Feinstaub_Studie - Web viewDa das Tempolimit immer für das nächste Intervall angezeigt wird, die Messdaten aber vom vorigen Intervall stammen,

Sommersemester 2014

Department Umwelt- und Energieverfahrenstechnik

Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und

Abfallwirtschaft

Studiengang:

Industrieller Umweltschutz, Entsorgungstechnik und Recycling

Seminararbeit

Lehrveranstaltung:

Umweltsysteme Wasser/Boden/Luft

Feinstaub

Dominik BreinerDaniel Janz

Christoph KapperMichael Stattegger

Seminararbeit Feinstaub Sommersemester 2014

Inhaltsverzeichnis

I.) Charakterisierung von Feinstaub

I.A.) EinleitungI.B.) Einteilung von Schwebstaub inklusive

II.) Gesundheitliche Auswirkungen und Bewertungsmethodik

II.A.) Quantifizierung der Auswirkungen von Feinstaub auf die GesundheitII.B.) Das Health Impact Assessment

II.C.) Studie zum Einfluss von Feinstaub auf die Lebenserwartung in der Steiermark

III.) Entstehung von Feinstaub und Emittenten

III.A.)Einteilung nach Art des VerursachersIII.A.1.)Verursacher der natürlichen Staubbelastung III.A.2.)Anthropogene Quellen

IV.) Feinstaub Situation im Grazer Becken

V.) Gesetzliche Grundlagen

V.A.) Richtlinien der Europäischen UnionV.B.) BundesgesetzeV.C.) Luftbelastungsindex

VI.) Maßnahmen des Luftreinhalteprogramms 2011 für die Steiermark

VI.A.)Kernmaßnahmen VI.B.) Flankierende Maßnahmen

Dominik Breiner, Daniel Janz, Christoph Kapper, Michael Stattegger Seite 2


VII.) Brauchtumsfeuer

VIII.) Immissionsgesteuerte Verkehrsbeeinflussungsanlage

VIII.A.) KonzeptVIII.B.) AlgorithmusVIII.C.)DatenkontrolleVIII.D.) PrognosedatenVIII.E.)Berechnung der EmissionenVIII.F.)Berechnung der ImmissionVIII.G.)EntscheidungskriterienVIII.H.)Bestimmung der Schwellenwerte



I.) Charakterisierung von Feinstaub

I.A.) Einleitung

Staub ist ein komplexes, heterogenes Gemisch aus festen bzw. flüssigen Teilchen, die sich hinsichtlich ihrer Größe, Form, Farbe, chemischen Zusammensetzung, physikalischen Eigenschaften und ihrer Herkunft bzw. Entstehung unterscheiden. Üblicherweise wird die Staubbelastung anhand von Immissionen beziehungsweise Luftkonzentrationen verschiedener Größenfraktionen beschrieben.

Eine weitere Einteilung ist jene in primäre und sekundäre Partikel. Während primäre Partikel direkt in die Luft emittiert werden, müssen sekundäre Partikel erst durch luftchemische Prozesse aus den primären gebildet werden. Primäre Partikel werden daher auch Präkursoren (Vorläufer) genannt.

Im deutschen Sprachgebrauch hat sich die Bezeichnung Feinstaub für PM10, aber auch für PM2,5 eingebürgert. Feinstaub ist also kein einheitlich festgelegter Begriff, wird im folgenden aber als Synonym für PM2,5. verwendet. Eine weitere Bezeichnung für PM2,5 ist Feinststaub.

I.B.) Einteilung von Schwebstaub inklusive

Der Begriff Schwebstaub ( englisch TSP, Total Suspended Particles) bezeichnet alle von der Luft getragenen Teilchen. Der 1987 von der US-amerikanischen Umweltbehörde (Environmental Protection Agency, kurz EPA) veröffentlichte National Air Quality Standard ( kurz NAQS) führte zu einem Umdenken bei der Klassifizierung von Schwebstäuben. Während zuvor die Gesamtimmission (TSP) bewertet wurde, wurde das Augenmerk nun verstärkt auf kleinere Teilchen gerichtet, die von Nasenhaaren und Schleimhäuten kaum zurückgehalten werden können und somit


Abbildung 1: Rasterelektronenmikroskopaufnahme eines PM10 Filters


höhere Gesundheitsrisiken darstellen. Im oben genannten NAQS wurde der Standard eingeführt. PM ist die Abkürzung der englischen Bezeichnung für

Fein/Schwebstaub (Particulate Matter), während der Index 10 auf eine Korngrößenverteilung hinweist, deren Medianwert ( einen aerodynamischen Durchmesser von 10 µm aufweist. Das bedeutet, dass nicht wie allgemein angenommen nur Teilchen mit einem Durchmesser < 10 µm berücksichtigt, sondern zu einem gewissen Prozentsatz auch größere. wird so große Bedeutung beigemessen, da Partikel in diesem Bereich vonTeilchendurchmessern in den oberen Atemwegen schlecht zurückgehalten werden können. umfasst ausschließlichTeilchen, die maximal so groß sind wie Zellen, also mit dem freien Auge nicht sichtbar sind.

10 Jahre später (im Jahr 1997) wurde der NAQS um ergänzt. stellt den lungengängigen Feinstaub dar. Die Verteilungsfunktion von ist wesentlich steiler als jene von (d.h. sie umfasst ein geringeres Spektrum an auftretenden Korngrößen).

