Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Immissionsschutz, Klima, Aerodynamik, Umweltsoftware Mohrenstraße 14, D - 01445 Radebeul Telefon: +49 (0) 351 / 8 39 14-0 E-Mail: info.dd@lohmeyer.de URL: www.lohmeyer.de Berichtsentwurf vom 04.07.2008 ENTWICKLUNGSMASSNAHME HAUPTSTADT BERLIN - PARLAMENTS- UND REGIERUNGSVIERTEL LUFTSCHADSTOFFGUTACHTEN ZU DEN BEBAUUNGSPLANENTWÜRFEN II-201 DA UND II-201 DB,,HUMBOLDTHAFEN Auftraggeber: DSK Deutsche Stadt- und Grundstücksentwicklungsgesellschaft mbh Glinkastraße 28 10117 Berlin Dr. rer. nat. I. Düring Dipl.-Geogr. T. Hoffmann Dipl.-Met. A. Moldenhauer Juli 2008 Projekt 70477-08-01 Berichtsumfang 75 Seiten Büro Karlsruhe: An der Roßweid 3, 76229 Karlsruhe, Tel.: +49 (0) 721 / 6 25 10-0, E-Mail: info.ka@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 0 ERLÄUTERUNG VON FACHAUSDRÜCKEN...3 1 ZUSAMMENFASSUNG...5 2 AUFGABENSTELLUNG...8 3 VORGEHENSWEISE...9 3.1 Zusammenfassung der Beurteilungsmaßstäbe...9 3.2 Rechtliche Relevanz von Partikelimmissionen und zukünftige Entwicklung der Beurteilung...10 3.3 Berechnungsverfahren...12 3.3.1 Emissionsbestimmung Kfz-Verkehr...12 3.3.2 Emissionsbestimmung Schiffsverkehr...13 3.3.3 Immissionsbestimmung mit MISKAM...13 3.3.4 Überschreitungshäufigkeit der Stunden- und Tagesmittelwerte...15 4 EINGANGSDATEN...19 4.1 Verkehrsdaten Straßenverkehr...19 4.2 Verkehrsdaten Schiffsverkehr...21 4.3 Bebauung...25 4.4 Meteorologische Daten...25 4.5 Schadstoffhintergrundbelastung...27 5 EMISSIONEN...28 5.1 Betrachtete Schadstoffe...28 5.2 Methode zur Bestimmung der Emissionsfaktoren für Straßenverkehr...28 5.2.1 Motorbedingte Emissionsfaktoren...28 5.2.2 Nicht motorbedingte Emissionsfaktoren...31 5.3 Methode zur Bestimmung der Emissionsfaktoren für Schiffsverkehr...32 5.4 Emissionen...33
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG II 6 ERGEBNISSE...37 6.1 Stickstoffdioxidimmissionen...37 6.2 Feinstaubimmissionen (PM10)...43 6.3 Schwefeldioxidimmissionen (SO 2 )...45 6.4 Lufthygienische Gesamtbeurteilung und Planungshinweise...45 7 LITERATUR...48 ANHANG A1: BEURTEILUNGSWERTE FÜR LUFTSCHADSTOFF- KONZENTRATIONEN AN KFZ-STRASSEN...54 ANHANG A2: EMISSIONSMODELLIERUNG IN LUWAS...59 ANHANG A3: BERECHNUNGSVERFAHREN MISKAM / PROKAS...67 ANHANG A4: FEHLERDISKUSSION...73 Hinweise: 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.
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 3 0 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
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 4 hohe und nachts sehr niedrige Konzentration. Der Gesetzgeber hat deshalb zusätzlich zum Jahresmittelwert z. B. den so genannten 98-Perzentilwert (oder 98-Prozent-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 hängen in hohem Maße vom Fahrverhalten der Kfz ab, die sich in unterschiedlichen Betriebszuständen wie Leerlauf im Stand, Beschleunigung, Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit, Bremsverzögerung etc. befinden. Das typische Fahrverhalten der Kfz 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 5 1 ZUSAMMENFASSUNG Die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung Berlin führt gegenwärtig die Bebauungsplanverfahren II-201 da und II-201 db,,humboldthafen durch. Die Humboldthafenumbauung wird im Norden durch die Invalidenstraße, im Westen durch das Friedrich-List-Ufer, im Süden durch die Hugo-Preuß-Brücke und die angrenzenden Uferstraßen sowie im Osten durch das Alexanderufer begrenzt, wobei lediglich das Alexanderufer zum Geltungsbereich des B-Plans II-201 d gehört und eine Anliegerstraße ist. Für die B-Planverfahren ist ein Luftschadstoffgutachten für das Prognosejahr 2015 zu erstellen. Hierbei sind mittels Feinscreening die relevanten Luftschadstoffimmissionen zu ermitteln und zu bewerten. Neben dem Straßenverkehr ist auch der Schiffsverkehr durch den Humboldthafen zu berücksichtigen. Dieses Gutachten wird hiermit vorgelegt. Für die Berechnung der verkehrsbedingten Luftschadstoffe wurden die Schadstoffaufkommen durch den Straßenverkehr auf bestehenden und geplanten Straßen sowie auf den vorhandenen Wasserstraßen mittels mikroskaliger Modellrechnungen mit dem 3dimensionalen Strömungs- und Ausbreitungsmodell MISKAM betrachtet. Die Einflüsse der Randbebauung wurden damit explizit berücksichtigt. Aus den Belegungsdaten des Straßenverkehrs wurden unter Berücksichtigung der vom Umweltbundesamt veröffentlichten aktuellen Emissionsfaktoren (Stand 2004) die Emissionen auf allen Straßenabschnitten berechnet. Die Schiffsemissionen wurden mittels Programmsystem LUWAS (Luftschadstoffe an Wasserstraßen) der Bundesanstalt für Gewässerkunde ermittelt. Dabei wurde von einer im Durchschnitt 15 Jahre alten Schiffsflotte ausgegangen. Zusätzlich wurde abgeschätzt, wie sich die Situation im Jahr 2015 darstellen würde, wenn die komplette Schiffsflotte nach Maßgabe der RL 2004/26/EG bezüglich der Emissionsbegrenzung modernisiert wäre (optimistische Annahme). Unter Berücksichtigung der lokalrepräsentativen Windstatistik und der aus Messungen abgeleiteten Luftschadstoffvorbelastung wurden Ausbreitungsrechnungen durchgeführt. Betrachtet wurden die Schadstoffe NO 2, Feinstaub (PM10) und SO 2 für den Planfall 2015. Die Beurteilung erfolgt im Vergleich mit geltenden Beurteilungswerten, das sind Grenzwerte der 22. BImSchV. Lufthygienische Gesamtbeurteilung und Planungshinweise Der NO 2 -Jahresmittelgrenzwert an den straßenzugewandten Fassaden wird überall eingehalten.
