbig)

Planvarianten P3.2 P0.6 / P1.9 P0.5 Cher Ñ Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Ñ Eich Ñ A-But 0 100 200 300 400 Meter Abb. 2.2: Untersuchungsgebiet - Ausschnitt Cherbourger Straße topografische Karte mit berücksichtigten Straßenabschnitten, Varianten der Straßenplanung (farbig, Tunnel bzw. teilgedeckelter Trog gestrichelt) und ausgewählten Untersuchungspunkten 8

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 9 3 VORGEHENSWEISE Die vorliegende Untersuchung betrachtet die Auswirkungen des Verkehrs auf die Luftschadstoffimmissionen im Untersuchungsgebiet. Grundlagen der Immissionsberechnungen sind die basierend auf den Verkehrsdaten berechneten Schadstoffemissionen (Kapitel 5), die meteorologischen Daten und die Hintergrundbelastung (Kapitel 4). 3.1 Beurteilungsmaßstäbe und betrachtete Schadstoffe Im Rahmen des vorliegenden Luftschadstoffgutachtens ist zu prüfen, ob die durch die geplanten Maßnahmen verursachten Auswirkungen die Luftkonzentrationen verkehrserzeugter Schadstoffe (Immissionen) unter Berücksichtigung der bereits vorhandenen Hintergrundbelastung in gesetzlich unzulässigem Maße erhöhen. Der Vergleich der Schadstoffkonzentrationen mit schadstoffspezifischen Beurteilungswerten, z.b. Grenzwerten, die vom Gesetzgeber zum Schutz der menschlichen Gesundheit festgelegt werden, lässt Rückschlüsse auf die Luftqualität zu. Die in der 22. BImSchV festgelegten Grenzwerte sind hier maßgebend und werden in der Beurteilung berücksichtigt (Anhang A1). Für die Beurteilung der Auswirkungen des Straßenverkehrs werden im vorliegenden Gutachten die Schadstoffe Stickstoffdioxid (NO 2 ) und Feinstaubpartikel (PM10) betrachtet. Unter Berücksichtigung der o.g. Grenzwerte und der derzeitigen Messwerte von Schadstoffimmissionen sind die Schadstoffe Benzol, Blei, Schwefeldioxid SO 2 und Kohlenmonoxid CO von untergeordneter Bedeutung (BLUES 2000-2005) und werden aus diesem Grund im vorliegenden Gutachten nicht weiter betrachtet. Für Stickstoffmonoxid NO gibt es keine Beurteilungswerte. Da die 23. BImSchV seit Juli 2004 außer Kraft gesetzt ist, ist die Betrachtung der Schadstoffkomponente Ruß rechtlich nicht mehr erforderlich. In Tab. 3.1 werden die in der vorliegenden Studie verwendeten Beurteilungswerte (Grenzwerte) für die relevanten Autoabgaskomponenten zusammenfassend dargestellt. Die Beurteilung der Schadstoffimmissionen erfolgt durch Vergleich relativ zum entsprechenden Grenzwert der 22. BImSchV. Die 22. BImSchV sieht für die Jahre zwischen dem Inkrafttreten und dem Jahr der Geltung des jeweiligen Grenzwertes Toleranzmargen vor. Grenzwert plus Toleranzmarge wird Übergangsbeurteilungswert genannt. Bei Überschreitung des Übergangsbeurteilungswertes entsteht die Erfordernis der Erstellung eines Luftreinhalteplans. Für den Jahresmittelwert von NO 2 bedeutet die Toleranzmarge beispielsweise eine Anhebung des Übergangsbeurteilungswertes gegenüber dem Grenzwert um 2 µg/m 3 pro Jahr vor 2010. Für das Jahr 2006

