Luftschadstoffe und ihre Wirkungen

Luft und ihre Zusammensetzung sind wissenschaftlich gut untersucht. Erwiesen ist, dass Luftinhaltsstoffe, die in zu hohen Konzentrationen auftreten, die Luft verunreinigen und als Schadstoffe weit reichende Wirkungen entfalten. Sie sind nicht nur schädlich für Menschen und Tiere, sondern greifen auch Pflanzen, Gewässer, Böden und sogar Bauwerke und Materialien an. Die Luftschadstoffe, die derzeit noch in hohen Konzentrationen vorkommen, werden hier näher beschrieben.

Stickoxide bilden die Summe aus Stickstoffmonoxid (NO) und dem reizenden Stickstoffdioxid (NO₂). Es entsteht bei Verbrennungsprozessen in der Industrie, der Energieerzeugung und im Straßenverkehr sowie durch Umwandlungsprozesse in der Luft.

 zum Thema Stickoxide (NOx)

Feinstaub (PM10 und PM 2,5) entsteht bei Verbrennungs-, Produktions- und Verarbeitungsprozessen in der Industrie, der Energieerzeugung, beim Hausbrand und im Verkehr.

 zum Thema Feinstaub (PM10)

Das Ozon (O₃) wird nicht direkt emittiert, sondern bildet sich aus Vorläuferstoffen. Stickstoffdioxid, flüchtige organische Kohlenwasserstoffe (VOC) und Kohlenmonoxid gehören zu den wichtigsten dieser Vorläufersubstanzen. Hauptquellen stellen damit Verkehr, Industrie, Energieerzeugung und Haushalte dar.

 zum Thema Ozon (O3)

Benzol (C₆H₆) wird dem Benzin für Kraftfahrzeuge beigemischt, da es klopffrei verbrennt. Durch die Verbrennung im Motor wird Benzol ein Bestandteil der entweichenden Abgase.

 zum Thema Benzol (PM10)

Stickoxide (NOx)

Stickoxide entstehen unter anderem in Verbrennungsvorgängen. Stickstoffmonoxid (NO) hat nur eine geringe Wirkung auf Menschen, Pflanzen und Böden, nimmt jedoch an zahlreichen Reaktionen in der Atmosphäre teil und wird so zum gefährlichen Stickstoffdioxid (NO₂) umgewandelt.

Der Anteil an direkt emittiertem Stickstoffdioxid steigt bundesweit an verkehrsnahen Standorten immer mehr. Diese Zunahme beruht auf einem stetig vergrößerten Anteil von Dieselfahrzeugen der Euro 3- und Euro 4-Norm und einer veränderten Motorentechnik (Oxidationskatalysator), wodurch das NO₂ direkt emittiert wird. Die Folge sind steigende NO₂-Belastungen in Straßenschluchten bei unveränderten oder sinkenden Werten im gesamtstädtischen Hintergrund. Eine nachhaltige Lösung wäre die konsequente Abgasnachbehandlung für Stickoxide auch bei Dieselfahrzeugen. Der Deutsche Städtetag fordert immer wieder verschärfte Abgasstandards für Neuwagen und für den Pkw- und Lkw-Bestand.

Wirkung auf den Menschen

Stickstoffdioxid ist in geringen Konzentrationen kaum wahrnehmbar. Wird es eingeatmet, kann es zu folgenden Reaktionen kommen:

• Reizungen der Bindehäute des Auges ab Konzentrationen von 30 bis 40 µg/m³
• Reizungen der Atemwege bei Konzentrationen über 100 µg/m³
• Chronische Bronchitis mit Lungenemphysem bei längerer Einwirkungszeit
• Verminderung der Lungenfunktion mit Atemnot und Lungenödem bei sehr hohen Konzentrationen (>4.700 µg/m³)

Grenzwerte

Das europäische Recht sowie die auf ihm basierende 39. Bundes- Immissionsschutzverordnung (BImSchV) geben Grenzwerte für die Stickoxidbelastung, der für die Kommunen von besonderer Wichtigkeit ist, vor. Hierbei handelt es sich unter anderem um den Jahresmittelgrenzwert für Stickstoffdioxid (NO₂) von 40 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft (µg/m³) und den über eine volle Stunde gemittelten Immissionsgrenzwert für NO₂ von 200 µg/m³ bei 18 zugelassenen Überschreitungen im Kalenderjahr.

