Luftqualität unter der Lupe - Messen - Bewerten - Beraten - Deutscher Wetterdienst
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Messen – Bewerten – Beraten Luftqualität unter der Lupe
Gesundheits-
relevantte
Luftbeimengu ungen
6 Bestimmung
Luft und
nd
ihre Bestanddte
teile der Luftqualität
ät
4 8
Messtechnik
12
Einfluss der
Meteorologie
17
Beurteilung der
Qualitätssicherung Luftqualität
und Perspektiven 20
22
2
Was ist Luft?
Luft ist eine der wichtigsten Grundlagen zum
Leben. Luft kann man in der Regel nicht sehen,
hören, schmecken, riechen oder fühlen.
In extremen Fällen nehmen wir wahr, ob die Luft,
die uns umgibt, sehr sauber oder stark belastet
ist. Normalerweise sind wir aber auf Messungen
durch Experten angewiesen.
In Kur- und Erholungs-
orten kommt der Luft-
qualität eine ganz nissen dar, wie sie häu-
„Die Luft ist rein“ be- besondere Bedeutung fig in Großstädten und
deutet im übertragenen zu, schließlich trägt sie Ballungsgebieten anzu-
Sinne einen Zustand dazu bei, die Qualität treffen sind. Bereits im
bzw. eine Situation ohne der Kur sicherzustellen 18. Jahrhundert galt die
Störkomponenten oder und den kurmedizini- Luft in Kur- und Erho-
Gefahren, wortwört- schen Erfolg zu unter- lungsorten als gesund- die Gemeinden auf die
lich eine Luft frei von stützen. Deshalb sind heitsfördernd und wurde Kompetenz und die über
Inhaltsstoffen, die für die vom Deutschen Heil- für kurmedizinische An- 50-jährige Erfahrung
Mensch und Umwelt bäderverband e.V. und wendungen eingesetzt. des Deutschen Wetter-
schädlich sind. Deutschen Tourismus- Heutzutage findet sie dienstes (DWD) zurück.
verband e.V. festgeleg- zunehmend auch präven-
Wie rein die Luft an ten Qualitätsstandards tiv Anwendung. Natürlich steht es jeder
einem Ort ist, kann an- strenger als die nach Gemeinde frei, ob Kurort
hand von Konzentratio- deutschem und europä- Für den Nachweis einer oder nicht, die Luftquali-
nen verschiedener Luft- ischem Recht festgeleg- sauberen Luft werden in tät vom DWD überprüfen
inhaltsstoffe bestimmt ten Grenzwerte für die regelmäßigen Abständen zu lassen, um so mit dem
werden. Gesundheits- Luftqualität. Luftqualitätsmessungen amtlichen Luftqualitäts-
und umweltgefährdende durchgeführt. Um zum gutachten die Attraktivi-
Komponenten dürfen Kur- und Erholungsorte Kur- und Erholungsort tät des Heimatortes als
dabei einen bestimm- weisen grundsätzlich durch die Genehmi- Urlaubsziel zu erhöhen.
ten Grenzwert nicht eine Luftqualität auf, die gungsbehörden (z. B.
überschreiten. Ist dies weit über dem Durch- Bezirksregierungen) Die Feinstaubkonzen-
doch der Fall, müssen schnitt liegt. Damit stel- ernannt (prädikatisiert) trationen des lufthygie-
Maßnahmen zur Verbes- len Kur- und Erholungs- zu werden, oder dieses nischen Referenzmess-
serung der Luftqualität orte eine Entlastung von Prädikat nach einem netzes des DWD und der
umgesetzt werden. Da- den Immissionsverhält- bestimmten Zeitraum Kurorte werden im Inter-
mit die Luft rein bleibt zu bestätigen, ist unter net veröffentlicht. Dieser
bzw. reiner wird, sind anderem ein amtlich an- Service wird um weitere
europaweit Rechtsvorga- erkanntes Luftqualitäts- Komponenten erweitert.
ben zur Luftreinhaltung gutachten vorzulegen,
verabschiedet worden. das einjährige Messun-
gen der Luftqualität vor-
aussetzt. Dabei greifen
3
Luft und ihre Bestandteile
Die Luft unserer Atmosphäre ist ein Gemisch aus vielen Gasen,
hauptsächlich Stickstoff (N2 ), Sauerstoff (O2 ), Edelgase, Wasserdampf
(H2O) und Kohlendioxid (CO2 ). Viele weitere Gase kommen in so
geringen Konzentrationen vor, dass man sie Spurengase nennt.
Neben gasförmigen Molekülen enthält die Luft auch noch eine
ganze Reihe von flüssigen, festen oder aus verschiedenen Phasen Die Spurengase haben
verschiedene Quellen,
kombinierten Teilchen, die Aerosole.
Senken und Aufenthalts-
zeiten in der Atmosphäre.
Wasserdampf, Kohlendi- diesen natürlichen Treib- Dementsprechend liegen
oxid, Ozon (O3), Methan hauseffekt ist Leben auf sie in sehr unterschied-
(CH4 ) und Distickstoff- unserem Planeten über- lichen Konzentrationen
oxid (N2O, „Lachgas“) haupt erst möglich. Der vor. Mit ihren individu-
bewirken, dass die Mensch ist allerdings ellen Absorptions- und
mittlere Oberflächen- in der Lage, mit seinen Emissionseigenschaften
temperatur der Erde Emissionen diese natür- wirken sie unterschied-
von -18°C auf +14°C liche Zusammensetzung lich stark auf den Strah-
angehoben wird. Durch empfindlich zu stören. lungshaushalt der Erde.
Sowohl im Strahlungs-
haushalt als auch bei
physikalischen und che-
mischen Prozessen in
der Atmosphäre spielen
Aerosolpartikel eine
wichtige Rolle. Die
Größe der Partikel vari-
iert von wenigen Nano-
metern (nm) bis zu etwa
100 Mikrometern (µm).
Chemische Zusammenset-
▲
zung der Luft. Hauptbestand-
teile sind Stickstoff mit 78,1 %
und Sauerstoff mit 20,9 %, die
zusammen 99 % ausmachen.
Die Spurenstoffe stellen einen
vergleichbar geringen Anteil
dar, haben dennoch einen
erheblichen Einfluss auf die
Luftqualität.
4
Verdeutlichung von Längenskalen
▲
von Nano bis Makro
Es werden folgende
Partikelgrößenbereiche
unterschieden:
▪ Ultra-Feinstaub
(PM0.1) mit einem
Partikeldurchmesser
< 0,1 µm,
▪ Feinstaub (PM2.5)
mit einem Partikel-
durchmesser < 2,5 µm,
▪ Grobstaub mit einem
Partikeldurchmesser
> 10 µm,
▪ Inhalierbarer Grob-
staub mit einem Parti-
keldurchmesser zwi-
schen 2,5 und 10 µm.
Inhalierbarer Grob-
staub und PM2.5 zu-
sammengefasst wird
vielfach als Feinstaub
PM10 bezeichnet.
Der jeweilige Anteil
der verschiedenen
Luftinhaltsstoffe (Gase,
Partikel) bestimmt, wie
sauber bzw. belastet
unsere Luft ist, die wir
atmen. Für Mensch und Größenverteilung des
Umwelt sind viele der atmosphärischen Aerosols
in idealisierter Form
Luftinhaltsstoffe ober-
bezogen auf die Massen-
halb bestimmter Kon- konzentration nach Whitby
zentrationen beeinträch- und Cantrell (1976).
tigend oder schädlich. Mit Partikelgrößen von
wenigen Nanometern bis
zu etwa 100 Mikrometern
Wenn das der Fall ist,
überdeckt die Größen-
spricht man von „Luft- verteilung fünf Größen-
verunreinigungen“ oder ordnungen.