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 10 bedeutet das beispielsweise einen NO 2 -Grenzwert plus Toleranzmarge von 48 µg/m 3 im Jahresmittel. Schadstoff Beurteilungswert Jahresmittel Kurzzeit NO 2 Grenzwert bis 2009-200 µg/m 3 (98-Prozent-Wert) NO 2 Grenzwert ab 2010 40 µg/m 3 200 µg/m 3 (Stundenwert, maximal 18 Überschreitungen/Jahr) PM10 Grenzwert ab 2005 40 µg/m 3 50 µg/m 3 (Tagesmittelwert, maximal 35 Überschreitungen/Jahr) Tab. 3.1: Beurteilungsmaßstäbe für Luftschadstoffimmissionen nach 22. BImSchV (2002) Weiter orientiert sich die Bewertung an der Einstufung von Schadstoffimmissionen (siehe Tab. 3.2) durch die Landesanstalt für Umweltschutz, Baden-Württemberg (LfU, 1993). Immissionen in der entsprechenden Grenzwerte bis 10 Bewertung sehr niedrige Konzentrationen über 10 bis 25 niedrige Konzentrationen über 25 bis 50 mittlere Konzentrationen über 50 bis 75 leicht erhöhte Konzentrationen über 75 bis 90 erhöhte Konzentrationen über 90 bis 100 hohe Konzentrationen über 100 bis 110 geringfügige Überschreitungen über 110 bis 150 deutliche Überschreitungen über 150 hohe Überschreitungen Tab. 3.2: Bewertung von Immissionen nach LfU (1993) Baden-Württemberg 3.2 Berechnungsverfahren 3.2.1 Emissions- und Immissionsbestimmung mit PROKAS Es wird das Verfahren PROKAS angewendet, das im Anhang A2 beschrieben wird. Zur Ermittlung der Immissionen im Untersuchungsgebiet werden zunächst auf der Grundlage der vom Auftraggeber zur Verfügung gestellten Verkehrsmengen die von den Kraftfahrzeugen emittierten Schadstoffmengen ermittelt (Kap. 5). Mithilfe von Ausbreitungsrechnungen werden die durch diese Emissionen verursachten Luftkonzentrationen der Schadstoffe im Untersuchungsgebiet ermittelt. Auf der Grundlage von meteorologischen Daten (Kap. 4) und der Emissionsganglinien werden die statistischen Jahreskennwerte der Schadstoffkonzentratio-

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 11 nen ermittelt. Der so berechneten verkehrsbedingten Zusatzbelastung, verursacht vom Verkehr innerhalb des Untersuchungsgebietes, wird die Hintergrundbelastung (Kap. 4) überlagert. Die für die Ausbreitungsrechnungen notwendigen Daten zur Meteorologie und Hintergrundbelastung werden durch Auswertung von Messdaten erstellt bzw. abgeleitet. Die Emissionsberechnung erfolgt mit dem Modell PROKAS entsprechend den Vorgaben der VDI-Richtlinie Kfz-Emissionsbestimmung (VDI, 2003). Mithilfe der Informationen über Verkehrsflusskenngrößen (z.b. Straßentyp, Verkehrsdichte, zulässige Höchstgeschwindigkeit, Längsneigung usw.) werden sogenannte Verkehrssituationen sowie Stauanteile für die einzelnen Straßenabschnitte festgelegt, die als Attribute der Segmente digitalisiert werden. Die mittleren Emissionsfaktoren und Startzuschläge einer Fahrzeugkategorie (PKW, leichte Nutzfahrzeuge, Busse etc.) werden der vom Umweltbundesamt herausgegebenen Datenbank Handbuch für Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs HBEFA Version 2.1 (UBA, 2004) entnommen. Die PM10-Emissionen der Fahrzeuge aufgrund von Abrieb und Aufwirbelung werden auf der Grundlage aktueller Forschungserkenntnisse ermittelt (BASt, 2005, Düring und Lohmeyer, 2004). Die Schadstoffemissionsdichten auf den betrachteten Straßenabschnitten werden auf Grundlage der Verkehrsmengen und der den Verkehrssituationen zugehörigen Emissionsfaktoren unter Berücksichtigung von Kaltstartzuschlägen, Stauanteilen und Längsneigungseinflüssen berechnet. Die Verkehrsdaten für die Planvarianten liegen als Prognosewerte für das Jahr 2025 vor. Mit HBEFA können Emissionsprognosen bis zum Jahr 2020 vorgenommen werden. Die Verkehrsprognose 2025 wurden für die Emissionsprognose 2020 angesetzt. Damit werden die Schadstoffemissionen tendenziell etwas überschätzt. Die Straßenrandbebauung wird unter Berücksichtigung der Breite des Straßenraumes, der Höhe der Randbebauung und deren Lückigkeit einer Typisierung unter strömungstechnischen Gesichtspunkten zugeordnet und bei der Ausbreitungsrechnung berücksichtigt. Entsprechend der Aufgabenstellung werden konservative Annahmen hinsichtlich der Bebauung getroffen. Es werden unter Einbeziehung der Auftretenshäufigkeit aller möglichen Fälle der meteorologischen Verhältnisse (Wind- und Ausbreitungsklassenstatistik) und der zeitlichen Variation der Emissionen die auftretenden Immissionen berechnet. Aus der Häufigkeitsverteilung der berechneten verkehrsbedingten Schadstoffkonzentrationen (Zusatzbelastung) werden die statistischen Immissionskenngrößen Jahresmittel- bzw. Kurzzeitwerte des untersuchten Luftschadstoffes ermittelt. Dieser Zusatzbelastung, verursacht vom Verkehr innerhalb des Untersuchungsgebietes, wird die großräumig vorhandene Hintergrundbelastung überlagert. Die Hintergrundbelastung, die im Untersuchungsgebiet ohne die Emissionen auf

