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Bericht

Dezember 2013

Beurteilung der Luftschadstoffbelastungen im Rahmen der Aufstellung des Bebauungsplans Nr. 806 Schlottfeld

Schlussbericht

Beurteilung der Luftschadstoffbelastungen im Rahmen der Aufstellung des Bebauungsplans Nr. 806 Schlottfeld Schlussbericht (famos0113immisüs )

Bearbeitung: Dr.-Ing. Christiane Schneider Dipl.-Ing. Sabine Turhan Dipl.-Ing. Arnold Niederau Michael Nacken unter Mitarbeit von: Dipl.-Ing. Matthias Rau, Heilbronn

Aachen, Dezember 2013

Im Auftrag de r Famos Immobilien Grundstücksgesel lschaft Süsterfeld I GmbH

AVISO GmbH

Am Hasselholz 15 52074 Aachen Fon: +49 (0) 241 / 470358-0 E-Mail: [email protected] Fax: +49 (0) 241 / 470358-9 http://www.avisogmbh.de

Luftschadstoffbelastungen Bebauungsplan Nr. 806 Schlottfeld

Dezember 2013 I

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis ................................................................................................................... I

Abbildungsverzeichnis ........................................................................................................... II

Tabellenverzeichnis ............................................................................................................... II

1 Aufgabenstellung ........................................................................................................... 1

2 Ortsbesichtigung ............................................................................................................ 2

3 Verkehrliche Grundlagendaten ....................................................................................... 3

4 Emissionen Straßenverkehr ........................................................................................... 5

5 Immissionsberechnung .................................................................................................. 7

5.1 Beschreibung des eingesetzten Modells ................................................................. 7

5.2 Untersuchungsgebiet und Modellvorgaben ............................................................. 7

5.3 Umfang der Berechnungen ..................................................................................... 8

5.4 Grenzwerte der 39. BImSchV .................................................................................. 8

5.5 Bestimmung der Jahresmittelwerte der Gesamtbelastung für Stickstoffdioxid, PM10 und PM2,5 ............................................................................................................... 9

5.5.1 Windstatistik ..................................................................................................... 9 5.5.2 Hintergrundbelastung ......................................................................................11 5.5.3 Bestimmung der Gesamtbelastung .................................................................13 5.5.4 Bestimmung von Kurzzeitwerten der Gesamtbelastung ..................................14

6 Immissionsgesamtbelastung .........................................................................................15

7 Fazit ..............................................................................................................................20

Literatur ................................................................................................................................21


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Abbildungsverzeichnis

Bild 1.1: Entwurf des Bebauungsplans Nr. 806 Gewerbegebiet Schlottfeld Teil II .............. 2

Bild 2.1: Bebauungsplangebiet mit angrenzender Straße und Tunnel ............................... 2

Bild 3.1: Jahresmittlere durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke (DTV) der Kfz im Untersuchungsgebiet .......................................................................................... 4

Bild 5.1: Verteilung der Windrichtungen und der Windgeschwindigkeiten der Station Aachen-City .......................................................................................................10

Bild 6.1: NO2-Jahresmittelwerte für den Planfall in 1,4 m Höhe über Geländeniveau ........16

Bild 6.2: PM10-Jahresmittelwerte für den Planfall in 1,4 m Höhe über Geländeniveau .....17

Bild 6.3: PM2,5-Jahresmittelwerte für den Planfall in 1,4 m Höhe über Geländeniveau ....17

Bild 6.4: Vertikalschnitt (Süd-Nord) durch das Konzentrationsfeld; NO2-Jahresmittelwerte (Schnittlinie s. Bild 6.1) .......................................................................................18

Bild 6.5: Vertikalschnitt (Süd-Nord) durch das Strömungsfeld im Untersuchungsgebiet; Anströmung 180° (Schnittlinie s. Bild 6.1)...........................................................19

Tabellenverzeichnis

Tab. 4.1: NOX-, PM10- und PM2,5-Emissionsdichten des Straßenverkehrs (Pariser Ring und Süsterfeldstraße) und des Schienenverkehrs ............................................... 6

Tab. 5.1: Lufthygienische Grenzwerte der (39. BImSchV) für NO2 ,PM10 und PM2,5 ........ 9

Tab. 5.2: Jahresmittelwerte (JM) für NO2, PM10 und PM2,5, Daten aus dem Messnetz des LANUV NRW für die Jahre 2002 bis 2012 für die Stadt Aachen /LANUV 2013/ ..............................................................................12


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1 Aufgabenstellung

Der Bebauungsplan Nr. 806 Schlottfeld unmittelbar am Pariser Ring in Aachen wird aktuell bearbeitet. Planungsziel ist die Ansiedlung von Gewerbebetrieben. Die Art der Gewerbebe-triebe ist noch nicht bekannt. Der Bebauungsplan wird daher als sog. Angebotsbebauungs-plan aufgestellt. Die derzeit geplante Flächenaufteilung sieht einen geschlossenen 5-geschossigen Baukörper vor, parallel zum Pariser Ring gelegen in ca. 20 m Abstand und mit einer Länge von ca. 100 m.