Unter Grobstaub versteht man heute im allgemeinen jene Partikel die zu große Durchmesser aufweisen um als charakterisiert zu werden.

Somit ergibt sich, dass sowohl Grobstaub als auch Teilmengen von Schwebstaub sind und wiederum eine Teilmenge von darstellt (siehe Abbildung 2)

Abbildung 2: Mengenverteilung von Staub

II.) Gesundheitliche Auswirkungen und Bewertungsmethodik

II.A.)Quantifizierung der Auswirkungen von Feinstaub auf die Gesundheit



Eine Quantifizierung der gesundheitlichen Auswirkungen von Schwebstäuben ist aufgrund der vielen Einwirkungsfaktoren äußerst schwierig. Es sind außerdem zahlreiche verschiedene Studien aus verschiedenen Gebieten zu berücksichtigen (epidemiologisch, toxikologisch, kontrollierte Exposition,....). Epidemiologische Studien haben recht hohe Aussagekraft, da die Exposition unter realen Bedingungen stattfindet und somit auch unterschiedliche Auswirkungen beispielsweise auf verschiedene Altersgruppen erfasst werden können. Weiters müssen keine Interspezies-Umrechnungen durchgeführt werden was bei Tierversuchen notwendig ist. Toxikologische Studien hingegen haben den Zweck die Plausibilität von Schädigungen durch Schadstoffe zu bewerten und wenn möglich Wirkungspfade zu ermitteln. Durch kontrollierte Exposition kann man zwar sehr genaue Daten über den Ursache-Wirkung-Zusammenhang erhalten, es werden allerdings nur geringfügig gefährliche, reversible Effekte untersucht und meist nur an gesunden Personen und nicht an solchen, bei denen eine besondere Gefährdung zu erwarten ist.

Aus epidemiologischen Studien lassen sich Konzentrations-Wirkungs-Kurven ableiten. Diese werden nach den folgenden beiden Methoden erstellt:

Zeitreihenstudien: Der Zusammenhang zwischen zeitlichen Änderungen der Schadstoffkonzentration und gesundheitlichen Effekten wird untersucht.

Kohortenstudien: Eine „Kohorte“ (bestimmte Anzahl von Individuen) wird über einen längeren Zeitraum beobachtet und Daten über zu untersuchende Effekte werden erfasst.

Im Allgemeinen sind Kohortenstudien bei der Erstellung von Konzentrations-Wirkungs-Kurven zu bevorzugen, da bei Zeitreihenstudien keine fundierte Aussage über die Dauer derjeweiligen Exposition getroffen werden kann.

Hier ein Beispiel für eine lineare Dosis-Wirkungs-Kurve: (E steht für Exposition, wobei Eo deren Referenzniveau darstellt)

Abbildung 3: Exemplarische Dosis-Wirkungs-Kurve



II.B.)Das Health Impact Assessment

Aus zahlreichen in Europa und anderen Kontinenten(beispielsweise von der WHO oder EPA) durchgeführten Studien geht hervor, dass Schwebstaub und speziell dessen kleinere Fraktionen negative Auswirkungen auf den menschlichen Organismus haben. Statistisch wurde bereits in mehreren Gebieten mit hoher Belastung eine Reduktion der Lebenserwartung erfasst. Um dem effektiv entgegenwirken zu können ist es notwendig präzise Informationen über Belastung und Wirkung von Schwebstäuben zu sammeln. Bei der Wirkungsabschätzung wird zumeist nach der „Health Impact Assessment“ Methode der WHO vorgegangen. Diese ist in Abbildung 3 schematisch dargestellt:

Mit Hilfe des Health Impact Assessments können nicht nur die gesundheitlichen Auswirkungen der derzeitigen Belastung quantifiziert sondern auch Auswirkungen von zukünftigen Emissionsreduktionsmaßnahmen beziehungsweise deren Unterlassung abgeschätzt werden. Diese Informationen werden in vielen Staaten als Gesetzesgrundlage herangezogen.

Das HIA basiert auf folgenden Prinzipien:


Abbildung 4: Vorgangsweise bei der Wirkungsabschätzung von Luftschadstoffen


1. Demokratisches Prinzip: Durch ein HIA sollte es auch der Bevölkerung ermöglicht werden an Entscheidungen, die direkten Einfluss auf die Lebensqualität haben, teilzunehmen

2. Gleichheitsprinzip: Es sollen wenn möglich Auswirkungen auf verschiedene Teile der Bevölkerung gesondert ermittelt werden (zum Beispiel nach Altersgruppen gegliedert).

3. Nachhaltige Entwicklung: Es sollen sowohl kurz- als auch langfristige Einflüsse berücksichtigt werden.

4. Verwendung von wissenschaftlichen Ergebnissen nach ethischen Maßstäben

II.C.)Studie zum Einfluss von Feinstaub auf die Lebenserwartung in der Steiermark

Zur Quantifizierung des Einflusses der Feinstaubbelastung auf die Gesundheit der österreichischen Bevölkerung wurden 2005 und 2009 (nur Steiermark) vom Umweltbundesamt ein regionalisiertes Health Impact Assessment durchgeführt. Die Konzentrations-Wirkungs-Beziehung wurde dabei aus der American Cancer Society Studie übernommen. Als Belastungsparameter wurde der Jahresmittelwert der -Konzentration aus den Jahren 2003-2004 beziehungsweise 2005-2008 herangezogen (Referenzwert 7 µg/ . Diese wurden aus den jeweiligen -Konzentrationen mittels Umrechnungsfaktor erhalten und die Auswirkungen auf die Lebenserwartung der Bevölkerung dann mittels des von der WHO entwickelten Softwaretools AirQ berechnet.