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 6 An der Südfassade des MK H2B sowie der Ostfassade des MK H2A werden z. T. deutliche Überschreitungen des NO 2 -Jahresmittelwertes prognostiziert. Dies resultiert aus den dort zu erwartenden Emissionen des Schiffsverkehrs an der Anlegestelle, welcher wiederum an einer sehr schlecht durchlüfteten Stelle liegt. Auch bei der optimistischen Annahme einer kompletten Modernisierung der Schiffsflotte werden noch NO 2 -Grenzwertüberschreitungen im Bereich der Anlegestelle berechnet. Der NO 2 -Kurzzeitgrenzwert kann überall eingehalten werden. Der PM10-Jahresmittelgrenzwert kann außer an der Anlegestelle überall eingehalten werden. An der Anlegestelle werden wie auch beim NO 2 deutliche Grenzwertüberschreitungen prognostiziert. Beim PM10-24h-Grenzwert können an fast allen Fassaden Grenzwertüberschreitungen möglich sein. Außnahme hiervon sind die wasserzugewandten und die Ostfassaden der MK H1, MK H5 und MK H6. Hinweis: Die Grenzwerte der 22. BImSchV gelten für alle Bereiche, wo sich Menschen nicht nur vorübergehend aufhalten. Bei der Bewertung der Immissionen an Fassadenbereichen mit gewerblicher Nutzung ist daher die Arbeitszeit als Aufenthalts- bzw. Expositionszeit zu beachten und analog bei Gemeinschafts- oder Aufenthaltsräumen die geringere Aufenthaltsdauer. Aufgrund der an den Fassaden der MK H2A und MK H2B sehr hohen prognostizierten Schadstoffbelastungen ist aus Sicht des lufthygienischen Gutachters die Lage des Schiffsanliegers mit den dort zu erwartenden Emissionen problematisch. Folgende Reduktionsmöglichkeiten der Belastungssituation sollten untersucht werden: Die Lage des Schiffsanliegers sollte geprüft werden. Sie ist an einer Stelle geplant, an der die Durchlüftungsverhältnisse durch die Eckbebauung MK H2A und MK H2B in Hauptwindrichtung sehr eingeschränkt ist. Bessere bodennahe Durchlüftungsbedingungen finden sich z. B. im Bereich des MK H5 sowie des MK H3 (siehe Lohmeyer, 2008). Bei der Emissionsberechnung für die Schiffe an der Anlegestelle wurde in Abstimmung mit dem Auftraggeber vorausgesetzt, dass die Fahrgastschiffe jeweils 30 min dort liegen und dabei die Maschinen im Leerlauf betrieben werden. Es sollte geprüft werden, ob ein Ausschalten der Maschinen während des Anliegens möglich ist.
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 7 Bei der Emissionsberechnung für die Schiffe wurde wegen der geplanten Lage der Liegestelle senkrecht zur Schiffsroute angenommen, dass je Anlegevorgang 5-mal manövriert (Bremen, Beschleunigen) werden muss. Dies könnte gegebenenfalls durch eine optimierte Ausrichtung der Liegeplätze reduziert werden. Wenn die Liegestelle z. B. im Bereich zwischen MK H3 und MK H4 vorgesehen werden würde, könnten die Fahrgastschiffe gerade hinein- und rückwärts mit einmaliger Wendung wieder hinausfahren. Dort wären auch die Durchlüftungsverhältnisse besser.
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 8 2 AUFGABENSTELLUNG Die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung Berlin führt gegenwärtig die Bebauungsplanverfahren II-201 da und II-201 db,,humboldthafen durch. Die Humboldthafenumbauung wird im Norden durch die Invalidenstraße, im Westen durch das Friedrich-List-Ufer, im Süden durch die Hugo-Preuß-Brücke und die angrenzenden Uferstraßen sowie im Osten durch das Alexanderufer begrenzt, wobei lediglich das Alexanderufer zum Geltungsbereich des B-Plans II-201 d gehört und eine Anliegerstraße ist. Für die B-Planverfahren ist ein Luftschadstoffgutachten für das Prognosejahr 2015 zu erstellen. Hierbei sind mittels Feinscreening die relevanten Luftschadstoffimmissionen zu ermitteln und zu bewerten. Neben dem Straßenverkehr ist auch der Schiffsverkehr durch den Humboldthafen zu berücksichtigen. Für die Berechnung der verkehrsbedingten Luftschadstoffe werden die Schadstoffaufkommen durch den Verkehr auf bestehenden und geplanten Straßen bzw. Wasserstraßen mit dem prognostischen Strömungs- und Ausbreitungsmodell MISKAM betrachtet. Betrachtet werden die Schadstoffe NO 2, Feinstaub (PM10) und SO 2. Die Beurteilung erfolgt im Vergleich mit geltenden Grenzwerten der 22. BImSchV.
