Modellhaften Luftreinhalteplan Weimar

Umweltforschungsplan des Bundesministers für Umwelt,

Naturschutz und Reaktorsicherheit

Luftreinhaltung

Forschungsbericht 104 05 965

Modellhafter Luftreinhalteplan Weimar

Zusammenfassender

ABSCHLUSSBERICHT von

Thüringer Landesanstalt für Umwelt Jena

Präsident Dipl.-Ing. Möhle

IM AUFTRAG DES UMWELTBUNDESAMTES

Oktober 1999

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UBA - F&E - Berichtsmerkblatt (104 05 965)

Berichts - Kennblatt 1. Berichtsnummer

UBA-FB 2. 3. Luftreinhaltung

4. Titel des Berichtes Modellhafter Luftreinhalteplan Weimar

5. Autor(en), Name(n), Vorname(n) 8. Abschlussdatum

H. Schmidt (Projektleiter), B. Anding, J. Neis, H. Hempel, September 1998 P. Reischl, R. Kunka, F.-C. Zacharias 9. Veröffentlichungsdatum

6. Durchführende Institution

Thüringer Landesanstalt für Umwelt 10. UFOPLAN - Nr.

Prüssingstraße 25 104 05 965 07745 Jena 11. Seitenzahl

123 12. Literaturangaben 7. Fördernde Institution 52

Umweltbundesamt 13. Tabellen und Diagramme

Bismarckplatz 1 26 14191 Berlin 14. Abbildungen

22 15. Zusätzliche Angaben

1. Beteiligung: DWD, ENERKO, UMAD Heusch-Boesefeldt, ambimet

2. Der Bericht besteht aus:

Abschlussbericht

16. Kurzfassung

Auf Grund von in der Region Weimar bis Mitte der neunziger Jahre aufgetretenen überhöhten Luftschadstoffbelastungen, die episodenhaft bis in die Alarmstufe 1 der Thüringer Smogverordnung reichten, bestand für das Land Thüringen gem. § 47 BImSchG die Verpflichtung, einen Luftreinhalteplan aufzustellen und durchzusetzen. Dieser Plan wurde als Modellprojekt konzipiert, in dem beispielhaft effizientes Vorgehen demonstriert und erprobt werden sollte. Die Ergebnisse des Vorhabens umfassen zum einen eine profunde Daten- und Informationsbasis für die Luftreinhalteplanung in diesem Gebiet, zum anderen methodische Aspekte zum Instrument “Luftreinhalteplan”. Das Gesamtvorhaben ist in einzelne Arbeitsmodule gesplittet worden. Dadurch konnten Teilergebnisse schnellstmöglich veröffentlicht und für die praktische Anwendung verfügbar gemacht werden. Zudem wurde dadurch eine vorteilhafte flexible Prioritätensetzung bei der Bearbeitung des Vorhabens ermöglicht. Im Verkehrsbereich wurde die Luftreinhalteplanung mit der Lärmminderungsplanung verknüpft, indem eine Verkehrsdatenbank als gemeinsame kostengünstige Basis für das Luftschadstoff- Emissionskataster und den Schallimmissionsplan entwickelt worden ist. Ein weiterer Schwerpunkt des Vorhabens war die Verbesserung der Verknüpfung der Luftreinhalteplanung mit der Verkehrs-, Bauleit- und Energieversorgungsplanung, was für die wichtigen Schadstoffemittenten Verkehr und Hausbrand von besonderer Bedeutung ist. Hier hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, mit dem beim Vollzug der Maßnahmen zuständigen Planungsbehörden nicht erst nach Fertigstellung des Planes, sondern bereits frühzeitig in der Erstellphase eine enge Kooperation anzustreben. So konnten z. B. durch Auswertung der gewonnenen Emissions- und Immissionsdaten und ergänzender Untersuchungen zum Klima weitergehende Entscheidungen zum Verkehrsentwicklungsplan in enger Zusammenarbeit zwischen der Thüringer Landesanstalt für Umwelt als Landesimmissionsschutzbehörde, dem Stadtplanungsamt und dem kommunalen Umweltamt gemeinsam erarbeitet werden. Für eine erfolgreiche Vertretung der Belange der Luftreinhaltung ist von besonderer Bedeutung, dass diese nutzungsorientiert, anschaulich und allgemeinverständlich formuliert in die Abwägungsprozesse der fachübergreifenden Planungen eingebracht werden. Zu diesem Zweck wurde in die Immissionsschutz-Datenbank der Thüringer Landesanstalt für Umwelt ein Geographisches Informations-System (GIS) integriert. Damit können z. B. erhobene Daten und Auswertergebnisse des Luftreinhalteplans für die verschiedensten Zwecke, den jeweiligen Fragestellungen angepasst (z. B. Darstellung der Belastungsverteilung, Aufzeigen von Schwerpunkten oder Konflikten) in anschaulicher kartografischer Form zur Verfügung gestellt werden. Auch hinsichtlich der Bedeutung der klimatologischen Verhältnisse für die Luftreinhaltung konnten verallgemeinerungsfähige Erkenntnisse gewonnen werden, insbesondere aus den Untersuchungen über das Zusammenwirken lokaler und regionaler Windsysteme.

17. Schlagwörter Luftreinhalteplan, Untersuchungsgebiet, Luftschadstoffe, Emissionskataster, Immissions-kataster, Klima

18. Preis 19. 20.

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UBA - F&E - Berichtsmerkblatt (104 05 965)

REPORT COVER SHEET1. Report No.

UBA-FB2. 3. Luftreinhaltung

4. Report Title


5. Author(s), Family Name(s), First Name(s) 8. Report Date

H. Schmidt (Projektleiter), B. Anding, J. Neis, H. Hempel, September 1998P. Reischl, R. Kunka, F.-C. Zacharias 9. Publication Date

6. Performing Organisation (Name, Adress)

Thüringer Landesanstalt für Umwelt25

10. UFOPLAN - Ref.No.

Prüssingstraße 25 104 05 96507745 Jena 11. No. of Pages

12312. No. of References

7. Sponsoring Agency (Name, Adress) 52Umweltbundesamt 13. No. of Tables, Diagr.

Bismarckplatz 1 2614191 Berlin 14. No. of Figures

2215. Supplementary Notes

1. Involved:DWD, ENERKO, UMADHeusch-Boesefeldt, ambimet

2. Report includes:Final Report

16. Summary

Due to increased air pollution levels in the Weimar region up to the mid-1990s, which at times exceeded the level triggering smog warning level 1 of the ThuringianSmog Regulations, the Land Thuringia was obliged to draw up and implement a clean air plan as provided for in Art. 47 of the Federal Immission Control Act.This plan was designed as a model project in which an efficient approach was to be demonstrated and tested exemplarily.The results of the project comprise, firstly, data and information providing a sound basis for clean air planning in this region and, secondly, methodological aspectsof clean air plan as an instrument .The overall project was broken down into individual work modules. Thus, partial results could be published as quickly as possible and made available for use inpractice. It also provided the advantage of flexible priority-setting in the course of the project.For the traffic sector, clean air planning and noise abatement planning were combined by developing a traffic database serving as a cost-effective common basisfor the air pollutant emission inventory and the noise immission plan.Another focus of the project was improved linking of clean air planning with traffic engineering, urban land use planning and energy supply planning. This is ofparticular importance when it comes to the major emission sources: traffic and domestic heating. Here, it proved itself to be of advantage to already aim for closeco-operation with the planning authorities responsible for implementing planned measures at an early stage of the planning process rather than wait until thecomplete plan has been drawn up. Thus, for example, through the analysis of the obtained emission and immission data and of the results of supplementaryclimate-related investigations, close co-operation between the Environment Department of the Land Thuringia and the local planning and environment authoritiesenabled them to jointly arrive at more far-reaching decisions concerning the traffic engineering plan.To ensure that the concerns of clean air planning are adequately taken into account in the weighing processes of inter-sectoral planning procedures, it is ofparticular importance that they are presented in a user-oriented, vivid and generally intelligible manner. To this end, a geographical information system (GIS) wasintegrated into the immission control database of the Environment Department of the Land Thuringia. Using this system, data and evaluation results obtained e.g.through the clean air plan can be made available in problem-adapted cartographic form for many different purposes (e.g. to show the regional distribution of airpollution, to highlight problems or conflicts).Findings warranting extrapolation were also obtained about the importance of climatological conditions as a factor influencing air quality, especially from theinvestigations into the interaction between local and regional wind systems.17. Keywords

Clean Air Plan, Area Subject to Investigation, Air Pollutants, Emission Inventory, ImmissionInventory , Climate, Noise Immission Plan

18. Price 19. 20.

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Übersicht zu den Berichtsteilen A) Zusammenfassender Abschlussbericht "Modellhafter Luftreinhalteplan

Weimar" B) Anhänge (Berichtsteile zum Luftreinhalteplan)

1. Allgemeine Gebietsbeschreibung (außer Klima) und Emittenten-gruppe "Nicht genehmigungsbedürftige Feuerungsanlagen" und “Sonstige nicht genehmigungsbedürftige Anlagen” (1994)

- Emissionskataster einschließlich Emissionsprognose und Maß-nahmekatalog -

2. Emittentengruppen "Genehmigungsbedürftige Anlagen" und

"Verkehr" (1995) - Emissionskataster einschließlich Emissionsprognose und Maß-

nahmekatalog - 3. Übergreifende Systemanalyse zur Erstellung von Luftschadstoff-

(Lärm-, Emissions- und Immissions-) katastern;

4. Stundenemissionskataster; Verknüpftes Emissionskataster Verkehr für Luftschadstoffe und Lärm (1995) Immissionssimulation; Maßnahmen Verkehr einschließlich “Erster Maßnahmeplan”, “Komplexes Maßnahmemodell“, “Erweiterter Maßnahmeplan Verkehr” (1995);

5. Gebietsbeschreibung: Teil Klima;

Immissionskataster (1996)

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Inhaltsverzeichnis 1 Einführung .................................................................................................................7

1.1 Rechtliche Grundlagen ................................................................................7 1.2 Strategie der Luftreinhalteplanung in Untersuchungsgebieten.....................9 1.3 Untersuchungsgebiet Weimar ...................................................................12

1.3.1 Ausgangssituation............................................................................12 1.3.2 Methodische Grundsätze .................................................................15

2 Methodische Vorgehensweise..................................................................................15 3 Zusammenfassende Darstellung des Luftreinhalteplanes Weimar...........................21

3.1 Sachstandsdarstellung...............................................................................23 3.1.1 Systemanalyse.................................................................................23 3.1.2 Gebietsbeschreibung -Teil Klima .....................................................26 3.1.3 Emissionssituation ...........................................................................30

3.1.3.1 Emissionskataster "Genehmigungsbedürftige Anlagen".........30 3.1.3.2 Emissionskataster "Sonstige nicht genehmigungsbedürftige

Anlagen" .................................................................................33 3.1.3.3 Emissionskataster "Nicht genehmigungsbedürftige

Feuerungsanlagen" ................................................................36 3.1.3.4 Emissionskataster "Verkehr" ..................................................40

3.1.3.4.1 Verkehrsspezifische Kenngrößen......................................... 40 3.1.3.4.2 Emissionsfaktoren ................................................................ 46 3.1.3.4.3 Entwicklungsszenario für die Emissionsprognose................ 50 3.1.3.4.4 Ergebnisse der Emissionsberechnung ................................. 52 3.1.3.4.5 Lärmemissionen des Kfz-Verkehrs ...................................... 56

3.1.3.5 Gesamtemissionskataster ......................................................67 3.1.4 Immissionssituation..........................................................................70

3.1.4.1 Immissionskataster ................................................................70 3.1.4.2 Immissionssimulation .............................................................82

3.1.5 Wirkungsuntersuchungen ................................................................84 3.2 Ursachenanalyse .......................................................................................85 3.3 Maßnahmen zur Verminderung der Luftschadstoffbelastung.....................88

4 Schlussfolgerungen und Ausblick ............................................................................94 4.1 Erstellung von Luftreinhalteplänen als Daueraufgabe der gebietsbezogenen

Luftreinhaltung..........................................................................................94 4.2 Emissionskataster als Grundlage der Ursachenanalyse - Ausbau in

Richtung landesweiter Emissionskataster .................................................96 4.3 Verstärkte Berücksichtigung der Luftreinhaltung in der Planung................98 4.4 Wirkungsuntersuchungen als wichtiger Bestandteil der Luftreinhalteplanung100 4.5 Verstärkte Einbeziehung einer breiteren Öffentlichkeit ............................101 4.6 Die Bedeutung der EU-Rahmenrichtlinie über die Beurteilung und die

Kontrolle der Luftqualität für die Luftreinhalteplanung .............................101 4.7 Weitere Untersuchungen .........................................................................103

5 Neue Herausforderungen.......................................................................................106 5.1 Erfordernis einer komplexeren Luftreinhalteplanung................................106 5.2 Multivalente Datennutzung - kosteneffiziente Datenerhebung .................107 5.3 Nachhaltige Luftreinhalteplanung.............................................................107

6 Kurzfassung des Berichtes ....................................................................................109 6.1 Aufbau des Berichtes...............................................................................109

6

6.2 Ausgangssituation ...................................................................................109 6.3 Methodische Grundsätze und Vorgehensweise .......................................109 6.4 Schlussfolgerungen und Ausblick ............................................................114 6.5 Neue Herausforderungen ........................................................................118

7 Verzeichnis der beteiligten Institutionen und Firmen ..............................................121 8 Verzeichnis der Tabellen........................................................................................122 9 Verzeichnis der Abbildungen..................................................................................124 10 Erläuterungen der Abkürzungen, Maßeinheiten und Symbole..............................126 11 Literaturverzeichnis ..............................................................................................128 12 Sachwortverzeichnis ............................................................................................133

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1 Einführung 1.1 Rechtliche Grundlagen Im 5. Teil des Bundes-Immissionsschutzgesetzes /BI96/ sind zum gebietsbezogenen Immissionsschutz die Überwachung der Luftverunreinigungen und Erstellung von Luftreinhalteplänen verankert. Darin sind in den §§ 44 bis 47 Definitionen zur Kennzeichnung von Untersuchungsgebieten, Emissionskatastern und Luftreinhalteplänen enthalten. Untersuchungsgebiete sind nach § 44 BImSchG Gebiete, in denen Luft-verunreinigungen auftreten, die wegen der Häufigkeit und Dauer ihres Auftretens, ihrer hohen Konzentrationen oder der Zusammenwirkung verschiedener Schadstoffe schädliche Umwelteinwirkungen hervorrufen können. In diesen Gebieten sind für die Luftreinhaltung besondere Leistungen erforderlich. Es wird eine ständige und umfassende Kontrolle der Luftqualität vorgeschrieben. Insbesondere sind Emissionskataster mit Angaben über Art, Menge, räumliche und zeitliche Verteilung der Schadstoffemissionen aufzustellen und die Luftschadstoff-belastung in Immissionskatastern detailliert zu ermitteln. Wenn die Auswertung der Untersuchungen zu Emissions- und Immissionsverhältnis-sen (§ 44 Abs. 1 bzw. § 46 Abs. 1 BImSchG) ergibt, dass in dem Untersuchungsgebiet oder Teilen davon schädliche Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen auftreten oder zu erwarten sind, verpflichtet § 47 BImSchG die Länder einen umfassenden Luftreinhalteplan aufzustellen und durchzusetzen: 1. Haben die Untersuchungen gezeigt, dass die zum Schutz vor Gesundheitsgefahren

in nationalen oder EU-Rechtsvorschriften festgelegten Immissionswerte überschritten wurden, ist für das betreffende Gebiet ein Luftreinhalteplan als Sanierungsplan aufzustellen ("Pflicht-Vorschrift")

oder 2. als Sanierungsplan aufgestellt werden soll, wenn sonstige schädliche Umweltein-

wirkungen auftreten oder zu erwarten sind ("Soll-Vorschrift"), bzw.