Im Anforderungsprofil der Stadt Aachen werden lufthygienische Untersuchungen gefordert, wobei ein zweistufiges Vorgehen vorgeschlagen wird. In der ersten Stufe soll mit Hilfe eines Grobsreeeningmodells (z.B. RLUS2012) die lufthygienische Beurteilung der Kfz-bedingten Immissionen des Pariser Rings unter Berücksichtigung der Tunnel-Emissionen durchgeführt werden. Sollten sich dabei mögliche Grenzwertüberschreitungen zeigen, sollen in weiterge-henden Untersuchungen mit einem höherwertigen Feinscreeningmodell Berechnungen durchgeführt werden.

Die Analyse der Situation mit der aktuell geplanten Bebauung, die einen geschlossenen Ge-bäuderiegel vorsieht, ergab, dass die Anwendung des Grobscreeningmodells RLUS2012 (Richtlinien zur Ermittlung der Luftqualität an Straßen ohne und mit lockerer Randbebauung) nicht möglich ist, da mehrere Anwendungsbedingungen nicht erfüllt sind (z.B. Gebäudebreite <= 2 Gebäudehöhen, Abstände zwischen den Gebäuden und dem Fahrbahnrand >= 2 Ge-bäudehöhen).

Daher wurden die Berechnungen in Abstimmung mit dem Auftraggeber direkt mit einem hö-herwertigen Modell, dem mikroskaligen Modell MISKAM, durchgeführt. Die Situation mit dem geschlossenen Gebäuderiegel bildet im Hinblick auf die Belüftungsverhältnisse die ungüns-tigste Situation ab und stellt damit eine konservative Betrachtung dar.

Eine Übersicht über das Planungsgebiet zeigt Bild 1.1.


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Bild 1.1: Entwurf des Bebauungsplans Nr. 806 Gewerbegebiet Schlottfeld Teil II

2 Ortsbesichtigung

Im Rahmen einer Ortsbesichtigung wurden die im Hinblick auf die Ausbreitungsbedingungen relevanten Gelände- und Gebäudestrukturen im Untersuchungsgebiet aufgenommen.

Bild 2.1: Bebauungsplangebiet mit angrenzender Straße und Tunnel


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3 Verkehrliche Grundlagendaten

Die verkehrlichen Grundlagendaten für den Planfall wurden vom Auftraggeber zur Verfügung gestellt. Es handelte sich bei den gelieferten Daten um durchschnittliche tägliche Verkehrs-stärken (DTV) und die zugehörigen Lkw-Anteile für die höher belasteten Straßen im Betrach-tungsbereich.

Die weiteren für die Emissionsberechnung relevanten Streckenattribute werden aus der Da-tenbasis des LRP übernommen und auf Aktualität überprüft.

Die Abgas-Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs werden mit der neuesten Version des „Handbuch für Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs (HBEFA 3.1, 2010)“ bestimmt, unter Berücksichtigung der regionalen Bestandszusammensetzung in Aachen. Das Bezugsjahr für die Ermittlung der Emissionsfaktoren wurde in Absprache mit dem AG auf das Jahr 2015 festgelegt. Die Streckenabschnitte werden bezüglich der charakteristischen Verkehrssituati-onen gemäß HBEFA3.1 typisiert.

Bezüglich der Partikel-Emissionen durch Aufwirbelung und Abrieb werden die aktuellsten Erkenntnisse (im Zusammenhang mit dem HBEFA3.1) berücksichtigt.

Es werden die Emissionen der Luftschadstoffe NOX, NO2, PM10 und PM2,5 für die an das Plangebiet angrenzenden Straßen (Pariser Ring einschließlich Tunnel und Süsterfeldstraße) berechnet.

Zusätzlich werden die Emissionen des Schienenverkehrs auf der angrenzenden Bahntrasse ermittelt. Zu berücksichtigen sind neben den Abgasemissionen des dieselbetriebenen Schie-nenverkehrs vor allem die PM10-Abriebsemissionen, die sowohl bei dem diesel- als auch bei dem elektrobetriebenen Schienenverkehr auftreten.