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 12 den berücksichtigten Straßen vorläge, wird auf der Grundlage von Messwerten an nahegelegenen Standorten abgeschätzt. 3.2.2 Überschreitungshäufigkeit der Stunden- und Tagesmittelwerte Die 22. BImSchV definiert u.a. als Kurzzeitgrenzwert für NO 2 einen Stundenmittelwert von 200 µg/m 3, der nur 18 mal im Jahr überschritten werden darf. Entsprechend einem einfachen praktikablen Ansatz basierend auf Auswertungen von Messdaten (Lohmeyer et al., 2000) kann abgeschätzt werden, dass dieser Grenzwert dann eingehalten ist, wenn der 98- Perzentilwert 115 µg/m 3 bis 170 µg/m 3 nicht überschreitet. Die genannte Spannbreite, abgeleitet aus der Analyse von Messdaten verschiedener Messstellen, ist groß; die Interpretationen der Messdaten deuten darauf hin, dass bei einer Unterschreitung des 98-Perzentilwertes von 130 µg/m 3 (= Äquivalentwert) der genannte Grenzwert für die maximalen Stundenwerte eingehalten wird. Für den o.g. Übergangsbeurteilungswert ergibt die analoge Betrachtung einen Äquivalentwert von 175 µg/m 3. Zur Ermittlung der in der 22. BImSchV definierten Anzahl von Überschreitungen eines Tagesmittelwertes der PM10-Konzentrationen von 50 µg/m 3 wird ein ähnliches Verfahren eingesetzt. Im Rahmen eines Forschungsprojektes für die Bundesanstalt für Straßenwesen wurde aus 914 Messdatensätzen aus den Jahren 1999 bis 2003 eine gute Korrelation zwischen der Anzahl der Tage mit PM10-Tagesmittelwerten größer als 50 µg/m 3 und dem PM10-Jahresmittelwert gefunden (Abb. 3.1). Daraus wurde eine funktionale Abhängigkeit der PM10-Überschreitungshäufigkeit vom PM10-Jahresmittelwert abgeleitet (BASt, 2005). Die Regressionskurve nach der Methode der kleinsten Quadrate ( best fit ) und die mit einem Sicherheitszuschlag von einer Standardabweichung erhöhte Funktion ( best fit + 1 sigma ) sind ebenfalls in der Abb. 3.1 dargestellt. Im Oktober 2004 stellte die Arbeitsgruppe,,Umwelt und Verkehr der Umweltministerkonferenz (UMK) aus den ihr vorliegenden Messwerten der Jahre 2001 bis 2003 eine entsprechende Funktion für einen best fit vor (UMK, 2004). Diese Funktion zeigt bis zu einem Jahresmittelwert von ca. 40 µg/m 3 einen nahezu identischen Verlauf wie der o.g.,,best fit nach BASt (2005). Im statistischen Mittel wird somit bei beiden Datenauswertungen die Überschreitung des PM10-Kurzzeitgrenzwertes bei einem PM10-Jahresmittelwert von 31 µg/m 3 erwartet. Im vorliegenden Gutachten wird wegen der Unsicherheiten bei der Berechnung der PM10- Emissionen sowie wegen der von Jahr zu Jahr an den Messstellen beobachteten meteorologisch bedingten Schwankungen der Überschreitungshäufigkeiten eine konservative Vorge-

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 13 hensweise gewählt. Dazu wird die in BASt (2005) angegebene best fit -Funktion um einen Sicherheitszuschlag von einer Standardabweichung erhöht. Mehr als 35 Überschreitungen eines Tagesmittelwertes von 50 µg/m 3 (Grenzwert) werden mit diesem Ansatz für PM10- Jahresmittelwerte ab 29 µg/m 3 abgeleitet. Dieser Ansatz stimmt mit dem vom Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen vorgeschlagenen Vorgehen überein (LUA NRW, 2006). Die Auswertungen der PM10-Messungen in den Jahren 2005 und 2006 an den BLUES- Messstellen (BLUES, 2005 und 2006) liegen generell unterhalb des hier verwendeten Ansatzes. Das heißt, dass die im vorliegenden Gutachten ermittelten PM10-Überschreitungstage eher überschätzt werden. 140 120 Anzahl PM10-Tagesmittel > 50 µg/m 3 100 80 60 40 Grenzwert Messwerte best fit best fit + 1sigma Anzahl = 35 20 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 PM10-Jahresmittel [µg/m 3 ] Abb. 3.1: Anzahl der Tage mit mehr als 50 µg PM10/m 3 im Tagesmittel in Abhängigkeit vom PM10-Jahresmittelwert für Messstationen der Länder und des Umweltbundesamtes (1999-2003) sowie die daraus abgeleiteten Funktionen (BASt, 2005)