3. als Vorsorgeplan aufgestellt werden kann, wenn festgelegte Immissionsleitwerte überschritten sind ("Kann-Vorschrift"),

Die im Luftreinhalteplan enthaltenen Maßnahmen sind durch Anordnungen oder sonstige Entscheidungen der zuständigen Träger öffentlicher Verwaltung nach dem BImSchG oder nach anderen Rechtsvorschriften durchzusetzen. Sind in dem LRP planungsrechtliche Feststellungen vorgesehen, haben die zuständigen Planungsträger zu befinden, ob und inwieweit Planungen in Betracht zu ziehen sind. Dabei wird bei der Durchführung von Maßnahmen von der Mitwirkung der betreffenden Gemeinde ausgegangen. Wegen der Planungshoheit der Gemeinden kann ein Luftreinhalteplan zwar die Durchsetzung von Maßnahmen nicht erzwingen, aber die Vorgaben daraus sind im Sinne öffentlicher Belange bei Abwägungen einzubeziehen. Der Freistaat Thüringen verfügt mit der Thüringer Untersuchungsgebiets-Verordnung /ThUG/ vom 22. 11. 1993 (zuletzt geändert durch Verordnung vom 20. 11. 1996) über

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die landesrechtlichen Rahmenbedingungen zur Untersetzung der pflichtgemäßen Überwachung der Luftverunreinigungen und der Aufstellung von Luftreinhalteplänen. Die darin sieben festgelegten Untersuchungsgebiete (UG) schließen bei 13,9 % Flächenanteilen an der Gesamtfläche des Freistaates 47,8 % der Bevölkerung Thüringens ein. Die festgelegten UG sind:

− Untersuchungsgebiet 1 : Städtereihe Eisenach - Erfurt − Untersuchungsgebiet 2 : Raum Weimar - Apolda − Untersuchungsgebiet 3 : Saale - Orla - Tal (Jena/Saalfeld) − Untersuchungsgebiet 4 : Mittlere Elsterregion (Greiz) − Untersuchungsgebiet 5 : Raum Altenburg - Schmölln − Untersuchungsgebiet 6 : Nordhausen − Untersuchungsgebiet 7 : Raum Suhl/Ilmenau (Zentralbereich Thüringer

Wald) Die räumliche Zuordnung sämtlicher Thüringer Untersuchungsgebiete wie sie gemäß der Thüringer Untersuchungsgebiets-Verordnung für die Überwachung von Luftverunreinigungen nach dem 5. Abschnitt (BImSchG) festgelegt wurde, ist in Abbildung 1-1 dargestellt.

ThüringerUntersuchungsgebiete (UG)

ERFURTAltenburg

Jena

Eisenach

Nordhausen

SuhlGreizSaalfeld

Weimar / Bad Berka

UG 1

UG 2

UG 3UG 4

UG 5

UG 6

UG 7

Abb. 1-1: Festgesetzte Thüringer Untersuchungsgebiete /ThUG/

9

1.2 Strategie der Luftreinhalteplanung in Untersuchungsgebieten Bei Einteilung der Luftreinhaltung nach gebietsspezifischen, methodischen und anwendungsorientierten Gesichtspunkten lassen sich 10 Ebenen umweltbezogener Zuordnung ableiten (Tab. 1-1). Der Gültigkeitsbereich erstreckt sich von einer objektbezogenen Zuordnung (Mensch, Tier, Pflanze, Material) kleinster Auflösung in Ebene 10 bis auf die globale Ebene 1. In entsprechender Weise ändern sich gegenläufig die Gebietsgröße, die Methodik der Untersuchungen und die Zusammenhänge. Auf die Luftreinhaltung bezogen sind darin die Untersuchungen zur Luftreinhalteplanung in den Ebenen 6 (Untersuchungsgebiet) bis 10 (Individuum) positioniert und schließen den Luftreinhalteplan mit den Teilkapiteln gem. § 47 BImSchG mit ein. Diese Hierarchie macht deutlich, dass es sowohl bei den Erhebungen wie auch bei der Ableitung von Maßnahmen keine isolierte Stellung, sondern nur eine Einbindung in die Gesamtstrategie geben kann. Die ebenenweise Verknüpfung erfordert eine integrierte bis hin zur medienübergreifenden Betrachtungs- und Bearbeitungsweise. Die festzustellenden Zusammenhänge zwischen Ursache und Wirkung in den zu untersuchenden Gebieten haben in Verbindung mit den vorliegenden natürlichen Umweltbedingungen allgemein komplexen Charakter. Die über ein Untersuchungsgebiet hinausgehenden Zusammenhänge zwischen Ursache und Wirkung erfordert eine zunehmend komplexere Betrachtung (regionale Kausalkette). In diesem Sinne erfordert regionale Luftreinhalteplanung immer stärker die ganzheitliche Betrachtung der verschiedenen Stoffe über enge regionale Grenzen hinaus. Insofern ist ein Luftreinhalteplan ein geeignetes Mittel, die Sachdaten, deren Aufbereitung und Auswertung in Verbindung mit Maßnahmen zur Verringerung der Luftverschmutzung auf eine quantitative Basis zu stellen. Insofern ist ein Luftreinhalteplan ein geeignetes Mittel, die Sachdaten, deren Aufbereitung und Auswertung in Verbindung mit Maßnahmen zur Verringerung der Luftverschmutzung auf eine quantitative Basis zu stellen. Der regionalen Luftreinhalteplanung sind die rechtlichen Möglichkeiten gegeben, schärfere Anforderungen für besonders schutzbedürftige Gebiete für die Belange des Gesamtkomplexes der Luftreinhaltung vorzuschreiben. Im gleichen Sinne ist neben den technischen Immissionsschutz die verstärkte Berücksichtigung raumordnerischer Planungen eingeordnet. Mit die Novellierung der §§ 44 und 47 BImSchG wurde die Möglichkeit eröffnet, Luftreinhaltepläne nicht nur zur Sanierung, sondern auch zur Vorsorge aufzustellen. Außerdem sind Sanierungspläne nicht mehr zwingend an die förmliche Festsetzung von Untersuchungsgebieten gebunden, sondern sie müssen auch aufgestellt werden, wenn in Verordnungen festgelegte Immissionswerte überschritten werden oder sonstige schädliche Umwelteinwirkungen auftreten bzw. zu erwarten sind. Damit besteht durch das BImSchG ein Handlungsrahmen für die zuständigen Behörden zur Verbesserung der Luftqualität auch dann, wenn keine schädlichen Umweltein-wirkungen durch Luftschadstoffe zu befürchten sind (Vorsorgeplan). Bis Ende der achtziger Jahre haben sich Luftreinhaltepläne in ihren Maßnahme-konzepten vorwiegend auf stationäre Quellen der nach dem BImSchG genehmigungs-

10

bedürftigen Anlagen konzentriert, weil diese mit ihrem hohen Anteil an den Gesamt-emissionen der klassischen Massenluftschadstoffe die lufthygienische Situation im jeweiligen Untersuchungsgebiet bestimmt haben. Weiterhin zunehmend ist jedoch der motorisierte Verkehr als Verursacher von Luftver-schmutzungen in den Vordergrund getreten. Wegen der besonderen stofflichen Zusammensetzung der verkehrsbedingten Emissionen und der lufthygienisch bedenklich niedrigen Ableithöhe ist den Verkehrsemissionen, ihren Auswirkungen und der Ableitung von Maßnahmen ein neuer Stellenwert in der Struktur eines Luftreinhalteplanes zuzuordnen. Es besteht die Notwendigkeit, die innerhalb von Luftreinhalteplänen von den Immissionsschutzbehörden der Länder aufgestellten Maß-nahmevorschläge, in die lokale und regionale Verkehrsentwicklungsplanung einzu-binden. Vor diesem Hintergrund vollzog und vollzieht sich gleichzeitig eine Veränderung des Anteils der einzelnen Emittentengruppen an den Einträgen in den Untersuchungsgebieten, die zur Zunahme der Konzentrationen bisher wenig beachteter gesundheitsrelevanter Stoffe (z.B. Benzol) führt. Luftreinhaltepläne sollten sich deshalb daran orientieren, Luftqualitätsziele vorsorgend zu fixieren, die über die Normative der bereits festgelegten Grenz-, Richt-, Leit- und Zielwerte hinausgehen. Unter diesen Umständen hat sich allgemein der bereits vom LAI-Arbeitskreis konzipierte Wandel zum Vorsorgeplan vollzogen. Mit der Erkenntnis, dass entsprechend dem Stand der Gesetzgebung in Umsetzung von Luftreinhaltemaßnahmen seit Anfang der 90-er Jahre Luftqualitätsparameter erreicht wurden, die eine geringe bis mittlere Belastung bei den klassischen Massenschadstoffen ausweisen, wird die Luftreinhalteplanung mit dem Instrument Luftreinhalteplan als eine Daueraufgabe angesehen.

Ebene

Bereich/Gebiet Bezug/Zuordnung Größe in km² Methode Anwendung

1 global

Welt >> 106 sehr pauschal internationale Konventionen

2 international Länder ⇓ grenzüberschreitende Fernstrecken-transporte

3 national

Bundesrepublik D < 106

4 überregional

Bundesland < 105 pauschal Länderprogramm

5 regional

Landkreis / Stadt < 103 Regionalprogramm

6 teilregional

Untersuchungsgebiet > 102 < 103 Luftreinhalteplan

7 lokal Teiluntersuchungsgebiet /Verdichtungsgebiete bzw. Ober- und Mittelzentren

> 101 << 103 ⇓ Luftreinhalteplan für Bezugsgebiet

8 kleinräumige Strukturen

Wohn- und Gewerbegebiete Ökosystem

<101 konkret

⇓

Ebene des Emissionskataster, Immissionskataster Wirkungskataster

9 standortbezogen

Anlage, Biotop, Gebäude << 10-1 Objekt von Einzelerhebung zur Ag-gregierung

10 objektbezogen Individuum (Mensch, Tier, Pflanze, Material)

sehr konkret, detailliert

Objekt von Wirkungsuntersu-chungen

Tab. 1-1: Stellung des Luftreinhalteplanes in den Ebenen umweltbezogener Gebietszuordnung /UMW 1999/

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1.3 Untersuchungsgebiet Weimar 1.3.1 Ausgangssituation Auf Grund der Anfang der neunziger Jahre für die Region festgestellten überhöhten Luftschadstoffbelastungen, die bindende Immissionswerte (SO2) überschritten und die episodenhaft bis in die Smog-Alarmstufe 1 reichten, bestand die Verpflichtung, einen Luftreinhalteplan nach § 47 BImSchG zu erstellen. Darüber hinaus sollte dieses Vorhaben als Modellprojekt für ähnlich belastete Gebiete mit vergleichbaren klimatischen Bedingungen konzipiert und geeignet sein sowie ein effizientes Vorgehen gezeigt und angewendet werden. Ein solcher Luftreinhalteplan sollte einen modellhaften Charakter hinsichtlich der methodischen Bearbeitungsweise bei der Erfassung und Aufarbeitung der zu beachtenden Umweltinformationen und der Ableitung von Grundsatz- und Ziel-vorgaben für die Luftreinhalteplanung im zu untersuchenden Gebiet der Stadt Weimar und deren Umgebung nach lufthygienischen Kriterien aufweisen. Den erreichten hohen Stand bei der regionalen Luftreinhalteplanung auf Gebiet der Bundesrepublik Deutschland repräsentieren Luftreinhaltepläne aus unterschiedlichen Untersuchungsgebieten (/LU1/ bis /LU4/). Unter Berücksichtigung der bewährten Methoden sollte der LRP Weimar die seit 1990 sehr dynamisch verlaufende Entwicklung in allen Emittentengruppen quantitativ widerspiegeln und erforderliche Schlussfolgerungen für Maßnahmen im Immissionsschutz ziehen. Trends, wie − bei den genehmigungsbedürftigen Anlagen und sonstigen nicht genehmigungsbe-

dürftigen Anlagen die Stilllegung alter Anlagen, Umrüstung bzw. Nachrüstung be-stehender Anlagen,

− bei den nicht genehmigungsbedürftigen Feuerungsanlagen die Umstellung auf emissionsärmere Energieträger und moderne Heiztechnologien,

− beim Verkehr der zunehmende Straßenverkehr bei sich ändernder Fahrzeugflotte, können insbesondere für alle neuen Bundesländer als typisch eingeschätzt werden. Von der Thüringer Landesanstalt für Umwelt (TLU) wurden für das Un-tersuchungsgebiet Stadt Weimar und Umgebung 1993 bereits begonnene Un-tersuchungen zur Aufstellung eines Emissionskatasters "Nicht genehmigungsbedürf-tige Feuerungsanlagen" und "Sonstige nicht genehmigungsbedürftige Anlagen" für die Entwicklung eines "Modellhaften Luftreinhalteplanes Weimar" (MLRPW) genutzt und weitergeführt. Aus den zu Beginn der Arbeiten 1993 vorliegenden Daten für das Gebiet der Stadt Weimar war insbesondere ersichtlich, dass − damals geltende Immissionsgrenzwerte für SO2 (EG-Richtlinie, TA Luft) nicht

eingehalten wurden, − die wesentlichen Schadstoffemittenten die genehmigungsbedürftigen Anlagen, der

Hausbrand und der zunehmende Verkehr waren, − die in Weimar vorliegenden klimatologischen und orografischen Verhältnisse für die

lufthygienische Situation in Siedlungsgebieten von besonderer Bedeutung sind (episodenartiges Auftreten erhöhter LuftschadstoffBelastungen).

13

Damit bestand die Notwendigkeit, einen Luftreinhalteplan zur Sanierung aufzustellen und durchzusetzen. Mit der Beschränkung der Untersuchungen in diesem Vorhaben auf ein Teil des Unter-suchungsgebietes Nr. 2 wurde insbesondere ein schrittweises Vorgehen in Verbindung Aufwand und Kosten auf das Gebiet der Stadt Weimar und Umgebung schwerpunktmäßig konzentriert. Dabei wurde dennoch eine sachgerechte Bearbeitung sichergestellt. Das Teiluntersuchungsgebiet Weimar und Umgebung (mit der Stadt Bad Berka) umfasst eine Fläche von 122 km² auf der ca. 70.000 Einwohner angesiedelt sind (s. Abb. 1-2).

Grenze des untersuchten Gebietes

Lage des untersuchten Gebietes Weimar/Bad Berka

4459

4444

5657

5637

0 1 2 3 [km]Gen.-Nr: 100200/96 Thüringer Landesverwaltungsamt - Landesvermessungsamt

Modellhafter Luftreinhalteplan Weimar Thüringer Landesanstalt für Umwelt

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1.3.2 Methodische Grundsätze Die Bearbeitung des Modellvorhabens ging mit dem Ziel der Verbesserung der Luftqualität gleitend von Untersuchungen zur Sanierung des Gebietes auf die zur Vorsorge über. Dabei wurde das Ziel verfolgt, das Instrument Luftreinhalteplan in Richtung − übergreifende Betrachtungsweise, − integriertes Vorgehen, − kosteneffiziente Vorgehensweise (z. B. multivalente Nutzung der Ausgangsdaten), − Verbesserung der Umsetzung der Ergebnisse insbesondere im planerischen

Bereich, (Operationalisierung, nutzungsfreundliche Aufarbeitung wie insbesondere die planungsrelevanten Ergebnisse),

weiterzuentwickeln, praktisch anzuwenden bzw. zu demonstrieren.

2 Methodische Vorgehensweise Im Rahmen der Bearbeitung des Projektes Modellhafter Luftreinhalteplan (MLRP) sind für ausgewählte Erhebungen und Auswertungen Methoden weiterentwickelt worden. Das betrifft sowohl die methodische Behandlung − der klimatischen Untersuchungen bzw. Modellierungen, − des Emissionskatasters Verkehr in übergreifender Bearbeitung zu Luft und Lärm, − der Datenbasis mit Aufstellung einer Systemanalyse Immissionsschutz, − in modularer Weise (Struktur und Vorgehen), − durch zusätzliche Aufnahme spezifischer Untersuchungen, die jeweils in ihren Ergebnissen verallgemeinerungsfähig auch für andere Regionen sind. Dabei wurden im Projekt schwerpunktmäßig das nachfolgend aufgeführten Vorgehen demonstriert und die Sachkomplexe behandelt: Systemanalyse Mit Hilfe einer Systemanalyse Immissionsschutz wurde das Ziel verfolgt, die lufthygienischen Verhältnisse auch medienübergreifend darstellen zu können. Dazu wurde mit der Erarbeitung einer einheitlichen Datenbankstruktur zur Ablage der Ergeb-nisse aus Luftreinhalteplänen begonnen und Voraussetzungen geschaffen, die Daten in einheitlicher Form auf elektronischen Datenträgern abzuspeichern. Für die raumbezogene Darstellung von Daten und Ergebnissen erfolgt die Integration eines 'Geografischen Informationssystems' (GIS) zur Ablage digitaler Stadt- und Geländemodelle der Untersuchungsgebiete. Daraus ergeben sich vielfältige Vorteile u. a. bei − der Bereitstellung der Ergebnisse für Behörden in anwendungsgerechter Form, − der Bereitstellung der Ergebnisse für Modellrechnungen, − der Bereitstellung der Ergebnisse für Gutachter, − der Archivierung der Ergebnisse, − der Kartenerstellung mit einem geografischen Informationssystem (Ergebniskar-

ten/Konfliktkarten), − der Vergleichbarkeit von Ergebnissen verschiedener Untersuchungsgebiete, − der Plausibilitätsprüfung von Ergebnissen, − der Verknüpfung verschiedener Ergebnisse über den Raumbezug (Ursachenana-

lyse),

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− der Erleichterung der Übergabe/Übernahme von Auftragnehmerdaten, − der multivalenten Datennutzung (z. B. für Verkehrskataster und Schallimmissions-