Die Ergebnisse für die Steiermark grafisch:



Abbildung 5: Reduktion der Lebenserwartung als Karte dargestellt

Abbildung 6: Exemplarische Werte für die Reduktion der Lebenserwartung in Monaten

Die bevölkerungsgewichtete Reduktion der Lebenserwartung laut der Studie aus dem Jahr 2009 beträgt in der Steiermark etwa 7,3 Monate, bei 31% der Bevölkerung sind es 6-8 Monate (ländliche außeralpine Gebiete), bei weiteren 24% sind es 10-12 Monate (vorrangig im Ballungsraum Graz, in Leoben und in Kapfenberg).



Abbildung 7: Verteilung der Einwohnerzahl in Relation zur Lebenserwartungreduktion in der Steiermark



Abbildung 8: Ergebnisse der österreichweiten Studie aus dem Jahr 2005, als Landkarte dargestellt

Abbildung 9: Vergleich der Ergebnisse aus den beiden Studien

Aus obiger Abbildung ist ersichtlich, dass die Ergebnisse der 2005 durchgeführten Studie durchschnittlich höher ausfallen als jene der Studie 2009, beide ergaben jedoch eine deutliche Reduktion der Lebenserwartung durch Feinstaub. Die Unterschiede in den Ergebnissen sind mit etwas höheren Messwerten und unterschiedlicher Bewertung von Einflussfaktoren begründbar. Unsicherheiten treten beispielsweise aufgrund der



unterschiedlichen Bewertung der Einzugsgebiete verschiedener Messtellen auf. Hierbei wird immer auf ein sinnvolles Kosten/Nutzen-Verhältnis geachtet (viele Messstellen erhöhen sowohl die Genauigkeit einer Studie als auch die Kosten).

III.) Entstehung von Feinstaub und Emittenten

III.A.)Einteilung nach Art des Verursachers

Feinstaub Quellen kann man in anthropogene und natürliche Emittenten einteilen. Welche Quelle der dominierende Faktor ist hängt von der örtlichen Situation ab. So wird beispielsweise die Feinstaub Belastung auf einer unbewohnten Vulkaninsel hauptsächlich natürlichen Ursprungs sein, die Belastung in einer Großstadt wird aber zu einem großen Teil aus anthropogenen Emittenten stammen.

III.A.1.)Verursacher der natürlichen Staubbelastung

die Erosion von Gesteinen (hauptsächlich durch Wasser und Wind) samt folgender Deflation, beispielsweise Sahara-Staub und sonstige Flugstäube

Kleinstlebewesen, z.B. Pilzsporen Partikelneubildung aus Vorläufern in der Atmosphäre Pflanzen (Pollen vieler Pflanzen können Allergien auslösen; Pollenflugkalender) Seesalz durch Gischt und Trocknung Vulkanausbrüche Waldbrände kosmischer Partikeleinfall

III.A.2.)Anthropogene Quellen

Wirtschaft: o Industrieo Schüttgutumschlago Industriefeuerungeno Bergbau (Tagebau)

Verkehr: o Straßenverkehr:

Abgase der Otto-Motoren



Diesel-Motoren (siehe: Dieselruß) Abrieb von Fahrzeugkatalysatoren Antriebssysteme (Kardanwellen, Dichtungen, Getrieben) Bremssysteme (Abieb) Reifen (Gummireifenabrieb) Straßenbelag http://de.wikipedia.org/wiki/Abrieb Aufwirbelung von Straßenstaub Winterdienst

o Luftverkehr, Schiffsverkehr und sonstiger Verkehr: Abgase der

Turbinen-Antriebe Düsen-Antriebe (Raketen-Antriebe)

Partikel durch verglühende Satelliten und Raketen-Antriebsstufeno Schienenverkehr:

Abgase der Diesel-Motoren Bremssand Abrieb Rad-Schiene Abrieb Kohleleiste des Stromabnehmers und der Oberleitung Zermahlung des Schotters

Privathaushalte und Kleinverbraucher: o Heizungen

Gas-Brenner Öl-Brenner Holzheizungen andere Heizungen

o sonstiges

Elektrizitäts- und Fernheizwerkeo Öl-Brenner, Gas-Brenner, Kohle-Brennero Filterstäubeo Kühlmittel

Landwirtschafto Tierhaltungo Sonstige

Erosion von Baumitteln o Asbest (Eternit )o Sonstige

Pyrotechnik o Silvester( Anstieg der Feinstaub Belastung auf bis zu 1000μg/m³)


http://de.wikipedia.org/wiki/Abrieb


o Sonstige

In geschlossen Räumen o Rauchen o Laserdrucker und Kopierer(bis 2Milliarden Partikel pro Seite )o Kerzen o Kochaktivitäten o Staubsauger

IV.) Feinstaub Situation im Grazer Becken

Durch die schlechte Luftzirkulation in Tal und Beckenlagen im Süd-Östlichen Alpenvorland ist die Feinstaub Belastung in Graz aber auch in anderen Gebieten (siehe Grafik) in der Steiermark, im Vergleich zu anderen Regionen in Österreich besonders schlecht. Deshalb gelten 333 (60%) Gemeinden in der Steiermark als Feinstaub-Sanierungsgebiet. Diese betroffenen Gemeinden wurden in 4 Gebiete eingeteilt.