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 14 4 EINGANGSDATEN Für die Emissions- bzw. Immissionsberechnungen sind als Eingangsgrößen die Lage des Straßennetzes im zu betrachtenden Untersuchungsgebiet und verkehrsspezifische Informationen von Bedeutung. Für das Untersuchungsgebiet wurden die Verkehrsdaten, Verkehrssituationen und Lagepläne vom Auftraggeber zur Verfügung gestellt. Weitere Grundlagen der Immissionsberechnungen sind die basierend auf den Verkehrsdaten berechneten Schadstoffemissionen (Kap. 5), die meteorologischen Daten und die Schadstoffhintergrundbelastung. Für die Emissions- bzw. Immissionsberechnungen sind als Eingangsgrößen die Lage der Straßen, der Bebauung und der sonstigen Emissionsquellen im zu betrachtenden Untersuchungsgebiet und verkehrsspezifische Informationen von Bedeutung. Die Verkehrsdaten, die Verkehrssituationen, die Lagepläne und die digitalen Daten des Bebauungskatasters wurden vom Auftraggeber zur Verfügung gestellt. Weitere Grundlagen der Immissionsberechnungen sind die basierend auf den Verkehrsdaten berechneten Schadstoffemissionen (Kap. 5), die meteorologischen Daten und die Schadstoffhintergrundbelastung. Grundlage der vorliegenden Untersuchung sind u.a. die nachfolgenden Unterlagen: Lage- und Höhenpläne (Auftraggeber) Verkehrsdaten (Planungsgemeinschaft Dr.-Ing. Walter Theine, Hannover) Jahres- und Monatsberichte des Bremer Luftüberwachungssystems BLUES (www.umwelt.bremen.de) Ausbreitungsklassenstatistik DWD-Station Bremerhaven (DWD) 4.1 Verkehrsdaten Die Verkehrsdaten wurden für die zu berücksichtigenden Straßen vom Verkehrsgutachter (Planungsgemeinschaft Dr.-Ing. Walter Theine, Hannover) zur Verfügung gestellt. Die Verkehrsbelegungsdaten bestehen aus Angaben der durchschnittlichen werktäglichen Verkehrsstärken (DTVw in Kfz/24h) und des LKW-Anteils auf den einzelnen Straßenabschnitten. Die für die Untersuchung angesetzten Verkehrsdaten im Untersuchungsgebiet sind in den Abb. 4.1 bis Abb. 4.4 dargestellt. Der Prognosehorizont für die Verkehrsdaten ist 2025. Diese Werte wurden für die Emissionsprognosen mit Bezugsjahr 2020 angesetzt. Zur Berechnung der zeitlichen Verteilung der Emissionen werden zusätzlich zu den jahresmittleren Verkehrsstärken und LKW-Anteilen die Verkehrstagesganglinien und die Verkehrsstärken an Werktagen, Samstagen und Sonntagen benötigt, die insbesondere zur Ermittlung

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 15 der Kurzzeitbelastungen dienen. Diese zeitliche Variation des Verkehrs wurde anhand von Angaben des Verkehrsgutachters sowie typischen Verkehrsganglinien abgeleitet (BASt, 2005a). Der durch den Hafen stark beeinflusste Schwerverkehr in Bremerhaven weist hohe Anteile großer LKW auf (vorwiegend Container-Transporte). In Abstimmung mit der Stadtverwaltung Bremerhaven wurden bei der Berechnung der verkehrsbedingten Emissionen folgende Anteile für den Schwerverkehr angesetzt: - 75 voll beladene Sattelzüge - 20 leere Sattelzüge - 5 Zugmaschinen ohne Auflieger.

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 16 5000 10000 15000 25000 20000 DTV [Kfz/24h] 5000 10000 15000 20000 25000 DTV [Kfz/24h] Abb. 4.1: Durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke (DTV) [Kfz/24h] oben: Analyse 2006 unten: Nullfall Prognose 2020/2025

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 17 5000 10000 15000 25000 20000 DTV [Kfz/24h] 20000 25000 10000 15000 5000 DTV [Kfz/24h] Abb. 4.2: Durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke (DTV) [Kfz/24h] Prognose 2020/2025, oben: Planfall P0.5 unten: Planfall P0.6 (=P1.9)

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 18 10000 15000 20000 25000 5000 DTV [Kfz/24h] Abb. 4.3: Durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke (DTV) [Kfz/24h] Prognose 2020/2025, oben: Planfall P3.2 und unten: Planfall P6.2A 5000 10000 15000 20000 25000 DTV [Kfz/24h]

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 19 5000 10000 15000 25000 20000 DTV [Kfz/24h] 20000 25000 10000 15000 5000 DTV [Kfz/24h] Abb. 4.4: Durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke (DTV) [Kfz/24h] Prognose 2020/2025, oben: Planfall P6.2C unten: Planfall P6.2D

