NOX

Stickstoffoxide (NOx)
Trotz steigender Kraftfahrzeugbestände wurden und werden die Emissionen deutlich reduziert.

Im Folgenden werden die Umweltwirkungen und Emissionen von Stickstoffoxiden in Österreich, Deutschland und EU27 diskutiert.

Umweltwirkungen:

Der Ausdruck Stickstoffoxide ist ein Sammelbegriff für die gasförmigen Oxide des Stickstoffs (N). Die aus Verbrennungsmotorischer Sicht wichtigsten Vertreter dieser Gruppe sind Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO2) und Lachgas (N2O). In der motorischen Verbrennung entstehen Stickstoffoxide fast ausschließlich aus dem Stickstoff und Sauerstoff der zugeführten Luft über hohen Temperaturen. [1]

Auswirkungen auf die Umwelt:
Mit Ausnahme von Lachgas sind Stickstoffoxide Säurebildner und führen über die Bildung von Salpetersäure (HNO3) zu saurem Regen (Niederschlag mit einem geringeren pH-Wert als in reinem Wasser). Weitere negative Auswirkungen auf die Umwelt sind  die Begünstigung der Ozonbildung durch NO2 unter Einwirkung von UV-Strahlung und die Smog-Bildung. Das im Verbrennungsprozess hauptsächlich entstehende NO wirkt dagegen als Ozonsenke über die Titrationsreaktion NO + O3 = NO2 + O2. In den Städten sind daher die Ozonkonzentrationen deutlich niedriger als im ländlichen Gebiet. Stickoxide tragen durch die Reaktion mit Ammoniak auch zur Feinstaubkonzentration (als Ammoniumnitrat) bei. [1], [2], [3]

Lachgas zählt zu den Treibhausgasen und ist 298 mal so wirksam wie CO2. [4]

Auswirkungen auf den Menschen:
Die säurebildenden Eigenschaften von Stickstoffoxiden (ausgenommen N2O; insbesondere NO2) führen zur Reizung der Schleimhäute und können damit reversibel die Lungenfunktion beeinträchtigen und Atembeschwerden bei Asthmatikern auslösen. Bei langandauernder erhöhter NO2-Belastung werden Lunge, Milz, Leber und Blut beeinträchtigt. [1], [5], [6]

Entwicklung und Prognose der Straßenverkehrsemissionen:

Im Vergleich zu den CO- und HC-Emissionen werden die NOx-Emissionen nach Einführung des Dreiwegekatalysators vorrangig von Dieselmotoren bestimmt. Zudem liegen die NOx-Emissionen des PKW- und des Nutzfahrzeugsektors etwa auf gleichem Niveau - im Gegensatz zu den CO- und HC-Emissionen, bei denen die Nutzfahrzeugemissionen um eine Größenordnung niedriger sind als jene des PKW-Sektors.


ÖSTERREICH:

Trotz umfangreicher Reduktionen der zulässigen Grenzwerte führte der starke Anstieg des PKW-Dieselbestandes zu einer weniger intensiven Emissionsreduktion im Vergleich zu den CO- und HC-Emissionen. Abbildung 1 gibt diese Entwicklung wieder. Der Rückgang des „Dieselbooms“ und vor allem die sehr strengen Grenzwerte der Abgasgesetzgebungsstufe Euro 6 führen bis zum Jahr 2030 jedoch trotzdem zu einem beachtlichen Emissionsrückgang von 91,5% zwischen 1990 und 2030. Im Jahr 2030 werden in der Prognose die NOx-Emissionen mit 75,6% von den dieselbetriebenen Personenkraftwagen dominiert.
NOx-Emissionen
Abbildung 1: Entwicklung und Prognose der PKW NOx-Emissionen in Österreich in kt/a