▲
„Luftschadstoffen“.
5
Gesundheitsrelevante
Luftbeimengungen und gesetzliche
Rahmenbedingungen
Seit 1974 erfolgt in Deutschland die Messung und Bewertung der Luft
und damit eine geregelte Überwachung der Luftqualität. Die Europäische
Union zog nach und legte mit ihren Richtlinien den Grundstein für eine
Vereinheitlichung innerhalb Europas, denn Luft kennt keine Grenzen.
Luftbeimengungen, die Ammoniak, die Zunah- Luftschadstoffen auf der 39. BImSchV „Ver-
auf Mensch und Umwelt me von Feinstaub und Mensch und Umwelt. ordnung über Luftquali-
wirken, sind vor allem klimarelevanten Gasen Emission und Immission tätsstandards und Emis-
reaktive Gase wie z. B. die führenden Umwelt- hängen prinzipiell zu- sionshöchstmengen“ ist
Schwefeldioxid (SO2), themen. sammen; Rückschlüsse ab dem 1. Januar 2015
Stickoxide (NOX, NO2), von Emission auf Im- für Feinstaub PM2.5 ein
Kohlenmonoxid (CO), Um eine Luftqualität mission sind jedoch nur Grenzwert von 25 µg/m³
Ozon, Benzol (C6H6), sicherzustellen, die die bedingt möglich. So ist verbindlich (Jahresmit-
Ammoniak (NH3), flüch- menschliche Gesundheit beispielsweise bei NO2 tel), siehe auch Tabelle.
tige organische Verbin- und Umwelt vor solchen trotz Emissionsrückgang Ab dem 1. Januar 2020
dungen (volatile organic Luftverunreinigungen die Immissionsbelastung wird dieser auf 20 µg/m³
compounds, VOC) und schützt, wurden ab vor allem an verkehrsrei- abgesenkt. Die Weltge-
Stäube wie z. B. PM2.5 Mitte der 1990er Jahre chen Standorten immer sundheitsorganisation
oder PM10. europaweit Rechtsvor- noch deutlich erhöht. (WHO) empfiehlt einen
schriften zur Luftrein- strengeren Grenzwert für
Unkontrollierte Emissio- haltung eingeführt. Dies Die Rechtsvorschriften PM2.5 mit 10 µg/m³ und
nen von Luftbeimengun- hatte zur Folge, dass regeln sowohl den Aus- für PM10 mit 20 µg/m³
gen führten in den seitdem die Emission be- stoß von festen und gas- (WHO 2006). In den Ver-
1950er und 1960er Jah- stimmter Luftschadstof- förmigen Stoffen (Emis- einigten Staaten von
ren besonders im Winter fe stark zurückgegan- sion) als auch die Einwir- Amerika liegt derzeit der
während austausch- gen ist (siehe Abbildung kung dieser auf Mensch Standard für PM2.5 bei
armer Wetterlagen in rechts). und Umwelt (Immission). 12 µg/m³ (US-EPA, Uni-
Verbindung mit hohen Dafür werden in den ted States Environmen-
Staub- und SO2-Konzen- Für die Beurteilung der verschiedenen Bundes- tal Protection Agency).
trationen zu Smog. Eine Luftqualität ist neben der Immissionsschutzverord-
andere Art des Smogs Emission auch die Im- nungen (BImSchV) für Die Wirkung von Luft-
trat in den 1980er und mission maßgebend. Un- viele Luftinhaltsstoffe beimengungen auf den
1990er Jahren vor allem ter Immission versteht Grenzwerte festgelegt, Menschen ist sehr kom-
im Sommer auf: Hohe man die Einwirkung von die einzuhalten sind. In plex und damit schwierig
Emissionen von VOC
und NOX zusammen mit NO2 PM2.5 PM10
intensiver Sonnenein- (µg/m³) (µg/m³) (µg/m³)
strahlung führten zu 39. BImSchV (EU) 40 25 40
hohen O3 -Konzentratio- 20 (ab 2020)
nen (fotochemischer WHO 40 10 20
Smog). Heutzutage sind US-EPA 100 12 –
der hohe Eintrag von ▲ Standards für NO2, PM2.5 und PM10
6
Emissionsentwicklung
verschiedener Luftschadstoffe
von 1990 bis 2013
▼
zu quantifizieren. So
können infolge individu-
eller Prädispositionen
(Anfälligkeit) auch
bereits unterhalb der
vorgeschriebenen Grenz-
bzw. Richtwerte Gesund-
heitsschädigungen auf-
treten (z. B. Dockery et al.
1993, Pope et al. 2002,
Thurston et al. 2016).
Die Einhaltung der ge-
setzlichen Vorgaben un-
terliegt in Deutschland
den Umweltbehörden der
Bundesländer und dem
Umweltbundesamt.
7
Bestimmung der Luftqualität
in Kurorten
Da „saubere Luft“ sowohl direkt als auch unterstützend therapeutisch
wirkt, soll sie weniger Luftbeimengungen enthalten als am Heimatort des
Kurgastes. Dafür sind entsprechende Qualitätsstandards einzuhalten, die
deutlich unterhalb der gesetzlichen Grenzwerte liegen.
Messkonzept mittlere, charakteristi- trationen im Winter sind
Ideal wäre es, die luft- sche Belastung dieser kein Maßstab für saube-
hygienische Situation Leitsubstanzen kosten- re Luft. Stattdessen wird
am Kurort möglichst günstig zu bestimmen. eine Ozon-Vorläufersub-
vollständig zu erfassen. Um dies zu ermöglichen, stanz, das NO2, verwen-
Dem steht jedoch ein kommen etablierte Ver- det: Es entsteht bei jeder
nicht zu finanzierender fahren mit einer wöchent- Art von Verbrennung und
Aufwand gegenüber. lichen Auflösung zum stammt hauptsächlich
Deshalb werden so ge- Einsatz. aus anthropogenen Quel-
nannte „Leitsubstan-
zen“ gemessen, die sich
als Indikatoren für die
Schadstoffbelastung der
Luft bewährt haben:
▪ Stickstoffdioxid,
▪ Feinstaub und der
darin enthaltende
Ruß,
▪ Grobstaub.
Neben der gesamten
Grobstaubbelastung
werden auch der Anteil
lichtundurchlässiger Stickstoffdioxid und len (Verkehr, Hausbrand,
(opaker) Partikel sowie Ozon industrielle Prozesse).
die Staubinhaltsstoffe Der eigentliche Schlüs- Natürliche Emissionen,
Pollen und an Küsten- selparameter für gasför- die allerdings in Europa
standorten zusätzlich mige Luftschadstoffe ist vergleichsweise wenig
Seesalz analysiert. troposphärisches Ozon. zur Hintergrundbelastung
Als sekundärer Spuren- beitragen, sind mikrobio-
Ziel der Luftqualitäts- stoff wird O3 nicht direkt logische Reaktionen im
messungen ist es, die emittiert, sondern aus Boden, Vulkanausbrüche
Vorläufersubstanzen und Blitze. NO2 ist des-
erst in der Atmosphäre halb hervorragend als
gebildet. Er ist aufwendi- Indikator für die Belas-
ger zu messen und nicht tung einer Luftmasse mit
hinreichend eindeutig, anthropogenen Beimen-
denn niedrige Konzen- gungen geeignet.
8
Lungengängigkeit von
▲
Partikeln im menschlichen
Atemtrakt und in der Lunge,
Abscheidegrad > 50 % (nach
DIN 1996, VDI 1999). Je nach Art
extrathorakal
Nasenschleimhäute der Atmung (z. B. Mund, Nase),
und Rachen > 10 µm Geschwindigkeit des Atem-
stroms (z. B. Ruhe, Sport) und
Kehlkopf 5 – 6 µm unterschiedlicher Geometrie
(z. B. Kind, Erwachsener) des
Atemtraktes kann der tatsäch-
Luftröhre und liche Wert davon abweichen.
