Stickstoffdioxid – NO2:
Die derzeitige Herausforderung.
 
Im Folgenden werden die Umweltwirkungen und der Einfluss von Stickstoffdioxid (NO2) auf die Luftqualität ausgewählter Städte in Österreich, Deutschland und der Schweiz diskutiert.
 
Umweltwirkungen
 

Stickstoffdioxid ist gasförmig und besteht aus den chemischen Komponenten Stickstoff (N) und Sauerstoff (O). In der motorischen Verbrennung entsteht Stickstoffmonoxid, das sich in der Umgebungsluft in kurzer Zeit in NO2 umwandelt. [1]

In der Atmosphäre entsteht NO2 primär aus der Oxidation von NO. Ozon dient dabei als Oxidationsmittel.

Zum Schutz der Ökosysteme und der Vegetation wird für NO2 ein Immissionszielwert von 80 μg/m³ als Tagesmittelwert festgelegt. [2]

Zum langfristigen Schutz der menschlichen Gesundheit werden für NO2 weitere Immissionsgrenzwerte vorgeschrieben. Der Halbstundenmittelwert darf eine Konzentration von 200 μg/m³ nicht überschreiten und der Jahresmittelwert ist mit 35 μg/m³, ab 2012 30 μg/m³ nach oben beschränkt. [3]

Auswirkungen auf die Umwelt:
Stickstoffdioxid ist ein Säurebildner und führt 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 Ozonbildung unter Einwirkung von UV-Strahlung und die Smog-Bildung. Stickstoffdioxid trägt in den Wintermonaten durch eine Reaktion mit Ammoniak auch zur Feinstaubkonzentration (als Ammoniumnitrat) bei. [1], [4], [5]

Auswirkungen auf den Menschen:
Die säurebildenden Eigenschaften von Stickstoffdioxid sind für den Menschen giftig und führen zur Reizung der Schleimhäute. Bei lang andauernder erhöhter NO2-Belastung werden Lunge, Milz, Leber und Blut beeinträchtigt. [1], [6], [7]

Immissionsentwicklung ausgewählter Städte
 

Bei den folgenden Darstellungen handelt es sich um Verläufe der Jahresmittelwerte. Dabei wird in verkehrsnahe Messstellen und Messstellen im städtischen Hintergrund unterschieden. Die in den Abbildungen rot strichlierte Linie stellt den Mittelwert der verfügbaren¹ Messwerte dar.

An den Hintergrund-Messstellen sind mit Ausnahme jener Messstellen, welche bereits auf einem niedrigen Niveau liegen, konstant fallende Konzentrationswerte zu verzeichnen. Wie in Abbildung 1 dargestellt sinkt der Mittelwert zwischen 1991 und 2008 um 37,9% von 40 μg/m³ auf 25 μg/m³. Der ab 2010 geltende europaweite Jahresmittelwert von 35 μg/m³ in Österreich wird demnach eingehalten. Abzüglich der nicht durchgängig verfügbaren Jahresmittelwerte der Messstationen „Düsseldorf-Lörick“, „Innsbruck Nordkette“ und „Zürich-Heubeeribüel“ liegt die Reduktion des Mittelwertes zwischen 1991 und 2008 bei 30,5%.

Der Trend an verkehrsnahen Messstellen, wiedergegeben in Abbildung 2 unterscheidet sich davon. Der Mittelwert der Konzentrationen sinkt in diesem Fall von 58 μg/m³ im Jahr 1991 auf ein Minimum von 48 μg/m³ im Jahr 2001, um bis 2008 auf 59 μg/m³ anzusteigen. Insgesamt ergibt sich daraus im Zeitraum 1991 bis 2008 ein Anstieg von 2%. Daraus ist abzuleiten, dass eine Einhaltung der ab 2010 geltenden Grenzwerte nicht realistisch erscheint.

Das Konzentrationsniveau liegt im Jahr 2008 um den Faktor 2,4 höher als an den Hintergrundmessstellen.