plan) /HB 1995/. Komplexes Klimauntersuchungsprogramm Mit höheren Anteilen der Luftbelastung aus bodennahen Quellen, insbesondere dem Kfz - Verkehr, steigt im gegliederten Gelände die Notwendigkeit, über möglichst gute Ausbreitungsklassenstatistiken zu verfügen. Die Verteilung der Immission ist abhängig von der Emission und von den herrschen-den meteorologischen Bedingungen, die besonders bei autochthonen Wetterlagen interessieren. Sie wurden speziell untersucht. Neben einer Betrachtung der mittleren klimatologischen Verhältnisse für Weimar und Bad Berka (Bodenmessprogramm, Thermal-Scanner-Befliegung) wurde Wert auf die Darstellung der vorhandenen Windsysteme gelegt. Durch den Nachweis und die Beurteilung eines regionalen und lokalen Windsystems und ihrer gegenseitigen Beeinflussung sowie durch die daraus abgeleitete Darstellung der Ausbreitungsverhältnisse im Untersuchungsgebiet lassen sich Schlussfolgerungen für die Ausbildung der Immissionsverhältnisse und ein konkretes Modell für die Ausbreitungsrechnungen im Untersuchungsgebiet (UG) ableiten. Zusätzlich wurden Untersuchungen zu den bioklimatischen Verhältnissen einbezogen. Emissionskataster Genehmigungsbedürftige Anlagen Neben der Erfassung der Emissionen dieser Anlagengruppe durch Auswertung der Emissionserklärungen wurde gesteigerter Wert auf die Ableitung anlagenbezogener Emissionsminderungspotentiale, z. B. über die Auf-stellung von Mengen- und Stoff-bilanzen für einzelne Teilschritte von Produktionsprozessen, gelegt. Durch die dabei erfolgten Einzeluntersuchungen war es möglich, begründete Maßnahmevorschläge bzw. Emissionsprognosen sowie weiteren Untersuchungsbedarf bei Hauptemittenten abzuleiten. Emissionskataster Nicht genehmigungsbedürftige Feuerungsanlagen Durchgängig ist die Methodik zur Anwendung gekommen, die Emissionen auf der Grundlage eines Wärmeatlasses, der den Endenergiebedarf und den Energieträger-einsatz kleinräumig aufgeschlüsselt enthält, zu ermitteln. In Übereinstimmung zu den grundsätzlichen Bearbeitungszielstellungen erfolgte zusätzlich die Berechnung der emittierten Treibhausgase und weiterer Stoffe, auch solcher mit kanzerogenem Potential. Die erhobenen Daten sind auch geeignet, weitere Untersuchungen, wie die stundenfeine Ermittlung des Emissionsverhaltens von Heizungsanlagen, in sehr fein strukturiertem räumlichen Bezug durchzuführen. Emissionskataster Verkehr Bei der Aufstellung des Modellhaften Luftreinhalteplanes Weimar wurde der Verkehr in den Mittelpunkt des konzipierten Luftreinhaltekonzeptes gestellt und auf diese Weise gute Voraussetzungen geschaffen, die bislang in Luftreinhalteplänen zu geringe Kopplung der Verkehrs-Emissions-Immissionsdatenbasis (aus Ausbreitungs-rechnungen) und einer nutzerspezifischen Verwendbarkeit zum Verkehrs-entwicklungsplanung zu vertiefen. Wegen der zunehmenden Bedeutung verkehrsbedingter Emissionen wurden die Un-tersuchungen aus dem Emissionskataster "Verkehr" durch das Teilvorhaben einer

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"Emissionsanalyse Verkehr unter Berücksichtigung der Luftschadstoff- und Lärmemissionen" ergänzt. Dabei wurden bei der Datenerhebung und Maßnahmeableitung für Luft und Lärm neue Methoden entwickelt und angewendet. Das betrifft beispielsweise die − Entwurfsfassung einer gemeinsamen Datenbankstruktur für die Luft und den Lärm, − Anwendung moderner Berechnungsmethodiken (bereits vor der Herausgabe des

Handbuches) zur Ermittlung verkehrsbedingter Emissionen auf der Grundlage der Schichtemissionsfaktoren /UBA 1994, UBA 1995/,

− Erhebung auf kurzen Abschnitten von Linienquellen zur Präzisierung der quellen-bezogenen Aussagen zu Emissionsmengen /UBA 1994/,

− zusätzliche Ermittlung der Emissionen für klimarelevante Gase und sonstige nicht limitierte Schadstoffe,

− Ermittlung und Darstellung gesundheitlicher Gefährdungspotentiale durch ver-kehrsbedingte Schadstoffemissionen,

− Entwicklung eines Nebenstraßenmodells, das die Nutzung der Datengrundlage des Emissionskatasters auch zur Erstellung eines Schallimmissionsplanes ermöglicht,

− Einbeziehung des Verkehrsentwicklungsplanes in die Emissionsprognose. Die Bearbeitung verlief unter der kooperativen Beteiligung der örtlichen Planungs- und Umweltbehörden bei der Auswahl und Entscheidung von Szenarien und Planungs-fällen in Verbindung mit dem Verkehrsentwicklungsplan. Die Bewertung der regionalen Maßnahmekonzepte schloss die quantitative Kennzeichnung der Emissions-minderungspotentiale mit ein. Sowohl bei den Datenbankstrukturen und den Festlegungen zur Menge der zu erfassenden Daten als auch bei der Bearbeitung des Emissionskatasters und des Schallimmissionsplanes wurde durch Einhaltung von Systemschnittstellen und Be-zugnahme zu Objekten des verwendeten geografischen Informationssystems den Anforderungen eines künftigen GIS-Immissionsschutz entsprochen. Diese Vorgehensweise erlaubt es, die Berechnungsergebnisse des Emissionskatasters als Eingangsgrößen für unterschiedliche Problemstellungen (komplexe Ausbreitungsmodelle, Ursachenanalyse u. a.) einzusetzen. Schallimmissionsplan Mit den erweiterten Untersuchungen des Verkehrskatasters sind aus dem Nebenstraßenmodell Verkehrsbelastungen für die Straßenquerschnitte in Flächenquellen ermittelt worden, die als Berechnungsbasis der Lärmimmission verwendet wurden. Dabei sind die Pkw/Lkw-Verhältnisse sowohl nach den Vorschriften der RLS-90 (DIN 18005) pauschal als auch nach den im Rahmen der Erhebungen für den Luftreinhalteplan real vorgefundenen Belegungswerten ermittelt worden. Die Unterschiede in den nach beiden Methoden ermittelten Lärmpegeln sind hinsichtlich ihrer Ursachen bewertet worden, um die Auswertbarkeit einer gemeinsamen Datenbank für die Erstellung von LRP's und SIP's in künftigen Projekten vorzubereiten. Gesamtemissionskataster Durch die relativ zeitgleich vorliegenden katastermäßigen Aussagen zu allen Emitten-tengruppen wurde eine umfassende Sachstandsdarstellung und daraus resultierend eine erste Ursachenanalyse zum Emissionsbezug möglich. Im Ergebnis der ange-wandten Erhebungs- und Berechnungsmethodik, die konsequent quellenbezogen erfolgte, ist eine Datenlage vorhanden, die die Möglichkeit einschließt, einzelne Emit-

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tenten auch gezielt zu untersuchen. Es stehen damit gute Voraussetzungen zur Ver-fügung, um kleinräumig und quellenbezogen Ausbreitungsrechnungen durchzuführen und dadurch genauere Bezüge zwischen Einzelemittenten und der im Immissionsmessprogramm nachgewiesenen Belastungssituation ableiten zu können. Immissionskataster Zur Feststellung der Immissionssituation des untersuchten Gebietes wurde ein Messprogramm abgearbeitet, das Pegelmessungen (Auswertung der stationären Messungen im Thüringer Immissionsmessnetz), Rastermessungen (flächenbezogene mobile Messungen), ein Staubniederschlagsmessprogramm und ein Chloraromatenmessprogramm beinhaltete. Darüber hinaus wurden innerhalb spezieller verkehrsbezogener Messungen verschie-dene Standorte untersucht, deren Immissionsbelastung vorrangig durch den Straßen-verkehr bestimmt wird. Dazu wurden in Weimar verkehrsbedingte Immissionen an drei verkehrsnahen Einzelmesspunkten ermittelt und mit Hintergrundmessungen an einem verkehrsfernen Messpunkt verglichen. Maßnahmeplanung Für die Berücksichtigung abzuleitender Maßnahmevorschläge, die insbesondere den Verkehrsbereich als zunehmend wichtigsten Verursacher von Luftverunreinigungen berühren, wurde eine konkretere Anbindung als bislang üblich auf die lokale bzw. regionale Verkehrsentwicklungsplanung und Bauleitplanung realisiert. Die Luftreinhalteplanung wurde mit der Lärmminderungsplanung und der Verkehrsent-wicklungsplanung gekoppelt. Handhabbar formulierte Ergebnisdarstellungen wurden seitens der Luftreinhaltung der kommunalen Fachplanungen der Energieversorgungs-, Verkehrs- und Bauleitplanung zur Verfügung gestellt. Dabei wird impliziert, dass aufgrund der Bedürfnisse der kommunalen Entscheidungsträger im Sinne "Aktion statt Reaktion" bereits Zwischenergebnisse aus der Erstellung des Luftreinhalteplanes schnell zugreifbar sein müssen, um so bei anstehenden Planungsentscheidungen die Belange des Immissionsschutzes berücksichtigen zu können. Aus diesen Erfordernissen heraus wurden methodische Prinzipien und Bearbeitungs-prämissen abgeleitet, die insbesondere für die erwartete Situation im Untersuchungs-gebiet Weimar/Bad Berka vorteilhaft anzuwenden waren, aber darüber hinaus auch Grundlage der Aufgabenstellungen bei der Bearbeitung aller Luftreinhaltepläne im Freistaat Thüringen wurden. Bei der Vorgehensweise wurden ausgewählte wesentliche Aufgaben hervorgehoben: 1. Entwicklung einer einheitlichen Datenbankstruktur Aus der sehr engen Verbindung von quellenbezogenen Daten, Ergebnissen der Emissionsberechnung und der Simulation mit den Werkzeugen zur raumbezogenen Darstellung heraus wurden ein einheitliches Konzept zur Datenverarbeitung im Immis-sionsschutz innerhalb der TLU Jena entwickelt. Dazu ist zunächst eine Systemanalyse mit dem Ziel durchgeführt worden, bisher ver-wendete Programme entsprechend ihrer Eignung in ein einheitliches DV-Konzept ein-zubeziehen und ein Datenbankkonzept und Vorgaben für die Erhebung abzuleiten, auf deren Grundlage einmal erhobene Daten multivalent genutzt werden können. Innerhalb des Projektes wurde mit der gleichzeitigen Erstellung des Verkehrskatasters und des Schallimmissionsplanes Weimar zielgerichtet eine gemeinsame Nutzung des digitalen Stadtmodells und der dazu erhobenen Verkehrsdaten vorgenommen.

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2. Übergreifende Bearbeitung verkehrsbezogener Daten Luft - Lärm Ausgehend von einer abgestimmten Datenbankstruktur für Verkehr und der Varianzen (s. auch Tab. 2.3.4-9) zwischen Luft und Lärm wurde ein Nebenstraßenmodell entwickelt. Für das Haupt- und Nebenstraßennetz wurde es damit möglich, sowohl Luftschadstoffemissionen als auch Lärmpegel abschnittsweise auf Basis der RLS 90 zuzuordnen. Unterschiede rühren von Pauschalvoraussetzungen her. Bei der Bearbeitung des Luftreinhalteplanes (LRP) und Schallimmissionsplanes (SIP) ist bei entsprechendem Abgleich eine rationellere Nutzung der Datenbasis möglich. Gleichzeitig können Maßnahmen besser aufeinander abgestimmt werden. 3. Kopplung des Verkehrsentwicklungsplanes mit dem Verkehrskataster Dabei wurde eine enge Kooperation zwischen der Thüringer Landesanstalt für Umwelt als Landesimmissionsschutzbehörde, dem Stadtplanungsamt und dem Umweltamt aufgebaut. Dadurch konnte gewährleistet werden, dass in planerischen Abwägungsprozessen die quantifizierten lufthygienischen Auswirkungen eingebracht werden konnten. 4. Systematisches Messprogramm für verkehrsbezogene Immissionen Verkehrsbezogene Untersuchungen wurden ausgehend von orientierenden Messun-gen auf ein systematisches Messprogramm und Vergleichsuntersuchungen in den Städten bzw. Teiluntersuchungsgebieten Erfurt und Jena ausgedehnt. 5. Verknüpfung lufthygienisch bedeutender lokaler und überregionaler

Windsysteme und deren Anwendung für Ausbreitungsrechnungen Aufgrund der Abhängigkeit der Immissionssituation sowohl von den Emissionsmengen als auch den Ausbreitungsbedingungen im Untersuchungsgebiet Weimar wurde der Untersuchung der meteorologischen Verhältnisse, insbesondere bei autochthonen Wetterlagen, besondere Aufmerksamkeit erteilt. Damit sind für die Anwendung besser nutzbare Grundlagen zur Ausbreitungsrechnung als Methode der Ursachenanalyse für Luftverunreinigungen vorhanden. 6. Anwenderspezifische Ergebnisdarstellung Bei der Aufbereitung des Datenmaterials für die Anwendung von Planungsent-scheidungen wurde darauf Wert gelegt, eine prägnante Darstellungsform der Arbeits-ergebnisse zu erzielen. Neben den Zusammenfassungen von Daten in Tabellen und Grafiken ist der Präsentation der räumlichen Belastungsverteilung auf Karten (quellenbezogen, Differenzkarten von Verkehrsemissionen nach Planungsvarianten) im Sinne einer Operationalisierung besondere Aufmerksamkeit geschenkt worden, weil dadurch für die kommunalen Behörden sehr deutlich Schwerpunkte für notwendige Aktivitäten sichtbar werden. Neben den üblichen Darstellungsformen innerhalb von Rasterflächen, die sich auf das Gauß-Krüger-Koordinatensystem beziehen und eine Fläche von 1 km² aufweisen, wurden auch davon abweichende Varianten, beispielsweise als quellenbezogene Darstellung innerhalb des Verkehrskatasters Raster bis zu 100 m x 100 m oder als Darstellung innerhalb der kleinräumigen Gliederung bzw. von Rasterflächen mit 200 m Kantenlänge für die aus dem Betrieb von Kleinfeuerungsanlagen verursachten Emissionen, verwendet.

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7. Einbeziehung treibhausrelevanter Gase und kanzerogener Stoffe in die

Emissionsbilanz Bei der Aufstellung der Emissionskataster wurde zusätzlich zu der Leitkomponente CO2 der Treibhausgase, soweit wie möglich eine Erweiterung auf die übrigen maßgeblichen THG wie Distickstoffoxid (N2O) und Methan (CH4) vorgenommen. Mit einer solchen Inventarisierung ist gleichzeitig ein Beitrag zur Aufstellung von loka-len Minderungsprogrammen bzw. Minderungspotentialen möglich, die auch bei der Erarbeitung eines Klimaschutzkonzeptes Berücksichtigung finden können. Neben den Treibhausgasen wurden kanzerogene Stoffe, wie Ni, Cd bzw. PCDD/PCDF sowie Benzol, B(a)P und Dieselruß mit in die Emissionskataster (Nicht geneh-migungsbedürftige Feuerungsanlagen, Verkehr) aufgenommen und räumlich zugeordnet. 8. Operationalisierung durch qualitative Zuordnung emissionsbezogener

Gefährdungspotentiale aus Verkehrsemissionen Mit dem Charakter eines vereinfachten Screening-Verfahrens wurden die verkehrs-bedingten Emissionen mit kanzerogenem Wirkungspotential (hier: Benzol, Partikel (Ruß), B(a)p) i. V. m. dem unit-risk-Wert auf ein streckenbezogenes Gefährdungs-potential umgerechnet. Im Ergebnis entsteht eine Belastungskarte mit qualitativem Charakter, die eine weitergehende Zuordnung im Sinne einer Betroffenheitsanalyse ermöglicht. 9. Differenzierte Auflösung lokaler Emissionen und Abbildung des zeitlichen

Verlaufs durch Erstellung eines Stundenemissionskatasters Eine Erweiterung der Ursachenanalyse im Emissionsbezug wird durch die Aufstellung eines stundenfeinen Emissionskatasters ermöglicht. Neben der Nutzung der Tages-ganglinien der Verkehrsemissionen ist die Vorgehensweise auch auf die räumliche Verteilung der "Nicht genehmigungsbedürftigen Feuerungsanlagen" übertragbar. Die Analyse episodenhafter Immissionsverhältnisse kann weiterführend untersucht werden.

