Luftqualität 2022 Vorläufige Auswertung - Umweltbundesamt
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hintergrund // märz 2023 Luftqualität 2022 Vorläufige Auswertung
Impressum Herausgeber: Umweltbundesamt Fachgebiet II 4.2 Postfach 14 06 06813 Dessau-Roßlau Tel: +49 340-2103-0 buergerservice@uba.de Internet: www.umweltbundesamt.de /umweltbundesamt.de /umweltbundesamt /umweltbundesamt /umweltbundesamt Autorinnen und Autoren: Susan Kessinger, Andrea Minkos, Ute Dauert, Stefan Feigenspan, Bryan Hellack, Alexander Moravek, Simone Richter, Marion Wichmann-Fiebig Direkter Kontakt zu den Autoren: II4.2@uba.de Redaktion: Fachgebiet II 4.2 „Beurteilung der Luftqualität“ Satz und Layout: Atelier Hauer + Dörfler GmbH Publikationen als pdf: www.umweltbundesamt.de/publikationen Bildquellen: Titel: Shutterstock/Katho Menden S. 14 Bild Experimentalstation Langen: Holger Gerwig S. 24 Bild Feinstaubfilter: Axel Eggert S. 29 Bild Ammoniakmessung Waldhof: Susanne Kambor Stand: März 2023, 2. Auflage ISSN 2363-829X Die in dieser Broschüre dargestellten Daten spiegeln den Stand zum Zeitpunkt der Veröffentlichung wider. Der endgültige Datenstand ist ab Jahresmitte auf der UBA- Webseite dargestellt.
hintergrund // märz 2023 Luftqualität 2022 Vorläufige Auswertung
Abbildungsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Deutschlandkarte der Luftmessstationen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Abbildung 2: Schematische Darstellung der Belastungsregime für Feinstaub und Stickstoffdioxid.. . . . . . . . . . . . 7
Abbildung 3: Entwicklung der PM10 -Jahresmittelwerte.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Abbildung 4: Mittlere PM10 -Monatsmittelwerte 2018–2022. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Abbildung 5: Prozentualer Anteil der Messstationen mit Überschreitung des PM10 -Grenzwertes. . . . . . . . . . . . . 10
Abbildung 6: Mittlere Anzahl von PM10 -Überschreitungstagen.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Abbildung 7: PM10 -Tagesmittelwerte aller Stationen an den Neujahrstagen 2015–2023 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Abbildung 8: Entwicklung der PM2,5-Jahresmittelwerte und des Average Exposure Indicators (AEI).. . . . . . . . . . 13
Abbildung 9: Prozentualer Anteil der Messstationen mit Überschreitung des NO2 -Grenzwertes. . . . . . . . . . . . . . 15
Abbildung 10: Entwicklung der NO2 -Jahresmittelwerte .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Abbildung 11: Mittlere NO2 -Monatsmittelwerte 2018–2022. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Abbildung 12: Überschreitungsstunden der Ozon-Informationsschwelle (180 µg/m³). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Abbildung 13: Tage mit Überschreitung des Ozon-Langfristzielwertes (120 µg/m³).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Abbildung 14: Räumliche Verteilung der Überschreitungstage des Ozon-Langfristziels zum Schutz
der Gesundheit (Zahl der Tage mit maximalen 8-Stundenmittelwerten > 120 μg/m3). . . . . . . . . . . . 20
Abbildung 15: Prozentualer Anteil der Messstationen mit Überschreitung des Ozon-Zielwertes.. . . . . . . . . . . . . . . 20
Abbildung 16: Trend der Ozon-Jahresmittelwerte .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Abbildung 17: Modellrechnung der Ammoniakkonzentration für das Jahr 2019. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Abbildung 18: Entwicklung der Ammoniak-Emissionen in Prozent gegenüber 2005.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4
Inhalt
Inhalt
I Luftqualität 2022: Datengrundlage und Auswertemethodik��������������������������������������������� 6
1 Luftqualität und Luftschadstoffe��������������������������������������������������������������������������������������� 6
2 Vorläufigkeit der Angaben����������������������������������������������������������������������������������������������� 7
3 Ursachen der Luftbelastung�������������������������������������������������������������������������������������������� 7
4 Einfluss der Umgebungsbedingungen��������������������������������������������������������������������������������� 7
II Feinstaub: Einhaltung der EU-Grenzwerte, aber Überschreitung der WHO-Richtwerte������� 8
1 PM10 -Jahresmittelwerte�������������������������������������������������������������������������������������������������� 8
2 PM10 -Tagesmittelwerte������������������������������������������������������������������������������������������������� 10
3 PM2,5-Belastung��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 13
III Stickstoffdioxid: Rückgang setzt sich fort������������������������������������������������������������������ 15
1 NO2 -Jahresmittelwerte������������������������������������������������������������������������������������������������� 15
2 NO2 -Stundenmittelwerte���������������������������������������������������������������������������������������������� 17
IV Bodennahes Ozon: Durchschnittliche Belastung, aber höher als im Vorjahr������������������ 18
1 O3 -Informations- und Alarmschwelle ������������������������������������������������������������������������������� 18
2 O3 -Zielwert und Langfristziel zum Schutz der menschlichen Gesundheit������������������������������������� 19
3 O3 -Schutz der Vegetation���������������������������������������������������������������������������������������������� 21
V Herausforderungen in der Luftreinhaltung – unregulierte Luftschadstoffe ��������������������� 22
1 Hintergrund ������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 22
2 Ultrafeinstaub����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 23
3 Black Carbon������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 24
4 Flüchtige organische Verbindungen (VOC)������������������������������������������������������������������������� 25
5 Ammoniak ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 27
Weitere Informationen zum Thema��������������������������������������������������������������������������������� 30
5
I Luftqualität 2022: Datengrundlage und Auswertemethodik
I Luftqualität 2022: Datengrundlage und Auswertemethodik
1 Luftqualität und Luftschadstoffe
Feinstaub (PM10, PM2,5)
Die Luftqualität wird deutschlandweit von den Bundes- sind Partikel, die den größenselektierenden
ländern und dem Umweltbundesamt überwacht. Die Lufteinlass eines Messgerätes passieren, der für
Qualität der Luft wird dabei durch den Gehalt von einen aerodynamischen Durchmesser von 10 (PM10)
Luftschadstoffen bestimmt, also Stoffen, die schädliche beziehungsweise 2,5 (PM2,5) Mikrometer (µm) eine
Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und/ Abscheidewirksamkeit von 50 Prozent
oder die Umwelt haben. Dazu zählen vor allem Fein- aufweist. Feinstaub entsteht vor allem bei Verbren-
staub, Stickstoffdioxid und Ozon. nungsprozessen in Kraftfahrzeugen, Kraftwerken
und Kleinfeuerungsanlagen, in der Metall- und
Die Schadstoffkonzentrationen in der Luft werden Stahlerzeugung, durch Bodenerosion und aus
mehrmals am Tag an über 600 Messstationen über Vorläufersubstanzen wie Schwefeldioxid, Stickoxi-
Deutschland verteilt gemessen (Abbildung 1). Da die den und Ammoniak. Es ist erwiesen, dass Feinstaub
Überwachung der Luftqualität den Bundesländern die Gesundheit schädigt.
obliegt, stammen die Daten zum allergrößten Teil aus
deren Messnetzen. Zur deutschlandweiten Beurteilung Stickstoffdioxid (NO2)
der Luftqualität werden die Daten der Länder am ist eine reaktive Stickstoffverbindung, die als
Umweltbundesamt zusammengeführt und ausgewer- Nebenprodukt bei Verbrennungsprozessen, vor
tet. Die Auswertung und Beurteilung der Luftqualität allem in Fahrzeugmotoren, entsteht und die zu einer
erfolgt im Hinblick auf die in der Richtlinie1 über Vielzahl negativer Umweltwirkungen führen kann.