Hauptbronchien 3 – 5 µm
thorakal
sekundäre und
terminale Bronchien 1 – 3 µm
alveolär
Alveolen < 1 µm die Benzolbelastung in
der Außenluft deutlich
zurückgegangen ist. Be-
reits ab 2005 wird der
seit 2010 gültige Immis-
Beim Menschen kann erhalten und Verunsi- Aromatische sionsgrenzwert von
NO2 vor allem die Atem- cherungen abzubauen, Kohlenwasserstoffe 5 µg/m³ im Jahresmittel
wege schädigen. Lungen- hat der Kurort Sorge (BTX: Benzol, Toluol, in Städten und Ballungs-
funktionsänderungen so- zu tragen, dass sich der Xylol) gebieten mit wenigen
wie Atemwegserkrankun- Kurgast über bestehen- Benzol ist die Leitsub- Ausnahmen eingehalten.
gen (z. B. chronischer de Ozonwarnungen und stanz für aromatische In Kur- und Erholungs-
Husten, Bronchitis) sind Verhaltensempfehlungen Kohlenwasserstoffe. orten ist deshalb die
die Folge. Durch Lang- informieren kann. Wei- Es wird hauptsächlich Messung von Benzol
zeiteinwirkung nimmt terhin ist es Aufgabe der durch Abgase von Ben- nicht mehr erforderlich.
das Risiko für Atem- Kurorte, sich nachdrück- zinmotoren freigesetzt.
wegserkrankungen zu. lich für Maßnahmen Seit dem Jahr 2000 ist Feinstaub
Mittlerweile gilt NO2 einzusetzen, die einen europaweit ein Benzol- Feinstaub (PM2.5) ent-
auch als krebserregend. Rückgang der Emissio- gehalt im Ottokraftstoff steht überwiegend aus
nen der Vorläuferstoffe von maximal 1 % erlaubt gasförmigen Vorläufer-
Ozon kann ebenfalls zu für die Ozonbildung zum (Richtlinie 98/70/EG). substanzen (sekundäre
Entzündungsreaktionen Ziel haben. Dies hat zur Folge, dass Partikel). Feinstaub
der Atemwege führen. kommt zum Teil aus den
Bei andauernder, hoher gleichen Quellen wie NO2
Ozon-Exposition steigt (Verkehr, Hausbrand,
das Risiko für Lungen- industrielle Prozesse).
krebs und Schädigungen Darüber hinaus trägt die
des Herz-Kreislaufsys- Landwirtschaft, speziell
tems. Um die mensch- die Tierhaltung, durch
liche Gesundheit zu Ammoniak-Emissionen
zur Feinstaubbelastung
bei. Zu natürlichen Fein-
staubquellen zählen z. B.
Waldbrände, Vulkan-
ausbrüche und Meeres-
gischt.
9
Es ist erwiesen, dass grund ihrer großen An- Grobstaub Auch größere Partikel
Feinstaub gesundheits- zahl haben sie insgesamt Der inhalierbare Grob- (> 10 µm) besitzen eine
schädlich ist. Er gelangt eine vergleichsweise staub (2,5 bis 10 µm) gesundheitliche Rele-
in die tiefen Atemwege große Teilchenoberflä- dringt nicht mehr ganz vanz. Sie werden zum
bis zu den Alveolen. che. Besonders gesund- so tief in die Lungen ein, einen als belästigend
Feinstaub wird daher heitlich relevant sind aber immer noch weit empfunden; ein Um-
auch als „lungengängi- die an der Oberfläche genug, um gesundheits- stand, dessen psycho-
ger“ Staub bezeichnet. anhaftenden, toxischen schädlich zu wirken. Er logische Wirkung auf
Lagert sich der Fein- und kanzerogenen Sub- entsteht nicht mehr aus den Behandlungserfolg
staub im Lungengewebe stanzen wie z. B. Schwer- gasförmigen Vorläufern, einer Kur nicht vernach-
ab, können Entzündungs- metalle, polyzyklische sondern wird direkt in lässigt werden darf.
reaktionen bis hin zu aromatische Kohlen- die Atmosphäre emit- Zum anderen gelangen
chronischen Lungen- wasserstoffe (PAK) und tiert (primäre Partikel, Partikel mit der Atem-
erkrankungen wie Bron- Ruß. Letzterer entsteht zum Teil aus ähnlichen luft in den Atemtrakt.
chitis, Asthma oder COPD bei der unvollständigen Quellen wie die gas- Sie werden zum größten
(chronic obstructive pul- Verbrennung von orga- förmigen Vorläufer von Teil von den Schleimhäu-
monary disease, chro- nischem Material wie PM2.5). ten im Nasen- und Ra-
nisch obstruktive Lungen- Holz, Kohle und Öl. chenraum abgefangen.
erkrankung) ausgelöst
INFO
werden. Auch Schädi- Aufgrund unterschied-
gungen des Herz-Kreis- lichen physikalisch-
laufsystems können die chemischen Verhaltens Unterscheidung Feinstaub und inhalierbarer
Folge sein. Ultrafeine in der Atmosphäre (Ab- Grobstaub
Partikel können weitaus bau- und Umwandlungs- Vielfach wird PM10 (alle Teilchen mit einem Durchmesser
tiefer in den Organismus prozesse), unterschied- bis 10 µm) als Feinstaub bezeichnet. Bei der Fraktion
eindringen (z. B. Lymph- licher atmosphärischer PM2.5, die in PM10 enthalten ist, handelt es sich überwie-
knoten, Blutbahn). Auf- Verweildauern und gend um sekundäre Partikel; also um solche, die aus
anderer Quellenzusam- gasförmigen Vorläufern gebildet werden, während die
mensetzung ist keine Fraktion von 2,5 bis 10 µm (inhalierbarer Grobstaub)
ausgeprägte Korrelation hauptsächlich aus primären, also direkt emittierten Parti-
zwischen NO2 und Fein- keln besteht. Schon allein durch diese unterschiedlichen
staub gegeben. Somit Quellen resultiert ein unterschiedliches Verhalten in der
ist es erforderlich, dass Atmosphäre. Aber auch die Wirkung auf den menschli-
auch Feinstaub und Ruß chen Organismus ist eine andere (siehe Text). Deshalb
für die Luftqualitäts- sollten diese Partikelfraktionen auch getrennt gemessen
beurteilung gemessen werden.
werden.
10Sie können aber auch bis winnung, Bauwesen,
in den oberen Bereich Schüttgutumschlag und
der Bronchien vordrin- Landwirtschaft. Zu den
gen und angelagerte natürlichen Grobstaub-
Schadstoffe einbringen. quellen zählen Trocken-
Große Partikel fungieren und Wüstengebiete,
auch als „Träger“ für Ackerflächen, Vulkane,
kleinere, oft kanzerogene Waldbrände, Vegetation wird diese durch den Seesalze: Die von der
Teilchen. und Meeresgischt. Blütenstaub (Pollen) Meeresgischt und -bran-
von Bäumen, Gräsern, dung in die Atmosphäre
Getreide und Kräutern. gebrachten Salze sind
Darunter gelten beson- ein Beispiel dafür, dass
ders Hasel, Erle, Birke, nicht jeder Luftinhalts-
Esche, Gräser inklusive stoff schädlich ist. Von
Roggen sowie Beifuß der Luft transportierte
und Ambrosia als stark Seesalz-Aerosole kön-
allergen. Die in den Pol- nen vor allem bei Atem-
len enthaltenen Allerge- wegserkrankungen und
ne (= Proteine) werden Hauterkrankungen po-
vom Immunsystem als sitiv auf die Gesundheit
Fremdkörper gesehen wirken. An der See und
und abgewehrt. in der Nähe von Gradier-
Das Allergiepotenzial werken wird Seesalz für
nimmt bei Pollen unter therapeutische Zwecke
Bei Grobstaub handelt es Pollen: Die von der Ve- Schadstoffeinwirkung zu. eingesetzt.
