Feinstaubsituation in Regensburg

Feinstaub, Inversionswetterlage und
Saharastaub
Allgemeine Betrachtungen und
Situation in Regensburg
Amt für Umwelt-, Natur- und Verbraucherschutz
Abteilung Technischer Umweltschutz und Veterinärwesen
Februar 2009
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Einleitung:
Das Europäische Parlament und der Rat haben am 21.05.2008 die Richtlinie
2008/50/EG „über Luftqualität und saubere Luft für Europa“ erlassen. In dem sechsten Umweltaktionsprogramm wurde festgelegt, dass die Luftverschmutzung auf ein
Maß reduziert werden muss, bei dem schädliche Auswirkungen auf die menschliche
Gesundheit möglichst gering sind. Empfindliche Bevölkerungsgruppen und auch die
Umwelt insgesamt sind besonders zu berücksichtigen.
Lassen sich jedoch in einem Ballungsraum die Grenzwerte für PM10 aufgrund standortspezifischer Ausbreitungsbedingungen nicht einhalten, so werden die Mitgliedstaaten bis zum 11.06.2011 von der Verpflichtung zur Einhaltung dieser Grenzwerte
ausgenommen (Art. 22 Abs. 1 RL 2008/50/EU).
Luftverhältnisse werden allgemein durch Schadstoffe aus Industrie, Gewerbe, Verkehr und Hausbrand beeinflusst. Bei turbulenten Luftbewegungen erfolgt eine Verdünnung und großräumige Verteilung der Schadstoffe. Im Gegensatz dazu treten
Schadstoffe verstärkt auf, wenn ein natürlicher Luftaustausch be- oder verhindert
wird, wie dies z. B. bei Inversionswetterlagen der Fall ist.
Folglich ist die örtliche lufthygienische Situation entscheidend davon abhängig, ob
und in welchem Ausmaß emittierte Schadstoffe durch Windverhältnisse verteilt oder
zurückgehalten werden.
Regensburg liegt in einer buchtartigen Erweiterung des Donautals und ist dreiseitig
von etwa 100 m hohem welligen Hügelland umschlossen. Im Norden durch die Winzerer Höhen und den Keilberg, im Süden durch den Höhenrücken des Ziegetsberg
und im Westen durch die Eilsbrunner Höhenzüge. Die Flusstäler der Donau, des Regen und der Naab sowie das Wutzlhofener Trockental durchschneiden diese Hügellandschaft. Zum Osten und Südosten hin öffnet sich das Stadtgebiet zu einem flachen Talbereich in die sog. Regensburger Bucht.
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Inversionen:
Eng verknüpft mit dem Begriff der Turbulenz ist die Stabilität der Atmosphäre. Die
Stabilität in der Atmosphäre ergibt sich u. a. auch durch die Temperaturschichtung
einzelner Luftmassen und die Windgeschwindigkeit.
Bei einer labilen Temperaturschichtung nimmt die Temperatur mit zunehmender Höhe ab. Die wärmere bodennahe Luft kann aufgrund ihrer geringeren Dichte in größere Höhen aufsteigen und sorgt dadurch im Zusammenwirken mit Wind für Turbulenzen und Schadstoffverfrachtungen.
Die stabile Temperaturschichtung bezeichnet die typische Inversionswetterlage und
ist dadurch geprägt, dass sich über einer kalten bodennahen Luftschicht eine warme
und darüber wieder eine kalte Luftschicht befinden. Die warmen Luftmassen können
die kalten Luftschichten speziell bei Windstille nicht durchdringen.
kältere Luft
kalte Luft
warme Luft
normale Situation
kalte Luft
überlagerte warme Luft
kalte Luft
Inversionswetterlage
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Quelle: LfU. Tagungsband 2007
Der Rauchaufstieg wird durch die darüber liegende wärmere Luftschicht unterbunden
Absinkinversion:
Über die Flusstäler und die Hänge der Höhenrücken strömt hauptsächlich zur Nachtzeit auf das noch erwärmte Stadtgebiet Kaltluft zu. Die Stadt kühlt sich abends langsamer ab als das Umland. Durch die aufsteigende Wärme über dem Stadtgebiet wird
Kaltluft angesaugt. Speziell großräumige stabile Hochdruckwetterlagen und Windstille begünstigen das Auftreten bodennaher Inversionen. Unter einer Warmluftschicht
befindet sich ein „Kaltluftsee“, die verhindert, dass vertikale und damit turbulente
Luftbewegungen stattfinden. Auch können dann abwärts strömende kalte Luftmassen die Bodenkaltluft nicht durchdringen.
