Der Bericht des Umweltbundesamtes zur Luftqualität 2020

In seinem Hintergrundpapier zum Thema Luft stellt das Umweltbundesamt die Ergebnisse der vorläufigen Auswertung der Luftqualität im Jahr 2020 in Deutschland vor. Grundlage der Auswertung sind die noch nicht abschließend geprüften Daten aus den Luftmessnetzen der Bundesländer und des Umweltbundesamtes mit dem Stand vom 01. Februar 2021. Die abschließend qualitätsgesicherten Ergebnisse stehen dann ab Mitte 2021 zur Verfügung.

Messung der Luftqualität

In Deutschland wird die Luftqualität an über 600 Messtellen mehrfach am Tag auf die Belastungen durch die Luftschadstoffe Feinstaub, gemessen als PM10– und PM2,5-Fraktion, Stickstoffdioxid (NO2) und Ozon (O3) überprüft. In der Veröffentlichung werden die Messergebnisse den EU-Grenzwerten und den deutlich schärferen WHO-Empfehlungen gegenübergestellt.

Ursachen für die Luftbelastungen

Als Ursachen für die Luftbelastungen werden vor allem der Straßenverkehr und Verbrennungsprozesse in Industrie, Energiewirtschaft und Haushalten benannt. Bei der Feinstaubbelastung trägt auch die landwirtschaftlich bedingte Bildung sekundärer Partikel durch chemische Reaktionen in der Luft zur Belastung bei.

Einflussfaktoren der Luftqualität

Wesentlichen Einfluss auf die Höhe der Belastungen nimmt auch die Witterung. Bei kalter Witterung steigt die Luftbelastung z. B. durch vermehrtes Heizen aber auch durch Hochdruckwetterlagen, bei denen ein reduzierter Luftaustausch festzustellen ist. Sommerliche Hochdruckwetterlagen führen hingegen zu erhöhten bodennahen Ozonbelastungen durch intensive Sonneneinstrahlung und hohe Temperaturen.
Hohe Windgeschwindigkeiten und die daraus resultierende gute Durchmischung in der Atmosphäre führen zu verringerten Schadstoffbelastungen. Diese unterschiedlichen Witterungsbedingungen führen zu Schwankungen in der Luftbelastung vor dem Hintergrund eher langfristiger Emissionsentwicklungen.

Auch die Umgebungsbedingungen haben Einfluss auf die Luftqualität. Hier wird bei den Messstellen zwischen „ländlichen“ und „stätischen“ sowie „städtisch verkehrsnahen“ Hintergründen unterschieden. Gebiete mit ländlichem Hintergrund stehen dabei für eine Luftqualität, die als weitgehend unbeeinflusst von lokalen Emissionen anzusehen ist. Bei einem städtischen Hintergrund entsprechen die Schadstoffbelastungen der typischen Luftbelastung in Städten, die sich aus Emissionen der Stadt selbst (z. B. Straßenverkehr, Heizungen, Industrie) und dem großräumigen Hintergrund ergeben. Der städtisch verkehrsnahe Bereich befindet sich typischerweise an stark befahrenen Straßen. Dadurch erhöht sich die ohnehin vorhandene städtische Hintergrundbelastung um die Verkehrsemissionen.

Ergebnisse der Auswertung

Feinstaub (PM10 / PM2,5)

Der EU-Grenzwert für Feinstaub liegt für die Partikelfraktion < 10 µm (PM10) als Jahresmittelwert bei 40 µg/m³ für die PM2,5-Fraktion bei 25 µg/m³.  Diese Grenzwerte wurden in allen Betrachtungsbereichen auch in 2020 wie schon in den Vorjahren seit 2000 unterschritten.

Unter Berücksichtigung der deutlich schärferen WHO-Empfehlungen ist festzustellen, dass der Jahresmittelwert für die PM10-Fraktion (20 µg/m³) erst seit dem Jahr 2019 auch für städtische verkehrsnahe Räume unterschritten wurde während für ländliche und städtische Räume diese Empfehlungen schon seit 2004 respektive seit 2012 eingehalten werden.

Für die PM2,5-Fraktion liegt die WHO-Empfehlung im Jahresmittel bei 10 µ/m³. Dieser Wert wurde für alle drei Räume in 2020 eingehalten, lag aber in den Vorjahren mit Ausnahme der ländlichen Räume darüber.

Generell ist ein kontinuierlicher Rückgang bei den Staubbelastungen festzustellen.