sich um eine Mischung getation freigesetzten
von Partikeln unter- Pollen gehören mit ei- Im Zuge der häufiger
schiedlicher Herkunft nem charakteristischen auftretenden Allergien
und Beschaffenheit. An- Durchmesser von 15 bis steigt der Bedarf an Kur-
thropogene Quellen sind 80 µm zu Grobstaub. orten mit ausgewiesener
beispielsweise Verkehr Für die Gesundheit sind Zertifizierung über Aller-
(Reifen- und Straßenab- Pollen insofern relevant, genfreiheit bzw. -armut.
rieb, Verbrennungsrück- da sie Heuschnupfen,
stände), industrielle Asthma bronchiale und
Prozesse, Energiege- andere allergisch be-
dingte Reaktionen aus-
lösen können. Derzeit
leiden nach Angaben des
Deutschen Allergie- und
Asthmabundes e.V. 16 %
der deutschen Bevölke-
rung unter einer Pollen-
allergie, mit steigender
Tendenz. Hervorgerufen
11Messtechnik des DWD
Im Rahmen der Luftqualitätsmessungen verfügt der Deutsche
Wetterdienst über verschiedene Mess- und Analyseverfahren, die
nationale und internationale Qualitätsnormen erfüllen. Die Analytik
findet im Zentrum für Medizin-Meteorologische Forschung des
Deutschen Wetterdienstes in Freiburg statt.
links: Sedimentationssammler
Sigma-2 nach VDI 2119 für eine
wöchentliche Grobstaubprobe-
nahme. Befestigungsmöglich-
keiten von Diffusionsröhrchen
für eine Stickstoffdioxidprobe-
nahme im Gehäusekopf
rechts: Diffusionsröhrchen
nach PALMES und Ionen-
chromatograph zur Analyse
der exponierten Sammler
▲
PALMES-Diffusionsröhr- bracht ist. Dieser bindet eine NO2-Konzentration luft über einen Probe-
chen als Stickstoffdioxid- die NO2-Moleküle aus der umgerechnet. nahmekopf an (siehe Ab-
sammler Luft. Die Probenahme bildung). Ein integrier-
beginnt, wenn der Ver- Der Mini-Volumen- ter Vorabscheider ent-
Stickstoffdioxid: Der schlussstopfen abgenom- sammler (Mini-VS) als fernt Partikel mit einem
Stickstoffdioxidgehalt men wird. Feinstaubsammler Durchmesser ≥ 2,5 µm
der Luft wird mittels aus dem Luftstrom. Dies
Diffusionsröhrchen nach Stickstoffdioxid- Feinstaub: Das Mini-VS erfolgt über eine defi-
PALMES ermittelt. Im Ge- analyse: Das gesam- saugt aktiv mittels einer nierte Richtungsände-
häusekopf des Sigma-2- melte NO2 wird in Form Pumpe die Umgebungs- rung des Luftstroms bei
Gerätes können ein oder des Nitrit-Ions NO2-
mehrere Diffusionsröhr- nachgewiesen. Als Ana-
chen befestigt werden. lysemethode wird die
Ionenchromatographie
INFO
Die Röhrchen sind mit eingesetzt. Mit Hilfe Berechnung der NO2-Konzentration
einem Filter versehen, der Fick’schen Diffusi- mNO2- l
CNO2 =
auf dem der Absorber onsgleichung wird das sDNO2t
Triethanolamin aufge- gesammelte Nitrit in NO2-Bestimmung mit Diffusionssammlern
CNO NO2-Konzentration (µg/m³)
mNO– Masse des gesamten Nitrits (NO–2 ) in µg
2
2
l Länge des Diffusionsröhrchens in mm
s Querschnitt des Diffusionsröhrchens in mm²
DNO Diffusionskoeffizient für NO2 (0,154 cm²/s bei 20°C)
2
t Sammeldauer in s
12konstanter Strömungsge- Präparation zur Rußanalyse:
▲
schwindigkeit: Die größe- Oben: Filter mit unterschiedlich
ren, schwereren Partikel hohem Rußanteil: unbeprobter
Filter, Filter charakteristisch
werden aufgrund ihrer tion ermittelt. Sie stellt
für Kurorte und für städtische
Trägheit auf den Boden Verkehrsstandorte (von links ein Maß für den Rußge-
des Vorabscheiders ab- nach rechts) halt dar: Je dunkler die
geschieden und bleiben Mitte und unten: Stanzung Probe, desto stärker die
dort haften. Partikel und eingebettete Filterteile Lichtabsorption und des-
kleiner 2,5 µm passieren to höher der Rußgehalt.
den Vorabscheider unge-
hindert und werden auf Zurzeit entwickelt das
einem Filter gesammelt. Zentrum für Medizin-
Als Filtermaterial eignet Meteorologische For-
sich ein sehr feines Glas- schung des DWD in Frei-
fasergeflecht. burg ein Verfahren, um
die Herkunft des Rußes
Optional können auch zwischen fossilem (Öl)
andere Staubfraktionen und rezentem (Holz) An-
(z. B. PM1, PM10) ermit- teil aufzuschlüsseln.
telt werden, indem die
entsprechende Düse im niert und gewogen. Die Analyse von Ruß im Seesalz im PM10: Für
Probenahmekopf einge- durch Wägung ermittel- Feinstaub: Für die die Bestimmung von
setzt wird. te Massendifferenz ent- Rußmessung wird ein atembaren Seesalzpar-
spricht der gesammelten optisches Messverfahren tikeln (Natriumchlorid,
Feinstaubanalyse: Zur Feinstaubmasse. eingesetzt, welches vom NaCl) wird ein Teil aus
Bestimmung der Fein- Deutschen Wetterdienst der Filterprobe in Was-
staubkonzentration wer- Unter Berücksichtigung eigens für Messungen ser gelöst. Die in der
den die Filter vor und des angesaugten Luft- in Kurorten entwickelt Lösung enthaltenen
nach der Probenahme volumens wird die Fein- wurde. Ein Teilstück des Salze werden anschlie-
mit einer Mikrowaage staubkonzentration Filters wird dazu in eine ßend mittels Ionenchro-
in einem Wägeraum bei (Staubmasse pro Luft- Flüssigkeit mit gleichem matographie als Anionen
konstanter Lufttempera- volumen, Einheit µg/m³) optischen Brechungsin- (Chlorid, Nitrat, Sulfat)
tur und Feuchte konditio- berechnet. dex eingebettet. Dadurch und Kationen (Natrium,
werden Filtermaterial Ammonium, Kalium,
und Störkomponenten Calcium, Magnesium)
wie Minerale oder biolo- nachgewiesen.
gisches Material optisch
ausgelöscht. Lediglich
die Rußpartikel bleiben
sichtbar. Anschließend
wird im Spektrometer
bei Licht der Wellenlänge
650 nm die Lichtabsorp-
Mini-VS
▲
für eine wöchentliche
Feinstaubprobenahme
13Automatische Bildanalyse
zur quantitativ-mikro-
skopischen Auswertung von
Grobstaubproben, die mit dem
Passivsammler Sigma-2
gesammelt wurden.