Strahlungsinversion:
Die Abkühlung der Atmosphäre erfolgt meist durch nächtliche Wärmeabstrahlung von
einer bestimmten Oberfläche aus. Dies kann sein die Erdoberfläche, eine Dunstschicht oder eine geschlossene Wolkendecke. Zunächst werden nur geringe Schichtdicken abgekühlt. Betrachtet man die bodennahen Schichten, so erreicht im Verlauf
der Nacht der Energietransport immer größere Höhen. Am frühen Morgen kann eine
Inversion in einigen hundert Metern über Erdgleiche vorherrschen.
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Die Rauchfahne zeigt eine ziemlich kompakte Form. Die Inversionsschicht befindet
sich hier in ca. 200 m Höhe und verhindert ein Abströmen in größere Höhen.
Die Rauchgase können aufgrund der thermischen Rauchgasfahnenüberhöhung zunächst senkrecht nach oben austreten, bis sich die Rauchgastemperatur der Umgebungstemperatur angleicht. Im weiteren Verlauf löst sich die Rauchfahne allmählich
auf.
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Die Darstellung aus München zeigt, dass bei geringen Inversionshöhen hohe
Feinstaubbelastungen auftreten können.
Quelle: LfU Tagungsband 2007
Feinstaubproblematik:
Quellen für Feinstäube
Partikuläre Luftinhaltsstoffe werden, wenn sie dispers in der Luft verteilt sind, auch
als Aerosol bezeichnet. Der Begriff umfasst sowohl „feste“ (Stäube) als auch „flüssige“ Partikel (Nebel). Neben den natürlichen Aerosolquellen (z.B. Seesalz der Meere,
Vulkanausbrüche, aufgewirbelter Saharasand) und biogenen Aerosolen (z.B. Pollen)
spielen anthropogene Quellen (z.B. Verbrennungsprozesse) eine wichtige Rolle.
Nach ihrer Freisetzung bilden die anorganischen und organischen Reaktionszwischenprodukte schnell ultrafeine Partikel (Nukleation), die im weiteren Verlauf aus
thermodynamischen Gründen zu größeren Einheiten aggregieren (Koagulation).
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Der Anteil der wesentlichen Quellen an den partikulären Emissionen (Stand
2006)
Zusammensetzung der PM10-Immissionen an der LÜB-Messstation Schwanenplatz
100
37 µg/m³
16
4
80
4
3
31 µg/m³
29,5 µg/m³
28 µg/m³
27 µg/m³
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Lokaler Verkehr
60
Hintergrund Verkehr
20 µg/m³
nicht genehm. bed. Anl.
Genehm. Anl.
Sonstige Einflüsse
40
Großräumiger Hintergrund
54
20
0
Zusammensetzung der PM10-Anteile
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Ausgewählte Inversionssituationen, verbunden mit PM10 – Überschreitungen:
19.12.2007 PM10 = 83 µg/m³
20.12.2007 PM10 = 106 µg/m³
8
21.12.2007 PM10 = 80 µg/m³
21.12.2007
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21.12.2007
Saharastaub über Zypern (Satellitenaufnahme)
Saharastaub über Zypern 29./30.05.2003
Türkei
Syrien
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Satellitenaufnahme vom 29.05.2008
Quelle: LANUV NRW
Die Staubverfrachtung Richtung Deutschland erfolgte in Höhen zwischen 1000 m
und 5000 m.
Quelle: LANUV NRW
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Situation über Deutschland vom 27.05.2008 bis 30.05.2008
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Quelle: UBA
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Saharastaub über Regensburg
30.05.2008 PM10 = 45 µg/m³
(28.05.08 PM10 = 56 µg/m³; 29.05.08 PM10 = 63 µg/m³)
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