1. Großraum Graz2. Mittelsteiermark3. Mittleres Murtal4. Mur-Mürz-Furche

Hinzu kommt, dass gerade in den Wintermonaten in welchen bedingt durch die Heizsaison die Feinstaub Belastung besonders hoch ist, die Luftzirkulation durch



Inversionswetterlagen noch verschlechtert wird. Diese Schwankungen zwischen Sommer und Winter kann man sehr schön in der unteren Grafik sehen. Weiters ist erkennbar was für eine starken Einfluss die Metrologie auf die Feinstaubbelastung hat.

Längerfristige Trends können nur über große Zeiträume beobachtet werden. Ein deutlicher Rückgang lässt sich beispielsweise bei den Jahresmittelwerten der PM 10 Belastung in GrazMitte beobachten.



Zu den Hauptemittenten zählen im Grazer Becken vor allem Verkehr mit 45% und Hausbrand mit 31%, in zweiter Linie Landwirtschaft und Industrie. Die Abschätzung der jeweiligen Beiträge divergiert jedoch stark nach Standort.

Zu beachten ist auch, dass ein nicht unerheblicher Teil des Feinstaubes nicht regional in Graz emittiert wird sondern über Ferntransport aus anderen Regionen im In- und Ausland ins Grazer Becken importiert wird. Am meisten Feinstaub-Ferntransport ist aus Slowenien, Kroatien, Rumänien, Serbien, Ungarn, Slowakei, Polen, Niederösterreich und Wien zu beobachten. Im nachfolgenden Diagramm wird die Herkunftszuteilung grafisch dargestellt.



V.) Gesetzliche Grundlagen

V.A.) Richtlinien der Europäischen Union

Die in den Richtlinien der Europäischen Union festgelegten Immissionsgrenzwerte unterscheiden sich teilweise von jenen, welche im österreichischen Recht verankert sind. Das Immissionsschutzgesetz Luft Österreichs besitzt im Vergleich zu den EU-Richtlinien strengere Auflagen bezüglich der Grenzwerte mancher Schadstoffe bzw. der Toleranzmargen, die nicht vorgesehen sind im IG-L.

In der folgenden Tabelle sind die für das Jahr 2012 gültigen Immissionsgrenzwerte dargestellt.

Immissionsgrenzwerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit [μg/m³]



V.B.) Bundesgesetze

Immissionsschutzgesetz - Luft

Die wesentlichen Ziele dieses Gesetzes sind:

der dauerhafte Schutz der Gesundheit des Menschen, des Tier- und Pflanzenbestands, sowie der Kultur- und Sachgüter vor schädlichen Luftschadstoffen

der Schutz des Menschen vor unzumutbar belästigenden Luftschadstoffen die vorsorgliche Verringerung der Immission von Luftschadstoffen die Bewahrung und Verbesserung der Luftqualität, auch wenn aktuell keine Grenz-

und Zielwertüberschreitungen registriert werden

Um diese Ziele zu erreichen wird eine bundesweit einheitliche Überwachung der Schadstoffbelastung der Luft durchgeführt. Die Schadstoffbelastung wird nach folgenden Kriterien bewertet:

durch Immissionsgrenzwerte, deren Einhaltung bei Bedarf durch die Erstellung von Maßnahmeplänen sicherzustellen ist,



durch Alarmwerte, bei deren Überschreitung Sofortmaßnahmen zu setzen sind und durch Zielwerte, deren Erreichen anzustreben ist.

In den folgenden Tabellen sind die für das Jahr 2012 gültigen Immissionsgrenzwerte bzw. Immissionszielwerte dargestellt.

Immissionsgrenzwerte (Alarmwerte, Zielwerte) [μg/m³] gemäß Anlagen 1 und 5a IG-L

Immissionsgrenzwerte für die Deposition (Anlage 2 IG-L)



Immissionszielwerte gemäß Anlage 5b IG-L (Gesamtgehalt in der PM10-Fraktion als Durchschnitt eines Kalenderjahres)

V.C.) Luftbelastungsindex

Der Luftbelastungsindex gibt einen Überblick über die Schadstoffbelastung der Steiermark. Zur Berechnung des Luftbelastungindex werden die Schadstoffwerte von Schwefeldioxid, Stickstoffdioxid und PM10 herangezogen, da diese an vielen Messstellen des Landes Steiermark gemessen werden.

Die Methode zur Berechnung stützt sich auf die von [BAUMÜLLER 1995] vorgeschlagene Berechnungsmethode, welche die oben genannten Luftschadstoffe in Relation zum jeweiligen Grenzwert des Immissionsschutzgesetz Luft setzt.

Formel Luftbelastungsindex



In der Folge werden die Ergebnisse aufsummiert und daraufhin eine Indexzahl errechnet, welche nach folgender Skala bewertet wird.

