Abb. 1: Hessische Luftmessstationen (2007)
| Luft: Immissionskataster |
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Aufgabe der Immissionsüberwachung in Hessen ist es, die Immissionsbelastung durch Gase und Stäube, die in der Luft enthalten sind und schädliche Umwelteinwirkungen hervorrufen können, festzustellen. Diese Aufgabe wird vom Hessischen Landesamt für Umwelt und Geologie wahrgenommen. Die Immissionsüberwachung gliedert sich in folgende Messkategorien:
Die Einteilung in diese Messprogramme resultiert u. a. aus gesetzlichen Vorgaben und den unterschiedlichen Bedingungen der Messmethoden.
Die kontinuierlich arbeitenden Messstationen werden im Abschnitt Luftmessnetz Hessen näher beschrieben. Sie liefern die Datengrundlage für die im Umweltatlas enthaltenen Immissionskarten von Schwefeldioxid, Stickstoffdioxid, Ozon und Feinstaub (PM10).
Die Messcontainer weisen kleinere Abmessungen als die Messstationen auf; sie werden temporär und für verschiedene Fragestellungen eingesetzt. Hauptsächlich werden sie zur Untersuchung von Immissionsbelastungen im Straßenraum verwendet und dabei direkt an stark befahrenen Straßen aufgestellt. Neben dem Einsatz in Sonderprojekten können Messcontainer auch den Probebetrieb am vorgesehenen Standort einer Dauermessstation übernehmen, um beispielsweise zu gewährleisten, dass die Station im Bereich maximaler Immissionsbelastung steht.
Beim Schwebstaubmessprogramm werden ab 2003 die nicht sedimentierenden PM10-Stäube untersucht, also Staubpartikel mit einem Durchmesser unterhalb von ca. 10 µm. Die Schwebstaubprobenahme dient zweierlei Zwecken: der Ermittlung der Schwebstaubkonzentration in der Luft und der Bestimmung des Schwermetallgehaltes im Schwebstaub [14].
Bei der Staubniederschlagsmessung wird der während eines festgelegten Zeitintervalls auf einer normierten Auffangfläche niedergehende Staub erfasst; es handelt sich also um eine Immissionsratenmessung. Die ausfallenden Teilchen haben überwiegend einen Durchmesser von über 20 µm. Gemessen wird die trockene und nasse Deposition. Auch hier werden wieder zwei Ziele verfolgt: Es wird sowohl die sedimentierte Staubmasse, also der Staubniederschlag selber ermittelt als auch der Gehalt an bestimmten Stoffen im Staubniederschlag (insbesondere von Schwermetallen). Mit diesem Messprogramm kann man also eine Aussage über den Schadstoffeintrag aus der Atmosphäre in den Boden treffen [14].
Im Rahmen von Sondermessprogrammen werden spezielle Fragestellungen behandelt, die sich aufgrund ihrer methodischen Besonderheiten nicht in die Routinemessprogramme eingliedern lassen.
Alle Daten aus den unterschiedlichen Immissionsmessprogrammen werden nach entsprechender Plausibilitätsprüfung im Immissionskataster zusammengeführt. Im Immissionsbericht Hessen 1996 [12] sind die genannten Messprogramme detailliert dargestellt.
Das Hessische Landesamt für Umwelt und Geologie (HLUG) hat zur Überwachung der Luftqualität, beginnend im Jahr 1974, das automatisch arbeitende Luftmessnetz Hessen kontinuierlich aufgebaut und in Betrieb genommen. Die Standorte der Stationen sind so angeordnet, dass eine repräsentative landesweite Übersicht über die aktuelle Immissionssituation im Lande gegeben werden kann. Das Netz der automatischen Luftmessstationen erfüllt dabei – auf der Grundlage hoher Messgenauigkeit und hoher Datenverfügbarkeit – mehrere Funktionen:
Abb. 1: Hessische Luftmessstationen (2007) |
Durch die Novellierung der 22. BImSchV [2] im Jahr 2002 ergeben sich einige
Neuregelungen im Bereich des Immissionsschutzes. Zur Organisation der Immissionsüberwachung
ist jedes Bundesland in Gebiete bzw. Ballungsräume zu unterteilen. Hessen
ist in zwei Ballungsräume und drei Gebiete eingeteilt, die in Abbildung
1 zu sehen sind. Aufgrund der Anforderungen der 22. BImSchV wurde das Messnetz
neu konzipiert und schrittweise umgebaut, d. h. ab 2003 wurden manche Stationen
stillgelegt und einige verlagert. Der jeweils aktuelle Stand der hessischen
Luftmessstationen steht auf den HLUG-Internetseiten.