Situation in Düsseldorf

Stickstoffdioxid (NO₂) nimmt in Düsseldorf vor allem in Straßenschluchten zu. Die verkehrsnahen Messstationen wie Corneliusstraße, Ludenberger Straße und Dorotheenstraße zeigen zunächst seit Messbeginn eine geringe Abnahme der Belastung. Dieser Trend war allerdings nur vorübergehend, nahm doch die Belastung anschließend wieder zu, so dass die Werte dieser Stationen seit 2005 die Grenzwerte für das NO₂-Jahresmittel überschreiten.

Seit 1993 misst das Landesumweltamt NRW die Stickstoffdioxidbelastung im Bereich der Corneliusstraße. Dort liegen bereits seit 2001 die Jahresmittelwerte über dem gültigen Grenzwert für Stickstoffdioxid.

Abbildung 1: N02-Entwicklung an verkehrsnahen Messstationen von 1999 bis 2009

Der NO₂-Zielgrenzwert von 40 µg/m³ wird zurzeit an allen Straßenmessstationen überschritten. Die Belastungen auf der Ludenberger Straße zeigen ebenfalls Grenzüberschreitungen, die Messungen auf der Dorotheenstraße haben im Jahr 2005 den Grenzwert erreicht. (Abbildung 1)

Die Belastung an der Corneliusstraße führten im Oktober 2004 zur Aufstellung eines Luftreinhalteplanes gemäß § 47 Abs. 1 Bundes-Immissionsschutzgesetz durch die Bezirksregierung Düsseldorf. Ihm kommt insofern Vorbildfunktion zu, als er der erste rein verkehrsbedingte Luftreinhalteplan in NRW war. Er beinhaltet Maßnahmen, deren Umsetzung langfristig zu einer dauerhaften Reduzierung der Stickstoffdioxid-Belastung führen soll. Aufgrund der von der Prognose abweichenden Zunahme hat die Bezirksregierung Düsseldorf beschlossen, den Luftreinhalteplan im Verlauf des Jahres 2008 fortzuschreiben. Der aktuell gültige Luftreinhalteplan erhielt im November 2008 Rechtskraft.

Dokument zum Download:
Link zum aktuellen "Luftreinhalteplan Düsseldorf" (9.2 MB)

Feinstaub (PM10 und PM 2,5)

Dieselruß, polyzyklische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Schwermetalle sind die giftigen bzw. krebserregenden Bestandteile des Feinstaubes. Neben den Auswirkungen aus Verbrennungsprozessen bilden sich aus Gasen wie zum Beispiel Schwefeldioxid, Stickoxide und Ammoniak sekundäre Partikel. Daneben existieren zahlreiche natürliche Quellen für Feinstaub, wie zum Beispiel Meeresaerosole, Pollenflug und Bodenverwehungen. Aus diesem Grund ist er ein Stoffgemisch mit einer chemischen und einer physikalischen Wirkung.

PM10 sind laut Bundes-Immissionsschutzverordnung Partikel, die einen größenselektierenden Lufteinlass passieren, der für einen aerodynamischen Durchmesser von 10 Mikrometer einen Abscheidegrad von 50 Prozent aufweist. PM 2,5 sind demnach Partikel, die einen größenselektierenden Lufteinlass passieren, der für einen aerodynamischen Durchmesser von 2,5 Mikrometer einen Abscheidegrad von 50 Prozent aufweist.

Wirkung auf den Menschen

Die PM10- und PM 2,5-Stäube verhalten sich ähnlich wie Gase und können bis in die Lunge eingeatmet werden. Partikel, die kleiner als 5 µm sind, gelangen sogar bis in die Lungenbläschen. Prinzipiell gilt: Je kleiner die Partikel sind, desto schädlicher sind sie für den Menschen. Partikel, die kleiner als 10 µm sind, können beim Menschen zu

• Veränderungen des Atemtraktes führen.
• die Empfindlichkeit gegenüber Infektionskrankheiten erhöhen.
• die Wahrscheinlichkeit für Kleinkinder an einer Entzündung des Mittelohres (Otitis media) zu erkranken erhöhen.

Erste Ergebnisse aus Tierversuchen zeigen einen Zusammenhang zwischen der Feinstaubkonzentration und der Ausbildung von Allergien auf.