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 9 3 VORGEHENSWEISE Bei der Verbrennung des Kfz-Kraftstoffes wird eine Vielzahl von Schadstoffen freigesetzt, die die menschliche Gesundheit gefährden können. Im Rahmen des vorliegenden lufthygienischen Gutachtens ist zu prüfen, ob die durch die geplanten Baumaßnahmen verursachten Auswirkungen die Luftkonzentrationen der Schadstoffe (Immissionen) unter Berücksichtigung der bereits vorhandenen Hintergrundbelastung in gesetzlich unzulässigem Maße erhöhen. Der Vergleich der Schadstoffkonzentrationen mit schadstoffspezifischen Beurteilungswerten, z. B. Grenz- oder Vorsorgewerten, die vom Gesetzgeber zum Schutz der menschlichen Gesundheit festgelegt werden, lässt Rückschlüsse auf die Luftqualität zu. Für den Kfzund Schiffsverkehr relevant ist vor allem die 22. BImSchV. Die vorliegende Untersuchung konzentriert sich unter Berücksichtigung der o. g. Grenzwerte und der derzeitigen Konzentrationsniveaus auf die vom Straßen- und Schiffsverkehr erzeugten Schadstoffe Stickoxide und Feinstaubpartikel (PM10) bzw. SO 2 (nur Schiffsverkehr). Im Zusammenhang mit Beiträgen durch Kfz- und Schiffsverkehr sind im Prognosejahr 2015 die Schadstoffe Benzol, Blei und Kohlenmonoxid CO von untergeordneter Bedeutung. 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. Ruß ist Bestandteil von PM10. Die Beurteilung der Schadstoffimmissionen erfolgt durch Vergleich relativ zum entsprechenden Grenzwert. 3.1 Zusammenfassung der Beurteilungsmaßstäbe In Tab. 3.1 werden die in der vorliegenden Studie verwendeten und im Anhang A1 erläuterten Beurteilungswerte für die relevanten Autoabgaskomponenten zusammenfassend dargestellt. Diese Beurteilungswerte sowie die entsprechende Nomenklatur werden im vorliegenden Gutachten durchgängig verwendet. Die Beurteilung der Schadstoffimmissionen erfolgt durch den Vergleich relativ zum jeweiligen Grenzwert. Weiter orientiert sich die Bewertung an der Einstufung von Schadstoffimmissionen (siehe Tab. 3.2) durch die Landesanstalt für Umweltschutz, Baden-Württemberg (LfU, 1993).
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 10 Schadstoff Beurteilungswert Zahlenwert in [µg/m³] Jahresmittel Kurzzeit NO 2 Grenzwert bis 2009-200 (98-Perzentilwert) NO 2 Grenzwert ab 2010 40 200 (Stundenwert, maximal 18 Überschreitungen/Jahr) SO 2 Grenzwert ab 2005-350 (Stundenwert, maximal 24 Überschreitungen/Jahr 125 (Tagesmittelwert, maximal 3 Überschreitungen/Jahr PM10 Grenzwert ab 2005 40 50 (Tagesmittelwert, maximal 35 Überschreitungen/Jahr) Tab. 3.1: Beurteilungsmaßstäbe für Luftschadstoffimmissionen nach 22. BImSchV (2007) Immissionen in % der entsprechenden Grenzwerte Bewertung bis 10 % 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) 3.2 Rechtliche Relevanz von Partikelimmissionen und zukünftige Entwicklung der Beurteilung Ab 1. Januar 2005 gelten europaweit neue Grenzwerte der Luftqualität für PM10 (Feinstaub) zum Schutz der menschlichen Gesundheit. Die zuständigen Behörden sind verpflichtet, die Einhaltung dieser Grenzwerte sicherzustellen. Da in Berlin an mehreren Straßen Grenzwerte der 22. BImSchV überschritten sind, wurde der Luftreinhalte-/Aktionsplan Berlin 2005-2010 erarbeitet und im August 2005 vom Senat verabschiedet. Dieser Plan bestimmt, welche
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 11 Maßnahmen zur dauerhaften Verminderung von Luftverunreinigungen erforderlich sind. Der enthaltene Aktionsplan gibt vor, welche Maßnahmen kurzfristig zu ergreifen sind. Aus einem Grundsatzurteil des Bundesverwaltungsgerichtes (2004) zum Ausbau der Bergstraße in Dresden (B 170) können für Genehmigungsvorhaben von Straßen folgende wesentliche Schlussfolgerungen gezogen werden: Die Grenzwerte der 22. BImSchV dienen überwiegend dem Gesundheitsschutz und sind nicht nur gebietsbezogen sondern auch grundstücksbezogen einzuhalten. Straßenneubau- bzw. -ausbauvorhaben sollen von den zuständigen Planfeststellungsbehörden nicht zugelassen werden, wenn absehbar ist, dass die Einhaltung der Grenzwerte nicht mit Maßnahmen eines Luftreinhalteplans sichergestellt werden kann. Für die o. g. B 170 wurde davon ausgegangen, dass bei dieser geplanten vierspurigen innerstädtischen Ausfallstraße mit zukünftig hoher Verkehrsbelastung (43 000 Kfz/24h) mit größeren Steigungen, aber keiner schluchtartigen Bebauung keine atypische Situation vorlag. Die Aussage zu einer atypischen Situation wurde durch ein Urteil des Bundesverwaltungsgerichtes (2005) zum geplanten Neubau der A 72 präzisiert. Hier wurde darauf hingewiesen, dass dies insbesondere der Fall (ist), wenn die von einer planfestgestellten Straße herrührenden Immissionen bereits für sich genommen die maßgeblichen Grenzwerte überschreiten. Dieser Ausführung folgte auch das Verwaltungsgericht Berlin (2005) in einer Entscheidung zur Klage gegen die Tangentialverbindung Ost (TVO). Als besondere Umstände, die mit den Mitteln der Luftreinhaltung nicht vereinbar erscheinen, wurden hier zentrale Verkehrsknotenpunkte und starke Schadstoffvorbelastungen durch eine Vielzahl von Emittenten bzw. die extreme Überschreitung der Grenzwerte genannt. Diese Entscheidung wurde durch das Oberverwaltungsgericht Berlin-Brandenburg (2006) in einem Verwaltungsrechtsstreit ebenfalls zur o. g. TVO bestätigt. Dort wurde auch festgestellt, dass die Bewältigung möglicher innerhalb von Planfeststellungsverfahren festgestellten Grenzwertüberschreitungen auch in Luftreinhalteplänen erfolgen kann, wenn diese bereits aufgestellt sind. Weiterhin wurde in dieser Entscheidung festgestellt, dass eine vorhabenbe-
