Luft: Immissionskataster

Immissionskataster Hessen

Immissionsüberwachung

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 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 [6].

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 [6].

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.

Luftmessnetz Hessen

Standorte der Messstationen

Das Hessische Landesamt für Umwelt und Geologie (HLUG) hat zur Überwachung der Luftqualität, beginnend im Jahr 1974, das automatisch arbeitende Luftmessnetz Hessen eingerichtet und kontinuierlich ausgebaut. 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:

Die 39. BImSchV [2] enthält Angaben zu der Mindestanzahl der Messstationen und zu deren Standortcharakter (in Städten, an Verkehrsschwerpunkten, im ländlichen Raum). Auf dem Beiblatt „Luftmessstationen“  sind die genauen geografischen Standortangaben aufgeführt.

Zur Organisation der Immissionsüberwachung ist jedes Bundesland in Gebiete bzw. Ballungsräume zu unterteilen. Hessen ist in zwei Ballungsräume und drei Gebiete eingeteilt:

Ballungsraum I: Rhein-Main
Ballungsraum II: Kassel
Gebiet I: Südhessen
Gebiet II: Lahn-Dill
Gebiet III: Mittel- und Nordhessen

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 in die Messnetzzentrale des HLUG übertragen.

Bezüglich der zu messenden Luftschadstoffe sind die Vorgaben der 39. BImSchV [2] zu beachten. In Hessen werden folgende Komponenten an den Messstationen kontinuierlich erfasst:

Es wird nicht an allen Stationen die gleiche Stoffpalette untersucht bzw. alle meteorologischen Parameter gemessen. Beispielsweise werden die aromatischen Kohlenwasserstoffe Benzol, Toluol und Xylol (BTX) überwiegend an den Verkehrsstationen gemessen, während Ozon an Verkehrsstationen nicht erfasst wird.

An einigen Messstationen werden außerdem meteorologische Parameter bestimmt, um die für die Entstehung und Ausbreitung von Luftverunreinigungen bedeutsamen meteorologischen Bedingungen zu erfassen. Im Einzelnen werden folgende Größen registriert:

Veröffentlichung der Messergebnisse

Die Ergebnisse aus dem Luftmessnetz Hessen werden regelmäßig veröffentlicht, und zwar in den lufthygienischen Monatsberichten und in den lufthygienischen Jahresberichten. Der Lufthygienische Jahresbericht Teil I [5] 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 „Informationsdienste“ zu entnehmen.

Darstellung der Messergebnisse

Immissionskenngrößen

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 Stundenwert pro Tag bzw. Monat oder der Tages- bzw. Monatsmittelwert.

Flächenhafte Immissionsdarstellung

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). 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. Dieses enthält die Abhängigkeit der Ozonkonzentration von der Höhenlage.

Bewertung von Immissionen

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 „Immissionskataster - Grenz- und Zielwerte“ zusammengestellt und werden im Folgenden kurz erläutert.

Die Beurteilung der lufthygienischen Situation basiert auf den Grenz- und Zielwerten der 39. BImSchV [2], einer Verordnung des Bun­des-Immissionsschutzgesetzes (BImSchG [1]), in welcher die EG-Luftqualitätsrichtlinien umgesetzt sind.

Mit der Richtlinie des Europäischen Parlaments und des Rates über Luftqualität und saubere Luft in Europa von 2008 wurden die bis dahin geltende Rahmenrichtlinie Luftqualität sowie die 1. bis 3. Tochterrichtlinie in einer Regelung zusammengefasst. Diese neue Richtlinie wurde 2010 - unter Einbeziehung der 4. Tochterrichtlinie (Richtlinie 2004/107/EG über Arsen, Kadmium, Quecksilber, Nickel und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe in der Luft) - durch die 39. BImSchV in nationales Recht umgesetzt. Die Immissionsbewertung durch bereits existierende Grenzwerte wurde unverändert übernommen. Neu hinzugekommen ist die Beurteilung der Komponente PM2,5. Ab 2010 wurde ein Jahresmittelwert von 25 µg/m3 zunächst als Zielwert eingeführt, der sich 2015 in einen Grenzwert umwandelt. Bis zum Erreichen des Einhaltungsdatums (2015) gilt eine jährlich geringer werdende Toleranzmarge. Bei Überschreitung der Summe aus Grenzwert plus Toleranzmarge muss ein Luftreinhalteplan erstellt werden. Die 39. BImSchV enthält konkrete Vorgaben über die Durchführung der Messungen sowie über die Mindestzahl der Messstationen und Kriterien für die Standortauswahl.

Für die Bewertung der Schwermetallniederschlagsraten im Staubniederschlag (Gesamtdeposition) werden die Immissionswerte aus der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) herangezogen [3]. Diese Verwaltungsvorschrift konkretisiert die Anforderungen, die bei der Genehmigung von industriellen und gewerblichen Anlagen von den zuständigen Vollzugsbehörden zu beachten sind. Sie gliedert sich im Wesentlichen in einen Immissions- und einen Emissionsteil. Der Immissionsteil enthält Vorschriften zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Schadstoffdepositionen z. B. aus Industrieanlagen. Die Immissionswerte gelten auf den Messpunkt bezogen.

Abschließend soll noch auf die von der VDI-Kommission Reinhaltung der Luft vorgeschlagenen Richtwerte hingewiesen werden, die als Erkenntnisquelle für eine Immissionsbeurteilung herangezogen werden können, ohne dabei den Stellenwert von gesetzlich festgelegten Grenz- oder Zielwerten in Anspruch nehmen zu können. In den einzelnen Blättern zur VDI-Richtlinienreihe 2310 [4] sind für einige Luftschadstoffe sogenannte maximale Immissionswerte abgeleitet, untergliedert nach unterschiedlichen Schutzzielen. Bei den Werten zum Schutz 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.

Literatur (Stand 08/2012)

[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, zuletzt geändert durch Art. 2 G v. 27.6.2012 (BGBl. I S. 1421)

[2]  Neununddreißigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über Luftqualitätsstandards und Emissionshöchstmengen – 39. BImSchV) in der Fassung vom 5. August 2010 (BGBl. I S. 1065)

[3] Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz
(Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft – TA Luft) vom 24. Juli 2002 (GMBl. S. 511)

[4] VDI-Richtlinienreihe 2310 Maximale Immissionswerte

[5] Lufthygienischer Jahresbericht  Teil I, Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie, www.hlug.de

[6] Lufthygienischer Jahresbericht Teil II, Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie, www.hlug.de

 

 

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