Grenzwerte

In der 39. Bundes-Immissionsschutzverordnung (BImSchV) sind für den Feinstaub PM10 folgende Grenzwertregelungen getroffen:

• Der einzuhaltende Tagesmittelwert für PM10 beträgt 50 µg/m³ bei 35 zugelassenen Überschreitungstagen im Kalenderjahr
• Der Grenzwert für das PM10-Jahresmittel beträgt 40 µg/m³

Für den PM 2,5-Feinstaub sind in 39. BImSchV unter anderem folgende Ziel- und Grenzwerte vorgeschrieben:

• Als Zielwert gilt seit Rechtskraft dieser Verordnung der Jahresmittelwert von 25 µg/m³
• Ab 2015 wird der Grenzwert für das PM 2,5-Jahresmittel von 25 µg/m³ festgelegt

Situation in Düsseldorf

Die ersten Feinstaub-Messungen wurden an den städtischen Messstationen im Jahr 1999 vorgenommen. Seitdem sind die PM10-Jahresmittelwerte gesunken. Der ab 2005 gültige Grenzwert wird seit 2005 auch an allen Messstationen und Messpunkten eingehalten (Abbildung 2).

Abbildung 2: Entwicklung der PM10-Jahresmittelwerte an den verkehrlich belasteten Messstationen in Straßenschluchten zwischen den Jahren 2000 und 2009

An den drei verkehrsbezogenen Messstationen in der Corneliusstraße, Ludenberger Straße und Dorotheenstraße wird jedoch der zugelassenen Tagesmittelwert von 50 µg/m³ an mehr als 35 Tagen überschritten (Abbildung 3).

Abbildung 3: Überschreitungshäufigkeit des PM10-Tagesmittelwertes von 50 µg/m³ in den Jahren 2004 bis 2009 an drei verkehrlich belasteten Messstationen

Die PM 2,5-Feinstaubimmissionen werden seit kurzer Zeit vom Land Nordrhein-Westfalen, nicht jedoch von der Stadt Düsseldorf gemessen. Auf den Internetseiten des Landes sind die sogenannten Jahreskenngrößen von PM 2,5 veröffentlicht.

Weiterführender Link:
PM 2,5-Feinstaubimmissionen in Nordrhein-Westfalen

Mit den Verkehr lenkenden Maßnahmen, die eine Kommune ergreifen kann, wird nur die zusätzliche lokale Feinstaubbelastung in den Straßenschluchten reduziert.

Nachhaltige Erfolge bei der Reduzierung der PM10-Belastung sind nur dann möglich, wenn es gleichzeitig auch gelingt, die Hintergrundbelastung zu senken. Eine wichtige Quelle, die in die städtische und regionale Hintergrundbelastung eingeht, ist der Verkehr. Die zügige Einführung der steuerlichen Förderung von Dieselruß-Partikelfiltern für Pkw würde die Situation wirksam entlasten. Dies gilt sowohl für neu zu beschaffende als auch für nachzurüstende Pkw. Aber auch Feinstaub-Quellen wie offene Kamine und Einzelfeuerungen mit Kohle und Holz müssten künftig ihren Schadstoffausstoß reduzieren.

Wie im Falle von Stickstoffdioxid gilt auch für Feinstaub, dass mit den der Stadt Düsseldorf zur Verfügung stehenden Maßnahmen nur die zusätzliche örtliche Belastung reduziert werden kann.

Weiterführende Links:
Aktuelle Luftmesswerte

Ozon (O₃)

Im Folgenden geht es nur um das bodennahe Ozon, das in der Atemluft als starkes Reizgas wirkt und nicht um das troposhärische Ozon (oberhalb 10 Kilometer Höhe), welches uns gegen krebserregende UV - Strahlung schützt und durch FCKW zerstört wird. Das Ozon (O₃) ist in der Atmosphäre erwünscht, weil es das schädliche UV-Licht der Sonne absorbiert. In Bodennähe ist es jedoch als Umweltgift schädlich.

Wirkung auf den Menschen

Das Ozon wirkt beim Menschen als aggressives Reizgas, das Reizungen der Atemwege sowie der Schleim- und Bindehäute verursacht, den Atemwiderstand erhöht, Hustenreiz verursacht und die Lungenfunktion beeinträchtigt.

Folgende Symptome können auftreten:

• 160 µg/m³: entzündliche Reaktionen der Atemwege insbesondere bei körperlichen Anstrengungen
• 160 bis 300 µg/m³: Einschränkung der Lungenfunktion
• 200 µg/m³: Tränenreiz, Kopfschmerzen, Atembeschwerden, Husten
• 240 bis 300 µg/m³: Zunahme der Häufigkeit von Asthmaanfällen
• größer 240 µg/m³: Reduzierung der körperlichen Leistungsfähigkeit

Hierbei handelt es sich um grobe Richtwerte. Die tatsächlich beim einzelnen Individuum auftretenden Wirkungen sind erheblichen Schwankungen unterworfen.