Luftqualität und saubere Luft für Europa definierten Das ist vor allem für Asthmatiker ein Problem, da
Grenz- und Zielwerte. Die Ergebnisse werden zudem sich eine Bronchienverengung einstellen kann, die
zum Beispiel durch die Wirkungen von Allergenen
verstärkt werden kann.
1 EU-Richtlinie 2008/50/EG, die mit der 39. Verordnung zum Bundesimmissions-
schutzgesetz in deutsches Recht überführt ist.
Ozon (O3)
Abbildung 1 ist ein farbloses und giftiges Gas welches in der
oberen Atmosphäre (Stratosphäre) eine natürliche
Deutschlandkarte der Luftmessstationen
Ozonschicht bildet und die Erde vor der schädlichen
Ultraviolettstrahlung der Sonne schützt. In Boden-
nähe entsteht es bei intensiver Sonneneinstrahlung
durch komplexe photochemische Prozesse aus
Ozonvorläuferstoffen – überwiegend Stickstoff-
oxide und flüchtige organische Verbindungen.
Erhöhte Ozonkonzentrationen können beim
Menschen Reizungen der Atemwege, Husten und
Kopfschmerzen hervorrufen.
mit den meist wesentlich strengeren Richtwerten der
Weltgesundheitsorganisation (WHO) verglichen, die
im September 2021 als globale Luftqualitätsleitlinien
veröffentlicht wurden2. Diese basieren auf einer
2 World Health Organization (2021). WHO global air quality guidelines: parti-
culate matter (PM 2,5 and PM10), ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and
carbon monoxide. World Health Organization. https://apps.who.int/iris/
Quelle: Umweltbundesamt 2023 handle/10665/345329. Lizenz: CC BY-NC-SA 3.0 IGO
6I Luftqualität 2022: Datengrundlage und Auswertemethodik
systematischen Bestandsaufnahme der vorliegenden Linie durch diese unterschiedlichen Witterungsbedin-
wissenschaftlichen Erkenntnisse aus umweltepidemio- gungen verursacht. Sie überlagern daher den Einfluss
logischen Studien, Metaanalysen und Reviews. Damit der eher langfristigen Entwicklung der Emissionen.
wurden die Luftqualitätsleitlinien aktualisiert und die
Erkenntnisse zu den gesundheitlichen Auswirkungen 4 Einfluss der Umgebungsbedingungen
von Luftverschmutzung der letzten 15 Jahre konnten so In den nachfolgenden Abschnitten sind die an den
berücksichtigt werden. einzelnen Luftmessstationen erhobenen Konzent-
rationswerte als so genannte „Belastungsregime“
2 Vorläufigkeit der Angaben zusammengefasst. Belastungsregime gruppieren
Diese Auswertung der Luftqualität im Jahr 2022 Messstationen mit ähnlichen Umgebungsbedingungen.
in Deutschland basiert auf vorläufigen, noch nicht Das Regime „ländlicher Hintergrund“ steht für Gebiete,
abschließend geprüften Daten aus den Luftmess in denen die Luftqualität weitgehend unbeeinflusst von
netzen der Bundesländer und des Umweltbundesam- lokalen Emissionen ist. Stationen in diesem Regime
tes, Stand 31. Januar 2023. Aufgrund der umfang repräsentieren somit das großräumige Belastungs
reichen Qualitätssicherung in den Messnetzen stehen niveau, das auch als großräumiger Hintergrund
die endgültigen Daten erst Mitte 2023 zur Verfügung. bezeichnet wird. Das Regime „städtischer Hinter-
grund“ ist charakteristisch für Gebiete, in denen die
Die jetzt vorliegenden Daten lassen aber eine gemessenen Schadstoffkonzentrationen als typisch für
generelle Einschätzung des vergangenen Jahres zu. die Luftqualität in der Stadt angesehen werden können.
Betrachtet werden die Schadstoffe Feinstaub (PM10 Die Belastung ergibt sich dabei aus den Emissionen der
und PM2,5), Stickstoffdioxid (NO2) sowie Ozon (O3), Stadt selbst (Straßenverkehr, Heizungen, Industrie etc.)
da deren Konzentrationen über oder knapp unter und denen des großräumigen Hintergrunds. Stationen
geltenden Grenz- und Zielwerten zum Schutz der des Regimes „städtisch verkehrsnah“ befinden sich
menschlichen Gesundheit liegen. typischerweise an stark befahrenen Straßen. Dadurch
addiert sich zur städtischen Hintergrundbelastung
3 Ursachen der Luftbelastung ein Beitrag, der durch die direkten Emissionen des
Quellen der Luftschadstoffe sind vor allem der Straßen Straßenverkehrs entsteht. Abbildung 2 stellt die
verkehr und Verbrennungsprozesse in Industrie, Beiträge der einzelnen Belastungsregime schematisch
Energiewirtschaft und Haushalten. Zur Feinstaub dar, gibt allerdings nur die ungefähren Größen
belastung trägt auch die Landwirtschaft durch die verhältnisse wieder. Ein weiteres Belastungsregime
Bildung sogenannter sekundärer Partikel bei, also bilden industrienahe Messungen, mit denen der
Partikel, die erst durch komplexe chemische Reaktio- Beitrag industrieller Quellen auf die Luftqualität in
nen aus gasförmigen Substanzen entstehen. Die Höhe naheliegenden Wohngebieten beurteilt werden soll.
der Schadstoffbelastung wird zudem von der Witterung
beeinflusst. Ist es kalt, steigen die Emissionen (Mengen
Abbildung 2
der freigesetzten Schadstoffe) gewöhnlich, weil z. B.
stärker geheizt wird. Winterliches Hochdruckwetter, Schematische Darstellung der Belastungsregime
das häufig durch geringe Windgeschwindigkeiten für Feinstaub und Stickstoffdioxid
und einen eingeschränkten vertikalen Luftaustausch modifiziert nach Lenschow*
gekennzeichnet ist, führt dazu, dass sich Schadstoffe
in den unteren Luftschichten anreichern. Sommerliche
Hochdruckwetterlagen mit intensiver Sonneneinstrah-
lung und hohen Temperaturen begünstigen die Bildung
bodennahen Ozons.
Bei hohen Windgeschwindigkeiten und guten
Durchmischungsbedingungen verringert sich
hingegen die Schadstoffbelastung. Zwischenjährliche ländlicher städtischer städtisch
Schwankungen in der Luftbelastung werden in erster Hintergrund Hintergrund verkehrsnah
* Lenschow et. al., Some ideas about the sources of PM10,
Atmospheric Environment 35 (2001) S23–S33
7II Feinstaub: Einhaltung der EU-Grenzwerte, aber Überschreitung der WHO-Richtwerte
II Feinstaub: Einhaltung der EU-Grenzwerte,
aber Überschreitung der WHO-Richtwerte
1 PM10 -Jahresmittelwerte
Im Jahr 2022 lagen die PM10 -Jahresmittelwerte auf EU-Grenzwert
dem Niveau des Vorjahres (Abbildung 3). Der PM10 -Jahresmittelwert darf 40 µg/m³ nicht
überschreiten.
Einhergehend mit großräumigen Minderungen der
PM10 -Emissionen weisen die PM10 -Jahresmittelwerte WHO-Richtwert 2021
in allen Belastungsregimen über den gesamten Der PM10 -Jahresmittelwert soll 15 µg/m³ nicht
Beobachtungszeitraum eine deutliche Abnahme auf. überschreiten.
Der Verlauf ist aber durch starke zwischenjährliche
Schwankungen geprägt, vor allem wegen der unter-
schiedlichen Witterungsverhältnisse. Der PM10 -Jahres-
mittelgrenzwert wurde deutschlandweit eingehalten.
47 Prozent der Messstationen wiesen Werte oberhalb
des von der WHO vorgeschlagenen Luftgüteleitwertes
auf, wobei nicht nur verkehrsnahe Stationen, sondern
auch Messungen im städtischen und vereinzelt sogar
im ländlichen Hintergrund betroffen sind.