Bewertungsskala für Luftbelastungsindex

Die folgende Übersicht gibt einen Überblick über die Belastungsstufen aller steirischen Stationen.

Luftbelastungsindex steirischer Stationen - Jahresübersicht



VI.) Maßnahmen des Luftreinhalteprogramms 2011 für die Steiermark

Von der steiermärkischen Landesregierung wurden im Luftreinhalteprogramm 2011 10 Kernmaßnahmen, 5 flankierende Maßnahmen und 30 zusätzliche Maßnahmen erarbeitet um die Luftsituation in der Steiermark zu verbessern. In diesem Maßnahmenpaket geht es nicht nur um die Feinstaubreduktion sondern vor allem auch um die NOx Verminderung.

VI.A.)Kernmaßnahmen

KM1: Emissionsminderung Off-Road-Maschinen

Hierbei ist vorgesehen, dass mobile Maschinen und Geräte, die bestimmte Abgasklassen nach MOT-V nicht erreichen, in Sanierungsgebieten nicht betrieben werden dürfen. Die Beschränkungen sollten hierbei in PM10 Sanierungsgebieten nur in den Wintermonaten gelten. Bei vollständiger Umsetzung der Maßnahme wird eine Reduktion von 7,2t/a PM erwartet.

KM2:Fahrzeugtausch bei Stadt- und Linienbussen

Durch einen Austausch der gesamten Grazer Busflotte (inkl. Euro III) durch Busse mit höheren Emissionsstandards (EURO-VI,EEV(Enhanced Environmentally Friendly Vehicle)) wird eine Reduktion von 2,1 t/a erwartet.

KM3: Feldüberwachung von schweren Nutzfahrzeugen

Kontrollmaßnahme zur Überwachung, ob moderne LKWs mit SCR(selektive katalytische Reduktion)-Anlagen auch wirklich den Zusatzstoff (Harnstoff-Addblue) verwenden. Maßnahme um NOx Emission zu reduzieren.

KM4: Emissionsoptimierte Ampelschaltung

Stop- and Go-Verkehr verursacht im Vergleich zu einer gleichmäßigen Fahrweise höhere Emissionen. Durch eine Optimierung der Ampelschaltung soll eine Emissionsersparnis von bis zu 10% möglich sein.



KM5: Differenzierter Winterdienst: Ausweitung des Modells der Stadt Graz auf Zentralräume der steirischen Sanierungsgebiete

Ziel dieser Maßnahme ist es den Winterdienst schrittweise nach Möglichkeit in Richtung einer Streumittelminimierung (Splittmengen reduzieren, Umstellung auf Feuchtsalztechnik und evtl. Nullstreuung ) umzustellen. Verbunden sind diese Maßnahmen mit einer Reduktion der Einkehrungsfahrten und einem verstärkten Straßenwaschen.

KM6: Verbot von Festbrennstoffzweitheizungen in Zeiten hoher Feinstaubbelastungen

In dieser Maßnahme ist nicht nur ein Verbot von Festbrennstoffzweitheizungen in Zeiten hoher Feinstaubbelastungen in Sanierungsgebieten enthalten sondern auch eine Beschränkung der Raumtemperatur für Gebäude, welche nur mit Festbrennstoffheizungen ausgestattet sind auf 20 °C. Diese Maßnahme scheint zwar sinnvoll zu sein ist aber unserer Meinung nach nur sehr schwer zu kontrollieren.

KM7: "Fernwärmepaket"

Das Fernwärmepaket besteht aus ligistischen sowie aus Fördermaßnahmen um den Fernwärmeleitungsausbau sowie den Anschluss an solche voran zu treiben.

KM8: Umstellung auf emissionsarme Energieträger

Für neu errichtete Heizanlagen in Luftsanierungsgebieten sind Beschränkungen beim Einsatz fester Brennstoffe vorgesehen. Es wird sogar vorgeschlagen, den Einsatz von händisch beschickbaren Festbrennstoffheizungen gänzlich zu untersagen.

KM9: "Altkesselpaket"

Ist ein Maßnahmenbündel um das angestrebte Ziel der Stilllegung von alten Festbrennstofffeuerungen mit hohem Ausstoß zu erreichen.

KM10: Offensive Öffentlicher Personennahverkehr

Hierbei handelt es sich um Maßnahmen den öffentlichen Verkehr, die drei Bereiche Schiene, Bus, Straßenbahn auszubauen, effektiver und attraktiver zu machen, aber auch eine Attraktivierung des Radfahrnetzes gehört zu dieser Offensive.

VI.B.) Flankierende Maßnahmen

FM1: Mindestemissionsstandards für Taxis

FM2: Fahrverbote für alte LKWs in Sanierungsgebieten



FM3: Emissionsminderung bei Baustellen

FM4: Emissionsminderung bei emissionsintensiven Betrieben

FM5: Ammoniakreduktion in der Landwirtschaft

VII.) Brauchtumsfeuer

Am 1.4.2011 trat eine Verordnung [LGBL 2011] zur Regelung der Zulässigkeit von Brauchtumsfeuern in Kraft. Im Stadtgebiet von Graz und acht südlichen Umlandgemeinden sind nach wie vor keine Brauchtumsfeuer erlaubt. Den restlichen Gemeinden des Grazer und Leibnitzer Feldes wird ein Feuer pro Gemeinde gestattet, während für die übrigen steirischen Gemeinden keine Einschränkungen gelten.