Auch die in Abbildung 2 dargestellte Entwicklung der NOx-Emissionen des Nutzfahrzeugsektors zeigt die Wirksamkeit der Grenzwerteabsenkungen (insbesondere ab Euro III) auf. Es wird eine Reduktion um 93,5% zwischen 1990 und 2030 erreicht. Der Emissionseinbruch im Jahr 2009 folgt aus der Berücksichtigung der Auswirkungen der Wirtschaftskrise.
NOx-Emissionen
Abbildung 2: Entwicklung und Prognose der Nutzfahrzeug NOx-Emissionen in Österreich in kt/a

Der in Abbildung 3 wiedergegebene Sektorenvergleich für Österreich zeigt ein deutlich anderes Bild als die im obigen berechneten Emissionsentwicklungen für PKW und NFZ. Der dramatische Verkehrseinfluss ist durch die Berücksichtigung des Tanktourismus zu erklären. Die Emissionsberechnungen des Sektorenvergleichs  basieren auf den in Österreich verkauften Kraftstoffen. Die Emissionen des Verkehrssektors beinhalten somit auch jene Emissionen, die aufgrund des im Inland verkauften, aber im Ausland verfahrenen Kraftstoffes entstehen. Der Sektor Verkehr beinhaltet die Bereiche: Straßenverkehr, Bahnverkehr, Schifffahrt, nationaler Flugverkehr und Kompressoren der Gaspipelines. Der  land- und forstwirtschaftlichen Verkehr sowie Militär sind im Sektor Haushalte und Kleinverbraucher enthalten.
NOx-Emissionen
Abbildung 3: Sektorenvergleich der NOx-Emissionen in Österreich [7]
 
ENTWICKLUNG / PROGNOSE für DEUTSCHLAND (klicken für mehr/weniger Informationen)

Der sich in für Deutschland darstellende NOx-Emissionsverlauf des PKW-Sektors, wiedergegeben in Abbildung 4, lässt erkennen, dass der Dieselboom später und weniger intensiv eingesetzt hat. Insgesamt wird zwischen 1990 und 2030 eine Emissionsreduktion von 94,8% erreicht.

Bei den in Abbildung 5 wiedergegebenen NOx-Emissionen des NFZ-Sektors liegt die Reduktion in diesem Zeitraum bei 91,9%. Der Emissionseinbruch im Jahr 2009 folgt aus der Berücksichtigung der Auswirkungen der Wirtschaftskrise.
NOx-Emissionen

Abbildung 4: Entwicklung und Prognose der PKW NOx-Emissionen in Deutschland in kt/a
NOx-Emissionen

Abbildung 5: Entwicklung und Prognose der Nutzfahrzeug NOx-Deutschland in Deutschland in kt/a
Der in Abbildung 6 wiedergegebene Sektorenvergleich für Deutschland bestätigt den starken Rückgang der NOx-Emissionen des Verkehrsektors. Die Emissionsberechnungen des Sektorenvergleichs  basieren auf den in Deutschland verkauften Kraftstoffen. Die Emissionen des Verkehrssektors beinhalten somit auch jene Emissionen, die aufgrund des im Inland verkauften, aber im Ausland verfahrenen Kraftstoffes entstehen. Der Sektor Verkehr beinhaltet die Bereiche: Straßenverkehr, Bahnverkehr, Schifffahrt, nationaler Flugverkehr und Kompressoren der Gaspipelines. Der  land- und forstwirtschaftlichen Verkehr, sowie Militär sind im Sektor Haushalte und Kleinverbraucher enthalten.
NOx-Emissionen
Abbildung 6: Sektorenvergleich der NOx-Emissionen in Deutschland [8]
ENTWICKLUNG / PROGNOSE für EU27 (klicken für mehr/weniger Informationen)