▲
Der Passivsammler Grobstaubanalyse: Für Durchmesser von 2,5 automatisches Verfahren
(Sigma-2) als Grobstaub- die mikroskopische Ana- bis 80 μm. Zur Auswer- zur digitalen Mikrosko-
sammler lyse wird als Abscheide- tung wird ein vom DWD pie (Bildanalyse) ein-
fläche eine durchsichtige eigens entwickeltes, gesetzt. Dieses Analyse-
Grobstaub: Das Sigma-2 Plexiglasfolie eingesetzt,
kommt im Vergleich zum wobei die Oberseite der
Feinstaubsammler ohne Folie mit einem witte-
eine Pumpe aus und rungsbeständigen Kleber
kann daher unabhängig beschichtet ist (Haftfo-
vom Stromnetz betrieben lie). Die Sedimentation
werden. Partikel, die der Staubpartikel auf
durch die Öffnungen in dieser Oberfläche erfasst
das windberuhigte und vollständig alle Staub-
niederschlagsgeschützte partikel mit einem
Innere des Sammlers
gelangen, sinken unter
dem Einfluss der Schwer- INFO
kraft (Sedimentation)
Berechnung der Grobstaub-Konzentration
auf eine Haftfolie am
Boden des Gerätes ab.
CP Staubkonzentration (µg/m³)
DP- Massen-Depositionsrate (µg/cm² s)
V TS Endsinkgeschwindigkeit nach Stokes (cm/s)
ρP Mittlere Dichte der Partikel in g/cm³
dP Partikeldurchmesser in µm
g Erdbeschleunigung 981 cm/s²
η dynamische Viskosität der Luft
(1,813 10-⁴ g/cm s bei 20°C)
14verfahren erlaubt die Grobstaubprobe: Die mikroskopische
▲
Erfassung, Vermessung Staubanalyse kann die Staubbestand-
teile, z. B. den schwarzen Reifenabrieb,
und Unterscheidung
die grün markierten Pollenkörner oder
der Grobstaubpartikel
die transparenten, nur schwach gefärbten
nach ihren optischen Mineralpartikel unterscheiden und so die
Eigenschaften. Die Ana- Herkunft einer Staubbelastung belegen.
lysewerte liefern eine
Partikel-Anzahldeposi-
tionsrate (Partikel pro aufgrund deutung der z. B. lichtundurchlässi-
Fläche und Sammelzeit- ihrer optischen Staubbelastung. gen (opaken) verkehrs-
raum). Daraus kann mit Eigenschaften in Par- Dadurch ist eine einfa- bedingten Abrieb- oder
Hilfe des Stokes’schen tikelklassen einheitli- che Unterscheidung zwi- rußhaltigen Verbren-
Gesetzes die Partikel- cher Dichte eingeteilt. schen weitgehend harm- nungspartikeln möglich.
Massenkonzentration Darüber hinaus erlaubt losen Staubpartikeln, Ein technisches Regel-
(Partikelmasse pro die mikroskopische wie z. B. lichtdurchläs- werk für die Probenah-
Luftvolumen) berechnet Analyse Aussagen zur sigen (transparenten) me und mikroskopische
werden. Dazu werden möglichen Herkunft, mineralischen Boden- Auswertung liegt mit der
die Partikel nach ihrer Zusammensetzung und partikeln, oder gesund- VDI-Richtlinie 2119 vor
Größe vermessen und gesundheitlichen Be- heitlich bedenklichen, (VDI 2013).
15Größenverteilung: Die (Verkehrszentrum) und das Maximum der opa-
mikroskopische Einzel- an einem Hintergrund- ken Partikelkomponente.
partikelanalyse (Partikel- standort (Kurgebiet). Sowohl für das Maxi-
durchmesser 2,5 – 80 μm) Während im Kurgebiet mum der transparenten
an Grobstaubproben der wenige und kleine Parti- als auch der opaken Par-
Messungen mit dem kel zu finden sind, treten tikel kann als Verursa-
Passivsammler Sigma-2 im Verkehrszentrum deut- cher der Straßenverkehr
ergibt für die unter- lich mehr und überwie- angenommen werden.
schiedlichen Staubkom- gend große Partikel auf. Die mikroskopische
ponenten typische An Hintergrundstatio- Untersuchung zeigt für
Größenverteilungen in nen zeigt sich bei den den Reifenabrieb eine
Abhängigkeit vom Stand- transparenten Partikeln typische Gestalt in Form
ort. Die Größenvertei- im Größenbereich ober- kompakter Röllchen,
lung der lichtmikrosko- halb von 10 μm ein aus- die sich morphologisch
pisch „transparenten“ geprägter Rückgang der deutlich von kohlenstoff-
Komponente mit ihren Konzentrationen auf- haltigen Verbrennungs-
mineralischen und bio- grund fehlender lokaler produkten (Ruß, Asche)
genen Partikeln (ohne Quellen. Die Größenver- unterscheidet und zur
Pollen) unterscheidet teilung der opaken Par- Partikelerkennung die-
sich deutlich von der tikel mit sehr niedrigen nen kann.
Verteilung des opaken Konzentrationen bestä-
Anteils (z. B. Abriebpar- tigt den Hintergrund-
tikel und Verbrennungs- charakter.
rückstände).
An einem stark belas-
Obenstehende Abbildun- teten, verkehrsreichen
gen zeigen typische Standort liegt das Grob-
Größenverteilungen der staubmaximum der
Massenkonzentration transparenten Partikel
vom transparenten und zwischen 10 und 20 μm.
opaken Anteil des Grob- Weniger ausgeprägt,
staubs an einem stark aber im gleichen Größen-
belasteten Standort bereich, befindet sich
16Einfluss der Meteorologie
auf die Luftqualität
So unterschiedlich Luftbeimengungen sein können, so
unterschiedlich sind auch ihre Quellen und Senken, ihre
physikalischen und chemischen Eigenschaften sowie ihre
Aufenthaltszeit in der Atmosphäre. Dementsprechend
sind sie auch unterschiedlich stark den meteorologischen
Bedingungen ausgesetzt. Je nach Art der Luftbeimengung
ist sie nur von lokaler (z. B. Grobstaub) oder aber von
regionaler oder sogar globaler Bedeutung (z. B. CO2 ).
Atmosphärische Aus- mengungen „keinen Ab-
tauschbedingungen sender tragen“, und die
Die Konzentration von Messungen über einen
Luftbeimengungen am bestimmten Zeitraum
Immissionsort hängt (z. B. eine Woche) ge-
wesentlich von den mittelt werden, ist eine
atmosphärischen Aus- genaue Zuordnung von
tauschbedingungen meteorologischen Bedin-
am Emissionsort sowie gungen relativ schwer.
von Transport- und Um- Es lässt sich aber aus
wandlungsprozessen den Wetterlagen im mehr oder weniger stark ▲ Die Immissions-Witterungs-
zwischen Emissions- und Mittelungszeitraum der eingeschränkt. Dies liegt rose zeigt die mittlere Schadstoff-
Immissionsort ab. vorherrschende Witte- Konzentration in Abhängigkeit von
mitunter daran, dass im
der vorherrschenden Witterung,
rungstyp ableiten. Winterhalbjahr die Kraft
beispielhaft für Stickstoffdioxid.