Schon zu Ostern 2011 wurde ein geringerer Anstieg der PM10-Belastung im Großraum Graz und an der Messstation Leibnitz im Vergleich zu den meisten restlichen Feinstaubmessstationen vermerkt.

Auswirkungen der Osterfeuer auf die PM10-Belastung der Grazer Messstationen:



Auswirkungen der Osterfeuer auf die PM10-Belastung der steirischen Messstationen:

VIII.) Immissionsgesteuerte Verkehrsbeeinflussungsanlage

Die Maßnahme der Geschwindigkeitsreduktion auf Tempo 100 oder aber auch wie in der Testphase in Salzburg auf Tempo 80 ist wohl eine der meist diskutierten Maßnahmen gegen Feinstaub überhaupt. Über die Sinnhaftigkeit der Beschränkung mag es geteilte Meinungen geben, von seiten des Landes Steiermark wird von einer Reduktion von 0,5t/a PM ausgegangen.

Mit der 87. Verordnung des Landeshauptmannes für die Steiermark vom 22. August 2011 wird eine immisionsabhängige Geschwindigkeitsbeschränkung für Teilstrecken der A2 und der A9 angeordnet (VBA-Verordnung-IG-L Steiermark). Ziel dieser Verordnung ist es, durch den Verkehr verursachten Luftschadstoff PM10 mittels Reduktion der Höchstgeschwindigkeit zu verringern.



VIII.A.) Konzept

Die Luftgütebelastung entlang von Autobahnen nimmt mit der Entfernung stark ab. Da einzelne, lokale Messpunkte diesen Fakt nicht berücksichtigen würden, wurde ein Expertensystem entwickelt, dass Informationen über Verkehrsstärke, Luftgütesituation und Ausbreitungsverhalten miteinander verbindet. So wird sichergestellt, dass die Maßnahme auch bei dem zu schützenden Gut (meist die Anrainer/innen) wirkungsvoll ist.

Das Expertensystem umfasst 4 Elemente:

1. Bestimmung der Verkehrsstärke und damit der Emissionsmenge.2. Bestimmung der Ausbreitungsbedingungen wie Windrichtung,

Windgeschwindigkeit und Stabilität der Atmosphäre.3. Bestimmung der verkehrsbedingten Luftschadstoffe an vorgegebenen Orten.4. Entscheidungskriterium, ob die Geschwindigkeitsbeschränkung aktiviert werden

soll.

Das Konzept basiert auf Berechnungsergebnissen und aktuellen Messdaten von Wetter und Verkehr. Durch vorab durchgeführte Berechnungen kann sichergestellt werden, dass die Geschwindigkeitsbegrenzung verursacherbezogen aktiviert wird. Sehr wichtig für die Wirksamkeit ist die Akzeptanz der Geschwindigkeitsbegrenzung bei den Fahrern. Da zur gemessenen Schadstoffbelastung, vor allem PM10, nicht nur der Verkehr, sondern auch andere Quellen beitragen, sind zur Überprüfung der Einhaltung der Grenzwerte unbedingt Luftgütemessungen notwendig. Die Messstellen müssen wegen der großflächigen, homogenen PM10-Belastung aber nicht direkt an der Autobahn platziert werden.



Die Anforderung der Verordnung wird in zwei Modulen umgesetzt:

Modul 1: Es wird überprüft, ob eine Überschreitung des Kurzzeitgrenzwertes auftritt oder in Zukunft zu erwarten ist.

Modul 2: Hier wird der aktuelle Immissionsbeitrag der PKW-ähnlichen Fahrzeuge ermittelt. So wird die Geschwindigkeitsbeschränkung ausschließlich in Zeiten hoher Maßnahmenwirksamkeit aktiviert. Dabei verhindert der Schwellenwert 3, dass bei geringer Vorbelastung die Geschwindigkeitsbeschränkung geschalten wird.

Beide Module sind konservativ gekoppelt.

VIII.B.) Algorithmus

Anhand der Luftgütedaten, der Verkehrsdaten und der meteorologischen Daten wird entschieden, ob die Geschwindigkeitsbeschränkung aktiviert werden soll. Um Verzögerungen zu vermeiden müssen Prognosen für den Schaltzeitraum erstellt werden. Zuerst werden die PM10-Messdaten eingelesen. Zur Überprüfung der Luftgüte wird der gleitende Dreistundenmittelwert herangezogen. Wird ein prognostizierter Wert von 40µg/m3 oder mehr erreicht, aktiviert sich die Geschwindigkeitsbegrenzung. Wird der



Wert nicht überschritten oder liegen keine gültigen Prognosewerte vor, aktiviert sich Modul 2. Nun wird anhand von prognostizierten Verkehrsdaten die Emission von PKW-ähnlichen Fahrzeugen berechnet. Die meteorologischen Daten werden von Austro Control zur Verfügung gestellt und ermögliche die Ausbreitungssituation und den Immissionsbeitrag von PKW-ähnlichen Fahrzeugen. Wird ein vorher definierter Schwellenwert überschritten, erfolgt die Abgleichung des gleitenden Dreistundenmittelwertes mit Schwellenwert drei. Überschreitet der Prognosewert 25µg/m3

wird die Geschwindigkeitsbegrenzung aktiviert.