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3 Zusammenfassende Darstellung des Luftreinhalteplanes Weimar Von der nach § 47 BImSchG bestehenden Verpflichtung der Länder ausgehend, in Gebieten, in denen bindende Immissionswerte erreicht bzw. überschritten werden, umfassende Luftreinhaltepläne aufzustellen und durchzusetzen, wurde für das Vorhaben des “Modellhaften Luftreinhalteplanes Weimar“ eine solche Projektstruktur konzipiert, die auf einer modularen Einteilung in Teilvorhaben beruht (Abbildung 3-1). Dazu wurden die wesentlichen Elemente eines Luftreinhalteplanes inhaltlich strukturiert und in Arbeitsmodule eingeteilt : − die Gebietsbeschreibung mit Angaben zur Orografie, Flächennutzung, Abhand-

lungen der klimatischen Verhältnisse im Untersuchungsgebiet, Wirtschafts- und Siedlungsstruktur,

− ein Emissionskataster zur Darstellung der festgestellten Emissionen − ein Immissionskataster aller oder bestimmter luftverunreinigender Stoffe, − ein Wirkungskataster mit Angaben über die festgestellten Wirkungen auf die in § 1

BImSchG genannten Schutzgüter, − eine Ursachenanalyse mit Darstellung der Ausbreitungsbedingungen der Luftverun-

reinigungen und ihrer Auswirkungen i. V. m. Immissionssimulationen, − eine Prognose bzw. Abschätzung der zu erwartenden künftigen Veränderungen der

Emissions- und Immissionsverhältnisse, − Ableitung und Vorschläge von Maßnahmen zur Verminderung der Luftverun-

reinigungen auf ein erträgliches Maß und zur Vorsorge Auf diese Weise war es möglich, den örtlichen Fach- und Planungsbehörden frühzeitig nutzungsfähige Arbeitsgrundlage, Daten und Zwischenergebnisse aktuell bereitstellen zu können. Der Luftreinhalteplan und die Fachberichte wurden in mehreren Bänden, jeweils mit Fertigstellung bestimmter Arbeitsschritte, veröffentlicht. Durch die Verwendung eines einheitlichen Bezugsjahres bleibt die Vergleichbarkeit der ermittelten Daten zur Emissions- und Immissionssituation bestehen. Dabei wird in den einzelnen Teilen des Luftreinhalteplanes darauf Wert gelegt, jeweils die Bearbeitungsschritte

1. Situation im Bezugsjahr, 2. Maßnahmevorschläge, 3. Prognosen mit den Zeithorizonten 1998, 2000, 2003/2005 und 2010

bereits innerhalb der Emissionskataster für die jeweilige Emittentengruppe zu beschreiben.

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100Gebietsbe-schreibung

Demographische,wirtschaftlicheVerhältnisse120

700Maßnahmen mobile

Quellen720

Immissionsbezug

200Emission

Kleingewerbe220

300

Immission 320

400Wirkung

Vegetation420

500 Ursachen-analysePrognose

600

KlimaWetter130

Hausbrand210

Verkehr230

Anlagen /Gewerbe240

Gesamtemission250

Immissions-situationflächenbezogen

Immissions-situationstationär310

330Immissions-simulation

Menschen410

Materialien/Gebäude430

520 / 620

Emissionsbezug

510 / 610

Wirkungsbezug530 / 630

stationäreQuellen710

Stadt- undRegionalent-wicklung730

OrographieTopographie11

Entwicklung122121

Situation

Schienenverkehr722721

Kfz-Verkehr

Imissions-simulationEinzelemittent

s. n. gen.bed.Anlagen222221

n. gen.bed.Anlagen, 2. u. 7.BImSchV

321Rastermeß-programm

422421

passiveBioindikation

Thermalbildaufnahme132131

Bodenmeß-programm

KaltluftabflußmodellierungBioklima133

öffentl. Einrichtgen und

212211Haushalt kleingewerbl.

Feuerungsanl. 213

223

komplexe Emis-sionsanalys��

��

erweiterte Analyse emis-

232231

Emissions-analyseLuftschadstoffe

sionsrel. Luft-schadstoffe u. Lärm

komplexeEmissionsana-lyse Verkehr233

Branchen-Struktur242241

Standort-verteilung 243

komplexe Emis-sionsanalys

Entwicklung252251

Situation253

Prognose

312311

Thür. Immissions-

313

332331Verkehrsbezug

333

Morbiditätsrate412411

epidemiologischeUntersuchung

Mortalitätsrate413

��

exponierteGesteine432431 Gebäude

521 / 621 522 / 622 523 / 623

��Emittentengruppeemittenten-

konkreteUntersuchung511 / 611 512 / 612 513 / 613

Gesamtemissionund Anteile

Imissions- simulation Verkehr

Imissionssimula-tion gesamt,

Auswertung��Vegetation /

Ökosystemehumanmedizini-sche Aspekte531 / 631 532 / 632

��533 / 633

Materialien, Gebäude

712711

s. n. gen.bed.Anlagen

n. gen.bed.Feuerungsan-lagen 713

gen.bed.Anlagen

�� regionaler Raum-

ordnungsplan732731Bauleitplanung

733überregionaleAspekte

Geländemodell1111

AllgemeineBeschreibung

dynamischeGebäudesimul.

Windfeld

meßnetz temporäre undSondermessung

Staubmessungen

Verkehrs/ Prognose

gesamt

aktive Bioindikation / Exposition

Bearbeitungsgrad: abgeschlossen

laufend (geplant)

Abb. 3-1: Blockschaltbild Modellhafter Luftreinhalteplan Weimar

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3.1 Sachstandsdarstellung 3.1.1 Systemanalyse Die Ergebnisse aus Luftreinhalteplänen sind sehr vielfältig. Dazu gehören Ergebnisse aus der Gebietsbeschreibung mit dem Kapitel Klima, den Emissionskatastern, dem Immissionskataster, den Wirkungskatastern, der Ursachenanalyse, den Prognosen und abgeleiteten emissionsmindernden Maßnahmen. Wird keine Form für die Speicherung dieser Ergebnisse vorgegeben, so werden sie je nach Bearbeiter und Luftreinhalteplan in unterschiedlicher Form abgespeichert. Damit wird jedoch die Handhabbarkeit, Auswertbarkeit und Vergleichbarkeit erheblich erschwert. Auf Grundlage einer abgestimmten Datenbankstruktur soll die spätere anwendungs-gerechte Ausgabe und Auswertung der Ergebnisse in Form thematischer Karten und Dateien erfolgen. Bei der Ableitung der Datenbankstruktur wurde von folgenden grundlegenden Gesichtspunkten ausgegangen: 1. Die grundlegende Gemeinsamkeit der verschiedenen Ergebnisebenen besteht in

ihrer Raumbezogenheit. Diese gemeinsame Eigenschaft kann als Ordnungsprinzip zum Auffinden und Verwalten herangezogen werden. Die Ergebnisse sind deshalb mit punkt-, linien- oder flächenhaften Objekten eines geografischen Informations-systems zu verknüpfen.

2. Teilweise ist die Struktur der Ergebnisse durch die Dateistruktur der zur Ergebnis-berechnung verwendeten Softwareprogramme festgelegt. Es ist wichtig zu beach-ten, dass in die abgestimmte Datenbankstruktur grundsätzlich nur die wesentlichen Ergebnisse bzw. die Schlüsselverweise zu den Ausgangsdaten eingehen sollen.

3. Als kartografische Grundlage zur Darstellung überregionaler Ergebnisse dienen die topografischen Karten des Thüringer Landesvermessungsamtes in Verbindung mit dem ATKIS-Schlüssel. Regionale Ergebnisse werden jeweils erstellten digitalen Stadtmodellen zugeordnet.

4. Die Datenbasis soll alle notwendigen Ausgangs- und Ergebnisdaten für die Simu-lation der Schadstoff- und Geruchsausbreitung, die Berechnung von Schallimmis-sionsfeldern, die Berechnung von Strömungsfeldern und die Kaltluftabflusssimulation enthalten.

Zur besseren Übersicht sind in Abbildung 3.1-1 alle Ergebnisebenen dargestellt, die in die abgestimmte Datenbank (bezeichnet mit "Datenbasis GIS Immissionsschutz") ein-gehen.

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GIS Immissionsschutz

E-KatasterHausbrand

E-KatasterKleingewerbe

E-KatasterIndustrie

E-KatasterVerkehr

E-KatasterLärm

WirkungenPflanzen

WirkungenMaterial

Immissions-kataster

Immissions-meßstationen

ENERKO-Instrument(UNIX)

ohne ohne ohneISA-DOS NETKATV_EMI

ohne Meßnetz-Zentrale(UNIX)

LIMA

Gebietsmodell- digitale Grundkarte(ATKIS)

Ergebnisse

Software

Ausgangsdaten

ObjekteSachdaten

Simulation Schadstoff-Ausbreitung

(Berechnung von Immissionsfeldern)

- ABC- ASMUS - IMMPROG

- IMMIS

- AUSTAL- CPB

Berechnung von Strömungs-feldern

- DASIM

- MISKAM- REWIH3D

Simulation Kaltluftabfluß

- KLAM- KALM

Berechnung von Schallimmissionsfeldern

- LIMA

Ausgabe- Bildschirmanzeige- Ausdruck thematischer Karten- Datenausgabe in Dateien

Wetter-stationen

ohne

Datenbasis GIS Immissionsschutz

- LASAT

z. B.

z. B.- FITNAH

z. B. z. B.

Abb. 3.1-1: Datenbasis GIS-Immissionsschutz Diese seien hier näher erläutert: Gebietsmodell Die abzubildenden Objekte in den verschiedenen Gebieten werden mit Hilfe von digitalen Modellen beschrieben. Das digitale Landschaftsmodell (DLM), das digitale Höhenmodell, das digitale karto-grafische Modell sowie das digitale Modell zur Landnutzung können Thüringen auf Landesebene charakterisieren. Diese Modelle werden gesamt oder teilweise vom Thüringer Landesvermessungsamt übernommen. Digitale Stadtmodelle werden für Teilgebiete genutzt. Mit Hilfe des geografischen Informationssystems können die in tabellarischer Form vorliegenden Ergebnisse in kartografischer Form spezifisch für den jeweiligen Ver-wendungszweck bzw. Fragestellungen - kommunaler Planungsbehörden - Landesplanungsbehörden - Immissionsschutzbehörden - Straßenverkehrsbehörden ausgegeben werden. Wetter- und Klimastationen Ausgewählte Messergebnisse und statistische Daten von Wetter- und Klimastationen werden bezogen auf ihre Standorte in die gemeinsame Datenbasis einbezogen. Bei Aufnahme von Daten anderer Institutionen, insbesondere des Deutschen Wetterdien-stes (DWD), sind dessen Urheberrechte zu beachten.

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Simulation von Strömungsfeldern Strömungsfelder des Regionalwindes wurden für ganz Thüringen für ausgewählte autochthone Wetterlagen berechnet. Für das Untersuchungsgebiet Weimar/Bad Berka wurden die lokalen Kaltluftströme und deren Beeinflussung durch den Regionalwind simuliert. Bezogen auf die Koordinaten der Rasterpunkte werden die Daten in die gemeinsame Datenbasis integriert. Für die Darstellung der mittleren Windverhältnisse wurden rasterweise Windverteilungen berechnet. Sie werden ebenfalls in die Daten-basis aufgenommen. Berechnete und gemessene meteorologische Daten Eine Auswahl weiterer berechneter und gemessener Daten werden mit Bezug auf ihre Rasterpunkte flächendeckend in die Datenbasis aufgenommen. Hierher gehören Luft-temperaturen, Oberflächentemperaturen (IR-Thermalscanneraufnahmen der Abend- und Morgensituation bzw. Tag-Nacht-Differenz) usw.. Die Auswahl richtet sich nach den praktischen Bedürfnissen. Weitere berechnete Daten aus den Simulationen wer-den gesichert. Emissionskataster “Genehmigungsbedürftige Anlagen“ Die Erstellung des Emissionskatasters Genehmigungsbedürftige Anlagen beruht in Thüringen auf den mit dem Programm ISA-DOS (Informationssystem Stoffe und Anlagen, Landesumweltamt NRW) erfassten Emissionserklärungsdaten. Relevant für die gemeinsame Datenbasis sind daraus die quellenbezogenen Emissionsdaten sowie die Anlagenstandorte. Gemäß der 5. BImSchVwV sind die Ergebnisse auch in Rasterflächen (1 km x 1 km) darzustellen. Emissionskataster Nicht genehmigungsbedürftige Feuerungsanlagen (Hausbrand) Grundlage für die räumliche Zuordnung der ermittelten Ergebnisse bildet die "kleinräumige Gliederung" der in Luftreinhalteplänen untersuchten Gebiete. Diese Gliederung teilt besiedelte Flächen in Wohnblockflächen ein. Sie wird für die jeweils untersuchten Gebiete digitalisiert. In die gemeinsame Daten-basis sind die ermittelten Ergebnisse bezogen auf Wohnblockflächen und Rasterflä-chen (1 km x 1 km) aufzunehmen. Emissionskataster Sonstige nicht genehmigungsbedürftige Anlagen (Kleingewerbe) Die räumliche Zuordnung der Ergebnisse zu diesen Anlagen erfolgt über die Anlagen-standorte. Diese werden bei der Erstellung des Katasters ermittelt. Gemäß der 5. BImSchVwV sind die Ergebnisse auch in Rasterflächen (1 km x 1 km) darzustellen. Emissionskataster Verkehr Die Ergebnisse aus dem Verkehrskataster werden bezogen auf Linienquellen und Flächenquellen in die gemeinsame Datenbasis aufgenommen. Gemäß der 5. BImSchVwV sind die Ergebnisse auch in Rasterflächen (1 km x 1 km) darzustellen. Schallemissionen Die im Rahmen der Aufstellung von Schallimmissionsplänen (Schallemissionen) er-mittelten Pegel werden bezogen auf Streckenabschnitte von Linienquellen, Flächen-quellen und Punktquellen in die gemeinsame Datenbasis aufgenommen.

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Immissionskataster (flächenbezogene Immission) Die mit mobilen Messstationen ermittelten Ergebnisse werden bezogen auf Raster-flächen (1 km x 1 km) in die gemeinsame Datenbasis aufgenommen. Stationäre Immissionsmessstationen Die mit stationären Immissionsmessstationen (Messnetz) ermittelten Ergebnisse werden bezogen auf die Standorte der Messstationen in die gemeinsame Datenbasis aufgenommen. Simulation der Luftschadstoffausbreitung Die Berechnung von Immissionsfeldern soll mit verschiedenen externen Simulations-programmen auf der Grundlage der in der gemeinsamen Datenbasis vorhandenen Ausgangsdaten möglich sein. Die berechneten Ergebnisse (Immissionsfelder) sind in die gemeinsame Datenbasis (ARC/INFO-GRID-Format) integrierbar. Simulation der Schallausbreitung Die mit externen Programmen berechneten Ergebnisse (Immissionsfelder) sind in die gemeinsame Datenbasis (ARC/INFO-GRID-Format) integrierbar. Wirkungskataster Pflanzen und Material Diese Ergebnisse fließen bezogen auf Rasterflächen und Probenahmestandorte in die gemeinsame Datenbasis ein.

3.1.2 Gebietsbeschreibung -Teil Klima Neben den orografischen Verhältnissen bestimmen die meteorologischen und klimatischen Bedingungen mit der Ausbreitung von Luftschadstoffen maßgeblich die sich aus den Emissionen ergebende Luftqualität. Dabei wurden vor allem die lokalen und regionalen Windsysteme als regionale meteorologischen Erscheinungen betrachtet und ihr Einfluss auf die Ausbreitungsbedingungen untersucht. Es konnte nachgewiesen werden, dass damit Aussagen zur Beurteilung der Luftqualität wesentlich werden können. Die letzte umfassende Darstellung des Klimas hat KOCH /KL1/ im Jahre 1953 in sei-nem Buch "Wetterheimatkunde von Thüringen" veröffentlicht. In der Folgezeit, zu-nehmend ab den siebziger Jahren, wurden stadtklimatologische Arbeiten schon wegen ihrer Nähe zu lufthygienischen Aussagen nur in einem geringen Umfang publiziert. (lufthygienische Daten waren in der ehemaligen DDR zuletzt geheim). Aus diesen und anderen Gründen hatte sich ein Rückstand bei der Bearbeitung derartiger Themen ergeben. Ab 1990 haben einige Städte Thüringens, wenn auch mit unterschiedlicher Intensität, versucht, für ihre Belange Stadtklimagutachten bearbeiten zu lassen. Neben den Stadtklimagutachten für die Stadt Weimar liegen diese auch für andere Städte bei der TLU vor oder befinden sich im Stadium der Fertigstellung (Erfurt, Eisenach, Gotha, Sonneberg, Suhl, Jena, Gera). Belange der Stadtplanung und der Luftreinhalteplanung müssen dabei aufeinander abgestimmt sein. Mit der koordinierten Bearbeitung beider Arbeiten ergibt sich eine erhebliche Kosteneinsparung.