Wird z. B. ein wasserlös- der Sonne nicht mehr Die Sektoren kennzeichnen die
licher Stoff emittiert und Die verschiedenen Wit- ausreicht, die sich über großräumige Windrichtung des
es regnet kurze Zeit spä- terungstypen weisen Nacht gebildete boden- jeweiligen Witterungstypen. Die
ter, wird er recht schnell unterschiedliche Aus- nahe Kaltluftschicht zu Hochdruckwetterlagen ohne vor-
herrschende Windrichtung sind
wieder ausgewaschen, tauschverhältnisse der erwärmen. Da die darü-
durch einen Kreis um den Mittel-
ohne dass er durch den Luft auf (siehe Tabelle). ber liegende Luft kaum punkt gekennzeichnet. Je höher
Wind weit transportiert Wie gut die Luft durch- abkühlt, bildet sich zwi- die Konzentration einer Schad-
werden konnte. Um also mischt wird, hängt auch schen diesen beiden stoff-Komponente, desto größer
die an einem Ort gemes- davon ab, in welcher Luftschichten eine Inver- der Radius des Kreises bzw. der
senen Konzentrationen Jahreszeit der jeweilige Sektoren. Die Skalierung an den
sion (Sperrschicht). Die
Windrichtungsachsen gibt die
von Luftbeimengungen Witterungstyp auftritt: Lufttemperatur nimmt
jeweilige Konzentration an.
richtig interpretieren zu So weisen beispielsweise mit dem Überschreiten
können, sind Kenntnisse Nordwest- und Südwest- dieser Sperrschicht
der meteorologischen lagen das ganze Jahr sprunghaft zu. Die da-
Bedingungen von den gute Austauschbedingun- runter liegende Kaltluft-
möglichen Quellen bis gen auf. Während win- schicht wächst infolge
zum Messort sehr wich- terlicher Ost-, Süd- und schwacher Sonnenein-
tig. Da die am Messort Hochdruckwetterlagen strahlung weiter an. So-
gesammelten Luftbei- ist der Luftaustausch mit verhindert die Sperr-
17schicht den Austausch lokale und regionale da die Bebauung (z. B.
und die Reinigung der Topografie beeinflusst: „Straßenschluchten“)
Luft. Die Folge: Die Luft So haben im stark ge- den Luftaustausch be-
kann sich bei Vorhan- gliederten Gelände der hindern oder fördern
densein entsprechender Mittelgebirge und Alpen kann. Ein Feld mit offe-
Quellen mit Schadstoffen Berg-/Talwindsysteme ner, vielleicht sogar tro-
anreichern. einen großen Einfluss ckener Erdkruste trägt
auf die lokalen Aus- wesentlich stärker zur
Die Witterungstypen er- tauschverhältnisse und lokalen Staubbelastung
lauben oft Rückschlüsse demnach auf die örtli- bei als eine dichte Gras-
auf Herkunft und Ursa- che Luftqualität. Diese decke.
che der beobachteten Winde können aus den
Luftbeimengungen. Auf höheren Bergregionen Ein weiterer beeinflus-
dieser Grundlage lassen trockenere, saubere Luft sender Faktor ist der
sich Hinweise entwickeln, in die Tallagen führen Ferntransport. Durch
wie möglicherweise auf- und dort für eine gute spezielle meteorologi-
tretende Beeinträchti- Durchmischung sorgen. sche Gegebenheiten kön-
gungen vermindert oder nen Luftbeimengungen,
sogar vermieden werden Zusätzlich beeinflusst die normalerweise recht
können. auch lokale und regio- schnell wieder sedi- Emissionen von Vulkan-
nale Bebauung und mentieren, über große ausbrüchen.
Darüber hinaus werden Bewuchs die Konzen- Entfernungen trans-
die Austauschbedingun- trationen von Luftbei- portiert werden, z. B. Charakteristische
gen auch durch die mengungen am Messort, Saharastaub oder auch jahreszeitliche Verläufe
Die einzelnen Luftin-
haltsstoffe weisen un-
terschiedliche jahres-
zeitliche Variationen auf
(siehe Abbildung). So
zeigt sich bei Feinstaub
und Stickstoffdioxid eine
höhere Konzentration in
den Wintermonaten in-
folge eines zusätzlichen
Schadstoffeintrags aus
Geglätteter jahreszeitlicher
Verlauf der Komponenten Fein-
staub (oben), Stickstoffdioxid
(Mitte) und Grobstaub (unten)
auf Basis der Monatsmittel-
werte der Stationen aus dem
DWD-Referenzmessnetz für den
Zeitraum 2008 – 2014 mit rot =
Mittelwert, schwarz = Median
und grau = Minimum und
Maximum
▲
18Heizungsemissionen. Zu- Die Grobstaubkonzentra-
dem begünstigen die in tion verhält sich genau
dieser Jahreszeit häufig umgekehrt: Sie ist wäh-
auftretenden austausch- rend der Wintermonate
armen Wetterlagen relativ gering, da durch
(Inversion) die Anreiche- feuchte oder schneebe-
rung von Schadstoffen, deckte Oberflächen die
während in den Sommer- Staubaufwirbelung redu-
monaten eine bessere ziert wird. Der Anstieg im
Durchmischung der Luft Frühjahr und teilweise in
einen Konzentrations- den Herbstmonaten ist be-
rückgang bewirkt. Beim sonders während trocke-
NO2 kommt zusätzlich ner Witterungsabschnitte
im Sommer noch ein ver- auf eine erhöhte Mobili-
stärkter fotochemischer sierung von Staubparti-
Abbau dazu. keln zurückzuführen.
Saharastaub aus Nordafrika
über dem Mittelmeer.
Das Satellitenbild wurde am
29. Mai 2013 mit dem Bild-
gebungs-Radiospektrometer
mittlerer Auflösung (Moderate
Resolution Imaging Spectro-
radiometer (MODIS))
des NASA-Satelliten Terra
aufgenommen.
▲
19Beurteilung der Luftqualität
Wie sauber die Luft in einem Kur- oder Erholungsort ist, wird anhand
von Qualitätsstandards einzelner Luftbeimengungen (Leitsubstanzen)
bewertet. Diese Standards, so genannte Richtwerte, geben vor, wie
häufig kurzzeitige Konzentrationspeaks auftreten dürfen und wie hoch
die jährliche Schadstoffbelastung maximal sein darf.
Mit dem Bundes-Im- In Kur- und Erholungsor- Heilbäderverband e.V. Die Richtwerte für die
missionsschutzgesetz ten wird vorausgesetzt, zusammen mit dem jährlichen Höchstkon-
(BImSchG) von 1974 dass nicht nur diese Deutschen Tourismus- zentrationen der einzel-
wurde in Deutschland gesetzlichen Vorgaben verband e.V. für die nen Luftbeimengungen
erstmalig die Überwa- eingehalten werden, Leitsubstanzen verschie- liegen an Hintergrund-
chung der Luftqualität sondern darüber hinaus dene Qualitätsstandards stationen um 50 bis
festgeschrieben. Seine der Ort eine Luftqualität fest (DHV 2014). Die 60 %, an Verkehrsstand-
nachgeordneten Rechts- nachweisen muss, die Standards (Richtwer- orten um 20 bis 36 % un-
vorschriften (BImSchV) eine Entlastung für sei- te) orientieren sich an terhalb der gesetzlichen
definieren Qualitätsstan- ne Gäste bedeutet. Mehr den gesetzlich gülti- Grenzwerte. Damit soll
dards (Grenz-, Ziel- bzw. noch: Das örtliche Kli- gen Grenzwerten (39. im Sinne eines erweiter-
Schwellenwerte) für ma und die Luftqualität BImSchV), dem Bericht ten Gesundheitsschutzes
Emission und Immission sollen als „natürliches“ des Länderausschusses (Vorsorge) die mensch-
von Luftschadstoffen Heilmittel die Kur unter- für Immissionsschutz liche Gesundheit vor
und legen damit die Min- stützen und helfen, ihren (LAI 2004) und der VDI- Auswirkungen und Be-
destanforderung an die Erfolg sicherzustellen. Richtlinie 3787 Blatt 10 lästigungen durch Luft-
Luftqualität fest. Dazu legt der Deutsche (VDI 2010). beimengungen dauerhaft
geschützt werden.