Schnittstellendefinition:



Für jeden Korridor werden folgende Daten zur Verfügung gestellt:

1. Aktuelle PM10-Konzentration2. Prognosedaten an relevanten Aufpunkten: mittlere Windgeschwindigkeit und

thermische Stabilität aus Messungen oder Modellberechnungen.3. Zählung aller vom Tempolimit betroffenen Fahrzeuge.4. Statische oder dynamische Ganglien.

VIII.C.)Datenkontrolle

Es wird davon ausgegangen, dass die Eingangsdaten von den Verantwortlichen einem Plausibilitätscheck unterzogen wurden. Innerhalb der Berechnung erfolgt folgende Kontrolle:

1. Die Aktualität der Daten.2. Es wird überprüft ob, die Messdaten in einem definierten Intervall liegen.

Bei einem Ausfall der Daten wird folgendermaßen vorgegangen;



PM10-Messdaten: Zur Bildung eines gültigen Dreistundenmittelwertes werden 4 Halbstundenmittelwerte benötigt. Liegen keine gültigen Daten vor werden die Daten der Ersatzmessstationen herangezogen. Ein kurzfristiger Ausfall kann durch Prognosen kompensiert werden. Liegen auch keine gültigen Daten der Ersatzmessstationen vor, wird Modul 2 gestartet und der Immissionsbeitrag mit dem Schwellenwert 2 verglichen.

Verkehrsdaten: Da laut ASFiNAG ein Datenausfall sehr unwahrscheinlich ist, gibt es keine Ersatzzählung. Ist der letzte Wert älter als drei Stunden wird kein Tempolimit geschaltet.

Meteorologische Daten: Da die Daten mit einem Modell der Austro Control berechnet werden wird davon ausgegangen, dass ein Ausfall der Messstationen kompensiert wird. Gibt es dennoch keine Daten wird kein Tempolimit geschaltet.

VIII.D.) Prognosedaten

Da das Tempolimit immer für das nächste Intervall angezeigt wird, die Messdaten aber vom vorigen Intervall stammen, wird dies mit einer kurzfristigen Prognose der Eingangsdaten ausgeglichen. Um auch während einer kurzzeitigen Verkehrsspitze eine verursachergerechte Schaltung des Tempolimits zu ermöglichen, wird anhand der Prognose der Immissionsbeitrag der PKWs berechnet.

Prognose der PM10-Belastung:

Eine Prognose des Tagesmittelwertes ist sehr ungenau. Als Kriterium wird der gleitende Dreistundenmittelwert (MW3) herangezogen, da dieser kurzfristig gut prognostizierbar ist. Bei der Berechnung wird der Verlauf der Konzentration der letzten Stunden berücksichtigt.

Erläuterung der Gleichung :MW3prog prognostizierter MW3 [µg/m³]

MW3mess gemessener MW3 [µg/m³]

∆MW3mess gemessene Steigung des MW3 für das betrachtete Zeitintervall

HMWi Halbstundenmittelwert [µg/m³] zum Zeitpunkt i



n0 letzter gemessener Halbstundenmittelwert

nM Anzahl der gemessenen Halbstundenmittelwerte der letzten drei Stunden

nN Anzahl der gemessenen Halbstundenmittelwerte der letzten drei Stunden – ∆n

∆n Prognosezeitraum, Anzahl der Halbstunden

Prognose der meteorologischen Daten:

Für die Schaltung ist eine Prognose der mittleren Windgeschwindigkeit, mittleren Windrichtung und Ausbreitungsklasse nach ÖNORM M 9440 zu erstellen. Diese Daten werden von Austro Control zur Verfügung gestellt.

Prognose der Verkehrsdaten:

Für die kurzzeitige Prognose werden statische oder dynamische Ganglien verwendet. Daraus wird die Veränderung der Verkehrsbelastung vom Zeitpunkt der Messung bis zum Zeitpunkt der Schaltung ermittelt. Da die Verkehrsdaten nur stündlich erhoben werden, aber die Schaltung halbstündlich ist, wird ein Mittelwert aus 2 Halbstunden berechnet.

Erläuterung der Gleichung :qprog prognostizierte Verkehrsbelastung [Kfz/h]

qmess letzte gezählte Verkehrsbelastung [Kfz/h]

Wmess1 Wert in der Ganglinie am Beginn der letzten Zählung [Kfz/h]

Wmess2 Wert in der Ganglinie in der Mitte der letzten Zählung (+ 0:30) [Kfz/h]

Wprog in der Ganglinie zum Zeitpunkt der Schaltung (Prognosewert) [Kfz/h]



VIII.E.)Berechnung der Emissionen

Emission = Emmisionsfaktor × Verkehrsleistung

Die Emissionsfaktoren werden für 2 Klassen mit dem GLOBEMI Modell berechnet.