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 20 4.2 Hintergrundbelastung Die Immissionskonzentration eines Schadstoffes setzt sich zusammen aus der großräumig vorhandenen Hintergrundbelastung und der verkehrsbedingten Zusatzbelastung. Die Hintergrundbelastung resultiert aus Schadstoffemissionen der Industrie, von Hausbrand und außerhalb des Untersuchungsgebietes liegendem Verkehr sowie aus dem überregionalen Ferntransport von Schadstoffen. Es ist die Schadstoffbelastung, die im Untersuchungsgebiet ohne die auf den explizit bei den Ausbreitungsrechnungen berücksichtigten Quellen vorliegen würde. Der Bremer Senat für Bau, Umwelt und Verkehr betreibt das Bremer Luftüberwachungssystem (BLUES) zur kontinuierlichen Immissionsüberwachung. In den Jahres- und Monatsberichten über die Immissionsmesswerte sind u.a. Angaben zu den statistischen Kenngrößen der gemessenen Luftschadstoffe zu finden (BLUES, 2000-2005). Die im Untersuchungsgebiet liegenden kontinuierlich betriebenen BLUES-Messstationen sind Bremerhaven- Hansastraße und Bremerhaven-Stresemannstraße (BHV-Verkehr). Die Station Hansastraße wird vom Betreiber als städtische Hintergrundstation typisiert. Die vorliegenden Daten für o.a. Stationen sind in der Tab. 4.1 aufgeführt. In der Stresemannstraße werden seit September 2005 für die beiden Schadstoffkomponenten Feinstaub (PM10) und Stickoxide (NO und NO 2 ) die Luftkonzentrationen messtechnisch ermittelt. Hier liegen noch keine statistischen Jahreskennwerte vor, daher wurden die Auswertungen für den Zeitraum 01.09.2005 bis 31.10.2006 eingetragen (BLUES, 2006). Die Hintergrundbelastung für das Untersuchungsgebiet wird auf dieser Grundlage abgeschätzt. Dabei wird berücksichtigt, dass auch die Station Hansastraße von Straßenverkehrsemissionen beaufschlagt wird. Mit Hilfe des Berechnungsverfahrens PROKAS wurden entsprechend der in Kap. 3 vorgestellten Vorgehensweise Ausbreitungsrechnungen für den Messstandort BHV-Verkehr (Stresemannstraße) durchgeführt. Mit dem Ansatz von Tab. 4.2 für die Hintergrundbelastung und den Ergebnissen der Ausbreitungsrechnungen können die gemessenen Immissionskonzentrationen nachvollzogen werden. Mit Hilfe von technischen Maßnahmen und politischen Vorgaben wird angestrebt, die Emissionen der o.a. Schadstoffe in den kommenden Jahren in Deutschland zu reduzieren. Deshalb wird erwartet, dass auch die großräumig vorliegenden Luftschadstoffbelastungen im Mittel im Gebiet von Deutschland absinken. Für das zu betrachtende Prognosejahr zeigen Abschätzungen (MLuS 02, 2005) bezogen auf die heutige Situation Reduktionen der Immissionen um bis zu 10. Diese Abschätzungen beziehen sich auf das Gebiet von Deutsch-

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 21 land; im Einzelfall kann die Entwicklung der Schadstoffkonzentrationen aufgrund regionaler Emissionsentwicklungen davon abweichen. In der vorliegenden Studie werden auf dieser Grundlage für die Immissionsprognosen die Werte der Tab. 4.2 für die Hintergrundbelastung im Untersuchungsgebiet angesetzt. Komponente Zeitraum BHV-Hansastr BHV-Verkehr NO 2 Jahresmittel [µg/m 3 ] NO 2 98-Perzentil [µg/m 3 ] PM10 Jahresmittel [µg/m 3 ] Anzahl PM10-Tagesmittel > 50 µg/m 3 [-] 2000 29 -- 2001 23 -- 2002 16 -- 2003 24 -- 2004 24 -- 2005 25 34 # 2000 65 -- 2001 63 -- 2002 43 -- 2003 59 -- 2004 60 -- 2005 67 -- 2000 -- -- 2001 21 -- 2002 22 -- 2003 25 -- 2004 21 -- 2005 22 27 # 2001 7 -- 2002 8 -- 2003 20 -- 2004 1 -- 2005 6 14 # Tab. 4.1: Jahreskenngrößen der Luftschadstoff-Messwerte an den BLUES-Stationen (# Messzeitraum 01.09.2005-31.10.2006) Schadstoff Jahresmittelwert [µg/m 3 ] 98-Perzentilwert [µg/m 3 ] 2006 Prognose 2020 2006 Prognose 2020 NO 2 22 20 60 55 PM10 22 20 -- -- Tab. 4.2: Angesetzte Hintergrundbelastungswerte im Untersuchungsgebiet

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 22 4.3 Meteorologische Daten Für die vorliegende Studie wird die Ausbreitungsklassenstatistik der Station Bremerhaven für die Jahre 1995 bis 2004 vom Deutschen Wetterdienst (DWD) verwendet. Sie wurde mit den Winddaten und der Bedeckung der Station Bremerhaven gerechnet. Die DWD-Station befindet sich im Hafenbereich, der Windgeber ist in 10 m über Grund installiert und frei anströmbar. Die effektive Anemometerhöhe unter Berücksichtigung der Rauigkeiten für den Untersuchungsbereich liegt bei 13.4 m. Die häufigsten Windrichtungen liegen um Südwest mit sekundären Maxima um Nordwest und Ost (Abb. 4.5). Die östlichen Windrichtungen sind mit geringeren Windgeschwindigkeiten verbunden. Die mittlere Windgeschwindigkeit liegt bei 5.1 m/s.