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 12 zogene Vorbelastungsmessung nicht notwendig ist, sondern eine Vorbelastungsbestimmung aus Daten repräsentativer Messstellen bzw. der Kombination Messung/Modell-rechnung akzeptabel ist. Grenzwerte für Partikel sind in der 22. BImSchV derzeit nur für PM10 festgelegt. Die EU arbeitet im Rahmen des CAFE (Clean Air For Europe)-Programms an der zukünftigen europäischen Luftreinhaltepolitik. Mit Beschluss vom 14. April 2008 hat der Europäische Rat der "Richtlinie 2008/50/EG des Europäischen Parlaments und des Rates über Luftqualität und sauberere Luft für Europa" formell zugestimmt. Die Richtlinie ist am Tag nach Veröffentlichung im Amtsblatt der Europäischen Union, am 11. Juni 2008, in Kraft getreten. Hauptelemente dieser Richtlinie sind die Einführung von Luftqualitätsstandards für PM2.5, die Möglichkeit zur Beantragung einer Fristverlängerung für die Einhaltung der Grenzwerte für PM10, NO 2 und Benzol unter bestimmten Randbedingungen, die Ausweitung der Möglichkeit der Berücksichtigung von Emissionsbeiträgen aus natürlichen Quellen bei Grenzwertüberschreitungen sowie die Klarstellung, an welchen Orten eine Beurteilung der Einhaltung der Grenzwerte nicht vorgenommen werden muss. Die Richtlinie muss spätestens zwei Jahre nach ihrem Inkrafttreten in nationales Recht umgesetzt werden. 3.3 Berechnungsverfahren 3.3.1 Emissionsbestimmung Kfz-Verkehr Auf der Grundlage der vom Auftraggeber zur Verfügung gestellten Verkehrsmengen werden für das Bezugsjahr 2015 (Planfall) die von den Kraftfahrzeugen emittierten Schadstoffmengen ermittelt. Die mittleren spezifischen Emissionen der Fahrzeuge einer Fahrzeugkategorie (PKW, leichte Nutzfahrzeuge, Busse etc.) werden mithilfe des Handbuchs für Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs HBEFA Version 2.1 (UBA, 2004) bestimmt. Die Emissionen der Feinstaubpartikel (PM10) des Straßenverkehrs aufgrund von Abrieb und Aufwirbelung werden auch im neuen HBEFA 2.1 nicht behandelt. Die PM10-Emissionsbestimmung für Abrieb und Aufwirbelung erfolgt auf der Grundlage neuester Ergebnisse aktueller Forschungsarbeiten (Düring und Lohmeyer, 2004). Die Vorgehensweise zur Emissionsbestimmung entspricht somit dem aktuellen Stand der Technik.
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 13 3.3.2 Emissionsbestimmung Schiffsverkehr Die Schiffsemissionen wurden auf Grundlage der vom Auftraggeber zur Verfügung gestellten Schiffsbelegungen mittels des derzeit aktuellen Programmsystems LUWAS (Luftschadstoffe an Wasserstraßen) der Bundesanstalt für Gewässerkunde (2000) berechnet. 3.3.3 Immissionsbestimmung mit MISKAM Um für den direkten Bereich der B-Plangebiete räumlich (horizontal und vertikal) differenzierte Aussagen zur Luftschadstoffbelastung im Planfall unter expliziter Berücksichtigung der Einzelgebäude zu erhalten, werden mikroskalige Modellberechnungen durchgeführt. Die Immissionsberechnungen erfolgen mit dem Strömungs- und Ausbreitungsmodell MISKAM in Version 5.02 (Eichhorn, 2007). MISKAM gehört zu den prognostischen Modellen vom Eulertyp. Es besteht aus zwei Teilen, einem Strömungsteil für die Modellierung der Umströmungsverhältnisse der Gebäude und einem Ausbreitungsteil zur Berechnung des Immissionsfeldes. MISKAM iteriert jeweils solange, bis das Strömungs- bzw. Konzentrationsfeld quasi stationär ist. Bei den Berechnungen wurden die Hinweise aus Eichhorn (2005) sowie der VDI-Richtlinie für prognostische Modelle beachtet (VDI 3783/9, 2005). Die Einhaltung des Kriteriums von VDI-RL 3783/9 wurde anhand von Sensitivitätsrechnungen für die Göttinger Straße in Hannover für ein Rechengebiet nachgewiesen, dass zusätzlich zum Untersuchungsgebiet einen Umkreis von ca. 400 m berücksichtigt. Das Rechengebiet ist somit deutlich größer als die Fläche des Untersuchungsgebietes. Das Rechengebiet (siehe im Vorgriff Abb. 4.1) wurden mit einem nichtäquidistanten Netz überzogen, dessen horizontale Auflösung zwischen 2 m im Zentrum des Untersuchungsgebietes und ca. 15 m am Gebietsrand variiert. Die Höhe des Rechengebietes beträgt 500 m. Die Abb. 3.1 zeigt die Gebäudekonfiguration im Rechengebiet. In die flächendeckenden Immissionsberechnungen gehen die Emissionen der Kraftfahrzeuge der betrachteten Straßenabschnitte sowie die Schiffsemissionen entsprechend Kapitel 5 ein.