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Bild 3.1: Jahresmittlere durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke (DTV) der Kfz im Unter-suchungsgebiet


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4 Emissionen Straßenverkehr

Zur Charakterisierung der Luftverunreinigungen durch den Kraftfahrzeugverkehr in dem Untersuchungsgebiet wurden die Schadstoffe NOX, PM10 und PM2,5 herangezogen, in An-lehnung an die Schadstoffe, für die in der 39. BImSchV Grenzwerte aufgeführt sind und für die insbesondere in verkehrlich hochbelasteten Gebieten in den letzten Jahren häufig kritisch hohe Konzentrationen gemessen wurden.

Für PM10 und PM2,5 werden neben den Abgasemissionen auch Emissionen durch Abrieb und Aufwirbelung ausgewiesen.

Kfz-Straßenverkehr:

Die Emissionen des Kfz-Verkehrs hängen von verschiedenen Einflussgrößen ab, die sich im Wesentlichen in zwei Gruppen einteilen lassen. Dies sind zum einen die verkehrs-spezifischen und zum anderen die kraftfahrzeugspezifischen Kenngrößen.

Zu den verkehrsspezifischen Kenngrößen zählen vor allem die streckenabschnitts-spezifischen Verkehrsstärken und die Verkehrsablaufbedingungen (z.B. Verkehrssituation, Stauanteil).

Die kraftfahrzeugspezifischen Kenngrößen (spezifische Emissionsfaktoren in g/Fz*km) hän-gen vor allem von der Zusammensetzung der Fahrzeugflotte im Untersuchungsgebiet, dem betrachteten Bezugsjahr und der eingesetzten Kraftstoffqualität ab.

Unter Verwendung der spezifischen Emissionsfaktoren für das Bezugsjahr 2015, die in ana-loger Weise zu dem Vorgehen für das landesweite Emissionskataster /AVISO 2010/ auf Ba-sis der Daten aus dem Handbuch Emissionsfaktoren 3.1 /HBEFA 2010/ und unter Berück-sichtigung der regionalen Bestandszusammensetzung ermittelt wurden, wurden die Schad-stoffemissionen des fließenden Kfz-Verkehrs für die relevanten Straßenabschnitte für den Planfall berechnet.

Bezüglich der Emissionsfaktoren zur Ermittlung der PM10-Emissionen durch Aufwirbelung und Abrieb wurden auf HBEFA3.1 angepasste Daten aus /Lohmeyer 2011/ verwendet. Es wird i. A. davon ausgegangen, dass die durch die Aufwirbelung emittierten Partikel keinen Beitrag zu den PM2,5-Partikel-Emissionsfaktoren liefern (d.h. diese Partikel einen aerody-namischen Durchmesser >2,5 µm haben).

Die Emissionen wurden für die tagesspezifischen Verkehrsbelastungen der Tagesgruppen Montag-Freitag, Samstag und Sonntag ermittelt und im Weiteren zu Jahresemissionen agg-regiert.

Schienenverkehr:

Neben dem Straßenverkehr spielt innerhalb des Betrachtungsbereiches auch der Schienen-verkehr eine Rolle. Die Gleise verlaufen oberhalb des Tunnels und überqueren den Pariser Ring westlich des Bebauungsplangebietes.


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In der folgenden Tabelle sind die Emissionen des Straßenverkehrs auf den beiden Strecken-abschnitten Pariser Ring und Süsterfeldstraße sowie die Emissionen des Schienenverkehrs über dem Tunnel des Pariser Rings aufgeführt.

Tab. 4.1: NOX-, PM10- und PM2,5-Emissionsdichten des Straßenverkehrs (Pariser Ring und Süsterfeldstraße) und des Schienenverkehrs

Strecke NOX PM10 PM2,5

Süsterfeldstraße 1384,2 166,7 54,3

Pariser Ring 4836,5 606,1 186,2

Schienenverkehr 1910,3 426,0 113,0

Emissionen [kg/(a*km)]


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5 Immissionsberechnung

Im Folgenden wird zunächst die Vorgehensweise zur Berechnung der Immissionen erläutert. Des Weiteren werden die der Immissionsberechnung zu Grunde gelegten Eingangsdaten beschrieben.

5.1 Beschreibung des eingesetzten Modells

Das B-Plangebiet liegt südlich des stark befahrenen Pariser Rings, der in diesem Bereich, aus dem westlich gelegenen Tunnel kommend, in einem Trog verläuft. Das Gelände des B-Plangebietes liegt etwa 4-5 m über Fahrbahnniveau. Die Bebauung südlich des B-Plangebietes liegt wiederum etwa 5-6 m über dem Niveau des B-Plangebietes. Westlich des B-Plangebietes steigt das Gelände beidseitig des Pariser Rings an und erreicht im Bereich der von Süd nach Nord verlaufenden Bundesbahngleise eine Höhe von ca. 10 bis 11 m über dem Niveau des B-Plangebietes. Nach Osten hin steigt das Gelände gegenüber dem Niveau des B-Plangebietes um ca. 3-4 m an.