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 23 Abb. 4.5: Häufigkeitsverteilung von Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten für die Jahre 1995 bis 2004 an der DWD-Station Bremerhaven (Quelle: DWD)

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 24 5 EMISSIONEN 5.1 Betrachtete Schadstoffe Die Kraftfahrzeuge emittieren bei ihrem Betrieb eine Vielzahl von Schadstoffen. Die Relevanz dieser Schadstoffe ist recht unterschiedlich. Immissionsgrenzwerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit werden erfahrungsgemäß am ehesten bei NO 2 und PM10 erreicht, deshalb werden diese Stoffe im vorliegenden Gutachten detailliert betrachtet. Die Konzentrationen für andere Luftschadstoffe wie Benzol, SO 2, CO, Blei etc. sind im Vergleich zu ihren gesetzlichen Immissionsgrenzwerten deutlich geringer, deshalb werden sie hier nicht betrachtet. Ruß wird nicht betrachtet, da nach Aufhebung der 23. BImSchV durch die 33. BImSchV (2004) keine Beurteilungswerte für Ruß mehr vorliegen. 5.2 Methode zur Bestimmung der 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 PKW und LKW unterschieden. Die Fahrzeugart PKW enthält dabei die leichten Nutzfahrzeuge (lnfz) und Motorräder, die Fahrzeugart LKW versteht sich inklusive Lastkraftwagen, Sattelschlepper, Busse usw. Für die Fahrzeugart LKW wurde die besondere durch den Containerhafen beeinflusste Zusammensetzung berücksichtigt (siehe Kap. 4.1). Die Emissionsfaktoren 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). 5.2.1 Motorbedingte Emissionsfaktoren Die motorbedingten Emissionsfaktoren der Fahrzeuge einer Fahrzeugkategorie (PKW, leichte Nutzfahrzeuge, Busse etc.) werden mithilfe des Handbuchs für Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs HBEFA Version 2.1 (UBA, 2004) berechnet. Sie hängen für die Fahrzeugarten PKW und LKW im Wesentlichen ab von den Verkehrssituationen ( Fahrverhalten ), d.h. der Verteilung von Fahrgeschwindigkeit, Beschleunigung, Häufigkeit und Dauer von Standzeiten (siehe Tab. 5.1),

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 25 Verkehrssituation Beschreibung Autobahn AB>120 Autobahn ohne Tempolimit AB_120 Autobahn Tempolimit 120 AB_100 Autobahn Tempolimit 100 AB_80 Autobahn Tempolimit 80 AB_60 Autobahn Tempolimit 60 AB_Bau1 AB_Bau2 AB_StGo Außerortsstraßen AO1 AO2 AO3 Innerortsstraßen HVS1>50 HVS2>50 HVS3>50 HVS1 HVS2 HVS3 HVS4 Kern LSA1 LSA2 LSA3 NS_D NS_L StGo Autobahn Baustelle zweistreifig Autobahn Baustelle eng bzw. einstreifig Autobahn Stop and Go Außerortsstraße, guter Ausbaugrad, gerade Außerortsstraße, guter Ausbaugrad, gleichmäßig kurvig Außerortsstraße, guter Ausbaugrad, ungleichmäßig kurvig Hauptverkehrsstraße, Tempolimit >50 km/h, geringe Störungen Hauptverkehrsstraße, Tempolimit >50 km/h, mittlere Störungen Hauptverkehrsstraße, Tempolimit >50 km/h, starke Störungen Ortsdurchfahrt, vorfahrtsberechtigt, ohne Störungen Hauptverkehrsstraße, vorfahrtsberechtigt, geringe Störungen Hauptverkehrsstraße, vorfahrtsberechtigt, mittlere Störungen Hauptverkehrsstraße, vorfahrtsberechtigt, starke Störungen Innerortsstraße im Stadtkern Hauptverkehrsstraße mit Lichtsignalanlage, geringe Störungen Hauptverkehrsstraße mit Lichtsignalanlage, mittlere Störungen Hauptverkehrsstraße mit Lichtsignalanlage, starke Störungen Nebenstraße, geschlossene Bebauung Nebenstraße, locker bebaut Innerortsstraße bei Stop and Go Tab. 5.1: Definition der Verkehrssituationen laut Handbuch für Emissionsfaktoren (UBA, 2004). Für einige Verkehrssituationen ist bei einer Verkehrsdichte > 1 400 oder 1 500 Kfz/h je Fahrspur zusätzlich eine Verkehrssituation gebunden definiert.