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 14 Abb. 3.1: Blick in das MISKAM-Rechengebiet in Richtung Nord mit den berücksichtigten Gebäuden. Die Gebäude der B-Plangebiete sind blau eingefärbt. Es wurden 18 Strömungsrechnungen für die Windrichtungen 20 o bis 360 o sowie anschließend je 18 Ausbreitungsrechnungen für die betrachteten Schadstoffe NOx, PM10 und SO 2 für den Planfall 2015 durchgeführt. Dabei wurde jeweils neutrale thermische Schichtung der Atmosphäre angenommen. Im Rahmen der Modellvalidierung hat sich gezeigt, dass die mit MISKAM berechneten Immissionsfelder in sehr guter Näherung mit der Windgeschwindigkeit skalierbar sind. Untersuchungen haben ferner gezeigt, dass in dicht bebautem Gelände aufgrund der hohen städtischen Rauigkeit genug mechanische Turbulenz erzeugt wird, sodass näherungsweise von einer neutralen Schichtung im Untersuchungsgebiet ausgegangen werden kann (unabhängig von der großräumigen thermischen Schichtung). Aus diesem Grund wurde mit neutraler Schichtung gerechnet. Für jeden Schadstoff wurden aus den jeweils 18 Immissionsfeldern mit der Programmoberfläche WinMISKAM (SFI, 2001) unter Verwendung der Windstatistik, der Emissionshäufigkeitsverteilung (hergeleitet aus dem vorgegebenen Emissionswochengang) und der Schadstoffvorbelastung flächendeckend die Jahresmittelwerte (für NO2 zusätzlich den 98-Perzentilwert) berechnet. Die Umsetzung des bei Verbrennungsprozessen emittierten NO in NO 2 wird über eine empirische Konversionsformel berücksichtigt (vergleiche Anhang A3.2).
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 15 3.3.4 Überschreitungshäufigkeit der Stunden- und Tagesmittelwerte Überschreitungshäufigkeiten für Stickstoffdioxid und Feinstaub PM10 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. 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. 3.2). 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. 3.2 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.
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 16 140 120 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. 3.2: 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) 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 Vorgehensweise 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). Überschreitungshäufigkeiten für Schwefeldioxid Die Grenzwerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit sind als Überschreitungshäufigkeit von 350 µg SO 2 /m 3 gemittelt über 1 Stunde (nicht öfter als 24 Stunden im Kalenderjahr)
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 17 bzw. als Überschreitungshäufigkeit von 125 µg SO 2 /m 3 gemittelt über 24 Stunden (nicht öfter als an 3 Tagen im Kalenderjahr) definiert. Die Auswertung vorliegender gemessener SO 2 -Jahreszeitreihen von Messstationen aus Sachsen (Abb. 3.3) zeigen eine Abhängigkeit der Überschreitungshäufigkeiten, die etwa folgende Funktionen erfüllen: Anzahl 1h-Wert>350µg/m³ = a * exp[so 2 (Jahresmittel) * b] a = 0.53 b = 0.15 a * SO 2 (Jahresmittel) b a = 5.5 b = 117 für Jahresmittelwert < 26 µg/m³ für Jahresmittelwert >= 26 µg/m³ sowie Anzahl 24h-Wert>125µg/m³ = a * exp[so 2 (Jahresmittel) * b] a = 0.25 b = 0.147 für Jahresmittelwert < 21 µg/m³ a * SO 2 (Jahresmittel) b für Jahresmittelwert >= 21 µg/m³ a = 1 b = 16 Messwerte aus Berlin, bzw. neuere Messwerte bundesweit, die ähnliche Größenordnungen zur Bearbeitung von SO 2 -Grenzwertüberschreitungen aufweisen, liegen nicht vor, da in den letzten Jahren die SO 2 -Konzentrationen im allgemeinen auf Werte unter 10 µg/m³ im Jahresmittel gesunken sind. Deswegen werden o. g. Funktionen zur Beurteilung verwendet. Mit diesen Ansätzen ergeben sich 19 µg/m³ als Äquivalentwert für den Tagesgrenzwert sowie 26 µg/m³ als Äquivalentwert für den Stundengrenzwert.