Abbildung 3
Entwicklung der PM10 -Jahresmittelwerte
im Mittel über ausgewählte Messstationen im jeweiligen Belastungsregime, Zeitraum 2000–2022
40
35
30
25
µg/m³
20
15
10
5
0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022
ländlicher Hintergrund städtischer Hintergrund städtisch verkehrsnah
Quelle: Umweltbundesamt 2023
8II Feinstaub: Einhaltung der EU-Grenzwerte, aber Überschreitung der WHO-Richtwerte
Die zwischenjährlichen Schwankungen der zu trockenen Sommer3. Deutlich zu nass hingegen
PM10 -Jahresmittelwerte sind neben meist gering waren die Monate Februar und September, was sich
fügigeren Änderungen der jährlichen PM10 -Emissi- in einer niedrigen PM10 -Belastung widerspiegelt.
onen vor allem auf wetterbedingte Schwankungen Weiterhin auffällig ist die hohe PM10 -Belastung
zurückzuführen (siehe auch Kapitel I Gliederungs- im März: dieser war der sonnenscheinreichste seit
punkt 3: Ursachen der Luftbelastung), wie der Verlauf Aufzeichnungsbeginn und damit erheblich zu
der mittleren Monatsmittelwerte der letzten fünf Jahre trocken4.
in A
bbildung 4 verdeutlicht.
3 Deutschlandwetter im Jahr 2022, Pressemitteilung des DWD, https://www.dwd.
Mit 2022 gab es erneut ein sonnenscheinreiches de/DE/presse/pressemitteilungen/DE/2022/20221230_deutschlandwetter_
jahr2022_news.html?nn=495078
und zu warmes Jahr. Es gehört mit zu den wärmsten 4 Deutschlandwetter im März 2022, Pressemitteilung des DWD, https://www.dwd.
de/DE/presse/pressemitteilungen/DE/2022/20220330_deutschlandwetter_
Jahren seit Aufzeichnungsbeginn mit einem deutlich maerz2022.pdf?__blob=publicationFile&v=3
Abbildung 4
Mittlere PM10 -Monatsmittelwerte 2018–2022
Mittelwert über das Gesamtjahr gestrichelt
2018 2019 2020 2021 2022
35
30
25
20
µg/m³
15
10
5
0
Sep
Jan
Mai
Mrz
Mai
Jul
Sep
Nov
Jul
Nov
Jan
Mrz
Mai
Jul
Sep
Nov
Jan
Mrz
Mai
Jul
Nov
Jan
Mrz
Mai
Jul
Sep
Nov
Jan
Mrz
Sep
ländlicher Hintergrund städtischer Hintergrund städtisch verkehrsnah
Quelle: Umweltbundesamt 2023
9II Feinstaub: Einhaltung der EU-Grenzwerte, aber Überschreitung der WHO-Richtwerte
Abbildung 5
Prozentualer Anteil der Messstationen mit Überschreitung des PM10 -Grenzwertes
für das Tagesmittel im jeweiligen Belastungsregime, Zeitraum 2005–2022
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022
ländlicher Hintergrund städtischer Hintergrund städtisch verkehrsnah
Quelle: Umweltbundesamt 2023
2 PM10 -Tagesmittelwerte Der Richtwert der Weltgesundheitsorganisation
Ebenso wie in den Vorjahren wurden an keiner der (WHO) wurde an 24 Prozent aller Stationen nicht
rund 360 Stationen PM10 -Tagesmittelwerte über eingehalten.
50 µg/m3 an mehr als 35 Tagen registriert. Damit setzt
sich die positive Entwicklung der letzten Jahre fort.
In der Vergangenheit traten die meisten Überschrei- EU-Grenzwert
tungen im verkehrsnahen Bereich auf, im Jahr 2006 Der PM10 -Tagesmittelwert darf nicht öfter als 35-mal
sogar an mehr als der Hälfte dieser Stationen. Seit im Jahr 50 µg/m³ überschreiten.
2012 lagen die Anteile der Stationen mit Überschrei-
tung allerdings schon unter 10 Prozent, von da an WHO-Richtwert 2021
ist keine Messstation im Hintergrund mehr betroffen Für die kurzfristige Belastung soll das 99. Perzentil
gewesen, wie aus Abbildung 5 ersichtlich wird der PM10 -Tagesmittelwerte eines Jahres den Wert
(gelbe Balken). von 45 µg/m³ nicht überschreiten.
10II Feinstaub: Einhaltung der EU-Grenzwerte, aber Überschreitung der WHO-Richtwerte
Abbildung 6
Mittlere Anzahl von PM10 -Überschreitungstagen
(Tagesmittelwerte > 50 µg/m³) pro Monat im jeweiligen Belastungsregime, dargestellt für die Jahre 2022, 2021 und den
Zeitraum 2005–2021
2022
2021 ländlicher Hintergrund
2005–2021
2022
2021 städtischer Hintergrund
2005–2021
2022
2021 städtisch verkehrsnah
2005–2021
0 5 10 15 20 25
Januar Februar März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember
Quelle: Umweltbundesamt 2023
Abbildung 6 zeigt auf, wie viele Überschreitungstage Die der Höhe nach absteigend sortierten
im Mittel pro Monat registriert wurden. Das Jahr 2022 PM10 -Neujahrstagesmittelwerte aller Messstationen in
wird hier dem Vorjahr 2021 und einem längeren Refe- Abbildung 7 machen deutlich, dass die Belastung in
renzzeitraum (2005–2021) gegenübergestellt. Es wird den letzten Jahren variierte und zumeist eine Vielzahl
deutlich, dass im gesamten letzten Jahr im Vergleich der Messstationen Werte oberhalb des Tagesgrenz-
zum mehrjährigen Mittel wenig Überschreitungstage wertes registrierte. Anders an den Neujahrstagen
auftraten. Im Vergleich zum höher belasteten Vorjahr 2021 und 2022: durch die außergewöhnlich niedrigen
2021 gab es deutlich weniger Überschreitungen. Diese freigesetzten PM10 -Mengen aufgrund der Corona-
traten vor allem im erheblich zu trockenen März auf. Maßnahmen fehlten die üblichen Spitzenwerte
komplett. Kaum eine Station registrierte einen Tages-
Eine Besonderheit bei den PM10 -Tagesmittelwerten mittelwert über 50 µg/m³. Mit der Aufhebung jeglicher
stellt erfahrungsgemäß der Neujahrstag eines Maßnahmen zum Jahreswechsel 2022/2023 reiht
jeden Jahres dar. Einhergehend mit den durch das sich die Belastung des Neujahrstag 2023 wieder mit
Silvesterfeuerwerk freigesetzten Emissionen ist die typischen, durch windiges Wetter allerdings relativ
PM10 -Belastung in den ersten Stunden des Tages niedrigen Tageswerten ein.
hoch. Diese hohen Stundenwerte beeinflussen auch
den PM10 -Tagesmittelwert.