Ausrüstung der Messstationen
Die Messung der Luftschadstoffe in den Messstationen erfolgt mit automatisierten Analysatoren. Die Messplatzanforderung für diese Geräte macht es in der Regel erforderlich, die Stationen als begehbaren thermostatisierten Laborraum auszulegen. Jede Messstation setzt sich aus dem Probenahmesystem, den einzelnen Messgeräten mit Kalibriereinheit und der Stationselektronik zusammen. Die Mess- und Kalibrierungsverfahren sind jeweils komponentenspezifisch. Eingesetzt werden rein physikalische Messverfahren, da diese Verfahren wartungsfreundlich sind. Die Stationselektronik steuert die Messstation und verwaltet die Messwerte. Der Stationsrechner fragt alle fünf Sekunden die Messwerte ab und berechnet die Halbstundenmittelwerte; diese werden anschließend per Telefon in die Messnetzzentrale des HLUG übertragen.
Bezüglich der zu messenden Luftschadstoffe sind die Vorgaben der 22. und 33. BImSchV [2, 3] zu beachten. In Hessen werden folgende Komponenten an den Messstationen kontinuierlich erfasst:
Es wird nicht an allen Stationen die gleiche Stoffpalette untersucht. Beispielsweise werden die aromatischen Kohlenwasserstoffe Benzol, Toluol und Xylol (BTX) überwiegend an den Verkehrsstationen gemessen, während Ozon an Verkehrsstationen nicht erfasst wird.
An einigen Messstationenen werden außerdem meteorologische Parameter bestimmt, um die für Entstehung und Ausbreitung von Luftverunreinigungen bedeutsamen meteorologischen Bedingungen zu erfassen. Im Einzelnen werden folgende Größen registriert:
Es wird nicht an allen Stationen die gleiche Stoffpalette untersucht bzw. alle meteorologische Parameter gemessen. Genaue Angaben zu der Ausstattung der Messstationen für das Jahr 2007 enthält der Lufthygienische Jahresbericht Teil I [13].
Veröffentlichung der Messergebnisse
Die Ergebnisse aus dem Luftmessnetz Hessen werden regelmäßig veröffentlicht, und zwar in den lufthygienischen Monatsberichten und (ab 1983) in den lufthygienischen Jahresberichten. Der Lufthygienische Jahresbericht Teil I [13] enthält neben den zusammengefassten Messwerten auch eine Bewertung der Daten aus lufthygienischer Sicht und Aussagen über die Entwicklung der Immissionsbelastung.
Bezüglich der aktuellen Messwerte findet die Berichterstattung für die interessierte Öffentlichkeit über mehrere Medien statt:
Die genauen Angaben zu den einzelnen Informationsdiensten sind dem Beiblatt zum Kapitel Immissionskataster zu entnehmen.
An den Messstationen fällt für jeden gemessenen Luftschadstoff jährlich ein großes Kollektiv von Halbstundenmittelwerten an, das aus ca. 17.000 Einzelwerten besteht. Aus diesem großen Datenkollektiv lassen sich bestimmte Kenngrößen berechnen; dabei ist zwischen Kenngrößen, die die Kurzzeiteinwirkung beschreiben, und solchen, die die Langzeiteinwirkung wiedergeben, zu unterscheiden.
Die wichtigste Kenngröße im Zusammenhang mit der Langzeiteinwirkung ist der Jahresmittelwert. Im Bereich der Kurzzeiteinwirkung ist die Überschreitungshäufigkeit festgelegter Konzentrationswerte (1-h- oder 8-h- oder 24-h-Werte) maßgeblich, wobei jeweils eine gewisse Anzahl Überschreitungen pro Jahr zugelassen ist. Weitere Kurzzeitkenngrößen stellen die maximalen Einzelwerte dar, insbesondere die maximalen 8-h-Werte.
Die oben beschriebenen Kenngrößen beziehen sich alle auf das Jahreskollektiv; sie werden bei der Immissionsbewertung anhand der gesetzlichen Vorgaben benutzt. Daneben sind im Rahmen der Tages- und Monatsberichterstattung weitere Kenngrößen gebräuchlich, z. B. der maximale Halbstundenwert pro Tag bzw. Monat oder der Tages- bzw. Monatsmittelwert.
Für jede einzelne Messstation sind genaue Daten über die Luftverunreinigungen verfügbar, jedoch liegen für den Bereich zwischen den Stationen naturgemäß keine Daten vor. Um flächendeckende Aussagen über die Konzentrationsverteilung in Hessen vorlegen zu können, wurde im Auftrag des HLUG ein mathematisch-theoretisches Modell entwickelt, das den Konzentrationsverlauf verschiedener Luftschadstoffe zwischen den Messstellen berechnet. Das entsprechende Programm trägt den Namen FLADIS (Flaechenhafte Darstellung der Immissionssituation) und ist im gleichnamigen Bericht [11] erläutert. Das Programm wird laufend weiterentwickelt, wodurch sich immer wieder Änderungen ergeben können. Beispielsweise ist die Verwendung von Immissionsdaten aus benachbarten Bundesländern möglich.