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 18 SO 2 : Anzahl d. Stunden mit Konz. > 350 µg/m³ 192 180 168 156 144 132 120 108 96 84 72 60 48 36 24 12 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 SO 2 -Jahresmittelwert [µg/m³] 1995 1996 1997 1998 1999 Fit Abb. 3.3: Überschreitungshäufigkeit von 350 µg SO 2 /m³ im Stundenmittel als Funktion des SO 2 -Jahresmittewertes
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 19 4 EINGANGSDATEN Für die Emissions- bzw. Immissionsberechnungen sind als Eingangsgrößen die Lage des Straßen- und Wasserstraßennetzes im zu betrachtenden Untersuchungsgebiet, die Bebauungssituation und verkehrsspezifische Informationen von Bedeutung. Für das Untersuchungsgebiet wurden die Verkehrsdaten durch den Auftraggeber zur Verfügung gestellt. Das Untersuchungsgebiet liegt im Berliner Stadtbezirk Mitte, im Nahbereich des Berliner Hauptbahnhofs. Die Humboldthafenumbauung wird im Norden durch die Invalidenstraße, im Westen durch das Friedrich-List-Ufer, im Süden durch die Hugo-Preuß-Brücke und die angrenzenden Uferstraßen sowie im Osten durch das Alexanderufer begrenzt, wobei lediglich das Alexanderufer zum Geltungsbereich des B-Plans II-201 d gehört und eine Anliegerstraße ist. Die Lage des Untersuchungsgebietes mit dem umliegenden Straßennetz und ausgewählte Immissionsorte (IO) sind in Abb. 4.1 aufgezeigt. Im Plangebiet selbst sind überwiegend Mischnutzungen (Gewerbe, Hotels, Büros mit gelegentlichen Wohnungen) und Hauptverkehrsstraßen gelegen. Das Gelände ist eben. Relevante Längsneigungen treten deshalb nicht auf. Zur Bearbeitung der Aufgabe wurden vom Ingenieurbüro Lahmeyer die Lagepläne im Mai 2008 in digitaler Form zur Verfügung gestellt. Weitere Grundlagen der Immissionsberechnungen sind die basierend auf den Verkehrsdaten berechneten Schadstoffemissionen, die meteorologischen Daten und die Schadstoffvorbelastung. 4.1 Verkehrsdaten Straßenverkehr Die mittleren Verkehrsstärken für den Planfall 2015 beruhen auf Angaben vom Verkehrsplaner IVAS DRESDEN (2008). Die LKW-Anteile wurden aus den Planungen zur Invalidenstraße (Lohmeyer, 2007) übernommen. Die werktäglichen Verkehrsstärken und LKW-Anteile wurden dabei mit DTV (Kfz) = DTV w (Kfz) 0.94 und DTV (LKW) = DTV w (LKW) 0.86
Invalidenstraße Alt-Moabit Heidestraße Wi ly-brandt-straße Rahel-Hirsch-Straße Friedrich-List-Ufer B96 1 #S #S #S #S 4 3 #S 10 #S 2 BP II-201db BP II-201da #S 8 9 5 #S #S 6 #S Otto-von-Bismark-Allee 7 Kapelle Ufer Konrad-Adenauer-Straße Luisenstraße N Lageplan des Untersuchungsgebietes Bearbeitung: sowie die Lage der in den Immissionsrechnungen berücksichtigten Straßenabschnitte und Wasserstraßenabschnitte #S speziell ausgewertete Immissionsorte Straßen Tunnel Wasserstraßen Gebäude B-Plan Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Mohrenstraße 14, 01445 Radebeul Telefon 0351/ 83914-0 DSK Deutsche Stadt- und Grundstücksentwicklung mbh Bebauungsplanverfahren Bebauungsplanverfahren II -201 da und II-201 db "Humboldthafen" Datum Zeichen gezeichnet 25.06.08 VS geprüft 25.06.08 ID Projekt 70477-08-01 50 0 50 100 150 Meter Abb. 4.1
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 21 in Mittelwerte über alle Tage des Jahres umgerechnet. Für die Umrechnung des LKW-Anteils (% >2.8 t) auf LKW-Anteil (% >3.5 t) wurde der Faktor 1/1.17 angewendet (Bundesministerium für Verkehr, 1996). Die verwendeten Verkehrsbelegungsdaten sind in Abb. 4.2 aufgezeigt. Zur Berechnung der zeitlichen Verteilung der Emissionen werden zusätzlich zu den Verkehrsstärken und LKW-Anteilen die Verkehrstagesganglinien an Werktagen, Samstagen und Sonntagen benötigt, die insbesondere der Ermittlung der Kurzzeitbelastungen dienen. Die dazu verwendeten Verkehrstagesganglinien sind in Abb. 4.3 dargestellt. 4.2 Verkehrsdaten Schiffsverkehr Tab. 4.1 zeigt nach Angaben des Auftraggebers die Anzahl der das Untersuchungsgebiet jährlich passierenden Schiffe, aufgeteilt nach den für die Emissionsbestimmung erforderlichen einzelnen Schiffsklassen für den Istzustand im Jahr 2007 sowie den Planzustand im Jahr 2015. Klassifizierung der Schiffe Istzustand 2007 auf Spree Planzustand 2015 auf Spree Planzustand 2015 im Humboldthafen Tragfähigkeitstonnen Anzahl pro Jahr Anzahl pro Jahr Anzahl pro Jahr Güterschiffe 0-400 482 603 603 401-650 1 496 1 870 1 870 651-900 236 295 295 901-1 000 6 8 8 1 001-1 200 2 3 3 Fahrgastschiffe 21 566 26 958 20 219 Sportboote 10 343 12 929 3 232 Summe 34 131 42 666 26 230 Tab. 4.1: Jährliches Schiffsverkehrsaufkommen eingeteilt in Klassen für den Istzustand sowie den Planzustand 2015
42770/8% 6580/3% 6298/4% Verkehrsstärke Planfall 2015 Durchschnittliche Verkehrsstärke DTV Mo-So Kfz pro Tag und LKW-Anteil >3,5 t in Prozent 39198/8% 25098/7% 1692/3% 29986/7% N 47658/5% 32806/5% 15134/3% 12126/3% 14946/3% 3666/3% 7144/3% 54238/8% 11186/7% 8366/3% 19834/3% 12408/3% 10246/3% 1080021700325004340054200 Bearbeitung: Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Mohrenstraße 14, 01445 Radebeul Telefon 0351/ 83914-0 DSK Deutsche Stadt- und Grundstücksentwicklung mbh Bebauungsplanverfahren Bebauungsplanverfahren II -201 da und II-201 db "Humboldthafen" Datum Zeichen gezeichnet 06.06.08 FP geprüft 06.06.08 ID Projekt 70477-08-01 100 0 100 200 300 Meter Abb. 4.2
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 23 8 Montag bis Freitag Anteil an Tagesverkehrsmenge [%] 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Zeit[h] alle Kfz alle LKW Samstag Anteil an Tagesverkehrsmenge [%] 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Zeit[h] alle Kfz alle LKW Sonntag Anteil an Tagesverkehrsmenge [%] 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Zeit[h] alle Kfz alle LKW Abb. 4.3: Aus Zählwerten ermittelte Verkehrstagesganglinien Berlin Frankfurter Allee. Quelle: Rauterberg-Wulff 1999.