11II Feinstaub: Einhaltung der EU-Grenzwerte, aber Überschreitung der WHO-Richtwerte
Abbildung 7
PM10 -Tagesmittelwerte aller Stationen an den Neujahrstagen 2015–2023
600
2015
2016
2017
500 2018
2019
2020
2021
2022
2023
400
Tagesgrenzwert
PM10-Tagesmittel in µg/m³
WHO-Richtwert 2021
300
200
100
0
Pro Jahr absteigend sortierte PM10-Tagesmittel aller Stationen
Quelle: Umweltbundesamt 2023
Saharastaubereignis auf der Zugspitze die Werte auf ein übliches Niveau zurück. Der höchste
Auch natürliche Quellen können hohe Feinstaubkon- Tagemittelwert dieser Episode liegt bei 218 µg/m³
zentrationen verursachen. So wurden beispielsweise am 17.03.2022. Zum Vergleich: Die Jahresmittelwerte
an der UBA-Messstation Zugspitze/Schneefernerhaus der Station liegen bei circa 4 µg/m³. Es ist damit die
zwischen 15. und 18. März 2022 ungewöhnlich am wenigsten mit Feinstaub belastete Messstation in
hohe Feinstaub (PM10)-Konzentrationen aufgrund ganz Deutschland. In den 10 Jahren zwischen 2011 und
von Ferntransport von Luftmassen mit Saharastaub 2020 gab es keine vergleichbar hohen Werte an dieser
beobachtet: ab Mittag des 15.03. stiegen die Stun- Bergstation. Im Gegensatz zu anderen Episoden wie
denmittelwerte kurzzeitig auf über 100 µg/m³ und z. B. im Februar 2021, in dem sich ein Saharastauber-
fielen zum Abend hin wieder ab. In den Abendstunden eignis deutschlandweit in hohen PM10 -Konzentrationen
des 16.03. stiegen die Werte auf bis zu 400 µg/m³ widerspiegelte, kam es Mitte März 2022 außerhalb des
an. Am 17.03. gingen die Stundenmittelwerte bis zum Alpenraums nicht zu großräumigen PM10 -Tageswert-
Morgen auf ca. 100 µg/m³ zurück, um dann abermals überschreitungen, die sich auf Saharastaub zurück
bis auf 400 µg/m³ anzusteigen. Erst am 18.03. fielen führen ließen.
12II Feinstaub: Einhaltung der EU-Grenzwerte, aber Überschreitung der WHO-Richtwerte
3 PM2,5-Belastung
Für die kleinere Fraktion des Feinstaubs, die nur EU-Grenzwert
Teilchen mit einem maximalen Durchmesser von Der PM2,5-Jahresmittelwert darf 25 µg/m³ nicht
2,5 Mikrometer (µm) enthält, gilt seit dem 1. Januar überschreiten.
2015 europaweit ein Grenzwert von 25 µg/m³ im
Jahresmittel. In Deutschland wurde dieser Wert seit- WHO-Richtwerte 2021
dem und auch 2022 nicht überschritten. Die mittleren Der PM2,5-Jahresmittelwert soll 5 µg/m³ nicht
PM2,5-Jahresmittelwerte zeigen über den gesamten überschreiten. Für die kurzfristige Belastung soll
betrachteten Zeitraum und alle Regime einen deutli- das 99. Perzentil der PM2,5-Tagesmittelwerte eines
chen Rückgang (Abbildung 8). Die Abbildung zeigt, Jahres den Wert von 15 µg/m³ nicht überschreiten.
dass die Konzentrationen der Stationen im städti-
schen und verkehrsnahen Bereich, die üblicherweise
höher belastet sind, auf demselben Niveau liegen wie
die ländlichen Stationen noch vor ein paar Jahren.
Allerdings wird an fast allen der etwa 200 Stationen
(99,5 %) der strengere WHO-Richtwert überschritten.
Abbildung 8
Entwicklung der PM2,5-Jahresmittelwerte und des Average Exposure Indicators (AEI)
im Mittel über ausgewählte Messstationen im jeweiligen Belastungsregime, Zeitraum 2010–2022
20
17,0
16,2
16,4 15,3
15 13,4
14,6 14,1
12,1
12,6 12,6 11,0
10,0 10
µg/m³
10
5
0
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022
ländlicher Hintergrund städtischer Hintergrund städtisch verkehrsnah AEI (3-Jahresmittel)
AEI-Reduktionsziel
Quelle: Umweltbundesamt 2023
13II Feinstaub: Einhaltung der EU-Grenzwerte, aber Überschreitung der WHO-Richtwerte
Auch der WHO-Richtwert für die kurzfristige Belas-
tung wurde 2022 an allen Stationen überschritten. Exposition
Zusätzlich zum Grenzwert definiert die EU-Luftqua- Der Kontakt eines Organismus mit chemischen,
litätsrichtlinie einen Indikator für die durchschnitt- biologischen oder physikalischen Einflüssen wird
liche Exposition der Bevölkerung gegenüber PM2,5, als „Exposition“ bezeichnet. Der Mensch ist zum
den Average Exposure Indikator (AEI). Dieser wurde Beispiel gegenüber Feinstaub exponiert.
als Ausgangswert für das Jahr 2010 mit 16,4 µg/m³
berechnet, woraus sich ein nationales Minderungsziel Wie wird der Average Exposure Indicator (AEI)
von 15 Prozent bis zum Jahr 2020 ableitete. Demnach berechnet?
darf der ab dem Jahr 2020 berechnete AEI (Mittelwert Der Indikator für die durchschnittliche Exposition
der Jahre 2018, 2019, 2020) den Wert von 13,9 μg/m³ wird als Mittelwert über 3 Jahre aus den einzelnen
nicht überschreiten. Deutschland hat dieses Ziel für PM2,5-Jahresmittelwerten ausgewählter Mess
die Jahre 2020 und 2021 eingehalten. stationen im städtischen Hintergrund berechnet.
So ergibt sich für jeden 3-Jahreszeitraum ein Wert,
Der AEI für das Jahr 2022 (Mittelwert der Jahre 2020, ausgedrückt in µg/m³.
2021 und 2022) liegt zum jetzigen Stand bei ca.
10 µg/m³. Neben dem nationalen Minderungsziel darf
der AEI seit dem 1. Januar 2015 den Wert von 20 µg/m³
nicht überschreiten. Dieser Wert wurde in Deutsch-
land seit Beginn der Messung im Jahr 2008 nicht
überschritten.
Die Experimentalstation Langen zur Messung von Ultrafeinen Partikeln liegt im städtischen Hintergrund des Rhein-Main-Gebiets.
Hier betreibt das Umweltbundesamt eine von mehreren deutschlandweiten Messstationen im GUAN-Netzwerk (German Ultrafine
Aerosol Network).
14III Stickstoffdioxid: Rückgang setzt sich fort
III Stickstoffdioxid: Rückgang setzt sich fort
1 NO2-Jahresmittelwerte
Im Jahr 2022 wurde der Grenzwert für das EU-Grenzwert
NO2-Jahresmittel vorraussichtlich nur noch an zwei Der NO2 -Jahresmittelwert darf 40 µg/m³ nicht
Stationen überschritten. Abbildung 9 zeigt deutlich überschreiten.
den starken Rückgang des Anteils der Stationen mit
Überschreitung des Grenzwertes im verkehrsnahen WHO-Richtwert 2021
Bereich. Im städtischen Hintergrund traten schon Der NO2 -Jahresmittelwert soll 10 μg/m³ nicht
seit 2015 keine Überschreitungen mehr auf, vorher überschreiten.
nur vereinzelt.