Stickstoffdioxid

Für Stickstoffdioxid liegen der EU-Grenzwert als auch die WHO-Empfehlung für das Jahresmittel bei 40 µg/m³. Das UBA hat für 2020 an rund 400 Messtationen vorläufig festgestellt, dass nur bei 2 % der verkehrsnahen Stationen Überschreitungen des Grenzwertes festgestellt wurden. Im Allgemeinen ist aber eine Unterschreitung des Grenzwertes seit den letzten 5 Jahren auch bei den verkehrsnahen Bereichen feststellbar. Im ländlichen Bereich ohne signifikante Verkehrseinflüsse lagen die Werte auf einem Niveau von 10 µg/m³.

Bodennahes Ozon

Ozon wird in Deutschland an ca. 260 Stationen als 1-Stunden-Mittelwert gemessen. Für Ozon gibt es eine Informationsschwelle von 180 µg/m³, die Alarmschwelle ist bei 240 µg/m³ jeweils als 1-Stunden-Mittelwert festgelegt. Der höchste Messwert lag 2020 bei 235 µg/m³ und somit deutlich unter dem Vorjahresmaximum von 314 µg/m³. Derzeit liegt der Zielwert zum Schutz der menschlichen Gesundheit bei 120 µg/m³ als 8-Stunden-Mittelwert, der maximal an 25 Tagen im 3-Jahresmittel auftreten darf. Langfristig soll dieser Wert gar nicht mehr überschritten werden dürfen. Die Empfehlungen der WHO sieht eine Unterschreitung von 100 µg/m³ als 8-Stunden-Mittelwert vor.

Im 3-Jahresmittel wurde der Zielwert von 120 µg/m³ als 8-Stunden-Mittel in ländlichen Räumen bei mehr als 65 % der Messstellen in städtischen Bereichen nur an etwa 40 % der Messtellen überschritten.

Luftqualität während des Frühjahr-Lockdowns 2020

Wesentliche Einflussgrößen auf die Luftqualität sind der Verkehr und die Produktion. Bedingt durch COVID 19 und die damit verbundenen Maßnahmen zur Eindämmung der Pandemie waren in KW 13 bis 16 die stärksten Einschränkungen zu verzeichnen. Als Folge reduzierten sich die Verkehrszahlen in den unterschiedlichen Regionen Deutschlands zwischen 20 und 50 Prozent.

Für die Stickstoffdioxid-Belastung ist der Verkehr neben der Energieerzeugung eine wesentliche Einflussgröße, beim Feinstaub macht er jedoch einen wesentlich geringeren Anteil an der Belastung aus.

Entgegen der Erwartungen gab es auf den ersten Blick bei den Stickoxid-Messungen im Tagesmittel im Beobachtungszeitraum keine entsprechende Abnahme. Bei genauerer Betrachtung zeigte sich aber eine veränderte Verteilung über den Tag mit hohen Belastungen morgens und abends, dafür geringe am Nachmittag.

Neben den technischen Einflussgrößen werden in der Abhandlung auch die meteorologischen Einflüsse untersucht. Nach der „Wetterbereinigung“ durch unterschiedliche Institute wie z.B. der Deutsche Wetterdienst (DWD) konnte festgestellt werden, dass die Lockdown-bedingten Einschränkungen im Frühjahr 2020 zu vorübergehenden, mittleren Reduktionen der NO2-Belastung um 20 bis 30 Prozent geführt haben. Dieser Effekt war aber nur für den vergleichsweise kurzen Zeitraum von ca. vier Wochen nachweisbar. Für die zu betrachtenden Grenzwerte als NO2-Jahresmittelwerte hatte dies aber keinen signifikanten Einfluss.

Fazit

Abschließend ist festzustellen, dass die Maßnahmen im Frühjahr 2020 zur Eindämmung der Corona-Pandemie grundsätzlich einen positiven Effekt auf die Luftqualität hatten. Die an verkehrsnahen Messstationen in Städten gemessenen NO2-Konzentrationen sanken im Zeitraum des Lockdowns, der Rückgang wurde jedoch durch ungünstige Ausbreitungsbedingungen gebremst. Wetterbereinigt wurden mittlere Rückgänge im Bereich von 20–30 Prozent bestimmt. Aufgrund des kurzen Zeitraumes von ca. vier Wochen ist der Einfluss auf die Jahresmittelwerte und damit auf die langfristige Belastung durch NO2 aber gering.

Link zur Website des Umweltbundesamtes: UBA-Bericht Luftqualität 2020

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