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Charakteristisch ist dabei, dass die Autoren immer eine nach ihrem Verständnis und ihren Möglichkeiten abgeschlossene Arbeit vorgelegt haben, ein Vergleich unterein-ander jedoch selten möglich ist. Auffallend ist, dass spezifische Kenntnisse über Thü-ringen oft keinen Eingang fanden. Es ist zu beachten, dass die Zielsetzung eines Stadtklimagutachtens nicht mit der ent-sprechenden Bearbeitung eines Luftreinhalteplanes völlig identisch ist. Doch gibt es in wesentlichen Teilen Übereinstimmung. Spezifische klimatische Eigenheiten Thüringens, die sich auf Grund der orografischen Gegebenheiten auswirken, sind zu beachten. Dazu gehört eine Erscheinung, die er "Ausgleichsströmung" nannte. Die grundlegenden Kenntnisse darüber gehen schon auf TREITSCHKE und ASSMANN /KL2/ zurück, die bereits 1886 veröffentlicht wurden. Bei eigenbürtigen Wetterlagen bilden sich regionale und lokale Luftströmungen aus. Am Beispiel des Saaletales bei Jena konnte KOCH das Wechselspiel zwischen der lokalen Kaltluftströmung aus den Seitentälern und einer Regionalströmung des Thü-ringer Waldes, eben der "Ausgleichsströmung" zeigen. Für viele Wetterstationen des Deutschen Wetterdienstes konnte die Regionalströmung nachgewiesen werden. Es handelt sich also durchaus um eine landesweite Erscheinung, die von der Thüringer Landesanstalt für Umwelt als planungsrelevant angesehen wurde. Nicht bekannt war aber ihre geografische Verbreitung. Im Rahmen der Bearbeitung des Teiles Klima des vorliegenden Luftreinhalteplanes wurde eine stadtklimatologische Aufnahme durch feste und mobile Messeinrichtungen, aber auch Modellrechnungen durchgeführt. Eines ihrer Ziele war das Studium der Wechselwirkung der beiden genannten Windsysteme bei eigenbürtigen Wetterlagen. Zu den Aufgaben der Thüringer Landesanstalt für Umwelt gehört neben der Bearbei-tung von Luftreinhalteplänen auch die Abfassung von fachtechnischen Stellungnah-men zu den Komplexen Klima und Lufthygiene im Rahmen von Verwaltungsverfahren aller Art. Besonders hier hat sich der Mangel an spezifischen Aussagen gezeigt, denen sowohl die Gutachter als auch die Behörden gegenüberstehen. Die Modellrechnungen wurde so vorgenommen, dass sich eine möglichst große Zahl an Aussagen ergab, die auch in diesem Zusammenhang verwendbar waren. Die Modellrechnungen zu den Windsystemen bei eigenbürtigen Wetterlagen wurden so angelegt, dass der regionale Anteil für ein Gebiet berechnet wurde, das ganz Thü-ringen und die darauf Einfluss nehmenden Teile der Nachbarländer umfasst. Zur An-wendung kam das Modell REWIH3D des Büros ambimet, Gauting. In dieses Modell-gebiet hinein wurde das Untersuchungsgebiet Weimar genestet. Hier wurde kleinräu-miger mit dem Modell FITNAH (ambimet) weitergerechnet, wobei die notwendigen Randbedingungen von REWIH3D übernommen wurden (Abb. 3.1-2). Im Ergebnis dieser Rechnungen wurde für das Untersuchungsgebiet Weimar die lo-kale Windzirkulation für eine synthetische Sommerepisode mit und ohne Berücksich-tigung der Regionalströmung dargestellt. Es konnte gezeigt werden, wann und wo nur eines oder beide Windsysteme wirksam sind. Weitere Modellrechnungen wurden für je eine reale Winter- und Sommerepisode und eine synthetische Herbstepisode durchgeführt. Neben den Windfeldern konnten mit FITNAH auch die Felder der Lufttemperatur dar-gestellt werden.

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Die Ergebnisse der Modellrechnungen für eine Sommerepisode konnten mit Hilfe mobiler und stationärer Feldmessungen, sie wurden vom Deutschen Wetterdienst durchgeführt, überprüft werden. Die Übereinstimmung ist gut. Die Auswertung der Messfahrten ergibt ein anschauliches Bild der Kaltluftflüsse im Untersuchungsgebiet. Die Feldmessungen und die Modellrechnungen ergänzen sich sehr gut. Abb. 3.1-2: Modellhafte klimatologische Untersuchungen Die im Rahmen der Klimabearbeitung des Luftreinhalteplanes Weimar bereitgestellten Ergebnisse konnten unverzüglich in die praktische Begutachtung auch über das Gebiet Weimar hinaus eingeführt werden, wie z. B. hier für folgende Verwaltungsverfahren: − Umgehungsstraße Weimar-West; Plangenehmigungsverfahren 1996, − Umgehungsstraße Nordwest Jena; Umweltverträglichkeitsprüfung 1996 − Bundesautobahn A 4, Erweiterung; u.a. Abschnitte AS Rüdersdorf - AS Gera, − AS Erfurt-Ost - Eichelborn (A4) und andere Abschnitte dieser Autobahn, − Bundesautobahn A 71; Neubau, Abschnitt Zella-Mehlis/Suhl

Plangenehmigungsverfahren 1996 Expertise des Büros ambimet: Regionalwinde im Raum Suhl/Plauen, weitere Abschnitte dieses Autobahnneubaus,

− Glaswerk Ohrdruf; Plangenehmigungsverfahren 1996

Gebiet Thüringen

u. Peripherie

REWIH3D

Nestung des

UG Weimar

FITNAH (Randbedingung gemäß REWIH3D)

mit / ohne Regionalströmung

• synthetische Sommerepisode

• reale Winter- u. Sommerepisode

• synthetische Herbstepisode

DWD Feldmessung mobil/stationär

Windfeld Temperaturverteilung

⇔ Modellrechnung

bei eigenbürtigen Wetterlagen

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Expertise des Büros ambimet: Regionalklimasimulation im Raum Ohr-druf/Thüringen,

− Zellulose- und Papierfabrik Blankenstein; Erweiterung, Plangenehmigungsverfahren 1996 Gutachten des Büros ambimet: Regionalklimasimulation, − Kieswerke Nordhausen; Erweiterung des Kiesabbaus: Plangenehmigungsverfahren, Gutachten des Büros ambimet: Regionalklimasimulation. Inhalt und Umfang des vorliegenden Teils Klima geht weit über das in Luftreinhalte-plänen sonst übliche Maß hinaus. Es wurde, wie bereits beschrieben, das Ziel verfolgt, Grundlagen zu schaffen, die auch in anderen Luftreinhalteplänen zu verwenden sind. Weiter sollten Gutachter in die Lage versetzt werden, schnell auf geeignetes Datenmaterial zurückgreifen zu können und so eine sofortige Anwendung der Ergeb-nisse möglich machen. Interessierten Kommunen und anderen Stellen können die Feldmessungen des Deutschen Wetterdienstes, besonders hinsichtlich des methodischen Vorgehens bei der Messung und Auswertung als Muster empfohlen werden. Das betrifft z. B. solche Arbeitsschritte wie die Planung und Ausführung von Messfahrten oder die Installation von temporären und festen Messstellen (vgl. Abb. 3.1-3). Ausgewählte Ergebnisse der Modellrechnungen werden in das GIS-System der Thü-ringer Landesanstalt für Umwelt übernommen und stehen so Antragstellern auf dem schnellsten Wege zur Verfügung. Den Städten Weimar und Bad Berka wurden die Ergebnisse außerdem in einer ihren Möglichkeiten zur Auswertung entsprechenden Form übergeben. Abb. 3.1-3: Multivalente Nutzung von Ergebnissen klimatischer Untersuchungen

Multivalente Nutzung von Ergebnissen klimatischer Untersuchungen für

Grundlagen zur Luftreinhalteplanung regionale Verwaltungsverfahren

Daten- und Informationsquelle für Gutachtentätigkeit

methodische Mustervorlage z. B. für Kommunen

Übernahme in Geografischen Informationssystem (GIS)

30

3.1.3 Emissionssituation 3.1.3.1 Emissionskataster "Genehmigungsbedürftige Anlagen" Die Bearbeitung erfolgte in Übereinstimmung zu den auf Bundesebene geltenden Regelungen. Im Emissionskataster wurden die Emissionen der genehmigungsbedürftigen Anlagen, die in Industriebetrieben im Zusammenhang mit deren gewerblichen Prozessen her-vorgerufen werden, für das Bezugsjahr 1993 räumlich ermittelt und dargestellt. Die Datenerhebung erfolgte auf der Grundlage der 1992 abgegebenen Emissions-erklärungen, die zunächst auf Plausibilität (Vollständigkeit und Richtigkeit der Anga-ben) geprüft und dann unter Berücksichtigung aufgetretener Veränderungen auf das Bezugsjahr fortgeschrieben wurden /GA 1/. Von den im Untersuchungsgebiet angesiedelten Anlagen wurden die Emissionen der 66 zugeordneten Emissionsquellen erfasst (Tab. 3.1.2.1-1). Tab. 3.1.2.1-1: Genehmigungsbedürftige Anlagen im Bezugsjahr 1993

Anlagen-Obergruppen nach 4. BImSchV Anzahl der Unterneh-men

Anzahl der Quellen

Wärmeerzeugung, Bergbau, Energie 10 17 Steine/Erden, Glas, Keramik, Baustoffe 5 38 Stahl. Eisen, sonst. Metalle 0 0 chem. Erzeugnisse, Mineralölraffenerien 0 0 Oberflächenbehandlung mit org. Stoffen 0 0 Holz, Zellstoff 0 0 Nahrungs-, Genuss- und Futtermittel 1 4 Verwertung/Beseitigung von Reststoffen 1 2 Lagerung, Be- und Entladen von Stoffen 3 5 Sonstige 0 0 Summe 20 66

Hauptverursacher von Schadstoffemissionen ist bei allen Stoffgruppen die Branche Steine, Erden, Glas, Keramik und Baustoffe. Diese Anlagenobergruppe emittiert im Bezugsjahr - 94 % der anorganische Gase, - 94 % der organischen Gase und Dämpfe, - 76 % der Stäube aller Emissionen aus genehmigungsbedürftigen Anlagen im Untersuchungsgebiet.

31

Tab. 3.1.2.1-2: Emissionsaufkommen der Anlagengruppen im Bezugsjahr 1993 (Angaben gerundet)

Anlagen-Obergruppen nach 4. BImSchV OGD [kg/a] anorg. Gase [kg/a] Staub [kg/a]

Wärmeerzeugung, Bergbau, Energie 3.243 1.930.600 200.540 Steine/Erden, Glas, Keramik, Baustoffe 180.520 30.729.000 663.830 Nahrungs-, Genuss- und Futtermittel 335 408 414 Verwertung/Beseitigung von Reststoffen 3 268 2 Lagerung, Be- und Entladen von Stoffen 21.945 5.387 8.498 Summe 206.050 32.665.000 873.280

Aus der Verteilung der Emissionen jeder Schadstoffgruppe auf die einzelnen Flächen der Orte und Ortsteile des Untersuchungsgebietes, lässt sich als Emissionsschwer-punkt ein Anlagenstandort in der Umgebung der Stadt Bad Berka ermitteln. Dort fielen im Bezugsjahr 1993 - 94 % der anorganische Gase, - 86 % der organischen Gase und Dämpfe, - 75 % der Stäube, bezogen auf die Gesamtmenge der von dieser Emittentengruppe im Untersuchungs-gebiet emittierten Stoffmenge in den einzelnen Schadstoffgruppen, an. Für die Bewertung des Ausbreitungsverhaltens dieser Emittentengruppe wurde die Einteilung der Einzelemittenten in Höhenklassen vorgenommen. Danach werden - 94 % der anorganische Gase in der Höhenklasse 11 - 20 m, - 89 % der organischen Gase und Dämpfe in der Höhenklasse 21 - 30 m und - 75 % der Stäube im Höhenbereich 11 - 30 m emittiert. Das Emissionsaufkommen klimarelevanter Gase beträgt für: - Kohlendioxid: 155.300 t, davon 37 % aus der Anlagengruppe Wärmeerzeugung,

Bergbau, Energie (genehmigungsbedürftige Feuerungsanlagen) und 62 % aus der Anlagengruppe Steine und Erden, Glas, Keramik, Baustoffe,

- Methan: 21.945 kg, ausschließlich aus der Anlagengruppe Lagerung, Be- und Entladen von Stoffen (Güllelager),

- Distickstoffoxid: 599 kg, ausschließlich aus der Anlagengruppe Lagerung, Be- und Entladen von Stoffen (Güllelager).

Die Beurteilung der Emissionsentwicklung dieser Emittentengruppe ist in die allge-meine wirtschaftliche Entwicklung der neuen Bundesländer eingeordnet. Sie ist ge-kennzeichnet durch ablaufende Anpassungsprozesse an die gesetzlichen Bestim-mungen der Bundesrepublik Deutschland (Übergangsregelungen für die Gültigkeit immissionsrechtlicher Gesetze und Verordnungen aus dem Einigungsvertrag), durch Investitionsunsicherheit infolge unklarer Zukunftssaussichten für die Unternehmen sowie fehlende Mittel für weitergehende Investitionen in einzelnen Unternehmen. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen des Emissionskatasters ein Maßnahme-katalog erarbeitet, der für die einzelnen Anlagengruppen eine Sammlung möglicher Maßnahmevorschläge und deren Effizienz aus der Sicht der bei Umsetzung zu reali-sierenden Emissionseinsparungen untersucht. Daraus sind für jede einzelne Anlage konkrete Maßnahmevorschläge abgeleitet worden, aus denen die Betreiber und Überwachungsbehörden

32

- eine Bewertung der Anlage hinsichtlich des Beitrages zum Emissionsaufkommen im Bezugsjahr und in der Prognose ersehen können,

- Umrüstungsmöglichkeiten bzw. Veränderungsmöglichkeiten im technologischen Prozess dargestellt bekommen,

- Vorschläge zu weitergehendem Untersuchungsbedarf bzw. Gutachten abgeleitet erhalten,

- durch Mengen- und Stoffbilanzen in die Lage versetzt werden, das Emissionsver-halten einzelner Anlagenbestandteile genauer einschätzen zu können und daraus Schwerpunkte für schrittweise Investitionen zur Emissionsminderung abzuleiten /GA1/, /GA2/.

Unter Zugrundelegung wahrscheinlicher Umsetzung von Emissionsminderungsmaß-nahmen wurde eine Emissionsprognose für die Emittentengruppe "Genehmigungs-bedürftige Anlagen" erstellt (Tab. 3.1.2.1-3 ff.). Demnach werden drastische Verringe-rungen der Emissionsmengen prognostiziert, wobei der deutliche Rückgang des Emissionsaufkommens bei der Anlagengruppe Steine/Erden, Glas, Keramik, Baustoffe mit seinem Emissionsschwerpunkt im Gebiet Bad Berka aus der Sicht der Einordnung dieser Stadt als Kurstadt besonders bemerkenswert ist. Die ausgewiesenen drastischen Reduktionen der Gesamtemissionen beruhen einer-seits auf der Umstellung von Anlagen auf den neuesten Stand der Technik, anderer-seits auf Verfahrensänderungen insbesondere bei o. g. Anlagengruppe. Tab. 3.1.2.1-3: Emissionsprognose OGD für die genehmigungsbedürftigen Anlagen,

Prognosehorizont 2000 (Angaben gerundet)

Anlagen-Obergruppen nach 4. BImSchV OGD- Emissionen [kg/a] 1993 2000 Veränderung um [%]

Wärmeerzeugung, Bergbau, Energie 3.243 1.758 - 46 Steine/Erden, Glas, Keramik, Baustoffe 180.520 81.630 - 55 Nahrungs-, Genuss- und Futtermittel 335 248 - 26 Verwertung/Beseitigung von Reststoffen 3 3 0 Lagerung, Be- und Entladen von Stoffen 21.945 21.945 0 Summe 206.050 105.580 - 49

Tab. 3.1.2.1-4: Emissionsprognose anorganischer Gase für die

genehmigungsbedürftigen Anlagen Prognosehorizont 2000 (Angaben gerundet)

Anlagen-Obergruppen nach 4. BImSchV Emissionen anorganischer Gase [kg/a]

1993 2000 Veränderung um [%] Wärmeerzeugung, Bergbau, Energie 1.930.580 113.420 - 94 Steine/Erden, Glas, Keramik, Baustoffe 30.729.000 251.280 - 99 Nahrungs-, Genuss- und Futtermittel 408 214 - 48 Verwertung/Beseitigung von Reststoffen 268 268 0 Lagerung, Be- und Entladen von Stoffen 5.387 5.387 0 Summe 32.665.000 370.570 - 99

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Tab. 3.1.2.1-5: Emissionsprognose Staub für die genehmigungsbedürftigen Anlagen Prognosehorizont 2000 (Angaben gerundet)

Anlagen-Obergruppen nach 4. BImSchV Staubemissionen [kg/a]

1993 2000 Veränderung um [%] Wärmeerzeugung, Bergbau, Energie 200.540 160 -100 Steine/Erden, Glas, Keramik, Baustoffe 663.830 128.540 -81 Nahrungs-, Genuss- und Futtermittel 414 413 0 Verwertung/Beseitigung von Reststoffen 2 2 0 Lagerung, Be- und Entladen von Stoffen 8.498 2.550 -70 Summe 873.280 131.670 - 85

Für die klimarelevanten Stoffe wurde im Prognoseansatz abgeschätzt, dass sich die Emissionen bei Methan und Distickstoffoxid nicht wesentlich verändern werden. Für Kohlendioxid ist eine Zunahme auf 189.000 t/a ermittelt worden, das entspricht einem Anstieg des Emissionsaufkommens gegenüber 1993 um 22 %. Diese Veränderungen ergeben sich trotz besserer Ausnutzung der Brennstoffe infolge Umstellung der Heizungsanlagen von Braunkohlefeuerung auf Gas sowie der Reduzierung der Kesselgesamtleistung um ca. 40 MW auf Grund des Einsatzes einer thermischen Nachverbrennung. Der Erschließung von zusätzlichen CO2-Minderungspotentialen kommt unter diesen Umständen eine besondere Bedeutung zu. Dabei sind solche Maßnahmen zur besse-ren Nutzung der Energieträger bzw. der Verwendung CO2-neutraler Brennstoffe (Biomasse), wie z. B. − Ausbau der Kraft-Wärmekopplung, − konsequente Verwertung von Abwärme in industriellen Prozessen, − Einsatz regenerativer Energieträger als Brennstoff, insbesondere Biogas und Prü-

fung des Einsatzes von Reststroh und Holzabfällen zur Energieerzeugung in stärkerem Maße umzusetzen, um die von der Bundesregierung anvisierten Minde-rungen bei der Emission von Treibhausgasen zu erreichen. 3.1.3.2 Emissionskataster "Sonstige nicht genehmigungsbedürftige Anlagen" Für diese Emittentengruppe gilt insbesondere, dass die wirtschaftliche Umbruchsitua-tion in den neuen Bundesländern starken Einfluss auf Neugründung, Ausweitung oder Verringerung des Betriebsumfangs und damit des Stoffdurchsatzes oder gar Be-triebseinstellung von Anlagen hat, die keiner Genehmigung im Sinne der 4. BImSchV zu ihrem Betrieb bedürfen. Im Bezugsjahr 1993 waren von 400 Unternehmen des Untersuchungsgebietes, die in den zu erfassenden Branchen gemeldet waren, lediglich 22 % mit relevanten Emis-sionsquellen erfasst. Das Emissionskataster berücksichtigt 95 Unternehmen mit 101 Anlagen. Diese konzentrierten sich auf die in Tabelle 3.1.2.2-1 aufgeführte Bran-chen.