Bei 130km/h auf der Autobahn:

EFPKW = 0,025 g/km

EFLKW = 0,075 g/km

Erläuterung der Gleichung :Egesamt Summe der berechneten PM10-Emissionen [g/h/km]

Ei Emissionen der einzelnen Fahrzeugkategorien (i = PKW, Lfw) [g/h/km]

qi, prog prognostizierte Verkehrsbelastung [Kfz/h]

EFi Emissionsfaktoren der Fahrzeugkategorien (i = PKW, Lfw) [g/km]

VIII.F.)Berechnung der Immission

Hier wurde die Verdünnung von PM10 in Abhängigkeit von verschiedenen Ausbreitungssituationen untersucht. Es wurde die Verdünnung in Windrichtung, in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit und der Ausbreitungsklasse untersucht. Es wurde eine Entfernung von 50m gewählt. Anhand der folgenden Formeln kann die Verdünnung senkrecht zu einer Linienquelle beschrieben werden.



Erläuterung der Gleichungen :I berechneter Immissionsbeitrag während der Schaltung

in µg/m³

Egesamt Emission aller Fahrzeugkategorien in g/h/km

ô Faktor für Verdünnung in µg/m³/(g/h/km)

WIGEprog mittlere prognostizierte Windgeschwindigkeit in m/s

AKLAprog prognostizierte Ausbreitungsklasse nach Önorm M9440

Parameter zur Berechnung der Verdünnung:

a 10

b 70

c 20

d 0,08

e 25,3

VIII.G.)Entscheidungskriterien

Das Tempolimit wird geschaltet, wenn eines der beiden unten stehenden Kriterien für den zukünftigen Schaltzeitraum erfüllt wird:

1. Der prognostizierte gleitende Dreistundenmittelwert für PM10der betrachteten Station ist größer oder gleich 40 µg/m3.

2. Der berechnete Immissionsbeitrag der PKW-ähnlichen Fahrzeuge 50m neben der Autobahn ist größer oder gleich dem festgelegten Schwellenwert 2 und der berechnete gleitende Dreistundenmittelwert der betrachteten Station ist größer gleich 25 µg/m3.



Aufgrund der ersten Bedingung wird bei einem allgemein hohen Verkehrsaufkommen geschaltet, welches hauptsächlich das das Winterhalbjahr betrifft (im Jahresschnitt 5-20% der Schaltungen)

Die zweite Bedingung prüft, ob die Zusatzbelastung überdurchschnittlich hoch ist. Dies tritt meist in Situationen mit hohem Verkehrsaufkommen und schlechten Ausbreitungsbedingungen auf (Morgen und Abendspitze). Jedoch werden durch den Schwellenwert 3 Situationen mit einer geringen Vorbelastung ausgeblendet, wie bei guter Durchlüftung und Niederschlag. So soll außerdem die Akzeptanz des Tempolimits erhöht werden. Diese Schaltungen betragen ca. 40%.

Bei 40-45% der Schaltungen werden beide Kriterien erfüllt.

VIII.H.)Bestimmung der Schwellenwerte

Die Bestimmung der Schwellenwerte erfolgt mittels Simulationsberechnungen. Mittels Modell GRAMM und GRAL kann der Emissionsbeitrag der PKW-ähnlichen Fahrzeuge an bestimmten Aufpunkten ermittelt werden. Die Lage der Aufpunkte wirkt sich unmittelbar auf die notwendige Schalthäufigkeit aus. Je nachdem wo neben der Autobahn sich Anrainer/innen befinden, muss eine oder mehrere Windrichtungen berücksichtigt werden um die Maßnahmenwirksamkeit zu gewährleisten. Bei großen, gemeinsam geschalteten Gebieten erhöht sich so die Schalthäufigkeit. Da in der Steiermark große Gebiet gemeinsam geschalten werden, müssen viele Anrainer/innen berücksichtigt werden. Daher wird der Immissionsbeitrag in Abhängigkeit von der Ausbreitungssituation, aber unabhängig von der Windrichtung bestimmt. Zusätzlich wird eine Entfernung definiert, in welcher die nächsten Anrainer/innen neben der Autobahn zu erwarten sind. Diese Entfernung wird für alle vier Teilkorridore auf 50 m festgelegt. Dadurch werden die geforderten 75 % Maßnahmenwirksamkeit praktisch flächendeckend und nicht nur bei ausgewählten Aufpunkten erreicht.



Quellen:

www.bmlfuw.gv.at/umwelt/luft-laerm-verkehr/luft/immissionsschutz/Feinstaub.html

http://www.umweltbundesamt.at/umweltsituation/luft/luftschadstoffe/staub/pm10/studien/

www.umweltbundesamt.at/fileadmin/site/publikationen/REP0020.pdf


http://www.umwelt.steiermark.at/cms/bilder/109038/80/400/200/c2d8e177/Verursacher.jpg

http://de.wikipedia.org/wiki/Feinstaub

http://www.umwelt.steiermark.at/cms/beitrag/10136981/3611708/



https://www.ris.bka.gv.at/~/Dokumente/LrStmk/LST40012495/image001.png


https://www.ris.bka.gv.at/GeltendeFassung.wxe?Abfrage=LrStmk&Gesetzesnummer=20000875









http://de.wikipedia.org/wiki/Feinstaub




http://www.umweltbundesamt.at/fileadmin/site/publikationen/REP0020.pdf


http://www.bmlfuw.gv.at/umwelt/luft-laerm-verkehr/luft/immissionsschutz/Feinstaub.html



Documents

Feinstaub_Studie - Web viewDa das Tempolimit immer für das nächste Intervall angezeigt wird, die Messdaten aber vom vorigen Intervall stammen,