Die Luftqualitätsmes-
Immissionsentwicklung
verschiedener Luftschadstoffe sungen werden nicht
(Jahresmittelwerte) von 1990 nur hinsichtlich einer
bis 2014 für unterschiedliche Richtwerteinhaltung
Belastungsregime: städtisch/ analysiert, sondern
vorstädtisch verkehrsnah und
auch hinsichtlich der
ländlich geprägter
Hintergrund
Meteorologie. Dabei
▲
werden witterungs- und
jahreszeitbedingte Ein-
flüsse auf die Immis-
sionsbelastung sowie
Standortabhängigkeiten
berücksichtigt. Bei den
periodischen Überprü-
fungsmessungen werden
zur Interpretation auch
Ergebnisse aus früheren
Messreihen herange-
zogen.
20Einjährige Feinstaub-
▲
messungen in verschie-
denen Kurorten im
Zeitraum 2006 bis 2014.
Die mittlere Belastung ist
unterschiedlich stark und
liegt zwischen 5,3 µg/m³
und 16,1 µg/m³.
Durch diese umfassende den wachsen, Flächen über ausreichende Luft-
Betrachtung der luft- werden versiegelt, die qualität in den jewei-
hygienisch-meteorologi- Mobilität nimmt zu, ligen Kurortegesetzen
schen Situation lassen Städte und Gemeinden oder Verordnungen vor-
sich Quellen besser iden- werden grüner, erneu- geschrieben.
tifizieren, Entscheidungs- erbare Energien und
grundlagen formulieren alternative Brennstoffe Das Messkonzept des
und Verbesserungsvor- kommen zum Einsatz Deutschen Wetterdiens-
schläge erarbeiten. und vieles mehr. All das tes liefert eine mehr-
hat einen Einfluss auf schichtige Charakteri-
Eine regelmäßige Über- das lokale Bioklima und sierung der Luftqualität,
prüfung der Luftqualität die Luftqualität. die damit den Anforde-
ist insofern sinnvoll, da rungen an die Luft-
Gemeinden und Städte In fast allen Bundeslän- qualitätsuntersuchung
einem Wandel unterlie- dern wird deshalb der in Kurorten bestens ge-
gen: Städte und Gemein- regelmäßige Nachweis recht wird.
21Standortkarte der Referenz-
und Sondermessstellen des DWD
▼
Qualitätssicherung,
Kooperationen
und Perspektiven
Luftqualitätsmessungen, die beim Deutschen
Wetterdienst durchgeführt und bewertet
werden, erfüllen nationale (VDI, DIN) und
internationale (ISO, CEN, WHO) Normen. Im
Rahmen von internen und externen Audits
wurden stets die Prüfkriterien eingehalten.
Als bundesweit tätige Mit einzelnen Landes-
Fachbehörde arbeitet umweltämtern und mit
der DWD objektiv und dem Umweltbundesamt
neutral und garantiert steht der DWD im engen
ein hohes Maß an Qua- Wissensaustausch, um
lität. Langjährige Mess- seine Messsysteme zu
reihen an seinen Refe- vergleichen. Bei den NO2-
renzstationen dienen Ringversuchen der staat-
dabei der Qualitätssiche- lichen Immissionsmess- einrichtungen und Uni- kroskopische Pollenbe-
rung. Zusätzlich leisten stellen erfüllte der DWD versitäten. Zum einen stimmung. Zum anderen
die Referenzstationen immer alle Leistungskri- werden Einsatzmög- wird untersucht, wie
einen wichtigen Beitrag terien (LANUV 2011). lichkeiten und Grenzen sich z. B. Staubinhalts-
zur Überwachung der der Messverfahren ge- stoffe in Abhängigkeit
Auswirkungen des Kli- Ein weiterer Bestandteil testet, z. B. Nachweis vom Standort unter-
mawandels auf die Luft- zur Qualitätssicherung von Staubpartikeln scheiden. Damit können
qualität. sind Kooperationen mit in Reinluftgebieten Quellen besser identifi-
nationalen und inter- wie Grönland oder die ziert und Maßnahmen
nationalen Forschungs- halbautomatisierte mi- erarbeitet werden.
22Folgende Beispiele zei- Industrieanlagen, kurz- um die Herkunft von werden, wann und wa-
gen nur einen Bruchteil zeitige Schließung bzw. Rußpartikeln zwischen rum verstärkt hohe Kon-
dessen auf, wo die Mess- Verlegung von Indus- fossilem (Öl) und rezen- zentrationen von Luft-
technik des DWD zum triestandorten, die Luft- tem (Holz) Anteil aufzu- schadstoffen auftreten,
Einsatz kommt: 2008 qualität nennenswert schlüsseln. Darüber hi- welche Quellen dafür
in Beijing während der verbesserten. naus werden neuartige, verantwortlich sind oder
Olympischen Spiele. Mit zeitlich hochaufgelöste warum benachbarte Ge-
dieser Messkampagne Anfang 2013 starteten Messtechniken auf ihre meinden voneinander
konnte gezeigt werden, der DWD und die Bun- Einsatzfähigkeit bei abweichende Belastungs-
dass Maßnahmen, wie desanstalt für Straßen- Luftqualitätsmessungen niveaus aufweisen.
die Reduzierung des Ver- wesen zusammen mit in Kurorten getestet. Die
kehrs, verstärkte Nut- den Universitäten Frei- weitgehend automati- Mit seinen Luftquali-
zung öffentlicher Ver- burg und Strasbourg ein sierte Bestimmung von tätsmessungen und Gut-
kehrsmittel, Verkehrs- Langzeitmessprogramm Pollen ist eine weitere achten unterstützt der
umlenkungen, Begrünung an Verkehrsstandorten. Optimierung im Bereich DWD Gemeinden und
und Errichten von Park- Ein Ziel ist es, den Ein- der DWD-Messtechnik. Städte bei ihrer nachhal-
anlagen, saubere Pro- fluss des Klimawandels Die zunehmende Sensi- tigen Entwicklung. Ob
duktionstechniken in auf die Staubbelastung bilisierung gegenüber im Sinne der Qualitäts-
abzuschätzen. Infolge zu- Pollen und das wachsen- sicherung der Kur, der
nehmender Dürre- und de Gesundheitsbewusst- Steigerung der Attrak-
Hitzeperioden nehmen sein können den Bedarf tivität als Urlaubs- und
Wissenschaftler an, dass an Allergiker-freundli- Erholungsziel oder der
„Nicht-Abgas-Partikel“, chen Kurorten erhöhen. Erfolgskontrolle um-
links: NO2-Vergleichsmessungen vor allem im Größen- welttechnischer Maß-
▲
des DWD mit dem Referenzverfahren bereich von 2,5 µm Der DWD bietet neben nahmen, der DWD steht
bis 10 µm, zunehmen seinen Standardmessun- Ihnen zur Seite.