Das Strömungsfeld und die Ausbreitung der durch den Verkehr auf den das B-Plangebiet umgebenden Straßen werden somit zum einen durch den geplanten 5-stöckigen Gebäude-komplex, zum anderen durch die Geländestrukturen geprägt. Es bilden sich zum Teil kom-plexe, dreidimensionale Strömungszonen wie Nachlaufzonen, Rückströmzonen und Wirbel-gebiete aus.

Für die flächendeckende Prognostizierung der Luftschadstoffimmissionen bei dieser mikroskaligen Problemstellung wurde das prognostische Modell MISKAM /Eichhorn 1989/ verwendet. Es handelt sich hierbei um ein dreidimensionales Strömungsmodell, dass, ge-koppelt mit einem entsprechenden Ausbreitungsmodell, die Berechnung der Ausbreitung in komplex gestalteten Gebieten erlaubt. Einzelne Gebäude und Geländestufen werden fein aufgelöst, die Um- und Überströmung der Gebäude und Geländestufen wird realitätsnah abgebildet. Das Modell erlaubt eine detaillierte Darstellung der Tieflage des Pariser Rings.

5.2 Untersuchungsgebiet und Modellvorgaben

Das MISKAM-Rechengebiet hat eine Größe von ca. 460 m in Ost-Westrichtung und 340 m in Nord-Südrichtung.

Das Rechengebiet hat eine konstante horizontale Gitterauflösung von 1,5 m im gesamten Rechengebiet. In der Vertikalen wurde bis in 8,8 m Höhe eine Gittermaschenweite von 0,4 m angesetzt. Von dieser Höhe an erfolgt bis etwa 30 m Höhe über dem Straßenniveau des Pariser Rings eine kontinuierliche Spreizung der Maschenweite auf 1,5 m. Von da an bis zum oberen Modellrand, der mit etwa der 4-fachen Höhe des höchsten Gebäudes im Mo-dellgebiet festgesetzt wurde, um eine Beeinflussung des Modelloberrandes durch das höchs-te Gebäude des Untersuchungsgebietes auszuschließen, erfolgt eine weitere kontinuierliche


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Spreizung des Gitters. Die feine Auflösung ist erforderlich, um die das Untersuchungsgebiet prägenden Geländestufen möglichst genau in allen drei Raumrichtungen darstellen zu kön-nen. Die Gebäudeumrisse der Bebauung, die Geländeformation sowie die maßgeblichen Gebäude- und Geländehöhen wurden aus zur Verfügung gestellten Planunterlagen über-nommen.

Die in Kapitel 4 ermittelten Kfz-Emissionen der innerhalb des festgelegten Untersuchungs-gebietes liegenden Straßenabschnitte sowie die Emissionen der Bahnstrecke wurden als horizontale bodennahe Linienquellen definiert. Die Emissionsfreisetzung erfolgt in einer mitt-leren Höhe von 0,6 m über dem jeweiligen Geländeniveau.

5.3 Umfang der Berechnungen

Die Berechnung der Immissionsbelastung durch die Kfz- und Bahnemissionen für den Prog-nose-Planfall wurde für 12 Windrichtungen bei einer Referenzgeschwindigkeit durchgeführt. Die Konzentrationswerte bei anderen Windgeschwindigkeiten lassen sich unter der Annah-me berechnen, dass sie in erster Näherung umgekehrt proportional zur Windgeschwindigkeit sind.

5.4 Grenzwerte der 39. BImSchV

Für die Beurteilung der Immissionskonzentrationen von NO2, PM10 und PM2,5 werden die Grenzwerte der EU-Richtlinie 2008/50/EG /EU-Richtlinie 2008/50/EG/ herangezogen, die mit der 39. BImschV /39. BImSchV/ in deutsches Recht umgesetzt wurde und seit 06.08.2010 in Kraft ist. Die Grenzwerte sind in Tab. 5.2 zusammengestellt. Wie aus Tab. 5.2 zu entnehmen ist, müssen die Grenzwerte für NO2 seit Beginn des Jahres 2010 eingehalten werden. Die Grenzwerte für PM10 gelten seit Anfang 2005. Der Zielwert für PM2,5 gilt seit 2010, als Grenzwert ist dieser Wert ab 2015 einzuhalten.