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 24 Die Fahrten 2007 für die Güterschiffe wurden aus Zählungen an der Schleuse Plötzensee übernommen, die der Fahrgastschiffe und Sportboote an der Schleuse Mühlendamm. Für das Prognosejahr 2015 wurde von einem Anstieg des Schiffsverkehrs um 25 % ausgegangen. Es wurde angesetzt, dass 100 % der auf der Spree fahrenden Güterschiffe ohne Halt durch den Humboldthafen durchfahren. 75 % der Fahrgastschiffe und 25 % der Sportboote fahren in den Hafen ein und wieder raus. Angaben über die Frequentierung der zukünftigen Anlegestelle im Humboldthafen sind nicht vorhanden. Für das vorliegende Gutachten kamen in Absprache mit dem Auftraggeber folgende Schätzwerte zur Anwendung: Es legen keine Güterschiffe an. Jedes Fahrgastschiff, was in den Humboldthafen einfährt, legt auch an. Zum An- und Ablegen sind insgesamt 5 Brems- bzw. Beschleunigungsmanöver erforderlich. Die Zeit für An- und Ablegen beträgt jeweils 6 Minuten. Die mittlere Liegezeit pro Schiff beträgt 30 min. In dieser Zeit läuft der Motor im Leerlauf. Jedes Sportboot, was in den Humboldthafen einfährt, legt an. Zum An- und Ablegen sind insgesamt 3 Brems- bzw. Beschleunigungsmanöver erforderlich. Die Zeit für An- und Ablegen beträgt jeweils 3 Minuten. Während der Liegezeit ist der Motor aus. Die erlaubte Fahrgeschwindigkeit auf der Spree und im Hafen sind 12 km/h. Nach Erhebungen an der Schleuse Plötzensee lag der Auslastungsgrad beladener Schiffe im Jahr 2007 im Mittel bei ca. 83 %. 58 % der Güterschiffe waren Leerfahrten. Nach den vorliegenden Zählungen des Schiffsverkehrs an Schleusen in Berlin ist kein dem Kfz-Verkehr entsprechender einheitlicher Tagesgang zu erkennen. In den Nachtstunden tritt praktisch kein Schiffsverkehr auf und über den Tag verteilen sich die Schiffe eher unregelmäßig. Einheitliche Spitzenstunden sind nicht zu erkennen. Werktags dominieren weitgehend Güterschiffe und an Wochenenden und Feiertagen Sportschiffe bzw. Fahrgastschiffe. Der Güterverkehr ist in den Wintermonaten am geringsten, ansonsten fast homogen auf die Monate verteilt. Der Sportbootverkehr tritt insbesondere in den Sommermonaten in Erscheinung. Aus diesen Erkenntnissen wurde ein Verkehrstagesgang angesetzt, der von 22.00 Uhr bis 06.00 Uhr keine Schiffsbewegungen vorsieht, von 06.00 Uhr bis 08.00 Uhr und 18.00 Uhr bis 21.00 Uhr stündlich 4 % des täglichen Verkehrs und von 08.00 Uhr bis 18.00 Uhr stündlich 8 % des täglichen Verkehrs. Von der mittleren durchschnittlichen täglichen
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 25 Verkehrsstärke sind an Werktagen 125 %, an Samstagen 50 % und an Sonntagen 25 % berücksichtigt. Das mittlere Alter der Schiffe wird nach Auskunft des Auftraggebers mit 15 Jahren angesetzt. 4.3 Bebauung Die Bebauung im Untersuchungsgebiet wurde als digitales Gebäudemodell aufbereitet. Im betrachteten Planfall wurden die bis zum 10.05.2007 vom Bezirk oder Senat festgesetzten Bebauungsplanungen berücksichtigt. Die detailliert berücksichtigte Gebäudekonfiguration für die MISKAM-Berechnungen ist in Abschnitt 3.3.3 aufgeführt. 4.4 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. Für die Ausbreitungsrechnungen wurden die meteorologischen Daten der Station Berlin-Grunewald verwendet, die als Zeitreihen für die Jahre 1997 bis 2002 vorlagen. Daraus wurde eine für das in diesem Gutachten gewählte Vorgehen zur Immissionsbestimmung erforderliche AKS unter Verwendung aller zur Verfügung gestellten Jahre erstellt, die in Abb. 4.4 dargestellt ist. Die Windmessung erfolgt dort in 25 m Höhe aufgrund der hohen Umgebungsrauigkeit. Die gemessenen Windgeschwindigkeiten entsprechen daher denen in 10 m Höhe bei freier Anströmung (effektive Anemometerhöhe = 10 m). Die häufigsten Windrichtungen liegen bei West bis Südwest. Die mittlere Windgeschwindigkeit beträgt 2.5 m/s.