Abbildung 9
Prozentualer Anteil der Messstationen mit Überschreitung des NO2 -Grenzwertes
für das Jahresmittel im jeweiligen Belastungsregime, Zeitraum 2010–2022
80 %
70 %
60 %
50 %
40 %
30 %
20 %
10 %
0%
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022
ländlicher Hintergrund städtischer Hintergrund städtisch verkehrsnah
Quelle: Umweltbundesamt 2023
15III Stickstoffdioxid: Rückgang setzt sich fort
Abbildung 10
Entwicklung der NO2 -Jahresmittelwerte
im Mittel über ausgewählte Messstationen im jeweiligen Belastungsregime, Zeitraum 2000–2022
60
50
40
µg/m³
30
20
10
0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022
ländlicher Hintergrund städtischer Hintergrund städtisch verkehrsnah
Quelle: Umweltbundesamt 2023
Den strengeren WHO-Richtwert für den NO2-Jahres- Im ländlichen Bereich, fern der typischen NO2-Quel-
mittelwert hielten 80 % aller Stationen nicht ein. Die len, lagen die Konzentrationen 2000–2022 im Jahres-
Stickstoffdioxidbelastung zeigt im letzten Jahrzehnt mittel auf einem Niveau um 10 µg/m³ (Abbildung 10,
einen deutlichen Rückgang (Abbildung 10). Um grüne Kurve). Im städtischen Hintergrund liegen
den Einfluss der Schließung alter, beziehungsweise die mittleren Werte weit unterhalb des Grenzwertes
Errichtung neuer Messstationen auf die Entwicklung von 40 µg/m³, wobei hier ebenso wie im ländlichen
der mittleren Werte zu mindern, werden für diese Bereich ein leichter Rückgang über die letzten
Abbildung nur ausgewählte Stationen verwendet, 20 Jahre zu erkennen ist (Abbildung 10, gelbe Kurve).
die über einen längeren Zeitraum aktiv waren. Die Im Jahr 2022 lag die mittlere NO2-Konzentration an
Höhe der Belastung wird vor allem durch lokale verkehrsnahen Messstationen (rote Kurve) im Jahres-
Emissionsquellen – insbesondere durch den Verkehr mittel bei rund 25 µg/m³. Während die mittleren
in Ballungsräumen – bestimmt und weist nur geringe Werte im Verkehrsbereich im Zeitraum 2000 bis 2010
zwischenjährliche Schwankungen aufgrund der in einem Bereich zwischen 45 und 50 µg/m³ stagnier-
Witterung auf. ten, begann um das Jahr 2010 ein sich Jahr für Jahr
fortsetzender Rückgang.
16III Stickstoffdioxid: Rückgang setzt sich fort
Abbildung 11
Mittlere NO2 -Monatsmittelwerte 2018–2022
Mittelwert über das Gesamtjahr gestrichelt
2018 2019 2020 2021 2022
50
45
40
35
30
25
µg/m³
20
15
10
5
0
Jan
Jan
Nov
Mrz
Mai
Jul
Sep
Nov
Mrz
Mai
Jul
Sep
Jan
Jan
Jan
Mrz
Mai
Jul
Sep
Nov
Mrz
Mai
Jul
Sep
Nov
Mrz
Mai
Jul
Sep
Nov
ländlicher Hintergrund städtischer Hintergrund städtisch verkehrsnah
Quelle: Umweltbundesamt 2023
Abbildung 11 zeigt die mittleren Jahresgänge von NO2 2 NO2-Stundenmittelwerte
in den drei Belastungsregimes innerhalb der letzten NO2-Stundenmittelwerte über 200 µg/m³ sind seit
fünf Jahre (nur Stationen mit ausreichender Datenver- 2010 höchstens 18-mal im Jahr zulässig. Im Jahr 2022
fügbarkeit in allen fünf Jahren enthalten). Deutlich wurde dieser Grenzwert wie in den Vorjahren nicht
wird der kontinuierliche Rückgang der Konzentrati- überschritten. Zuletzt kam es 2016 zu vereinzelten
onen. Das heißt, bis auf wetterbedingte Schwankun- Grenzwertüberschreitungen im verkehrsnahen Bereich.
gen, die vor allem im Hintergrund typischerweise zu An nur 2 von ca. 400 Stationen wurde der WHO-
höheren Konzentrationen im Winter und niedrigeren Richtwert für den Stundenmittelwert nicht eingehalten.
im Sommer führen, liegen die Monatsmittelwerte Der WHO-Richtwert für den NO2-Tagesmittelwert wurde
in jedem Jahr meist unter dem des Vorjahres. Somit an 82 Prozent der Messstationen nicht eingehalten.
ergibt sich ein stetiger Rückgang der mittleren
Belastung in allen Regimen (gestrichelte Linie). Die
Werte für das Jahr 2022 liegen nur leicht unter denen EU-Grenzwert
des Vorjahres. Aufgrund der meteorologischen Bedin- Die NO2 -Stundenmittelwerte dürfen nicht mehr als
gungen, wie z. B. austauscharme Wetterlagen, sind 18-mal pro Jahr über 200 µg/m³ liegen.
immer wieder deutliche Abweichungen möglich. Dies
zeigt sich im Jahr 2022 am deutlichsten in den hohen WHO-Richtwerte 2021
durchschnittlichen Konzentrationen im Monat März. Für die kurzfristige Belastung soll das 99. Perzentil
der NO2 -Tagesmittelwerte eines Jahres den Wert
von 25 µg/m³ nicht überschreiten. Zusätzlich dazu
sollen die NO2 -Stundenmittelwerte den Wert von
200 µg/m³ nicht überschreiten.
17IV Bodennahes Ozon: Durchschnittliche Belastung, aber höher als im Vorjahr
IV Bodennahes Ozon: Durchschnittliche Belastung,
aber höher als im Vorjahr
1 O3-Informations- und Alarmschwelle Grund für die starken Schwankungen der Ozonspitzen
Ozon wird in Deutschland an ungefähr 260 Stationen über die Jahre hinweg ist die hohe Abhängigkeit der
gemessen. Der höchste 1-Stunden-Mittelwert im Jahr Ozonkonzentrationen vom Wetter. Denn Ozon wird im
2022 betrug 228 µg/m³, liegt also auf ähnlichem Gegensatz zu Feinstaub und Stickstoffdioxid nicht direkt
Niveau wie im Vorjahr (226 µg/m³). Im Jahr 2022 emittiert, sondern aus bestimmten Vorläuferstoffen
wurde der Alarmschwellenwert von 240 µg/m³ ebenso (Stickstoffoxide und flüchtige organische Verbindungen)
wie im Vorjahr nicht überschritten. Zu Überschrei- bei intensiver Sonneneinstrahlung gebildet. Bei länger
tungen der Informationsschwelle von 180 µg/m³ anhaltenden sommerlichen Hochdruckwetterlagen kann
kam es an 15 Tagen, das ist deutlich mehr als im sich das so gebildete Ozon in den unteren Schichten
Vorjahr (5 Tage). Bezogen auf die mittlere Anzahl der Atmosphäre anreichern und dort zu erhöhten
von Überschreitungsstunden pro Station ist das Jahr Werten führen. Der Sommer 2022 war der sonnigste
2022, obwohl etwas höher belastet als das Vorjahr, im und gemeinsam mit 2019 der drittwärmste Sommer
Vergleich zu den letzten 20 Jahren dennoch ein wenig seit Messbeginn5. Mit einem Niederschlagsdefizit von
von Schwellenwertüberschreitungen betroffenes 40 Prozent gilt er als sechsttrockenster Sommer seit
Jahr (Abbildung 12). Aus dem Vergleich wird auch 18816. Nach mehreren intensiven Hitzewellen im Juni
deutlich, dass die Überschreitungen der Informati- und Juli folgte ein deutlich zu warmer August (zweit-
onsschwelle von Jahr zu Jahr sehr unterschiedlich oft wärmster seit Beginn der Aufzeichnungen).
auftreten. So ragt beispielsweise der „Jahrhundert-
sommer“ 2003 deutlich heraus. Aber auch das Jahr
2015 mit außergewöhnlich heißen und trockenen 5 Klimatologischer Rückblick Sommer 2022, DWD, https://www.dwd.de/DE/
leistungen/besondereereignisse/temperatur/20220921_bericht_sommer2022.html
Schönwetterperioden im Juli und August weist eine 6 Deutschlandwetter im Sommer 2022, Pressemitteilung des DWD, https://www.