rechts: Gestell mit Probenahme-
werden. Dagegen wird gen zur Beurteilung der
vorrichtungen der verschiedenen
Teilnehmer am NO2-Ringversuch der Anteil der „Abgas- Luftqualität auch Unter-
(LANUV 2011) Partikel“ aufgrund tech- suchungen zur Ursa-
nischer Verbesserungen chenforschung an. Mit
tendenziell abnehmen. hochauflösenden Mess-
geräten und zusätzlichen
Derzeit arbeitet der Messparametern können
DWD an einer Methode, Fragen beantwortet
2324
Anforderungen an die Luftqualität
in Kur- und Erholungsorten
Prädikat Erstprädikatisierung Grad und Zyklen der Prüfung
Beurteilung Gutachten Beurteilung Gutachten
Luftqualität (LQB) Luftqualität (LQ) Luftqualität (LQB) Luftqualität (LQ)
Bioklima (BioB) Klimaanalyse Bioklima (BioB) Klimaanalyse
(KA) (KA)
Erhöhte Anforderungen an die Luftqualität
LQ, LQB (5 J), LQ (10 J),
Heilklimatischer Kurort LQB, BioB
Erweiterte KA BioB (10 J) Erweiterte KA(2)
LQ, LQB (5 J), LQ (10 J),
Seeheilbad LQB, BioB
Erweiterte KA BioB (10 J) Erweiterte KA(2)
Normale Anforderungen an die Luftqualität
Heilbad
– Schroth
– Felke LQ, LQB (10 J), LQ (10 J),
LQB, BioB
– Kneipp Standard-KA BioB (10 J) Standard-KA(2)
– Moor
– Mineral-Thermal
Luftkurort LQ, LQB (5 J), LQ (10 J),
LQB, BioB
Standard-KA BioB (10 J) Standard-KA(2)
Seebad mit Kurmedizin LQ, LQB (5 J), LQ (10 J),
LQB, BioB
Standard-KA BioB (10 J) Standard-KA(2)
Kurort
– Schroth
– Felke
– Kneipp LQ, LQB (10 J), LQ(1),
LQB, BioB
– mit Peloid-Kurbetrieb Vereinfachte KA BioB (10 J) Vereinfachte KA(2)
– mit Heilquellen-Kurbetrieb
– mit Heilstollen-Kurbetrieb
(Übertage)
LQ(1),
Seebad ohne Kurmedizin LQB, BioB – –
Vereinfachte KA
LQ(1),
Erholungsort/Küstenbadeort LQB, BioB – –
Vereinfachte KA
Besondere Anforderungen an die Luftqualität
Heilstollen (Untertage) LQB, BioB LQ LQB (5 J) LQ (10 J)
(1)
Wenn aufgrund der Beurteilung Zweifel an der Eignung bestehen, Abkürzungen:
ist ein Luftqualitätsgutachten erforderlich BioB Bioklimabeurteilung
(2)
Wenn aufgrund der Beurteilung Zweifel an der Eignung bestehen, J Jahre
ist eine entsprechende Klimaanalyse (erweitert, Standard oder vereinfacht) KA Klimaanalyse
erforderlich LQ Luftqualitätsgutachten
LQB Luftqualitätsbeurteilung
25Referenzen BImSchG (1974) Gesetz zum Schadstoffen, für die keine VDI (1999) VDI 2463 Blatt 1
▲
Schutz vor schädlichen Um- Immissionswerte festgelegt Messen von Partikeln – Gravi-
welteinwirkungen durch Luft- sind – Orientierungswerte für metrische Bestimmung der Mas-
verunreinigungen, Geräusche, die Sonderfallprüfung und für senkonzentration von Partikeln
Erschütterungen und ähnliche die Anlagenüberwachung sowie in der Außenluft – Grundlagen.
Vorgänge (Bundes-Immissions- Zielwerte für die langfristige Technische Regel. Beuth Verlag
schutzgesetz – BImSchG). Luftreinhalteplanung unter GmbH Berlin, 1999-11.
besonderer Berücksichtigung
39. BImSchV (2010) Neun- der Beurteilung krebserzeu- VDI (2010) VDI 3787 Blatt 10
unddreißigste Verordnung zur gender Luftschadstoffe“ vom Umweltmeteorologie – Human-
Durchführung des Bundes- 21. September 2004. biometeorologische Anforde-
Immissionsschutzgesetzes: rungen im Bereich Erholung,
Verordnung über Luftqualitäts- LANUV (2011) Ringversuche Prävention, Heilung und Rehabi-
standards und Emissionshöchst- der staatlichen Immissionsmess- litation. Technische Regel. Beuth
mengen. stellen (STIMES). NO2-Vergleichs- Verlag GmbH Berlin, 2010-03.
messungen mit Passivsammlern
DHV (2014) Begriffsbestim- (10/2008-12/2009). LANUV-Fach- VDI (2013) VDI 2119 Messen
mungen/Qualitätsstandards für bericht 37, Landesamt für Natur, von Immissionen – Probenahme
Heilbäder und Kurorte, Luftkur- Umwelt und Verbraucherschutz von atmosphärischen Partikeln
orte, Erholungsorte – einschließ- Nordrhein-Westfalen (LANUV > 2,5 µm auf einer Akzeptor-
lich der Prädikatisierungsvor- NRW). fläche mit dem Passivsammler
aussetzungen – sowie für Heil- Sigma-2 – Lichtmikroskopische
brunnen und Heilquellen – Pope III CA, Burnett RT, Thun Charakterisierung sowie Berech-
12. Auflage, April 2005, fortge- MJ, Calle EE, Krewski D, Ito K, nung der Anzahlsedimentations-
schrieben am 8.11.2014 und Thurston GD (2002) Lung can- rate und der Massenkonzentra-
nachfolgende Aktualisierungen. cer, cardiopulmonary mortality, tion. Technische Regel. Beuth
Hrsg. Deutscher Heilbäder- and long-term exposure to fine Verlag GmbH Berlin, 2013-06.
verband e.V. und Deutscher particulate air pollution. JAMA
Tourismusverband e.V. 287:1132-1141. Whitby KT, Cantrell B (1976)
Fine particles. International
DIN (1996) DIN ISO 7708 Richtlinie 98/70/EG des Euro- Conference on Environmental
Luftbeschaffenheit – Fest- päischen Parlaments und des Sensing and Assessment, Las
legung von Partikelgrößen- Rates vom 13. Oktober 1998 Vegas, NV, Institute of Electrical
verteilungen für die gesund- über die Qualität von Otto- und and Electronic Engineers.
heitsbezogene Schwebstaub- Dieselkraftstoffen und zur Än-
probenahme (ISO 7708:1995). derung der Richtlinie 93/12/EWG WHO (2006) Air Quality Guide-
Norm. Beuth Verlag GmbH des Rates. Die Richtlinie wurde lines, Global Update 2005: par-
Berlin, 1996-01. durch die 10. BImSchV in Ver- ticulate matter, ozone, nitrogen
bindung mit der DIN EN 228 in dioxide and sulfur dioxide. World
Dockery DW, Pope CA, Xu X, nationales Recht umgesetzt. Health Organization, 2006.
Spengler JD, Ware JH, Fay ME, ISBN 92 890 2192 6.
Ferris BG, Jr., Speizer FE (1993) Thurston GD, Ahn J, Cromar
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of Medicine 329:1753-1759. ticulate matter air pollution
exposure and mortality in the
LAI (2004) Bericht des Länder- NIH-AARP Diet and Health
ausschusses für Immissions- Cohort. Environmental Health
schutz (LAI) „Bewertung von Perspectives 124:484-490.
26Bildnachweis Titelfoto: Dr. Stefan Gilge
▲
S. 2, Composing Nase und
Wolken: lightwise/123rf.com
S. 5, Abbildung „Verdeutlichung
von Längenskalen von Nano
bis Makro“: FLAD & FLAD Com-
munication GmbH
S. 7, Foto „Industrieemissionen“:
Martin Murnsky/panthermedia.
net
S. 8, Foto „blue sky with cloud“:
Siamnugkhathut/fotolia.com;
Foto „Smoke from a chimney“:
marko okjan/fotolia.com
S. 9, Foto „Verkehrsemissionen“:
ssuaphoto/panthermedia.net
S. 10, Foto „Mähdrescher mäht
Feld, Getreidestaub“: Osterland/
fotolia.com
S. 11, Foto „Pollenflug“: pixabay.
com; Foto „Gischt“: irabel8/
panthermedia.net
S. 14/15, Foto „Staubver-
wehung“: dpa picture alliance
S. 19, Foto „Saharastaub“: Mit
freundlicher Genehmigung von
Jeff Schmaltz, Beschreibung von
Adam Voiland. Quelle: NASA
Earth Observatory
S. 20/21, Foto „Am Strand von
Sankt Peter-Ording, Nordfries-
land, Deutschland“: majonit/
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S. 24/25, Foto: Helga Borgmann
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