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 26 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) und 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, 2004) entnommen. Darin ist die Gesetzgebung bezüglich Abgasgrenzwerten (EURO 2, 3,...) berücksichtigt. Die Längsneigung der Straßen ist aus Höhenplänen oder Lageplänen des Untersuchungsgebietes bekannt, der Kaltstarteinfluss innerorts für PKW wird entsprechend HBEFA angesetzt, der Kaltstarteinfluss für LKW wird aus UBA (1995) entnommen. Für den Beladungszustand der LKW wurde die Ansätze aus HBEFA übernommen. Die Verkehrssituationen im Untersuchungsgebiet werden entsprechend den Gegebenheiten auf den einzelnen Streckenabschnitten und den Auswahlmöglichkeiten der Tab. 5.1 festgelegt. 5.2.2 Nicht motorbedingte Emissionsfaktoren Untersuchungen der verkehrsbedingten Partikelimmissionen zeigen, dass neben den Partikeln im Abgas auch nicht motorbedingte Partikelemissionen zu berücksichtigen sind, hervorgerufen durch Straßen-, Kupplungs- 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, Kupplung und Straßenbelag) und infolge der Wiederaufwirbelung (Resuspension) von Straßenstaub entsprechend der in BASt (2005) sowie Düring und Lohmeyer (2004) beschriebenen Vorgehensweise angesetzt. Es werden zur Berechnung der Emissionen für die Summe aus Reifen-, Brems-, Kupplungs- und Straßenabrieb sowie Wiederaufwirbelung von eingetragenem Straßenstaub die in der Tab. 5.2 und Tab. 5.3 aufgeführten Emissionsfaktoren verwendet.

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 27 Straßenparameter spezifische Emissionsfaktoren je Kfz [mg/km] Verkehrssituation Längsneigung PKW LKW PKW LKW PKW NO x PM10 (Abgas) PM10 (Abrieb/Aufwirb.) LKW AB_120 +/-0 330 6 200 16 130 22 200 AO1 +/-0 220 6 800 7 140 22 200 HVS1 +/-0 270 7 800 11 170 22 200 HVS2 +/-0 260 9 700 10 230 30 300 HVS3 +/-0 270 10 700 10 270 40 380 LSA1 +/-0 270 10 700 10 270 40 380 LSA2 +/-0 300 13 100 11 370 60 600 LSA3 +/-0 310 13 200 12 390 90 800 d_io_m +/-0 320 12 000 12 320 40 380 LSA1_S +/-0 310 11 400 12 310 40 380 Tab. 5.2: Emissionsfaktoren in mg/km je Kfz bei Fahrbewegungen im Untersuchungsgebiet, Fahrzeugart LKW angesetzt mit 95 Sattelzüge (s Kap. 4.1), Bezugsjahr 2006 Straßenparameter spezifische Emissionsfaktoren je Kfz [mg/km] Verkehrssituation Längsneigung PKW LKW PKW LKW PKW NO x PM10 (Abgas) PM10 (Abrieb/Aufwirb.) LKW AB_120 +/-0 240 1 900 10 30 22 200 AB_80 +/-0 190 2 000 8 31 22 200 AB_80_4 +/-4 210 3 600 11 39 22 200 AO1 +/-0 150 2 600 5 40 22 200 AO1_2 +/-2 160 2 700 6 36 22 200 AO1_4 +/-4 150 3 700 7 47 22 200 HVS1 +/-0 170 3 400 7 54 22 200 HVS2 +/-0 160 4 300 7 72 30 300 HVS3 +/-0 170 4 700 8 81 40 380 LSA1 +/-0 170 4 700 8 81 40 380 LSA2 +/-0 190 5 800 8 106 60 600 LSA3 +/-0 190 5 800 8 109 90 800 d_io_m +/-0 210 5 300 9 93 40 380 LSA1_S +/-0 250 5 400 10 97 40 380 AB_80_Tunnel +/-0 190 2 000 8 31 10 200 AB_80_4_Tunnel +/-4 210 3 600 11 39 10 200 Tab. 5.3: Emissionsfaktoren in mg/km je Kfz bei Fahrbewegungen im Untersuchungsgebiet, Fahrzeugart LKW angesetzt mit 95 Sattelzüge (s Kap. 4.1), Bezugsjahr 2020