dwd.de/DE/presse/pressemitteilungen/DE/2022/20220830_deutschlandwet-
vergleichsweise hohe O zonbelastung auf. ter_sommer2022.html?nn=762256
Abbildung 12
Überschreitungsstunden der Ozon-Informationsschwelle (180 µg/m³)
Mittelwert über ausgewählte Stationen, Zeitraum 2000–2022
50
45
40
35
Anzahl Stunden
30
25
20
15
10
5
0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022
ländlicher Hintergrund städtischer Hintergrund
Quelle: Umweltbundesamt 2023
18IV Bodennahes Ozon: Durchschnittliche Belastung, aber höher als im Vorjahr
2 O3-Zielwert und Langfristziel zum Schutz Rückgang zu erkennen. Generell ist der Norden
der menschlichen Gesundheit Deutschlands etwas weniger mit hohen Ozonkonzen
Nur an einer Station wurde der Wert von 120 µg/m³ trationen belastet (siehe Abbildung 14).
als 8-Stunden-Mittelwert eingehalten, d. h. das
langfristige Ziel wurde, genau wie in den Vorjahren, Für den Zielwert zum Schutz der Gesundheit wird ein
an fast allen Stationen überschritten. 3-Jahres-Zeitraum betrachtet: Im Mittel soll nur an
25 Tagen der Wert von 120 µg/m³ im 8-Stundenmittel
An durchschnittlich 20 Tagen pro Station überschritt überschritten werden. Im letzten Mittelungszeitraum
im Jahr 2022 der höchste 8-Stunden-Mittelwert eines von 2020 bis 2022 überschritten 23 Stationen diesen
Tages den Wert von 120 µg/m³, das ist deutlich mehr Wert im Mittel an mehr als 25 Tagen, das entspricht
als im Vorjahr (7). Die Überschreitungen verteilten genau wie im Vorjahreszeitraum 9 Prozent der
sich auf 108 Kalendertage. Stationen. Abbildung 15 zeigt, dass die meisten
Überschreitungen im ländlichen Bereich auftreten –
Abbildung 13 zeigt die Entwicklung der Überschrei- im Unterschied zu den Schadstoffen Feinstaub und
tungstage im Zeitraum 2000 bis 2022: die deutlich Stickstoffdioxid, die in Straßennähe die höchsten
sichtbaren Schwankungen zwischen den Jahren Konzentrationen aufweisen, sind gerade an der
entstehen aufgrund unterschiedlicher meteorologi- Straße gemessene Ozonwerte aufgrund chemischer
scher Bedingungen. Im Gegensatz zu den Schwel- Reaktionen sehr viel niedriger. Deswegen wird an
lenwertüberschreitungen ist hier kein deutlicher verkehrsnahen Stationen Ozon selten gemessen.
Abbildung 13
Tage mit Überschreitung des Ozon-Langfristzielwertes (120 µg/m³)
Mittelwert über ausgewählte Stationen, Zeitraum 2000–2022
70
65
60
55
50
45
40
Anzahl Tage
35
30
25
20
15
10
5
0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022
ländlicher Hintergrund städtischer Hintergrund
Quelle: Umweltbundesamt 2023
19IV Bodennahes Ozon: Durchschnittliche Belastung, aber höher als im Vorjahr
Abbildung 14
Räumliche Verteilung der Überschreitungstage des Ozon-Langfristziels zum Schutz der Gesundheit
(Zahl der Tage mit maximalen 8-Stundenmittelwerten > 120 μg/m3)
Zeitraum 2018 bis 2022, erstellt aus Stationsmesswerten und geostatistischem Interpolationsverfahren
2018 2019 2020 2021 2022
0–5 > 10 > 20 > 30 > 40 > 75
>5 > 15 > 25 > 35 > 50
Quelle: Umweltbundesamt 2023
Abbildung 15
Prozentualer Anteil der Messstationen mit Überschreitung des Ozon-Zielwertes
für den Schutz der Gesundheit, Zeitraum 2010 bis 2022
(jeweils gleitendes Mittel über 3 Jahre basierend auf den Kalenderjahren)
70 %
60 %
50 %
40 %
30 %
20 %
10 %
0%
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
01
01
01
01
01
01
01
01
01
02
02
02
20
–2
–2
–2
–2
–2
–2
–2
–2
–2
–2
–2
–2
8–
17
11
12
09
13
15
14
16
10
19
18
20
0
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
3-Jahres-Mittelungszeitraum
ländlicher Hintergrund städtischer Hintergrund
Quelle: Umweltbundesamt 2023
20IV Bodennahes Ozon: Durchschnittliche Belastung, aber höher als im Vorjahr
Der Richtwert der WHO in Bezug auf die längerfris- Inzwischen existieren neue Methoden der Wirkungs-
tige Belastung (Peak Season) wurde im Jahr 2022 an bewertung für Ozon, die in der NEC-Richtlinie
allen Stationen verfehlt. Auch der WHO-Richtwert in (Richtlinie 2016/2284 über die Reduktion der
Bezug auf die kurzfristige Belastung (99. Perzentil der nationalen Emissionen bestimmter Luftschadstoffe)
täglich höchsten 8-Stundenmittelwerte eines Jahres) für das Wirkungsmonitoring nach Anhang V
wurde an keiner einzigen Station eingehalten. empfohlen werden. Dabei werden nicht nur die
Ozonkonzentration, sondern auch meteorologische
3 O3-Schutz der Vegetation Gegebenheiten, das Öffnungsverhalten der Spaltöff-
Für die Ermittlung des Zielwertes für den Schutz der nungen der Pflanzen und damit der Ozonfluss in die
Vegetation (AOT40) werden gemäß der EU-Luftquali- Pflanze berücksichtigt. 2019 berichtete Deutschland
tätsrichtlinie die rund 160 Messstationen außerhalb erstmalig Ergebnisse zum Wirkungsmonitoring
von innerstädtischen Gebieten herangezogen. Für an die Europäische Umweltagentur: Im Jahr 2017
den Zielwert (einzuhalten seit dem Jahr 2010) ist wurden an allen 21 Messstationen, an denen ausrei-
eine Mittelung über fünf Jahre vorgesehen. Der Ziel- chend Messdaten für eine Anwendung des neuen
wert (18.000 µg/m³ h summiert von Mai bis Juli) ozonflussbasierten Bewertungsmodells vorlagen, die
wurde für den letzten Mittelungszeitraum von 2018 Wirkungsschwellenwerte (Critical Levels) überschrit-
bis 2022 an 29 von 131 Stationen (= 18 %, Vorjahr: ten. Das bedeutet, dass die jeweils in der Umgebung
14 %) überschritten. vorhandenen Vegetationstypen (Wald, Acker oder
Grasland) einem Risiko durch Ozon ausgesetzt
Im Jahr 2022 wurde das langfristige Ziel für den Schutz waren. Es wurden ausreichende Bodenfeuchte im
der Vegetation (6.000 µg/m³ h) an keiner Station einge- Beurteilungszeitraum und damit stets geöffnete
halten (Vorjahr: 10 Stationen, 6 %). Im Mittel liegt der Spaltöffnungen der Pflanzen (worst case) unterstellt,
AOT40-Wert an den ländlichen Hintergrundstationen was für das relativ feuchte Jahr 2017 eine realistische
dieses Jahr etwas überdurchschnittlich im Vergleich Annahme ist.
zu den anderen Jahren ab 2000, und deutlich über den
niedrigeren Werten der Vorjahre 2020 und 2021.
Informationsschwelle WHO-Richtwerte 2021
Bei Ozonwerten über 180 µg/m³ (1-Stundenmittelwert) Für die kurzfristige Belastung soll das 99. Perzentil der
wird die Öffentlichkeit über die Medien darüber infor- höchsten täglichen 8-Stundenmittelwerte des Jahres den
miert, dass für besonders empfindliche Bevölkerungs Wert von 100 µg/m³ nicht überschreiten. Für die länger-
gruppen ein Risiko für die Gesundheit besteht. fristige Belastung soll der Mittelwert über die höchsten
täglichen 8-Stundenmittelwerte der sechs aufeinander
Alarmschwelle folgenden Monate mit den höchsten Konzentrationen
Bei Ozonwerten über 240 µg/m³ (1-Stundenmittelwert) (Peak Season) den Wert von 60 µg/m³ nicht überschrei-
wird die Öffentlichkeit über die Medien gewarnt, dass für ten. In Deutschland entspricht dies typischerweise den
alle Menschen ein Risiko für die Gesundheit besteht. Monaten April bis September.
Zielwerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit Zielwerte zum Schutz der Vegetation (AOT40)
Ozonwerte über 120 µg/m³ (höchster täglicher Der Begriff AOT40 (Accumulated Ozone Exposure over a
8-Stundenmittelwert) sollen an höchstens 25 Tagen im threshold of 40 parts per billion) bezeichnet die Summe
Kalenderjahr auftreten, gemittelt über 3 Jahre. Lang- der Differenzen zwischen den 1-Stundenmittelwerten über
fristig sollen die 8-Stundenmittelwerte 120 µg/m³ gar 80 µg/m³ (= 40 ppb) und dem Wert 80 µg/m³ zwischen
nicht mehr überschreiten. 8 Uhr morgens und 20 Uhr abends, in den Monaten Mai bis
Juli. Der AOT40-Zielwert soll als 5-Jahresmittel bereits seit
2010 den Wert von 18.000 µg/m³ h – das sind 9.000 ppb h
beziehungsweise 9 ppm h – nicht ü
berschreiten. Langfris-
tig soll der Wert in einem Jahr höchstens 6.000 µg/ m³ h –
das sind 3.000 ppb h beziehungsweise 3 ppm h – erreichen.
21V Herausforderungen in der Luftreinhaltung – u
nregulierte Luftschadstoffe
V Herausforderungen in der Luftreinhaltung –
unregulierte Luftschadstoffe
1 Hintergrund die zur Bildung zum Beispiel von Ozon und Feinstaub
Luftschadstoffe werden durch verschiedenste beitragen, erfasst werden, um geeignete Maßnahmen
Prozesse und Aktivitäten freigesetzt und beeinträch- zu deren Minderung identifizieren zu können. Hier-
tigen Mensch und Umwelt. Die wohl bekanntesten für fordert die EU-Kommission in ihrem Vorschlag
Beispiele sind die Smogepisoden in den 1950er die Einrichtung von sogenannten Supersites, die in
Jahren in London und in den 1960er Jahren im Ruhr- erster Linie dem Erkenntnisgewinn dienen und nicht
gebiet. Mitte der 1970er Jahre führten schließlich auf die Überprüfung der Einhaltung von Grenzwerten
hohe Schwefeldioxid-Emissionen in ganz Mitteleu- ausgerichtet sind.
ropa zum „Sauren Regen“ mit schweren Schädigun-
gen für Mensch und Umwelt. Seitdem werden konti- Zunächst ist jedoch sicherzustellen, dass die gesetzlich
nuierlich Maßnahmen in Deutschland und Europa festgelegten Luftqualitätsgrenzwerte grundsätzlich
ergriffen, um die Luftschadstoffe zu reduzieren und überall eingehalten werden. Natürlich ist eine flächen-
die Luftqualität entsprechend zu verbessern. Seit den deckende Erfassung der Luftqualität messtechnisch
1990er-Jahren legen europäische Richtlinien Grenz- nicht realisierbar. Daher werden die Konzentrationen
und Zielwerte für Luftschadstoffe fest. In der Folge an einer festgelegten Zahl von Messstellen beobachtet,
wurden vor allem die Konzentrationen von Feinstaub die idealerweise an den Orten der höchsten Belas-
(PM10, PM2,5), Stickstoffdioxid (NO2), Ozon (O3), tung platziert werden. In den letzten Jahren werden
Schwefeldioxid (SO2), Kohlenmonoxid (CO) und Blei Modellrechnungen zunehmend als ergänzende
(Pb) verringert, was zu einer deutlichen Verbesserung Methode zur Ermittlung der Luftqualität eingesetzt.
der Luftqualität geführt hat. Hierdurch ist auch eine Zuordnung von Verursachern
und eine Beurteilung der Wirkung von Maßnahmen
Die Festlegung von Grenzwerten durch die EU erfolgt möglich. Um die Einhaltung gesetzlich festgelegter
auf der wissenschaftlichen Grundlage hinsichtlich Grenzwerte sicherzustellen, sind hohe Anforderungen
gesundheitlicher und/oder das Ökosystem betreffen- an die Qualität der Messungen zu stellen. Der Einsatz
der Effekte der jeweiligen Luftschadstoffe. Die 2021 von sogenannten Referenzverfahren, die internati-
veröffentlichte Überarbeitung der WHO Guidelines onal in CEN-Standards festgelegt werden, und die
zeigt, dass die aktuell geltenden Bestimmungen Durchführung der Messungen ausschließlich durch
noch keinen hinreichenden Schutz der menschlichen akkreditierte Labore sind Voraussetzung. Daneben
Gesundheit darstellen. Ökosysteme werden weiterhin sind aber auch stoffspezifische Datenqualitätsziele zu
vor allem durch Ozon und hohe Ammoniakkon- beachten. Wesentlich ist dabei, dass die Messung vor
zentrationen gefährdet. Diese Erkenntnisse waren allem im Bereich der Grenzwerte eine hohe Genauig-
Anlass für die EU-Kommission, für 2030 schärfere keit aufweist. Neben der Modellrechnung dient auch
Grenzwerte einzufordern und zudem ein überarbei- die Messung weiterer Stoffe (für die keine Grenz-/
tetes Konzept für die Überwachung der Luftqualität Zielwert festgelegt sind) der Optimierung von Maßnah-
vorzuschlagen. Neben der Überwachung auf Einhal- men. So lassen Staubinhaltsstoffe beispielsweise
tung von Grenz- und Zielwerten sieht der Vorschlag einen Rückschluss darauf zu, ob Landwirtschaft oder
der EU-Kommission für eine neue Richtlinie zur Luft Verbrennungsprozesse die wesentlichen Verursacher
qualität7 weitere Zielstellungen für das Monitoring hoher Feinstaubkonzentrationen sind. Für die gezielte
von Luftschadstoffen vor: Auch nicht durch Grenz- Minderung eines sekundären Luftschadstoffs wie
oder Zielwerte geregelte Schadstoffe, zu denen bisher Ozon ist die Ermittlung der Vorläuferstoffe unabding-
zu wenige Informationen vorliegen, sind mit in den bar. Auch für Vorläuferstoffe existieren häufig bereits
Blick zu nehmen. Zudem müssen auch Vorläuferstoffe, standardisierte Verfahren. Dennoch werden nur wenige
Erhebungen durchgeführt. Hier gilt es dahingehend zu
sensibilisieren, dass die Kenntnis lediglich der durch
7 EU COM (2022): Proposal for a DIRECTIVE OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND Grenz-/Zielwerte geregelten Stoffe für eine erfolgreiche
OF THE COUNCIL on ambient air quality and cleaner air for Europe. Brussels,
26.10.2022; 542 final 2022/0347 (COD) Luftreinhalteplanung nicht hinreichend ist.