Zielwerte

Die 39. BImSchV gibt für Ozon-Immissionen keine Grenzwerte vor, sondern Ziel-, Informations- und Alarmwerte.

Der Zielwert zum Schutz der menschlichen Gesundheit vor Ozon beträgt 120 µg/m³ als höchster Achtstundenmittelwert während eines Tages bei 25 zugelassenen Überschreitungen im Kalenderjahr.

Ab einem Einstundenmittelwert von 180 µg/m³ ist die Unterrichtung der Bevölkerung vorgeschrieben. Empfindlichen Menschen, insbesondere Kindern und Senioren wird von körperlicher Anstrengung im Freien abgeraten.

Als Alarmschwelle gilt der Einstundenmittelwert von 240 µg/m³ in der BImSchV. Hierbei wird wieder die Bevölkerung informiert und allen Bürgern von Sport im Freien abgeraten.

Situation in Düsseldorf

Die Ozon-Jahresmittelwerte an den beiden Hintergrund-Messstationen Lörick und Aaper Wald stagnieren in den letzten Jahren auf niedrigem Niveau. Die Jahre 2003 und 2006 fallen aufgrund der intensiven Sommerperiode mit 32 bzw. 33 Überschreitungen des Informationswertes von 180 µg/m3 aus dem Rahmen (Abbildung 4).

Abbildung 4: Entwicklung der Überschreitungshäufigkeiten der Ozon-Konzentrationen über 180 µg/m³ in Lörick und im Aaper Wald von 2003 bis 2009

Dadurch kann man die Abhängigkeit der Immissionssituation vom Wetter erkennen. Gerade bei längeren, windarmen Schönwetterlagen ohne Bewölkung steigen die Ozonkonzentrationen an.

Weiterführende Links:
Aktuelle Luftmesswerte
Ozon-Prognose NRW

Dokumente zum Download:
Ozon-Flyer der Landeshauptstadt Düsseldorf (250 KB)

Benzol (C₆H₆)

Autofahrer gehen immer wieder damit um: Das starke Gift Benzol wird dem Benzin für Kraftfahrzeuge beigemischt, da es klopffrei verbrennt. Sobald man den eigenen Tank befüllt, hat man mit dieser gefährlichen Substanz Kontakt, die aus Tanks verdunstet. Das Entweichen von Benzol beim Tanken wurde jedoch in den letzten Jahren durch die "Gaspendelung" gelöst, d.h. durch die Erfassung der entweichenden Dämpfe und deren Rückführung. In der 20. Bundes-Immissionsschutzverordnung vorgeschriebene Gaspendelsysteme an Tankstellen und in Tanklagern mindern den Austritt beim Lagern und Umfüllen.

Benzol ist Bestandteil der entweichenden Abgase der Kraftfahrzeuge. Der Hauptanteil der Immissionsbelastung geht somit auf den Straßenverkehr zurück. Durch umfangreiche Emission mindernde Maßnahmen im Verkehrsbereich nehmen die Benzol-Konzentrationen in Deutschland immer weiter ab. Auch die Senkung des Benzolgehalts im Kraftstoff selbst führt zu einer Emissionsminderung.

Wirkung auf den Menschen

Benzoldämpfe sind beim Einatmen giftig. Bei einer schweren Vergiftung kommt es zu Fieber und Sehstörungen bis hin zu vorübergehender Erblindung und Bewusstlosigkeit. Leichte Vergiftungen äußern sich in Schwindelgefühl, Brechreiz, Benommenheit und Apathie. In hoher Konzentration führt Benzol zu Schädigungen der Leber, der Nieren und des Knochenmarkes. Aber auch geringe Konzentrationen sind nicht unbedenklich, da dieser Stoff Krebs erzeugen kann.

Grenzwerte

Zum Schutz der menschlichen Gesundheit beträgt seit 2010 nach der 39. BImSchV der über ein Kalenderjahr gemittelte Immissionsgrenzwert für Benzol 5 µg/m³.

Situation in Düsseldorf

Der ab 2010 geltende Grenzwert für Benzol wird in Deutschland nahezu überall eingehalten. Auch in Düsseldorf bereitet die Immissionssituation keine Probleme, da der Wert eingehalten wird.

Abbildung 5: Entwicklung der Jahresmittelwerte von Benzol an den verkehrlich belastenden Messstationen in Straßenschluchten zwischen den Jahren 2000 und 2009

Die Messergebnisse weisen seit 2001 eine Unterschreitung des Jahresmittelwertes von 5 µg/m³ auf (Abbildung 5). An allen drei durch den Verkehr stark belasteten Messstationen ist die abnehmende Konzentration zu erkennen.