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Tab. 3.1.2.2-1: Emissionsrelevante Anzahl sonstiger nicht genehmigungsbedürftiger

Anlagen

Branche Anzahl Chemischreinigungsanlagen 3 Druckereien 8 Elektrotechnische Geräte (Lackier- und Entfettungsanlagen) 4 Emissionsrelevante Anlagen (Anlagen, die in der 4. BImSchV aufgeführt sind, aber wegen der Mengenbegrenzung nicht genehmigungsbedürftig sind)

3

Holzverarbeitung (Lackieranlagen, Tischlereien) 12 Kohlehalden 3 Lagerung organischer Flüssigkeiten (außerhalb Tankstellen) 6 Lackierereien (Reparaturlackierung) 4 Massentierhaltung 4 Metallverarbeitung (Lackier- und Entfettungsanlagen) 31 Räuchereien 12 Tankstellen 8 Umschlag/Lagerung staubender Güter 3

Summe 101 Das Emissionsaufkommen dieser Emittentengruppe ist in Tabelle 3.1.2.2-2 zusam-menfassend dargestellt. Unter dem eingangs erwähnten Aspekt unterlag diese Emit-tentengruppe einer hohen Dynamik bezüglich der Emissionsrelevanz der hiervon betroffenen Anlagen. Das betrifft beispielsweise: - die Umrüstung von Altanlagen (insbesondere Tankstellen, Oberflächenbehand-

lungsanlagen) nach dem Stand der Technik bis zum Auslaufen der Übergangsre-gelungen nach Einigungsvertrag,

- die Neugründung von Gewerben infolge eines Infrastrukturangleiches an die alten Bundesländer,

- das Auflassen uneffektiver oder in der Umrüstung kostenintensiver Altanlagen, - das Absinken der umgeschlagenen Stoffmengen oder Leistungen bei genehmi-

gungsbedürftigen Anlagen, so dass solche Anlagen in Zukunft zu den nicht geneh-migungsbedürftige Anlagen zählen werden.

Während einige dieser Entwicklungen gut quantifizierbar sind, wie beispielsweise das Umstellungspotential bei Tankstellen infolge von Veränderungen der Rechtsvor-schriften (20. und 21. BImSchV), sind Prognosen für die weitere Entwicklung von Ein-zelgewerben oder zu Anlagengrößen nur sehr unscharf zu treffen. Es ist jedoch für die Prognose des Emissionsaufkommens dieser Emittentengruppe generell davon auszugehen, dass in Zukunft infrastrukturelle Defizite, die im Bezugs-jahr gegenüber ähnlichen Gebieten der alten Bundesländer bestanden haben, abge-baut werden. Anlagen in neuangesiedelten Gewerben werden dabei so betrieben werden, dass die nach dem Stand der Technik vermeidbaren schädlichen Auswirkun-gen auf die Umwelt vermieden und nicht vermeidbare so gering wie möglich gehalten werden. Die prognostizierten Emissionsaufkommen dieser Emittentengruppe für den Prognosehorizont 1998 und 2003 sind in Tabelle 3.1.2.2-2 den Emissionen des Be-zugsjahres gegenübergestellt.

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Tab. 3.1.2.2-2: Jahresemissionen der Emittentengruppe Sonstige nicht genehmigungs-bedürftige Anlagen (Angaben gerundet)

Stoffgruppe 1993 [kg/a] 1998 [kg/a] Veränderung

um [%] 2003 [kg/a] Veränderung

um [%] OGD 179.100 160.790 -10 156.960 - 12

davon Methan 138.050 131.140 - 5 124.240 - 10 davon Benzol 311 213 - 21 281 - 10 davon Toluol 580 514 - 11 685 + 18

AoG 38.100 36.210 - 5 34.350 - 10 davon CO 452 447 - 1 470 + 4

davon Ammoniak 30.260 28.750 - 5 27.230 - 10 davon N2O 7.374 7.005 - 4 6.637 - 10

Staub 24.510 24.550 + 0 26.050 + 6

CO2 22.500 22.500 0 22.500 0

Bei branchenbezogener Betrachtung konzentrieren sich die Emissionen dieser Emit-tentengruppe − bei OGD (außer Methan) auf Tankstellen mit 68 % der Gesamtemission, − bei Methan auf die Massentierhaltung zu 100 %, − bei den anorganischen Gasen auf die Massentierhaltung zu 99 % und − bei Staub auf den Umschlag/Lagerung staubender Güter mit 49 %, gefolgt von

Kohlehalden (25 %) und sonstigen emissionsrelevanten Anlagen (23 %). Emissionen der Emittentengruppe "Sonstige nicht genehmigungsbedürftige Anlagen" verbleiben aufgrund niedriger Ableithöhen im Wesentlichen in der Nähe der Emis-sionsquelle. Für das Untersuchungsgebiet treten über 95 % aller Emissionen dieser Emittentengruppe in der Höhenklasse bis 10 m in die Atmosphäre ein, während keine Ableithöhen größer 30 m erhoben worden sind. Da sich die Emittenten meist an Hauptverkehrsstraßen (Tankstellen) oder oft auch in Gebieten mit Wohnnutzung be-finden, kommt der Vermeidung von Emissionen aus diesen Anlagen entsprechende Bedeutung zu, um Einwirkungen zu minimieren. Die Maßnahmevorschläge für diese Emittentengruppe zielen deshalb auf die Einhal-tung der in den Verordnungen zum BImSchG, wie der − 2. BImSchV: Verordnung zur Emissionsbegrenzung von leichtflüchtigen Halogen-

kohlenwasserstoffen − 7. BImSchV: Verordnung zur Auswurfbegrenzung von Holzstaub − 20. und 21. BImSchV: Verordnungen zur Begrenzung von Kohlenwasserstoffemis-

sionen aus der Lagerung und dem Umfüllen von Kraftstoffen sowie der Betankung von Kraftfahrzeugen

erhobenen gesetzlichen Forderungen, auf die Herstellung geschlossener Stoffkreis-läufe bzw. die Umstellung auf Lösungsmittel, die keine schädlichen Emissionen verur-sachen.

36

3.1.3.3 Emissionskataster "Nicht genehmigungsbedürftige Feuerungsanlagen" Im Emissionskataster wurden stationäre Feuerungsanlagen mit einer installierten Leistung − für feste Brennstoffe bis 1 MW, − für flüssige Brennstoffe unter Einsatz von Heizöl EL bis 5 MW und − für gasförmige Brennstoffe bis 10 MW erfasst. Die Ermittlung der Emissionen erfolgte durchgängig unter Anwendung der wärmebedarfsorientierten Methodik. Dabei wird zunächst ein Wärmeatlas für das Gebiet erarbeitet, aus dem der End-energieverbrauch für die Beheizung in einzelnen Straßenabschnitten oder Gemeinde-teilen sowie die installierten Heizungssysteme ersichtlich sind, die zur Deckung dieses Raumwärmebedarfes zur Anwendung kommen. Im Ergebnis lag damit eine vollstän-dige Datenerhebung vor, aus der auf Gebäudeebene und aggregiert auf Straßenab-schnitts- bzw. Gemeindeteilebene der Endenergieverbrauch, aufgeteilt auf die Ener-gieträger Fernwärme, Strom, Erdgas, Flüssiggas, Heizöl und Kohle sowie seine Ver-teilung auf Höhenklassen für das Untersuchungsgebiet ausgewiesen sind. Mittels Emissionsfaktoren für die jeweiligen Primärenergieträger erfolgt daraus die Berechnung des Emissionsaufkommens aus dieser Emittentengruppe. Aus den ermittelten Angaben ließen sich ableiten: − Gesamtemissionen für Stadt- bzw. Gemeindeteile, − Gesamtemissionen für Rasterflächen des Gauß-Krüger-Gitternetzes, − Summenwerte für einzelne Gemeinden, Städte und das gesamte Untersuchungs-

gebiet. Gegenüber der klassischen Darstellung im Raster des Gauß-Krüger-Gitternetzes sind durch die Aussagen zu einzelnen Stadt- und Gemeindeteilen genauere Lokalisierun-gen von Emissionen möglich, wodurch sich verbesserte Ansätze für emissionsmin-dernde Maßnahmen und die Wirkungsbeurteilung ergeben. Aus den Angaben des Wärmeatlasses ist im Rahmen der Arbeiten zum Emissions-kataster ein Ansatz für die Prognose des Endenergieverbrauches und der Heizungsanlagenstruktur erarbeitet worden. Dieser Ansatz berücksichtigt sowohl allgemeine Trends, wie − Wärmeschutzmaßnahmen an der bestehenden Gebäudesubstanz, − die Modernisierung und Erneuerung von Heizungsanlagen, − Einspareffekte durch Änderung des Verbrauchsverhaltens durch die Einführung der

verbrauchsabhängigen Abrechnung, − die Veränderung der Siedlungsstruktur durch Neubauten und Sanierungen, − die Neuerschließung von Gemeinden oder Gemeindeteilen mit Fernwärme, − die Umstellung von Kohle auf Fernwärme oder Gas bzw. Heizöl, als auch gebietsspezifische Besonderheiten, die bestimmte allgemeine Trends beein-flussen werden. Solche Spezifika beziehen sich auf − kontinuierliche Modernisierung der Heizungsanlagen, weil ein Austausch alters-

bedingt und in gewissem Umfang auch wegen der verschärften Grenzwerte der Verordnung über Kleinfeuerungsanlagen notwendig ist.

37

− Durchführung von Wärmeschutzmaßnahmen am Gebäude nur in beschränktem Umfang, weil die Kosten-Nutzen-Relation für die Eigentümer weniger günstig ist.

− Unsicherheiten in den Eigentumsverhältnissen führen zur Verzögerung von Maß-nahmen bzw. bei der Umsetzung bestehender kommunaler Konzeptionen zur Sa-nierung besonders der Innenstadtbereiche.

− Bei leitungsgebundenen Energieträgern ist die Umstellung von Stadt- auf Erdgas 1993 abgeschlossen worden. Neue Gebiete werden von den Gasversorgern in den Gemeinden unmittelbar um das Stadtkerngebiet von Weimar erschlossen.

− Bisherige Fernwärmenetze werden weiter betrieben, es ist damit zu rechnen, dass in bereits versorgten Gebieten die Fernwärmenutzung weiter zunimmt (Heizungs-umstellungen im Geschosswohnungsbau).

Tabelle 3.1.2.3-1 gibt die verdichteten Aussagen des Energieatlasses zur Deckung des Endenergieverbrauches durch die einzelnen Energieträger für das gesamte Untersuchungsgebiet wieder und stellt die im Bezugsjahr erhobenen Daten dem Prognosehorizont 2003 gegenüber. Demnach werden sich die Gesamtenergieumsätze zu Heizungszwecken im Untersuchungsgebiet in den nächsten 10 Jahren nur unwesentlich ändern, während sich insbesondere eine Substitution von Kohle als Primärenergieträger vorrangig durch Erdgas vollziehen wird. Leichte Steigerungen werden bei der Deckung des Energiebedarfs mit Fernwärme und Heizöl erwartet. Damit vollzieht sich ein deutlicher Trend in Richtung der Nutzung emissionsarmer Energieträger. Tab. 3.1.2.3-1: Struktur des Endenergieaufkommens im Untersuchungsgebiet (Angaben

gerundet)

Energieträger 1993 [MWh/a]

Anteil am Gesamtauf-

kommen [%]

2003 [MWh/a]

Anteil am Gesamtauf-

kommen [%]

Veränderung um [%]

Fernwärme 157.860 21,7 167.270 23,6 + 6 Heizstrom 10.340 1,4 10.340 1,5 0 Heizöl 95.720 13,1 135.670 19,1 + 42 Flüssiggas 15.520 2,1 3.040 0,4 - 80 Erdgas 194.650 26,7 325.460 45,9 + 67 Kohle 254.910 35,0 67.690 9,5 - 73 Summe 729.000 100,0 709.470 100,0 - 3

Diese Aussage lässt sich bei näherer Betrachtung der Emissionssituation erhärten. In den Tabellen 3.1.2.3-2 ff. sind die Ergebnisse der Emissionsermittlung für ausgewählte luftfremde Stoffe zusammengefasst dargestellt und um den Endenergieverbrauch, der zu Emissionen am Ort der Energieumsetzung im Sinne des vorliegenden Emissions-katasters führt, ergänzt. Um den Realisierungsstand der Zielstellung der Bundesregierung, bis 2005 die CO2-Emissionen um 25 - 30 % gegenüber 1987 zu senken, feststellen zu können, wurde auch Kohlendioxid ausgewiesen. Die Emissionsberechnungen zeigen im Detail /N1/, dass auf die Kohlefeuerungsanla-gen - beim klimarelevanten Kohlendioxid 57 %,

38

- bei den übrigen anorganischen Gasen 98 %, - bei organischen Gasen und Dämpfen 97 %, - bei Staub 99 % und - bei den polychlorierten Dibenzo-p-Dioxinen und -furanen 100 % aller Emissionen aus nicht genehmigungsbedürftigen Feuerungsanlagen entfallen, während Kohle als Energieträger nur mit 45 % zur Deckung des Endenergiebedarfes beiträgt. Tab. 3.1.2.3-2: Jahresemissionen der Emittentengruppe Nicht genehmigungsbedürftige

Feuerungsanlagen (Angaben gerundet)

Stoffgruppe 1993 [kg/a] 2003 [kg/a] Veränderung um [%]

AoG (außer CO2) 6.126.300 1.507.200 - 75 davon CO 4.698.100 1.312.600 - 72

davon NO2 131.180 89.710 - 32 davon SO2 1.290.700 103.700 - 92

OGD 191.970 56.680 - 70 davon PAK 3.050 170 - 94

davon Benzol 2.850 453 - 84 Staub 86.260 12.460 - 86 CO2 156.867.000 125.156.000 - 20

Tab. 3.1.2.3-3: Emissionsrelevantes Energieaufkommen

Emissionsbehafteter Energiebedarf

1993 [MWh/a]

2003 [MWh/a]

Veränderung um [%]

Summe 560.800 531.860 - 5 Die gegenüber der Senkung des Energiebedarfs höhere Verringerung der Kohlen-dioxidemissionen ist auf die veränderte Brennstoff-zusammensetzung i. V. m. moder-neren Heizungsanlagen zurückzuführen. Hinsichtlich der Relevanz der Emittentengruppe NGFA für die Immissionsbelastung ist festzustellen, dass - die Emissionen vorrangig in den Höhenklassen bis 30 m erfolgen, wobei rund 43 %

aller Emissionen von Schwefeldioxid, Staub und Kohlenmonoxid im Bereich bis 10 m abgegeben werden, während im Bereich ab 20 m nur noch 20 % aller Schadstoffe in die Luft übertreten,

- sich die Jahresemissionen auf die kalte Jahreszeit und insbesondere zu den mor-gendlichen und abendlichen Tageszeiten konzentrieren und zu diesen Zeitpunkten ein höherer Beitrag dieser Emittentengruppe zur Immissionsbelastung erfolgt, als es aus einer Gesamtjahresrechnung hervorgeht.