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Tab. 5.1: Lufthygienische Grenzwerte der (39. BImSchV) für NO2 ,PM10 und PM2,5

Luftschadstoff Immissionswert statistische Definition einzuhalten ab

NO2

40 µg/m³ Grenzwert (Jahresmittel) gültig ab 1.1.2010

200 µg/m³ Grenzwert (Stundenmittel) gültig ab 1.1.2010

200 µg/m³ dürfen bis zu 18-mal im

Kalenderjahr überschritten werden

PM10


50 µg/m³ Grenzwert (24-Stundenmittel) gültig ab 1.1.2005

50 µg/m³ dürfen bis zu 35-mal im

Kalenderjahr überschritten werden

PM2.5

25 µg/m³ Zielwert (Jahresmittel) gültig ab 1.1.2010


20 µg/m³ Mittelwert von Stationen im städtischen gültig ab 1.1.2015

Hintergrund über jeweils 3 Jahre ab 2015

5.5 Bestimmung der Jahresmittelwerte der Gesamtbela stung für Stickstoffdioxid, PM10 und PM2,5

5.5.1 Windstatistik

Für die Bestimmung der Jahresmittelwerte für NO2, PM10 und PM2,5 wird eine für den Untersuchungsort repräsentative Windstatistik mit den Parametern Windrichtung und Wind-geschwindigkeit benötigt. Durch Gewichtung der für jede Anströmrichtung und Windge-schwindigkeitsklasse bestimmten Immissionskonzentrationsfelder gemäß der prozentualen Häufigkeit der entsprechenden Ausbreitungssituation, die in der Windstatistik durch Angabe der Windrichtung und der Windgeschwindigkeit gegeben ist, werden die Jahresmittelwerte bestimmt.

Für den vorliegenden Fall wurde nach Absprache mit dem Umweltamt der Stadt Aachen auf eine langjährige Windmessung in der Aachener Innenstadt (Elisenbrunnen) zurückgegriffen. In Bild 5.1 ist die Häufigkeitsverteilung von Windrichtung und Windgeschwindigkeit der Windmessstation Aachen-City dargestellt. Die jahresmittlere Windgeschwindigkeit liegt in 10 m Höhe bei etwa 2,3 m/s und somit auf einem vergleichsweise niedrigen Niveau.


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Bild 5.1: Verteilung der Windrichtungen und der Windgeschwindigkeiten der Station Aa-chen-City


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5.5.2 Hintergrundbelastung

Die Berechnungen mit MISKAM liefern als Ergebnis die durch die Straßen- und Bahnemissi-onen verursachten Immissionszusatzbelastungen innerhalb des Untersuchungsgebietes. Die Immissionsgesamtbelastung ergibt sich durch Überlagerung der berechneten Zusatzbelas-tung mit der Hintergrundbelastung, die sich durch die übrigen lokalen (städtischen) und regi-onalen Emissionsquellen und den großräumigen Schadstofftransport ergibt.

In Aachen werden Luftqualitätsmessungen vom Landesamt für Natur, Umwelt und Verbrau-cherschutz Nordrhein Westfalen (LANUV NRW) an einer typischen Verkehrsstation in einer Straßenschlucht (Aachen Wilhelmstraße, seit Januar 2007), an einer verkehrlich hochbelas-teten Platzsituation (Aachen Kaiserplatz, bis 2006) und an der Station Aachen-Burtscheid (keine Verkehrsstation, Stadtrandlage) durchgeführt. Zusätzlich wird am Adalbertsteinweg mittels Passivsammler die NO2-Konzentration gemessen. In Tab. 5.2 sind für NO2 und PM10 die gemessenen Jahresmittelwerte (JM) der Jahre 2002 bis 2012 für diese genannten Stati-onen aufgeführt. PM2,5 wird nur an der Station Aachen-Burtscheid gemessen.

Sowohl die an der Station Aachen-Kaiserplatz als auch die an der Wilhelmstraße gemesse-nen Werte sind stark durch den Verkehr beeinflusst und stellen somit keine Hintergrundbe-lastungswerte dar. Die an der Station Aachen-Burtscheid gemessenen Werte liegen deutlich niedriger und stellen eher die Situation des städtischen Hintergrunds dar, wobei zu berück-sichtigen ist, dass die Station am südlichen Stadtrand von Aachen gelegen ist und den typi-schen städtischen Hintergrund wahrscheinlich eher unterschätzt.