Die im Umweltatlas enthaltenen Immissionskarten wurden mit Hilfe von FLADIS erstellt; gerechnet wird in einem 1 km x 1 km-Raster, wobei die Zeitabschnitte beliebig auswählbar sind. Die auf diese Weise erhaltenen Karten besitzen den Vorteil, dass der Informationsgehalt - verglichen mit den reinen Messstationsdaten - gestiegen ist und dass die Messergebnisse in einer sehr anschaulichen und leicht verständlichen Form präsentiert werden. Im Folgenden wird kurz umrissen, wie die stationsbezogenen Messergebnisse in eine flächenhafte Darstellung umgesetzt werden.
Das Programm FLADIS führt zunächst eine reine Interpolation der an den Stationen gemessenen Luftschadstoff-Konzentrationen durch. In einem weiteren Schritt werden zusätzliche Informationen in Form von Modellansätzen mit der Interpolationslösung linear kombiniert; dabei wird durch Wichtungsfaktoren gewährleistet, dass das jeweilige Modell nur Anwendung findet, wenn es die vorliegende Situation gut abbildet. Es muss zwischen zwei Modellansätzen unterschieden werden. Für Schadstoffe mit mittlerer bis langer atmosphärischer Verweilzeit (wie SO2, NO2 oder PM10) wird ein Bilanzierungsmodell benutzt; dieses berücksichtigt Angaben zur Orographie (Reliefstruktur) Hessens, zur jeweiligen meteorologischen Situation (Windrichtung und -geschwindigkeit) und zur Emissionsstruktur (Daten aus dem Emissionskataster). Für den aus Vorläufersubstanzen gebildeten Schadstoff Ozon ist ein sog. lineares Modell entwickelt worden; es enthält die Abhängigkeit der Ozonkonzentration von der Höhenlage.
Die Beurteilung der gemessenen Immissionen erfolgt durch Vergleich der berechneten Immissionskenngrößen mit Grenzwerten bzw. Richtwerten für die einzelnen Luftschadstoffe. Dabei müssen die Immissionskenngrößen mit den der Bewertung zugrunde gelegten Immissionsgrenzwerten vergleichbar sein, d. h. beide müssen den gleichen Zeit- und Flächenbezug haben. Die wichtigsten gesetzlichen Grenz- und Zielwerte sind auf dem Beiblatt zum Kapitel Immissionskataster zusammengestellt und werden im Folgenden kurz erläutert.
Die heute gültigen Immissionsgrenzwerte werden von Vorgaben der Europäischen Union (EU) geprägt: An erster Stelle ist die EG-Richtlinie über die Beurteilung und die Kontrolle der Luftqualität (Luftqualitäts-Rahmenrichtlinie [5]) mitsamt ihren so genannten Tochterrichtlinien zu nennen. Die Luftqualitäts-Rahmenrichtlinie sowie die erste und zweite Tochterrichtlinie [6, 7] sind im Herbst 2002 durch die 22. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (22. BImSchV) [2] in deutsches Recht umgesetzt worden; bei der dritten Tochterrichtlinie [8] ist dies im Sommer 2004 durch Verabschiedung der 33. BImSchV [3] geschehen. Eine weitere Tochterrichtlinie über Arsen, Cadmium, Quecksilber, Nickel und polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe in der Luft wurde 2004 verabschiedet [9] und ist inzwischen auch in die 22. BImSchV [2] übernommen. Insgesamt lässt sich festhalten, dass die Immissionsbewertung durch die neuen EG-Regelungen deutlich verschärft wird.
Die 22. BImSchV sieht Grenzwerte für Schwefeldioxid, Stickstoffdioxid und Stickstoffoxide, Partikel und Blei sowie für Benzol und Kohlenmonoxid vor, außerdem enthält die 22. BImSchV Zielwerte für Arsen, Cadmium, Quecksilber, Nickel und polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe. Die 33. BImSchV enthält Bestimmungen zum Ozongehalt der Luft. Zu den in der 22. BImSchV aufgeführten Grenzwerten ist anzumerken, dass sie überwiegend erst ab 2005 bzw. ab 2010 zu erreichen sind. Bis dahin bestehen Übergangsregelungen, die die Grenzwerte mit Toleranzmargen versehen; diese Toleranzspannen werden jährlich abgesenkt, so dass am Ende der Übergangszeit der Grenzwert einzuhalten ist.