Ein zeitlicher Sektorenvergleich über die Jahre 1990 bis 2007 ist aufgrund der teilweise unvollständigen Daten der Mitgliedsländer der EU27 nur für CH4 nicht aber für die NMHC möglich. Abbildung 7 gibt den Verlauf der CH4 Emissionen wird: Es ist festzustellen, dass der Verkehr eine Quelle untergeordneter Bedeutung darstellt. Abbildung 8 zeigt für das Jahr 2007 die aktuelle Gewichtung der NMHC-Emissionen der einzelnen Sektoren. Hierbei kann festgehalten werden, dass der Personenverkehr mit 8% einen geringen Beitrag leistet.
NOx-Emissionen
Abbildung 8: Sektorenvergleich der NOx-Emissionen in der EU27 für das Jahr 2007 [9]

Wichtige Hinweise zu Abbildung 7:
A complete EU-27 time series 1990–2007 of key category data cannot be presented due to non-reporting of sectoral data by several Member States.
Emissions from '1 A 3 b iii — Road transport: Heavy duty vehicles' were reported as being included elsewhere (IE) for the following Member States: Bulgaria (2002–2007), the Czech Republic (2002–2005), Greece (2003–2007), Hungary (2002) and Romania (2002–2004).
Emissions from '1 A 2 f i — Stationary combustion in manufacturing industries and construction: other' for Luxembourg (2007) and Lithuania (2002–2003) were not estimated (NE).
Emissions from '1 A 4 c ii — Agriculture / forestry / fishing: off-road vehicles and other machinery' were reported as being included elsewhere (IE) for the following Member States: Bulgaria, Hungary (2003–2007) and Slovakia (2002–2007). For Malta (2000–2003) and Luxembourg (2007) emissions were not estimated (NE) and Latvia reported not occurring (NO) for 2002.
LITERATURVERZEICHNIS (klicken für mehr/weniger Informationen)

[1] Geringer, B.: Skriptum zur Vorlesung 315.018 - Verbrennungskraftmaschinen Grundzüge. Wien: Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau der TU Wien, 2006. B06006.
[2] Senatsverwaltung für Stadtentwicklung: Digitaler Umweltatlas Berlin. Berlin.de - Senatsverwaltung für Stadtentwicklung. [Online] 2008. [Zitat vom: 14. 11 2008.
] http://stadtentwicklung.berlin.de/umwelt/umweltatlas/dinh_03.htm.
[3] Spangl, W., et al.: Jahresbericht der Luftgütemessungen in Österreich 2006. Wien: Umweltbundesamt GmbH, 2007. ISBN 3-85457-902-0, REP-0104.
[4] IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change): Climate Change 2007 - The Physical Science Basis, Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the IPCC. New York: Cambridge University Press, 2008. ISBN 978 0521 88009-1.
[5] Kühling, W.: Planungsrichtwerte für die Luftqualität. [Hrsg.] Institut für Landes- und Stadtentwicklungsforschung des Landes Nordrhein-Westfalen. Schriftenreihe Landes- und Stadtentwicklungsforschung des Landes Nordrhein-Westfalen. 1986, Bd. 4045.
[6] Nowak, D., et al.: Luftverschmutzung - Asthma - Atemswegsallergien. Zwischenergebnisse deutsch-deutscher epidemologischer Studien. Deutsches Ärzteblatt 91. 1994, Heft 1/2.
[7] Anderl, A. et al.: Emissionstrends 1990-2007 - Überblick über die österreichischen Verursacher von Luftschadstoffen (Datenstand 2009). Wien: Umweltbundesamt GmbH, 2009. Report REP-0234, ISBN 978-3-99004-033-1.
[8] Umweltbundesamt: Emissionsentwicklung 1990 - 2007, Treibhausgase, inkl. erweiterte Auswertung und Äquivalentemissionen der Treibhausgase. Dessau: Umweltbundesamt, 2009.
[9] EEA: European Community emission inventory report 1990–2007 under the UNECE Convention on Long-range Transboundary Air Pollution (LRTAP). Kopenhagen: European Environment Agency, 2009. EEA Technical report
No 8/2009, ISBN 978-92-9213-005-3.
 
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