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Tab. 5.2: Jahresmittelwerte (JM) für NO2, PM10 und PM2,5, Daten aus dem Messnetz des LANUV NRW für die Jahre 2002 bis 2012 für die Stadt Aachen /LANUV 2013/

AABU VACW AAST VAACAachen Aachen Aachen Aachen

Burtscheid Wilhelmstraße Adalbertsteinweg Kaiserplatz2002 17 50

NO2 2003 22 532004 19 46

JM in µg/m³ 2005 16 462006 18 48 492007 17 55 47 462008 15 54 452009 18 56 512010 18 56 522011 16 51 492012 15 52 482002 24 (15) 29 (32)

PM10 2003 21 ( 5) 33 (47)2004 19 ( 5) 27 (30)

JM in µg/m³ 2005 19 ( 2) 28 (18)2006 22 (11) 29 (22)2007 20 ( 7) 32 (48) 28 (26)2008 17 ( 2) 29 (28)2009 19 ( 6) 33 (44)2010 20 (13) 32 (32)2011 19 (10) 28 (34)2012 17 ( 8) 27 (32)2002

PM2,5 20032004

JM in µg/m³ 2005200620072008 132009 152010 172011 152012 13

(Anzahl Über-schreitungstage)

Im Luftreinhalteplan Aachen /LRP AACHEN 2009/ werden für das Jahr 2006 die städtischen Hintergrundbelastungswerte für NO2 und PM10 mit 25 µg/m3 angegeben. Weiter wird im LRP ein Rückgang der städtischen Hintergrundbelastung bis 2010 von 3 µg/m3 sowohl für NO2 als auch für PM10 prognostiziert. Diese Minderung hat sich bisher (vgl. Tab. 5.2) aus verschie-denen Gründen (u.a. wegen dem steigenden Anteil von NO2 im Abgas der Dieselfahrzeuge aufgrund der neueren Abgasnachbehandlungstechnik / Partikelfilter) nicht eingestellt, so dass aktuell für die Jahre 2011/2012 weiterhin von einer Hintergrundbelastung von 25 µg/m³ für NO2 und PM10 ausgegangen wird. Aber für die nächsten Jahre bis 2015 wird tendenziell


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eine Minderung erwartet, da sich dann zum einen die Maßnahmen des LRPs und zum ande-ren auch die allgemeine Verbesserung der Fahrzeugflotte (Euro5/6) stärker auswirken wer-den. Dies spiegelt sich auch in den prognostizierten Minderungen der Hintergrundbelastung von 2010/11 auf 2015 in verschiedenen aktuellen Luftreinhalteplänen in NRW (z.B. Mön-chengladbach, Neuss) von 2-3 µg/m3 für NO2 und PM10 wider. Entsprechend wird auch hier bis 2015 eine Minderung der städtischen Hintergrundbelastung von 2 µg/m³ angesetzt. Für PM2,5 wurde an der Hintergrundstation im Jahr 2012 ein Anteil von 76,5% an den PM10-Immissionen festgestellt. Dieser Anteil wurde auch für die Hintergrundbelastung 2015 ange-setzt, so dass die städtischen Hintergrundbelastungswerte für das Untersuchungsgebiet wie folgt festgelegt wurden:

NO2: 23 µg/m³ (Jahresmittel)

PM10: 23 µg/m³ (Jahresmittel)

PM2,5: 18 µg/m³ (Jahresmittel)

5.5.3 Bestimmung der Gesamtbelastung

Mit den charakteristischen Werten für die Hintergrundbelastung werden durch Überlagerung mit den berechneten Zusatzbelastungswerten die statistischen Kenngrößen (Jahresmittel-wert für NO2, PM10 und PM2,5) der Gesamtbelastung zum Vergleich mit den Grenzwerten berechnet.

Da mit den derzeit verfügbaren mikroskaligen Modellen, so auch mit MISKAM, nur die Aus-breitung inerter Schadstoffe simuliert werden kann, andererseits jedoch die Konzentrationen des reaktiven Schadstoffs NO2 bestimmt und beurteilt werden muss, muss bei der Berech-nung der statistischen Kenngrößen für NO2 die NO-NO2-Konversion berücksichtigt werden. Die chemische Umwandlung von NOx nach NO2 ist äußerst komplex und von einer Reihe von Parametern wie UV-Strahlung, Ozonwert, Temperatur, um nur einige zu nennen, abhän-gig. Bisher gibt es noch kein hinreichend validiertes Chemiemodell, mit dem die sehr schnel-le Umwandlung auf kleinem Raum in bebauten Gebieten hinreichend genau beschrieben werden kann. Stand der Technik war bisher, die Umwandlung mittels des empirischen Mo-dells von Romberg /ROMBERG 1996/, das den NO-NO2-Umwandlungsgrad als Funktion der NOx-Gesamtimmission beschreibt, zu bestimmen. Diese empirische Beziehung wurde aus Messdaten Mitte der 90er Jahre abgeleitet. Es ist mittlerweile bekannt, dass sich emissions-seitig das NO-NO2-Verhältnis verändert hat und vermutlich im Zuge weiterer Verbesserun-gen bei der Abgastechnik weiter verändern wird. Ein Indiz dafür ist unter anderem, dass in den letzten Jahren Messungen an verkehrsreichen Straßen einen Rückgang bei den NOx-Immissionen, nicht aber bei den NO2-Immissionen gezeigt haben. Diese Verschiebung zu einer höheren NO2-Emission wird auch Auswirkungen auf die Umwandlung von NOx zu NO2 haben. Wie sich die Umwandlung zukünftig ändern wird, ist allerdings zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht vorherzusagen. Neuere Untersuchungen zeigen, dass der Romberg-Ansatz die Immissionskonzentrationen für Werte im Bereich des Grenzwertes befriedigend genau wie-