22V Herausforderungen in der Luftreinhaltung – u
nregulierte Luftschadstoffe
Neben den bereits dargelegten Zielen ist auch die gibt. Lediglich emissionsseitig, also z. B. direkt
Erfassung „neuer“ Luftschadstoffe Gegenstand am Auspuff von Kraftfahrzeugen, bestehen bereits
des Monitorings. Erste Hinweise auf die schädliche Regulierungen der erlaubten Anzahl an ausstoßbaren
Wirkung beispielsweise Ultrafeiner Partikel lassen Partikeln. Noch nicht reguliert ist jedoch das, was bei
sich nur konkretisieren, wenn an einer hinreichenden Menschen und Umwelt tatsächlich ankommt (Immis-
Zahl von Messstellen vergleichbare Daten für weitere sion). So lässt sich festhalten, dass die wesentlichen
Studien erhoben werden. Nur dadurch wird es Emittenten grundsätzlich identifiziert, jedoch nur in
möglich, die Wirkung und die Konzentration zuein- Teilen quantifiziert sind. Zudem existieren noch nicht
ander in Beziehung zu setzen und die Relevanz von ausreichend gesundheitliche Studien zur Wirkung
Verursachern einzuordnen. Für „neue“ Luftschad- von UFP, die bisher zu einem Grenzwert hätten
stoffe existieren häufig noch keine standardisierten führen können. Die Erfassung von UFP ist zwar
Referenzverfahren. Vorhandene Erhebungsmethoden grundsätzlich standardisiert, es bedarf jedoch noch
sind wenig etabliert und daher aufwändig und kost- weiterer Abstimmungs- und Normungsbemühungen
spielig. Diese Umstände legen es nahe, zunächst an im Detail. Zur Verbesserung der Zuordnung von
wenigen Orten, die aber möglichst repräsentativ sein Verursachern müssen zudem Modellrechnungen und
sollten, orientierende Messungen durchzuführen und Vorhersagemodelle weiterentwickelt werden: Das
die Beobachtungen anhand der Datenauswertung betrifft u. a. die Beschreibung der Partikelbildung im
zu optimieren. Modell, die Einbindung nicht volatiler und volatiler
Bestandteile sowie die Erstellung von Emissionsin-
2 Ultrafeinstaub ventaren von UFP und ihren Vorläuferstoffen. Von
Ultrafeine Partikel (UFP) entstehen bei nahezu allen der gesundheitlichen Sichtweise zeigt sich noch
natürlichen und technischen Verbrennungsprozessen kein klares, aber doch tendenzielles Bild möglicher
und werden hierbei direkt als Partikel emittiert oder schädlicher Effekte von UFP auf den Menschen.
stellen die Vorläufersubstanzen dar, aus denen sich Um dies weiter zu klären, ist es notwendig, weitere
schließlich UFP bilden. Quellen von UFP sind u. a. epidemiologische Studien zu den unterschiedlichen
der Verkehr allgemein und Flughäfen insbesondere, Kurz- und insbesondere auch Langzeiteffekten von
sowie Feuerungsanlagen, die Industrie und Land- UFP durchzuführen. Hierbei ist vor allem die hohe
wirtschaft. Kurzum, UFP treten vom häuslichen räumlich-zeitliche Variabilität von UFP zu berück-
Kamin bis zur Müllverbrennungsanlage auf und sind sichtigen und auf die Vergleichbarkeit von Messungen
in dem Maße, in dem sie auftreten, hoch variabel, je und medizinischen Untersuchungen zu achten.
nachdem ob die Quelle gerade emittiert oder nicht.
Zudem weisen medizinische Studien darauf hin, dass Die Weltgesundheitsorganisation sieht in ihrem
UFP in der Außenluft ein gesundheitliches Risiko neuesten Bericht zur Luftqualität von 2021 UFP als
darstellen. Dieses Risiko lässt sich aber bisher nicht einen Schadstoff von besonderem Interesse, wenn-
eindeutig quantifizieren, so dass es für UFP noch gleich die Datenlage noch keine Empfehlung von
weitestgehend keine beschränkenden Regulierungen Grenzwerten erlaubt.
Ultrafeinstaub oder Ultrafeine Partikel (UFP) sind
winzig kleine über die Luft transportierte Partikel mit
einem Durchmesser kleiner als 100 nm (0,1 µm) und
somit grob 500–700-mal kleiner als der Durchmesser
eines menschlichen Haares.
Partikelgrößen (Ø = Durchmesser) im Vergleich zu
einem menschlichen Haar
Quelle: US EPA (verändert), https://www.epa.gov/pmcourse/what-particle-pollution
23V Herausforderungen in der Luftreinhaltung – u
nregulierte Luftschadstoffe
Die WHO rät dazu, standardisierte Messverfahren BC macht man sich dabei vor allem die optischen
weiter zu entwickeln und dauerhaft einzusetzen, um Eigenschaften von Kohlenstoff zunutze, indem die
so einen aussagekräftigen Vergleich zwischen den Veränderung von Strahlung erfasst wird. Die ther-
Ergebnissen verschiedener Studien zu ermöglichen. misch-optische Methode analysiert den Massengehalt
an Elementarem/Organischem Kohlenstoff (EC/OC),
Die EU-Kommission ist einer M
essverpflichtung indem das Material schrittweise erhitzt und hierbei
für UFP im Rahmen von Supersites in ihrem die Veränderung von Strahlung detektiert wird. Diese
Vorschlag für eine neue Richtlinie zur Methode ist bereits genormt, so dass diese Messungen
Luftqualität8 nachgekommen. europaweit vergleichbar sind. Bei der rein optischen
Methode handelt es sich um eine nahezu in Echtzeit
Fazit: erfolgende Aufzeichnung der Störung der Strahlung
▸ Bisher durchgeführte UFP-Messungen sind durch BC (ohne Erhitzung).
hinreichend vergleichbar, um unterschiedliche
Belastungsräume zu identifizieren. Erhöhte UFP- In den letzten Jahren haben viele Studien gezeigt,
Anzahlkonzentrationen treten u. a. im innerstäd- dass beide Methoden zuverlässige Daten liefern
tischen Raum, in Verkehrsnähe, in Innenräumen und unter bestimmten Anstrengungen miteinander
und in der Umgebung von Flughäfen auf. vergleichbar sind. Entsprechend ist in den kommen-
den Jahren mit standardisierten und normierten
▸ Vorliegende Wirkungsstudien belegen, dass UFP Messverfahren für beide Methodiken zu rechnen,
in der Außenluft ein gesundheitliches Risiko welche wiederum den Grundstein für eine mögliche
darstellen können, das sich aber bisher nicht Regulierung von BC mit einem Grenz-/Zielwert legen.
eindeutig quantifizieren lässt und nicht mit dem
gesundheitlichen Risiko verursacht durch Fein- Dass eine mögliche Regulierung stattfinden
staub vergleichbar ist. sollte, belegen gesundheitliche Studien. So zeigen
Wirkungsstudien, dass BC in der Außenluft ein Risiko
für die menschliche Gesundheit darstellt. Dabei
3 Black Carbon eignet sich BC, im Vergleich zur Masse von Fein-
Black Carbon (BC) ist kein eindeutig definierter staub, insbesondere zur Ermittlung und Vorhersage
Inhaltsstoff oder Messparameter, sondern wird aktu- möglicher gesundheitlicher Effekte durch primäre
ell durch die verwendete Messmethode definiert. Für Verbrennungspartikel und liefert somit zusätzliche
Aerosolmessungen werden zumeist die D efinitionen Informationen über mögliche gesundheitliche
der Global Atmospheric Watch (GAW) Scientific Auswirkungen von Partikeln. Folglich betrachtet die
Advisory Group verwendet. Bei der Messung von WHO in ihrem jüngsten Bericht über die Luftqualität
Ruß, oft auch als Black Carbon (BC) bezeichnet,
entsteht bei unvollständiger Verbrennung von fossilen
Energieträgern, Biomasse und Biokraftstoff. Die wich-
tigsten BC-Quellen sind das Verbrennen von Material
und fossilen Energieträgern im Freien, Haushalte, der
Verkehr und die Industrie. Charakteristisch für Black
Carbon ist u. a. die durch ihn bei Ablagerung hervorge-
rufene Schwärze.
Ein Aerosol ist ein in einem Gas, hier in der Luft,
schwebendes Gemisch aus festen und/oder flüssigen Frischer und belegter Staubfilter im Vergleich. Die Schwärze
Teilchen. ist vor allem auf Black Carbon zurückzuführen.
8 EU COM (2022): Proposal for a DIRECTIVE OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND
OF THE COUNCIL on ambient air quality and cleaner air for Europe. Brussels,
26.10.2022; 542 final 2022/0347 (COD)
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