Die Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) [4], deren Erstfassung 1974 verabschiedet wurde, wurde seitdem mehrfach – entsprechend dem wachsenden Kenntnisstand über die Auswirkungen von Luftverunreinigungen – fortgeschrieben. Die Verwaltungsvorschrift regelt die Bedingungen für die Genehmigung von Anlagen nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz; sie enthält sowohl Immissionsgrenzwerte (die sog. Immissionswerte) als auch Emissionsgrenzwerte im Abgasstrom von Anlagen. Im Gegensatz zu den EG-Grenzwerten, bei denen verschiedene Zeitschienen die Gültigkeit festlegen, sind die Grenzwerte der TA Luft ab sofort gültig. Sie gelten – ebenso wie die EG-Grenzwerte – auf den Messpunkt bezogen (also nicht mehr flächenbezogen wie in der früheren TA Luft).
Abschließend soll noch auf die von der VDI-Kommission Reinhaltung der Luft festgelegten Richtwerten hingewiesen werden, die auch zur Immissionsbeurteilung herangezogen werden können. In den einzelnen Blättern zur VDI-Richtlinie 2310 [10] sind maximale Immissionswerte abgeleitet, untergliedert nach unterschiedlichen Schutzzielen. Bei den Werten zum Schutze des Menschen oder der Vegetation handelt es sich um die sog. MIK-Werte (MIK = Maximale Immissionskonzentration), die sich auf verschieden lange Einwirkungszeiten beziehen. Die Werte zum Schutz der landwirtschaftlichen Nutztiere stellen maximale Immissionsdosen (MID-Werte) dar und legen die höchstzulässige Aufnahme von Schadstoffen fest, die vorzugsweise mit dem Futter aufgenommen werden.
[1] Gesetz zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge (Bundes-Immissionsschutzgesetz, BImSchG) in der Fassung der Bekanntmachung vom 26. September 2002, (BGBl. I Nr. 71 vom 04.10.2002, S. 3830) zuletzt geändert am 23. Oktober 2007 durch Artikel 1 des Gesetzes zur Reduzierung und Beschleunigung von immissionsschutzrechtlichen Genehmigungsverfahren (BGBl. I Nr. 53 vom 29.10.2007, S. 2470)
[2] Zweiundzwanzigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über Immissionswerte für Schadstoffe in der Luft – 22. BImSchV) vom 11. September 2002 (BGBl. I S. 3626) , in der Fassung vom 4. Juni 2007 (BGBl. I S. 1006)
[3] Dreiunddreißigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung zur Verminderung von Sommersmog, Versauerung und Nährstoffeinträgen – 33. BImSchV) vom 13. Juli 2004 (BGBl. I S. 1612)
[4] Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft – TA Luft) vom 24. Juli 2002 (GMBl. S. 511)
[5] Richtlinie 96/62/EG des Rates vom 27. September 1996 über die Beurteilung und die Kontrolle der Luftqualität (Luftqualitäts-Rahmenrichtlinie) (ABl. EG, L 296 S. 55)
[6] Richtlinie 1999/30/EG des Rates vom 22. April 1999 über Grenzwerte für Schwefeldioxid, Stickstoffdioxid und Stickstoffoxide, Partikel und Blei in der Luft (1. Tochterrichtlinie) (ABl. EG, L 163 S. 41)
[7] Richtlinie 2000/69/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 16. November 2000 über Grenzwerte für Benzol und Kohlenmonoxid in der Luft (2. Tochterrichtlinie) (ABl. EG, L 313 S. 12)
[8] Richtlinie 2002/3/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 12. Februar 2002 über den Ozongehalt der Luft (3. Tochterrichtlinie) (ABl. EG, L 67 S. 14)
[9] Richtlinie 2004/107/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 15. Dezember 2004 über Arsen, Kadmium, Quecksilber, Nickel und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe in der Luft (4. Tochterrichtlinie) (ABl. EG, L 23 vom 26.1.2005, S. 3)
[10] VDI-Richtlinie 2310, Blatt 1, Ausgabe 10.88: Zielsetzung und Bedeutung der Richtlinien Maximale Immissions-Werte
[11] Flächenhafte Darstellung der Immissionssituation, Schriftenreihe der Hessischen Landesanstalt für Umwelt, Heft Nr. 201, Wiesbaden (1996)
[12] Immissionsbericht Hessen 1996, Schriftenreihe der Hessischen Landesanstalt für Umwelt, Heft Nr. 210, Wiesbaden (1996)
[13] Lufthygienischer Jahresbericht 2007 Teil I, Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie, Luftreinhaltung, Wiesbaden (2008)
[14] Lufthygienischer Jahresbericht 2007 Teil II, Hessisches Landesamt für
Umwelt und Geologie, Luftreinhaltung, Wiesbaden (2008)
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