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dergibt. Bei deutlich höheren Konzentrationen werden mit dem Romberg-Ansatz gegenüber Ansätzen mit Berücksichtigung einfacher Chemie niedrigere NO2-Konzentrationen berech-net. Für die vorliegende Untersuchung wird, da die Immissionskonzentrationen im Nahbe-reich der Bebauung unter dem Grenzwert liegen, der ursprüngliche Romberg-Ansatz heran-gezogen.

5.5.4 Bestimmung von Kurzzeitwerten der Gesamtbelas tung

Die 39. BImSchV, deren Grenzwerte für die Immissionsbeurteilung relevant sind, enthält neben den Immissionsgrenzwerten für die Jahresmittelwerte von NO2 und PM10 auch Immissionsgrenzwerte für den Kurzzeitwert (Mittelungszeit 1 Stunde) von NO2, der nicht öfter als 18 mal im Kalenderjahr überschritten werden darf (entspricht einem 99,8%-Wert), sowie für den Tagesmittelwert von PM10, der nicht öfter als 35 mal im Kalenderjahr überschritten werden darf (entspricht einem 90,4%-Wert). Die direkte modelltechnische Bestimmung dieser Kurzzeitwerte ist recht aufwändig. Messergebnisse an vielen bundesweiten Stationen an stark verkehrsbelasteten Straßen der letzten Jahre zeigen jedoch, dass die maximal zulässigen 18 Überschreitungen des 1-h-Wertes für NO2 in aller Regel dann eingehalten werden können, wenn der Jahresmittelwert deutlich unter 65 bis 70 µg/m³ liegt. Dieses Niveau wird im Untersuchungsgebiet, wie die Berechnungsergebnisse zeigen werden, im Bereich der beurteilungsrelevanten Punkte nicht erreicht.

Bei PM10 ist es derzeit ebenfalls noch Standard, den 90,4%-Wert auf der Basis des einfach bestimmbaren Jahresmittelwertes abzuschätzen. Das LANUV NRW kommt auf Grund der Auswertung der PM10-Messungen von bundesweit über 1000 Messstellen zu dem Ergebnis, dass ab einem Jahresmittel von 30 µg/m³ in über 90% der Fälle von mehr als 35 Überschrei-tungstagen ausgegangen werden kann. Legt man die Ergebnisse der LANUV-Studie zu-grunde, dann ist bezogen auf den seit 2005 gültigen Grenzwert für den 24-h-Wert von 50 µg/m³ bei einem Jahresmittel von bis zu 30 µg/m³ mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Un-terschreitung des 90,4%-Wertes gegeben, bei einem Jahresmittel von > 30 µg/m³ mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Überschreitung des 90,4%-Wertes.


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6 Immissionsgesamtbelastung

In den folgenden Bildern sind die flächig berechneten Jahresmittelwerte der NO2, PM10 und PM2,5-Konzentrationen im Untersuchungsgebiet in einem Horizontalschnitt in 1,4 m Höhe über Geländeniveau für den untersuchten Planfall dargestellt.

Hinweis: Das Modell MISKAM ist kein geländefolgendes Modell, sondern ein Gittervolumen-modell. Topographie wie im vorliegenden Fall die Geländestufen werden als „Gebäude“ defi-niert. Als Ergebnis liefert MISKAM die Konzentrationen in diskreten Höhenstufen. Um die Immissionsverhältnisse in konstant 1,4 m Höhe über dem jeweiligen angesetzten Geländeni-veau darstellen zu können, wurden die Ergebnisse nachbearbeitet und die Ergebnisse für einzelne Höhenstufen zusammengefügt. Die in den Bildern 6.1 bis 6.3 dargestellten flächig berechneten Immissionskonzentrationen beziehen sich somit auf jeweils 1,4 m Höhe über Geländeniveau. Dies ist anschaulicher als die Darstellung unterschiedlicher Höhenlevel. Durch das manuelle Zusammenfügen entstehen an einigen wenigen Stellen Unstetigkeiten, die in Kauf genommen werden.