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 26 Abb. 4.4: Ausbreitungsklassenstatistik erzeugt aus den Zeitreihen an der Station Berlin-Grunewald von 1997 bis 2002; Quelle: SenStadt Berlin (2004)
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 27 4.5 Schadstoffhintergrundbelastung Die Immission eines Schadstoffes im Nahbereich von Straßen setzt sich aus der großräumig vorhandenen Hintergrundbelastung und der straßenverkehrsbedingten Zusatzbelastung zusammen. Die Hintergrundbelastung entsteht durch Überlagerung von Immissionen aus Industrie, Hausbrand, nicht detailliert betrachtetem Nebenstraßenverkehr und weiter entfernt fließendem Verkehr sowie überregionalem Ferntransport von Schadstoffen. Es ist die Schadstoffbelastung, die im Untersuchungsgebiet ohne Verkehr auf den explizit in die Untersuchung einbezogenen Straßen vorliegen würde. Zur Bestimmung der Schadstoffhintergrundbelastungen lagen Werte aus Berechnungen von SenGuV Berlin für NO x und PM10 für 2005 und 2015 für das Untersuchungsgebiet vor. Die Wirkungen der geplanten Umweltzone sind in den Konzentrationen des Jahres 2015 bereits enthalten. Aus diesen wurden die in Tab. 4.1 angesetzten Werte abgeleitet (SenGuV Berlin, 2008). Der SO 2 -Jahresmittelwert wurde von SenGuV aus Messwerten abgeleitet und für 2015 abgeschätzt. Die Werte für NO x der Bezugsjahre 2005 und 2015 wurden in NO 2 -Werte konvertiert. Die so ermittelten und der vorliegenden Untersuchung zugrunde liegenden Schadstoffhintergrundbelastungen für die Bezugsjahre 2005 und 2015 sind in Tab. 4.1 zusammengefasst. Der fehlende Wert für das NO 2-98-Perzentil (NO 2 -I2) wurde dabei aus dem aktuellen Immissionsjahresbericht für den innerstädtischen Hintergrund abgeleitet. Schadstoff Hintergrundbelastung 2005 [µg/m³] Hintergrundbelastung 2015 [µg/m³] NO 2 -I1 26 21 NO 2 -I2 70 64 SO 2 -I1 3.5 3.0 PM10-I1 27 26 Tab. 4.1: Verwendete Schadstoffhintergrundbelastungen für die Bezugsjahre 2005 und 2015 I1 = Jahresmittelwert, I2 = 98-Perzentilwert
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 28 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. Bei starkem Schiffsverkehr können auch die SO 2 -Konzentrationen relevant sein. Deshalb wird dieser Schadstoff hier ebenfalls betrachtet. Die Konzentrationen für andere Luftschadstoffe wie 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 für Straßenverkehr 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. Die Emissionsfaktoren setzen sich aus motorbedingten und nicht motorbedingten (Reifenabrieb, Staubaufwirbelung etc.) Emissionsfaktoren zusammen. Die Ermittlung der motorbedingten Emissionen erfolgt entsprechend der Richtlinie VDI 3782, Blatt 7 Kfz-Emissionsbestimmung (2003). 5.2.1 Motorbedingte Emissionsfaktoren Die motorbedingten Emissionsfaktoren der Fahrzeuge einer Fahrzeugkategorie (PKW, leichte Nutzfahrzeuge, Busse etc.) werden mithilfe des Handbuchs für Emissionsfaktoren
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 29 des Straßenverkehrs HBEFA Version 2.1 (UBA, 2004) 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 (siehe Tab. 5.1), 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. Die Verkehrssituationen im Untersuchungsgebiet werden entsprechend den Gegebenheiten auf den einzelnen Streckenabschnitten und den Auswahlmöglichkeiten der Tab. 5.1 festgelegt.
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 30 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 31 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 der Untersuchungen des LfU Bayern (2003) angesetzt. 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 den Tab. 5.2 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.
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 32 Straßenparameter Verkehrssituation (Kürzel) Benzol Schadstoffkomponenten NO x Partikel (PM10) (nur Abrieb und Aufwirb.) Partikel (PM10) (nur Abgas) PKW LKW PKW LKW PKW LKW PKW LKW HVS1 0.00465 0.00530 0.178 3.006 0.022 0.200 0.00789 0.0543 HVS1Tunnel 0.00465 0.00530 0.178 3.006 0.010 0.200 0.00789 0.0543 HVS1_4 0.00469 0.00496 0.191 3.575 0.022 0.200 0.00978 0.0598 HVS1_4Tunnel 0.00469 0.00496 0.191 3.575 0.010 0.200 0.00978 0.0598 HVS2 0.00394 0.00762 0.168 3.721 0.030 0.300 0.00761 0.0733 HVS3 0.00417 0.00887 0.178 4.101 0.040 0.380 0.00806 0.0846 HVS4 0.00451 0.01215 0.188 4.960 0.050 0.450 0.00850 0.1113 HVS4Tempo30 0.00514 0.01385 0.169 4.464 0.050 0.450 0.00425 0.0557 Kern 0.00503 0.01458 0.209 5.187 0.090 0.800 0.00902 0.1250 LSA1 0.00417 0.00887 0.178 4.101 0.040 0.380 0.00806 0.0846 LSA2 0.00464 0.01309 0.195 5.034 0.060 0.600 0.00867 0.1162 LSA2_4 0.00488 0.01226 0.231 5.503 0.060 0.600 0.01068 0.1198 LSA3 0.00481 0.01410 0.202 5.147 0.090 0.800 0.00885 0.1221 Tab. 5.2: Emissionsfaktoren in g/km je Kfz für die betrachteten Straßen im Untersuchungsgebiet für das Bezugsjahr 2015 5.3 Methode zur Bestimmung der Emissionsfaktoren für Schiffsverkehr Die Schiffsemissionen wurden mittels Programmsystem LUWAS (Luftschadstoffe an Wasserstraßen) der Bundesanstalt für Gewässerkunde (Stand: 2000) berechnet. Die Berechnungsmethodiken und verwendeten Emissionsfaktoren sind im Anhang 2 erläutert. Modifikationen gegenüber der Ergebnisse des Programms wurden bzgl. des Schwefelgehaltes von Ottokraftstoff für die Sportboote vorgenommen. Hier wurde von den derzeitig erhältlichen schwefelfreien Kraftstoff mit 0.001 Gew.-% ausgegangen.