Es ist davon auszugehen, dass die Emissionen dieser Emittentengruppe als Immissio-nen in Emittentennähe wirksam werden (wie in Pkt. 2.3.3 beschrieben). Unter diesem Aspekt sind in den emissionsseitig am meisten belasteten Orten bzw. Stadtteilen

39

- Weimar-Nordvorstadt, - Weimar-Westvorstadt, - Weimar-Altstadt und - Bad Berka auch die höchsten emittentenbedingten Immissionen zu erwarten und deshalb Maß-nahmen der Emissionssenkung, vorrangig durch Energieträgerumstellung und Sanie-rung der Heizungsanlagen, schwerpunktmäßig dort vorzusehen und durchzuführen. Stundenemissionskataster Bisherige Emissionskataster weisen Emissionswerte als Summe über ein gesamtes Jahr aus. Diese Situation ist unbefriedigend, weil sich auf diese Weise eine Beurtei-lung der Spitzenwerte der Emissionen und der sich daraus ergebenden Emissions-belastung im Untersuchungsgebiet kaum durchführen lässt. Ausgehend von dem erstellten Emissionskataster Hausbrand, in dem die Luftschad-stoffemissionen summarisch in Rastern von 1 km x 1 km abgebildet wurden, sollte mit Hilfe eines "Stundenemissionskatasters" die räumliche und zeitliche Verteilung der Entstehung ausgewählter Luftschadstoffe in feinerer Auflösung als Beitrag zur Ursa-chenanalyse für das Stadtgebiet von Weimar untersucht werden. Das ist erforderlich, um für die emittentenbezogene Ursachenanalyse qualitativ und quantitativ begründete Aussagen oder spezifische Immissionssimulationen mit höherer Aussagekraft für ausgewählte Situationen (z. B. Smogwetterlage, Heizperiodentag, Sommertag) durchzuführen und den Anteil der durch nicht genehmigungsbedürftigen Feuerungsanlagen bedingten Immissionsbelastung abschätzen zu können. Zur feineren räumlichen Auflösung des Emissionskatasters wurden Raster mit der Kantenlänge 200 m x 200 m und die Blockflächen der kleinräumigen Gliederung Weimars genutzt. Die zeitliche Auflösung erfolgte in Jahres-, Wochen- und Tages-gängen (Stunden). Die Emissionsberechnung wurde mit einer speziellen Methodik, die sich u. a. auf die gemessenen stündlichen Verbrauchsdaten der Erdgasversorgungs-unternehmen, entsprechende meteorologische Daten des DWD, Emissionsfaktoren und Arbeitshypothesen stützt, durchgeführt. Die berechneten Emissionen können somit in feiner räumlicher Auflösung in Karten-form dargestellt und für die emittentenbezogene Ursachenanalyse, Situationsdarstel-lung oder spezielle Immissionssimulationen genutzt werden. Mit der innerhalb der Arbeiten zum Stundenemissionskataster entwickelten Methodik können die Endenergieeinsätze, bezogen auf die jeweiligen eingesetzten Energie-träger, in Stundenwerten ausgewiesen werden. Über die bereits im Emissionskataster "Nicht genehmigungsbedürftige Feuerungsanlagen" ausgewiesenen Emissionsfakto-ren lassen sich daraus im Jahresverlauf und stundenfein die jeweiligen Emissions-mengen ausweisen. Anhand der Smog-Periode vom 11.12.1991 bis 17.12.1991 in Weimar ist beispielhaft die Emissionsentwicklung in Abhängigkeit von den Schwankungen des Energiever-brauchs nachvollzogen worden. In diesem Zeitraum betrug der Anteil von Kohlehei-zungen 52 % am Gesamtenergieeinsatz von rund 24 GWh innerhalb dieser Periode. Durch Temperaturschwankungen im betrachteten Zeitraum ergibt sich eine Differenz von rd. 1,3 GWh Energieeinsatz zwischen dem kältesten und dem wärmsten Tag die-ser Smog-Periode. Mit 2,6 GWh Energieeinsatz am 17.12.1991, dem wärmsten Tag, werden nur knapp 67 % des Energieeinsatzes des kältesten Tages am 11.12.1991 erreicht. Für einen Arbeits- und einen Wochenendtag sind Tagesganglinien des Endenergie-einsatzes und des Emissionsverlaufs abgeleitet worden. Die Energieeinsätze und

40

Emissionen sind auf Blockebene und in kleinräumigen Rastern (200 m x 200 m) orts-bezogen dargestellt worden.

3.1.3.4 Emissionskataster "Verkehr" Bei der Berechnung der verkehrsbedingten Emissionen kam die in /HB 1993/ und /UBA 1994/ beschriebenen Methodik des Schichtenmodells erstmals im Freistaat Thüringen zur Anwendung. Dadurch und durch den feingliedrigen Aufbau des Stra-ßennetzes in Verbindung mit dem Schallimmissionsplan Weimar konnte davon ausgegangen werden, dass die Ausweisung der verkehrsbedingten Emissionen in deutlich besserer Qualität erfolgen würde, das heißt, dass die Ergebnisse der Analyse auch kleinräumig besser mit den tatsächlichen Gegebenheiten übereinstimmt. Damit sind diese Daten für weitere Planungen, insbesondere für die Untersuchung der lufthygienischen Relevanz verschiedener Planungsvarianten auf dem Verkehrssektor, besser als in der Vergangenheit üblich nutzbar. Für die räumliche Zuordnung einzelner Quellen ist als gemeinsame Grundlage für die Arbeitsgebiete Luftschadstoffe und Lärmemission das feingliedrige digitale Stadtmodell der Stadt Weimar verwendet worden. Im Folgenden werden die methodischen Bearbeitungsweisen und die Ergebnisse aus /HB 1993/ erläutert.

3.1.3.4.1 Verkehrsspezifische Kenngrößen − Analyse des Kfz-Verkehrs

Ausgangsgrößen für die Berechnung der Emissionen sind exakte und aktuelle Anga-ben zur Flächennutzung, feinstrukturierte Angaben zu Einwohnern, Beschäftigten und zugelassenen Kraftfahrzeugen. Darüber hinaus gehen Angaben zu Tempo-30-Zonen, Geschwindigkeitsbegrenzungen, Straßencharakteristik und Verkehrsbelastungen auf den jeweiligen Straßenabschnitten ein. Je genauer und differenzierter diese Daten zum Untersuchungsgebiet erhoben werden, um so exaktere Aussagen sind sowohl für die Gesamtemissionen im Gebiet als auch zu deren kleinräumiger Verteilung zu erwarten. Zur Ermittlung gebietsspezifischer Informationen wurden die bewährten Videobefah-rungen des Straßennetzes, insbesondere des gesamten Hauptstraßennetzes, durch-geführt. Nur durch eine derart feine Auflösung der erhobenen Informationen lässt sich die Sy-stemempfindlichkeit, insbesondere im Hinblick auf die zunehmende Bedeutung des Verkehrs i. V. m. § 40 (2) BImSchG und der EU-Rahmenrichtlinie, die die Verwendung von Modellen gegenüber teureren Messungen bevorzugen, steigern. − Erhebung der Verkehrsdatengrundlage nach

Tagesgruppen Montag bis Freitag (Mo. - Fr.), Samstag (Sa.) und Sonntag (So.); Langzeitzählungen mindestens ununterbrochen 7 Tage mit Plattenzählgeräten des Typs NC 90 an 33 Querschnitte im Nebenstraßennetz und 4 Querschnitten im Hauptstraßennetz Unterscheidung in die Kfz-Kategorien 1) • Pkw, • leichte Nutzfahrzeugen (lNfz mit einem zulässigen Gesamtgewicht bis 3,5 t)1,

41

• schwere Nutzfahrzeuge (sNfz mit einem zulässigen Gesamtgewicht über 3,5 t)1

zeitlichem Verkehrsablauf, der mit Hilfe von Messfahrten, die im untersuchten Gebiet Strecken mit einer Gesamtlänge von 28 km umfasst haben, erhoben wurde. Aus diesen Daten konnten für die jeweiligen Straßenabschnitte tageszeitbezogene Verkehrsmengen-Geschwindigkeits-Funktionen (Q-v-Funktion) ermittelt werden /RAS-W/. Diese Funktion charakterisiert die Abhängigkeit der mittleren Geschwindigkeit des Personen- und Güterverkehrs von der stündlichen Verkehrsmenge und können dann den einzelnen Typen von Linienquellen zugeordnet werden. Sie geben die gebietsspezifische Charakteristik des Verkehrsablaufs realitätsnah wieder.

− Linien- und Flächenquellen Üblicherweise wird zur Schadstoffemissionsberechnung das Straßennetz einer Stadt in Linien- und Flächenquellen aufgeteilt. Linienquellen umfassen dabei die stark be-fahrenen Straßen aus dem Haupt- und Nebenstraßennetz, während das übrige Ne-benstraßennetz zu Flächenquellen zusammengefasst und dort flächenbezogene Emissionen berechnet werden. Innerhalb des Straßennetzes im Untersuchungsgebiet erfolgte eine Differenzierung der Linienquellen nach folgenden Kriterien: − Straßen des allgemeinen Verkehrs außerhalb bebauter Gebiete, − Straßen innerhalb bebauter Gebiete mit Sammelfunktion, − sonstige Straßen innerhalb bebauter Gebiete mit durchschnittlichen täglichen Ver-

kehrsstärken (DTV) von mehr als 5.000 Kfz/24 h oder mit Lkw-Verkehrsstärken von mehr als 500 Kfz/24 h oder mit einem Lkw- Anteil von mehr als 20 %,

− Straßen mit einem DTV von mehr als 3.000 Kfz/24 h in isoliert liegenden Gemein-den oder Gemeindeteilen mit bis zu 5.000 Einwohnern.

Eine einzelne Linienquellen wird aus Straßenabschnitten zusammengefasst, auf denen annähernd homogene Verhältnisse bezüglich der Verkehrsstärke und des Ver-kehrsablaufes vorzufinden sind. Nach diesen Merkmalen wurden im untersuchten Gebiet 1055 Linienquellen mit einer Gesamtnetzlänge von rund 120 km definiert. Jeder Linienquelle wurden Streckenattribute entsprechend der Streckentypisierung nach /RAS-W/ zugeordnet, um sie hinsichtlich ihrer spezifischen Q-v-Funktionen und damit relevanten Fahrmustern charakterisieren zu können.

1 Diese Unterscheidung vollzieht sich konform mit den Vorschriften zur Unterteilung des DTV für die Ermittlung der Emissionen. Durch die Differenzierung nach Pkw, lNfz und sNfz und unterschiedlich verwendeter Antriebskonzepte werden die erheblichen Unterschiede im Emissionsverhalten dieser Fahrzeuggruppen, für die auch jeweils Emissionsfaktoren vorliegen, ausreichend berücksichtigt. Für die Ermittlung des Verkehrslärms sind nach den einschlägigen Vorschriften die Fahrzeuggruppen Pkw und Lkw zu bilden, wobei als Lkw alle Fahrzeuge mit mehr als 2,8 t zulässigem Gesamtgewicht zu zählen sind. Im erfassten Bestand für die Emissionsermittlung befinden sich aus Sicht der Verkehrslärmberechnung sowohl Lkw und Pkw in der Klasse der lNfz, während die Pkw und sNfz direkt zugeordnet werden können. Aus den Erfahrungen der differenzierten Nutzfahrzeug-Jahresfahrleistungen /HB 1994/ konnte der Anteil der Lkw zwischen 2,8 und 3,5 t in der Fahrzeuggruppe der lNfz mit 10 % abgeleitet werden, so dass auf diese Weise exakte Ausgangsdaten für die Berechnung des Verkehrsemissionskatasters und des SIP vorlagen.

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Das nicht innerhalb von Linienquellen erfasste, in der Regel geringer belastete Neben-straßennetz wurde zu 212 Flächenquellen mit einer Straßenlänge von 174 km zu-sammengefasst. Die Abgrenzung und Einteilung der Flächenquellen wurde an Hand der Lage im räumlichen Gefüge des Gebietes und der Flächennutzung durchgeführt. Die Flächenquellen werden im Allgemeinen durch die Anzahl der Einwohner, Be-schäftigten und Kfz-Dichte pro 1000 Einwohner charakterisiert. Als weitere charak-terisierende Größe einer Flächenquellen ist die "mittlere Entfernung zur nächsten Li-nienquelle", das heißt, diejenige Fahrstrecke, die im Mittel aller Fahrten zwischen einer angrenzenden Linienquelle und dem Ziel- bzw. Quellpunkt innerhalb der Flächenquelle zurückgelegt werden muss, zu werten. Der durch diesen methodischen Ansatz nicht erfasste Binnenverkehr kann auf Grund der Größe der Flächenquellen vernachlässigt werden. Auf dieser Grundlage lassen sich unter Verwendung bekannter Zusammenhänge zwi-schen den oben aufgeführten Kenngrößen einer Flächenquelle und deren Typisierung als Wohngebiet, Gewerbegebiet oder Gebiet mit Mischnutzung Daten zur Verkehrslei-stung innerhalb einer Flächenquelle ableiten. Um diese Daten jedoch auch für die Berechnung der Lärmemissionen verwenden zu können, ist es notwendig, auch das in Flächenquellen erfasste Nebenstraßennetz feingliedrig mit Verkehrsdaten zu belegen. Dazu ist innerhalb des bearbeiteten Pro-jektes ein Modell zur Ableitung von Verkehrsdaten einzelner Straßen in Flächenquellen entwickelt worden (vgl. Nebenstraßenmodell). Verkehrsnachfrage auf den Linienquellen Für die Ermittlung der Verkehrsnachfrage auf den einzelnen Linien- bzw. Flächen-quellen wurden Daten aus verschiedenen Datenquellen und Zeithorizonten durch Zählung oder Übernahme externer Daten erhoben, auf das Bezugsjahr hochgerechnet und untereinander plausibilisiert. Als Datenquellen fanden beispielsweise Verwendung − Verkehrsentwicklungsplan der Stadt Weimar mit Stand 1992, − Straßenverkehrszählung 1993 (SVZ '93), − Verkehrsdatenerfassung Weimar 1993 (Lomb-Consult), − Langzeitzählungen mit NC 90-Plattenzählgeräten 1994. Im Ergebnis von Hochrechnungen und Plausibilisierungen konnten durchschnittliche Verkehrsmengen (DTV) für die Tagesgruppen (Mo. - Fr., Sa., So.), aufgeschlüsselt nach den Anteilen innerhalb der Fahrzeuggruppen Pkw, lNfz und sNfz gewonnen werden /HB 1995/. Für das Untersuchungsgebiet wurden als höchstbelastete Straße außerorts die BAB A 4 mit einem DTV (Mo - Fr.) von ca. 48.000 Kfz/24 h und innerorts die B 7 mit DTV ca. 20.000 Kfz/24 h ermittelt. Gegenüber diesen in Ost-West-Richtung verlaufenden Straßen ist die nord-südwärts verlaufende B 85 außerorts mit ca. 8.000 Kfz/24 h im Norden und 15.000 Kfz/24 h südlich der Stadtgrenze Weimar eher mäßig belastet, während sie im Stadtzentrum im Bereich der Fuldaer/Trierer Straße mit ca. 21.000 Kfz/24 h ebenfalls maximale Verkehrsbelegungen ausweist. In der Ortsmitte von Bad Berka, wo die Bundesstraßen B 85 und B 87 gemeinsam geführt werden, treten mit ca. 15.000 Kfz/24 h ebenfalls relativ hohe Verkehrsstärken auf. Nebenstraßenmodell

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Zur Anwendung der Verkehrsdaten als gemeinsame Datengrundlage für die Erstellung des Verkehrsemissionskatasters und Schallimmissionsplanes waren detaillierte Untersuchungen im Nebenstraßennetz zu leisten. Für die Ableitung eines entspre-chenden Modells wurden 1. Strukturgrößen erhoben und den Strecken des Netzmodells detailliert zugeordnet und 2. Abhängigkeiten zwischen den Struktur- und Verkehrsgrößen untersucht. Als strukturabhängige Größen sind dabei eingeflossen: − Einwohner: pro Straßenzug und Straßenschlüssel bezogen,

− Beschäftigte: disaggregiert aus Angaben für die statistischen Bezirke und den Flächenquellen zugeordnet,

− Pkw- Bestand: ausgehend von den Angaben pro statistischem Bezirk Zu-ordnung des Pkw-Bestandes und der Einwohner-Verteilung auf einzelne Strecken,

− Netzstruktur: Differenzierung einzelner Strecken im Nebenstraßennetz nach Sammel- und Anliegerstraßen,

− Mittlere Entfer-nung:

Entfernung einzelner Strecken des Nebenstraßennetzes zu der nächsten Hauptlinienquelle (Zählergebnisse zeigten deut-liche Abhängigkeit des Verkehrsaufkommens von dieser Größe)

− Netzlänge: Länge des gesamten Straßennetzes im Einzugsbereich einer Flächenquelle.