NO2-Jahresmittelwerte
Abbildung 1: NO2-Jahresmittelwerte der Immissionskonzentration
an ausgewählten Hintergrundmessstellen [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16]
NO2-Jahresmittelwerte
Abbildung 2: NO2-Jahresmittelwerte der Immissionskonzentration
an ausgewählten Verkehrsmessstellen [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17]
 
Trotz der laufenden Absenkung der NOx-Emissionen nimmt zwar NO2 im Hintergrund und NO ab, nicht jedoch NO2 an verkehrsnahen Messstationen. Dies kann zum einen zurückgeführt werden auf eine verstärkte Oxidation durch leicht ansteigende mittlere Ozonkonzentrationen, zum anderen auf höhere Ozonmittelwerte im Winter und auf die höher gewordenen NO2-Emissionen von Fahrzeugen mit modernen Abgasnachbehandlungssystemen. Über den jeweiligen Anteil dieser Einflussfaktoren ist man sich noch nicht einig.

¹ Hinweis: Nicht jede Messstelle ist in jedem Jahr aktiv, bzw. liefert eine ausreichende Anzahl an verwertbaren Messwerten
 
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] Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft: 298. Verordnung über Immissionsgrenzwerte und Immissionszielwerte zum Schutz der Ökosysteme und der Vegetation. Bundesgesetzblatt für die Republik Österreich. 14. 8 2001, BGBl. II Nr. 298/2001, S. 1789.
[3] Nationalrat der Republik Österreich: Bundesgesetz zum Schutz vor Immissionen durch Luftschadstoffe, mit dem die Gewerbeordnung 1994, das Luftreinhaltegesetz für Kesselanlagen, das Berggesetz 1975, das Abfallwirtschaftsgesetz und das Ozongesetz geändert werden (IG-L). Bundesgesetzblatt für die Republik Österreich. 2006, BGBl. I Nr. 115/1997 zuletzt geändert durch BGBl. I Nr. 34/2006.
[4] 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.
[5] Spangl, W., et al.: Jahresbericht der Luftgütemessungen in Österreich 2006. Wien: Umweltbundesamt GmbH, 2007. ISBN 3-85457-902-0, REP-0104.
[6] 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.
[7] Nowak, D., et al.: Luftverschmutzung - Asthma - Atemswegsallergien. Zwischenergebnisse deutsch-deutscher epidemologischer Studien. Deutsches Ärzteblatt 91. 1994, Heft 1/2.
[8] Senatsverwaltung für Gesundheit, Umwelt und Verbraucherschutz: Luftgütemessdaten. Berlin : Senatsverwaltung für Gesundheit, Umwelt und Verbraucherschutz, 1991-2008 (jährlich).
[9] Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie: Jahresbericht zur Immissionssituation. Dresden: Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie, 1991-2008 (jährlich).
[10] Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW: EU-Jahreskenngrößen. Düsseldorf : Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW, 1991-2008.
[11] Institut für Hygiene und Umwelt - Bereich Umweltuntersuchungen / Luft: Hamburger Luftmessnetz. Hamburg: Freie und Hansestadt Hamburg - Behörde für Soziales, Familie, Gesundheit und Verbraucherschutz, 1991-2008.
[12] Amt der Tiroler Landesregierung, Abt. Waldschutz.: Luftgüte in Tirol. Innsbruck : Amt der Tiroler Landesregierung, 1991-2008.
[13] Umwelt Prüf- und Überwachungsstelle des Landes Oberösterreich: Jahresbericht der Luftgüteüberwachung in Oberösterreich. Linz: Umwelt Prüf- und Überwachungsstelle des Landes Oberösterreich, 1991-2008.
[14] LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg: Kenngrößen der Luftqualität. Karlsruhe: Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg, 1991-2008.
[15] Amt der Wiener Landesregierung MA 22-Umweltschutz: Jahresbericht - Luftgütemessungen der Umwelt-schutzabteilung der Stadt Wien. Wien: Amt der Wiener Landesregierung MA 22-Umweltschutz, 1991-2008.
[16] Bundesamt für Umwelt BAFU: Immissionsmesswerte Schweiz. Bern: Bundesamt für Umwelt BAFU, 1991-2008.
[17] Bayerisches Landesamt für Umwelt: Auswertung der an den LÜB Stationen gemessenen Konzentrationen nach der 22. und 33. BImSchV. München: Bayerisches Landesamt für Umwelt, 1991-2008.

 
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