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 28 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. 5.3 Emissionen auf den betrachteten Straßenabschnitten Die im vorliegenden Fall angesetzten Verkehrssituationen sowie die Längsneigungen der betrachteten Straßen (falls ungleich Null durch Vorzeichen +/- von den Verkehrssituationen getrennt) sind der Abb. 5.1 zu entnehmen, klassifiziert wie im HBEFA (UBA, 2004) für Längsneigungsklassen in 2 -Stufen. Mithilfe des HBEFA ist bislang keine Prognose der Emissionsänderung infolge von Geschwindigkeitsbeschränkungen möglich. Für Tempo 30 können derzeit weder Emissionsfaktoren noch allgemein gültige Reduktionsfaktoren angegeben werden. Es gibt eine Reihe von Einflussfaktoren (Abstand der Knotenpunkte, Anbaustruktur, Ausbaugrad, Verkehrsbelegung etc.), deren Einfluss sich im Einzelfall stark voneinander unterscheidet, von denen aber das Emissionsminderungspotential in Tempo 30-Zonen stark abhängt. Die Emissionsminderung bei Tempo 30 wird entsprechend den Untersuchungen des LfU Bayern (2003) angesetzt. Tab. 5.2 und Tab. 5.3 geben einen Überblick über die zu diesen Verkehrssituationen gehörenden Emissionsfaktoren in den zu betrachtenden Bezugsjahren. Die Emissionen der betrachteten Schadstoffe NO x und PM10 werden für jeden der betrachteten Straßenabschnitte ermittelt. Dabei wirken sich sowohl die verschiedenen Verkehrsaufkommen und LKW-Anteile als auch die unterschiedlichen Verkehrssituationen aus. In den Abb. 5.2 bis Abb. 5.5 sind exemplarisch für die Prognosen 2020/2025 die ermittelten räumlichen Verteilungen der Emissionen für die Schadstoffe NO x und PM10 dargestellt.

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Verkehrssituation AB_120 AB_80 AB_80_Tunnel AO1 d_io_m HVS1 HVS2 HVS3 LSA1 LSA2 LSA3 29 0 1000 2000 3000 Meter Abb. 5.1: Verkehrssituationen auf dem berücksichtigten Straßennetz, Straßenabschnitte mit Längsneigungen von 2 und darüber sind dicker eingezeichnet

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 30 0.08 0.10 0.02 0.04 0.060 Emission [mg/(m s)] 0.02 0.04 0.060 0.08 0.10 Emission [mg/(m s)] Abb. 5.2: Mittlere NOx-Emissionsdichte auf dem Straßennetz im Untersuchungsgebiet Prognose 2020, oben: Nullfall unten: Planfall P0.5

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 31 0.06 0.08 0.10 0.02 0.04 Emission [mg/(m s)] 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 Emission [mg/(m s)] Abb. 5.3: Mittlere NOx-Emissionsdichte auf dem Straßennetz im Untersuchungsgebiet Prognose 2020, oben: Planfall P0.6 und unten: Planfall P1.9

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 32 0.06 0.08 0.10 0.02 0.04 Emission [mg/(m s)] 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 Emission [mg/(m s)] Abb. 5.4: Mittlere NOx-Emissionsdichte auf dem Straßennetz im Untersuchungsgebiet Prognose 2020, oben: Planfall P3.2 unten: Planfall P6.2A

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 33 0.06 0.08 0.10 0.02 0.04 Emission [mg/(m s)] 0.02 0.04 Abb. 5.5: Mittlere NOx-Emissionsdichte auf dem Straßennetz im Untersuchungsgebiet Prognose 2020, oben: Planfall P6.2C unten: Planfall P6.2D 0.06 0.08 0.10 Emission [mg/(m s)]

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 34 5.4 Emissionsbilanzen Für die betrachteten Untersuchungsfälle wurden wie oben beschrieben die streckenspezifischen Schadstoffemissionen auf dem in Abb. 2.1 dargestellten Straßennetz bestimmt. Als Grundlage für die weiteren Abwägungen wurden die Emissionen der Strecken innerhalb des in Abb. 2.1 gelb abgegrenzten Bereichs für jeden Untersuchungsfall aufsummiert. Die so ermittelten Gesamtemissionen der jeweiligen Streckennetze innerhalb dieses Bereichs sind in der Tab. 5.4 angegeben. Untersuchungsfall Summe der Emissionen [t/a] NO x PM10 Analyse 2006 142 12.3 Nullfall Prognose 2020/2025 120 15.0 Prognose 2020/2025 Planfall P0.5 117 14.7 Prognose 2020/2025 Planfall P0.6 113 14.2 Prognose 2020/2025 Planfall P1.9 113 14.2 Prognose 2020/2025 Planfall P3.2 112 14.1 Prognose 2020/2025 Planfall P6.2A 130 15.8 Prognose 2020/2025 Planfall P6.2C 151 17.8 Prognose 2020/2025 Planfall P6.2D 179 20.7 Tab. 5.4: Gesamtemissionen des jeweiligen Streckennetzes [t/a] im in Abb. 2.1 gelb abgegrenzten Bereich Die Emissionen der Analyse 2006 sind bei gleichem Streckennetz prinzipiell höher als die Emissionen in den Prognosefällen 2020/2025. Die Gesamtemissionen bei den Planfällen Nordvariante P6.2A, P6.2A und P6.2D sind generell höher wegen der größeren Fahrstrecken.