Die dunkelrote Farbstufe in der Farbskala markiert bei NO2 und PM10 den seit 2010 gültigen Grenzwert für den Jahresmittelwert (40 µg/m³), bei PM2,5 den ab 2015 einzuhaltenden Grenzwert (25 µg/m³). Bei PM10 stellt der erste Blau-Ton (≥ 31 µg/m³) in etwa den Schwel-lenwert für den Kurzzeitwert dar, bei dessen Erreichen oder Überschreiten mit hoher Wahr-scheinlichkeit die pro Jahr maximal zulässigen 35 Überschreitungen für PM10 nicht mehr sichergestellt sind.

Beurteilungsrelevant für die hier gegebene Fragestellung sind vor allem die Immissionskon-zentrationen im Bereich der bestehenden und geplanten Bebauung auf der Südseite des Pariser Rings.

Bild 6.1 zeigt für die NO2-Jahresmittelwerte sehr hohe Immissionskonzentrationen im Fahr-bahnbereich (nicht beurteilungsrelevant!) des Pariser Rings. Da der Pariser Ring in einem Trog verläuft, sind die Immissionskonzentrationen, wenn sie aus dem Trog austreten, bereits deutlich verdünnt. Dies erklärt, dass die Konzentrationen an der nördlichen Fassade des geplanten Gebäudekomplexes im Maximum unter 28 µg/m³ liegen. Ebenso unkritisch sind die berechneten Immissionskonzentrationen im Bereich der bestehenden Bebauung südlich des B-Plangebietes. Die Bilder 6.2 und 6.3 zeigen im Bereich des geplanten Gebäudekom-plexes für PM10 und PM2,5 ein Immissionsniveau, das nur geringfügig über dem großräumi-gen Hintergrundniveau liegt. Bei PM10 werden auch die maximal zulässigen 35 Überschrei-tungen des Kurzzeitwertes sicher eingehalten.

Zur Verdeutlichung der komplexen Strömungsverhältnisse, aber auch der Konzentrations-veränderung über die Höhe sind in den Bildern 6.4 und 6.5 beispielhaft Vertikalschnitte durch das Ausbreitungsfeld und das Strömungsfeld gezeigt. Das Bild 6.4 zeigt für einen Schnitt, wie er in etwa in Bild 6.1 eingezeichnet ist, die berechneten NO2-Jahresmittelwerte. Deutlich zu sehen ist, wie die Konzentrationen bis oberhalb des Trogs bereits stark abnehmen. Dies


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bestätigt die in Bild 6.1 bis 6.3 gezeigten Ergebnisse. Bild 6.5 zeigt beispielhaft das Strö-mungsfeld für eine Anströmung aus Süd (von rechts). Gut zu sehen sind die Rezirkulationszonen, die sich zum einen in Lee des geplanten Gebäudekomplexes, zum anderen etwas tiefer in dem Trog ausbilden.

Bild 6.1: NO2-Jahresmittelwerte für den Planfall in 1,4 m Höhe über Geländeniveau


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Bild 6.2: PM10-Jahresmittelwerte für den Planfall in 1,4 m Höhe über Geländeniveau

Bild 6.3: PM2,5-Jahresmittelwerte für den Planfall in 1,4 m Höhe über Geländeniveau


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Bild 6.4: Vertikalschnitt (Süd-Nord) durch das Konzentrationsfeld; NO2-Jahresmittelwerte (Schnittlinie s. Bild 6.1)


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Bild 6.5: Vertikalschnitt (Süd-Nord) durch das Strömungsfeld im Untersuchungsgebiet; Anströmung 180° (Schnittlinie s. Bild 6.1)


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7 Fazit

Die Berechnungsergebnisse zeigen, dass das hohe Immissionsniveau im Straßenbereich des Pariser Rings auf Grund der Troglage bis Erreichen des B-Plangebietes für alle drei un-tersuchten Luftschadstoffe NO2, PM10 und PM2,5 bereits stark abgenommen hat. Die Grenzwerte für das Jahresmittel werden für alle drei Luftschadstoffe sicher eingehalten. Ebenso ist die Einhaltung der Kurzzeitwerte für NO2 und PM10 sichergestellt.


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Literatur

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Beurteilung der Luftschadstoffbelastungen im Rahmen der ... · wird i. A. davon ausgegangen, dass...

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