Aus diesen strukturabhängigen Größen wurden 15 verkehrsunabhängige Strecken-attribute abgeleitet und aus den Langzeitzählungen entsprechend der Hochrechnung und Aktualisierung streckenspezifische Verkehrswerte ermittelt. Die Abhängigkeit der streckenspezifischen Verkehrswerte von den 15 verkehrsunab-hängigen Streckenattributen wurde mittels Regressionsanalysen (58 Variationen) un-tersucht und auf Plausibilität geprüft. Für die Prüfung wurden drei Kriterien angewendet: − Signifikanz der statistischen Aussage in Abhängigkeit von der Grundgesamtheit, − Verhältnis der im Jahre 1994 gezählten Werte zu den modellmäßig errechneten

Werten, − logische Nachvollziehbarkeit der ermittelten Gleichung. Zur Prüfung der Signifikanz der statistischen Aussage wurde das Bestimmtheitsmaß B und der Wahrscheinlichkeitswert (F-Wert) herangezogen. Der F-Wert sollte bei den Untersuchungen >95 % bzw. >97,5 % sein. Durch den Vergleich der gemessenen Werte und der berechneten Werte konnten diejenigen Zählstellen herausgesondert werden, die große Unterschiede zu den be-rechneten Werten aufwiesen und die damit für die weitere Analyse nicht heranzuzie-hen waren.

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Nach Auswertung der Regressionsgleichungen ergab sich, dass für Anliegerstraßen ein plausibler Zusammenhang zwischen dem Pkw-Bestand des Straßenabschnitts und der Verkehrsstärke in folgender Weise besteht: TVmo-fr-anl (Kfz/24 h) = 3,65 Pkwzst + 521

mit: Tvmo-fr-anl = täglicher Verkehr Montag-Freitag für Anliegerstraßen

Pkwzst = zugelassene Pkw im Bereich der Zählstelle Aufgrund der ermittelten Beziehung beträgt die Grundbelastung der Anliegerstraßen 521 Kfz/24 h. Diese Grundbelastung ist durch den Schleich- bzw. Parksuchverkehr erklärbar. In Abhängigkeit der im Quellbereich zugelassenen Fahrzeuge erhöht sich die Verkehrsmenge entsprechend der Formel. Für Sammelstraßen besteht ein plausibler Zusammenhang zwischen der Anzahl der Beschäftigten, dem Pkw-Bestand, der mittleren Entfernung zur nächsten Linienquelle und der Verkehrsstärke: TVmo-fr-sam (Kfz/24 h) = 0,763 Beschfq + 1,290 * (Pkwneb+Pkwhau) - 1,362 * Entflq + 1.645 mit: TVmo-fr-sam = täglicher Verkehr Montag-Freitag für Sammelstraßen Beschfq = Beschäftigte der zugehörigen Flächenquelle Pkw-bestneb = Pkw-Bestand der Nebenstraßen der Flächenquelle Pkw-besthau = Pkw-Bestand der Hauptstraßen der Flächenquelle Entflq = Entfernung zur nächsten Linienquelle Die Grundbelastung für Sammelstraßen beträgt nach diesem Modell 1645 Kfz/24 h, die in Abhängigkeit vom Pkw-Bestand und der Anzahl der Beschäftigen zunimmt. Da-bei ist der Einfluss des Pkw-Bestandes größer als der durch die Beschäftigten hervor-gerufene Fahrzeugverkehr. Mit größer werdender Entfernung zur nächsten Linien-quelle nimmt die Verkehrsstärke ab, da die Anzahl der angebundenen Anliegerstraßen und damit die Anzahl der zu berücksichtigenden Einwohner und Beschäftigten abnimmt. Werkverkehre wurden im Rahmen des gewählten Ansatzes zur Ermittlung der Fahr-leistung in den Gewerbegebieten implizit berücksichtigt, da für deren Bestimmung nur unabhängige Variablen wie Einwohnerzahl, Beschäftigtenzahl und mittlere Fahrweite zur nächsten Linienquelle herangezogen werden, während die Länge des Straßen-netzes innerhalb der Flächenquelle keine Berücksichtigung findet. Damit ist die Fahr-leistung in Gewerbegebieten unabhängig davon, ob diese auf Firmengelände oder auf öffentlichem Straßenraum erbracht wird. Tagesganglinien Tagesganglinien der stündlichen Verkehrsstärken beschreiben den zeitlichen Verlauf der Verkehrsnachfrage und den Verkehrsablauf auf Linien- und Flächenquellen. Sie werden für die Fahrzeuggruppen Pkw, lNfz, sNfz und für die Tagesgruppen Mo. - Fr., Sa., So. ausgewiesen. Als Eingangsdaten für die Entwicklung der typisierten Tages-gänge wurden die Stundenwerte aus den Langzeitzählstellen ausgewertet. Dabei werden mittels einer Clusteranalyse Zählstellen mit ähnlichem Tagesverlauf zu einem

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Cluster zusammengefasst, so dass daraus ein mittlerer Tagesgang je Cluster ermittelt werden kann. Mit Hilfe dieser typisierten Tagesgänge ist eine Zuweisung auf Linienquellen, für die explizit keine Tagesganglinien vorliegen, über das querschnittsspezifische Verhältnis der Vormittag/Nachmittagskurzzeitzählungen möglich. Die jahreszeitliche Schwankung der Verkehrsmengen wurde nicht im Untersuchungs-gebiet selbst bestimmt, sondern auf Grundlage normierter Jahresganglinien aus der Literatur /HB 1995/ entnommen. Bestandszusammensetzung der Fahrzeugflotte Mit der technisch detaillierten Aufgliederung der deutschen Bestandszusammenset-zung in Fahrzeugschichten werden nach / UBA 1994/ im Allgemeinen 21 Pkw-Schichten und 5 lNfz-Schichten festgelegt. Dabei weisen innerhalb einer Schicht die verschiedenen Fahrzeugtypen aus technischer Sicht ähnliches Emissionsverhalten auf. Als weiterer Parameter ist für Schichten mit hoher Bestandshäufigkeit das Hub-raumvolumen von Bedeutung, so dass es zunächst notwendig ist, den gesamten Fahr-zeugbestand eines Untersuchungsgebietes gemäß der Schichtung des Emissions-faktorenverfahrens aufzuschlüsseln. Dabei erfolgt eine Einteilung nach Antriebsart, Aufbauergänzung, Hubraum und Jahr der Erstzulassung auf der Grundlage der stati-stischen Daten des Kraftfahrtbundesamtes /KBA 1994/. Zusätzlich wurden, der Spe-zifik des Untersuchungsgebietes folgend, Schichten zusammengefasst bzw. neu ein-geführt (Tabelle 3.1.2.4-1). Dieser so genannte statische Bestand gliedert sich für Pkw in

− 8 % Diesel-Antriebskonzepte (überwiegend schadstoffreduziert) − 45 % Fahrzeuge mit geregeltem Katalysator − 35 % Fahrzeuge mit konventionellem 4-Takt-Otto-Motor − 2,4 % Zweitakter − 9,6 % bedingt schadstoffreduzierte Otto-Motoren und für lNfz in − 67 % mit Dieselantrieb − 32 % mit Otto-Motoren.

Für die Berechnung der Emissionen wird jedoch ein so genannter dynamischer Be-stand fahrleistungsgewichtet zugrunde gelegt, der die im realen Verkehrsgeschehen beobachteten unterschiedlichen spezifischen Fahrleistungen verschiedener Fahr-zeugkonzepte auf unterschiedlichen Straßenkategorien widerspiegelt. Dazu wurden für Stadt- und Landstraßen einerseits sowie für Autobahnen Umrechnungen aus dem statischen zum dynamischen Bestand mit Koeffizienten vorgenommen, die aus Unter-suchungen zu den Jahresfahrleistungen in den Neuen Bundesländern 1993 ermittelt worden waren /HB 1994/. Tabelle 3.1.2.4-1 stellt die signifikanten Unterschiede zwi-schen statischem und dynamischem Bestand in den verschiedenen Schichten des Untersuchungsgebietes gegenüber. Durch eine solche Fahrleistungsgewichtung wird der Flottenmix im realen Verkehr realitätsnah abgebildet.

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Tab. 3.1.2.4-1: Statische und dynamische Pkw-Bestandszusammensetzung für das Un-tersuchungsgebiet (Bezug 1.7.94)

Schicht Erläuterung Bestand

statisch dynamisch Stadt- und

Landstr. Autobahnen

D1 GKat, ab 1987, < 1,4l 19,1% 12,3% 7,1% D2 GKat, ab 1987, 1,4l bis 2,0l 23,0% 29,6% 30,5% D3 GKat, ab 1987, > 2,0l 1,8% 4,1% 9,0% D4 GKat, vor 1987 1,1% 1,3% 1,5% D5 UKat, < 1,4l 2,2% 1,4% 0,8% D6 UKat, 1,4l bis 2,0l 1,9% 2,5% 2,6% D7 sonst. schadstoffred., < 1,4l 3,2% 2,1% 1,2% D8 sonst. schadstoffred., 1,4l bis 2,0l 1,0% 1,3% 1,3% D9 konvent., ab 1986, < 1,4l 7,3% 4,7% 2,7% D10 konvent., ab 1986, 1,4l bis 2,0l 1,5% 2,0% 2,0% D11 konvent., ab 1986, > 2,0l 0,3% 0,6% 1,4% D16 Diesel, konvent., vor 1986, < 2,0l 1,5% 2,3% 3,5% D17 Diesel, konvent., vor 1986, > 2,0l 0,3% 0,4% 0,6% D18 Diesel, schadstoffred., ab 1986, < 2,0l 4,7% 7,1% 10,6% D19 Diesel, schadstoffred., ab 1986, > 2,0l 1,5% 2,3% 3,5% D20 Diesel, XXIII bzw. 91/441/EWG 0,3% 0,4% 0,7% D21 Zweitakter 2,4% 3,6% 2,7% D22 Viertakter, RGW -Fahrzeuge 6,0% 3,9% 2,2% O85 konvent., vor 1986 (Schicht D12, D13

und D14 aus /UBA 1994/) 20,9% 18,3% 16,2%

3.1.3.4.2 Emissionsfaktoren Die Emissionsfaktoren beschreiben den spezifischen Schadstoffausstoß der ver-schiedenen Fahrzeugschichten, bei der eine an der Jahresfahrleistung gewichtete Bestandszusammensetzung an der Verkehrsmenge auf einer Linien- oder Flächen-quelle vorausgesetzt wird. Damit berücksichtigt man die unterschiedlichen spezifischen Laufleistungen der verschiedenen Fahrzeugschichten auf den unterschiedlichen Straßenkategorien. Der Flottenmix, der im realen Verkehr vorzufinden ist, wird durch solch eine Fahrleistungswichtung realistisch abgebildet. Nach den angewandten Berechnungsverfahren, Fahrzeugschichteneinteilung und Emissionsfaktoren, die für 10 Fahrmuster auf Stadt- und Landstraßen und zusätzlich für Autobahnfahrten im Bereich von 75 - 135 km/h vorlagen, ließen sich daraus gebietsspezifische Emissionsfaktoren ermitteln /HB 1995/.

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Fahrmuster beschreiben dabei charakteristische Verkehrsabläufe innerorts/außerorts und auf der Autobahn. In Auswertung der Messfahrten, die zur Analyse des Verkehrs-ablaufs durchgeführt wurden, erfolgte eine Analyse der Fahrmuster nach den Kriterien: - mittlere Geschwindigkeit, - Anteil der Konstantfahrt, - Standzeit, - Beschleunigung und - Verzögerung. Auf dieser Grundlage ist dann eine Zuordnung spezifischer Fahrmuster zu jeder Lini-enquelle möglich. Neben den Fahrmustern müssen folgende emissionsrelevanten Parameter als multi-plikative Faktoren berücksichtigt werden: − Kaltstarteinfluss (kompensiert den höheren Schadstoffausstoß bei kaltem Motor) − Längsneigung (Steigung/Gefälle der Straßen in Stufungen von +/- 2 %) − Laufleistung bei G-Kat-Fahrzeugen (Korrekturfaktor zur Wirksamkeit des Kataly-

sators) Während für den mittleren Kraftstoffverbrauch und die klassischen Emissionskenn-größen Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Stickoxide und Partikel auf vorliegende Basisfaktoren zurückgegriffen werden konnte, erfolgte die Bestimmung von Emis-sionsfaktoren für − die Bleiemissionen aus dem Verbrauch des verbleiten Kraftstoffes, − SO2 aus dem Schwefelanteil der Kraftstoffe, − Ruß aus den Partikelemissionsfaktoren. (der Rußanteil beträgt 70 % der Partikel-

emissionen /HB 1995 /). Die spezifizierten Emissionsfaktoren werden nach folgender Formel gebildet: EFfza,fm,s,t = ∑ ( FLk,t ⋅ EFk,fm,s,t ⋅ F1k,v,s ⋅ F2k,v,s,te)

fza = Fahrzeugart (Pkw, lNfz, sNfz)

fm = Fahrmuster / mittlere Fahrgeschwindigkeit für BAB

s = Schadstoff

t = Straßentyp

k = Schicht (z. B. für Pkw D1,...,D21, O85)

te = mittlere Außentemperatur

FL = Fahrleistungsgewichteter Anteil der Schicht im regionalen Bestand

EF = Schichtemissionsfaktor nach /UBA 1994, UBA 1995/

F1 = Faktor zur Berücksichtigung der GKat-Laufleistung

F2 = Faktor zur Berücksichtigung des Kaltstartverhaltens (unter Berücksichtigung des Anteils der innerorts mit kaltem Motor erbrachten Fahrleistung an der gesamten In-nerortsfahrleistung) oder der Längsneigung (eine multiplikative Verknüpfung beider Einflüsse ist nach /UBA 1994/ nicht zulässig)

Da zum Zeitpunkt der Erstellung des Emissionskatasters Verkehr das 'Handbuch Emissionsfaktoren' des UBA noch nicht vorlag, wurden die untersuchungsspezifischen Emissionsfaktoren wie oben beschrieben, auf der Grundlage der Schichtemis-sionsfaktoren /UBA 1994, UBA 1995/, die auch die Grundlage des Handbuches bilden, ermittelt. Die Definition von Verkehrssituationen, wie sie im Handbuch verwendet werden und die sich aus Linearkombination von Fahrmustern ergeben, lag zum Bearbeitungszeit-

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punkt noch nicht vor, weshalb die ursprünglich definierten Fahrmuster verwendet wur-den. Die Berücksichtigung der zeitlichen und räumlichen Variation der Fahrmuster gewährleistet hierbei eine realistische Abbildung der Verkehrsablaufzustände. Neben den üblicherweise in Verkehrskatastern berechneten Emissionen erfolgte die Berücksichtigung klimarelevanter Gase und weiterer luftfremder Stoffe. Dazu wurde für die Berechnung der klimarelevanten Gase auf Emissionsfaktoren aus /BMU 1994/ zurückgegriffen, während die Emissionsfaktoren für die Schadstoffe Benzol, Toluol, Xylol, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, Benzo(a)pyren, PCDF und PCDD für den fließenden Verkehr den Arbeiten von /VW 1988, VELDT 1991, ST 1991/ entnommen worden sind. Emissionsfaktoren für OGD und Benzol für den ruhenden Verkehr (Verdunstungs-emissionen z. B. durch Tankatmung und Abstellvorgänge) sind in /IER 1991/ veröf-fentlicht. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sind auch die verschiedenen Eingangsgrößen der Emissionsfaktorenberechnung bezüglich ihrer Abhängigkeiten untersucht worden. In einer ersten Gegenüberstellung sind die Emissionsfaktoren nach Fahrzeugkate-gorien für die 3 Fahrzeuggruppen Pkw, lNfz und sNfz näher untersucht worden. Wie aus Tabelle 3.1.2.4-2 und 3.1.2.4-3 hervorgeht, treten bei den Schadstoffen NOX, CO2 und Partikel wesentlich höhere spezifische Emissionen der sNfz und auch lNfz ge-genüber dem Pkw auf (bei lNfz Faktor 10 und bei sNfz Faktor 50). Daraus folgt, dass neben einer möglichst genauen Erfassung der Fahrzeuggesamt-menge auf einem Querschnitt eine realitätsnahe Fahrzeuggruppentrennung für die Emissionsberechnung unbedingt erforderlich ist. Tab. 3.1.2.4-2: Vergleich der Emissionsfaktoren zwischen Pkw und lNfz (Bezug 1.7.94)

FMPkw vm, Pkw OGD CO NOx CO2 PAR [km/h] lNfz/Pkw lNfz/Pkw lNfz/Pkw lNfz/Pkw lNfz/Pkw

'stop and go' 5,3 0,64 0,63 2,98 1,07 10,95 2 19,9 0,68 0,68 1,81 1,38 10,11 3 32,1 0,68 0,67 1,59 1,43 9,45 4 37,5 0,65 0,71 1,37 1,42 9,02 5 46,2 0,66 0,68 1,46 1,47 9,64 7 58,4 0,64 0,73 1,45 1,53 12,08 6 60,6 0,61 0,73 1,31 1,48 12,28 9 72,0 0,61 1,00 1,40 1,61 11,16 10 76,7 0,58 0,98 1,37 1,63 10,66 8 78,3 0,54 1,08 1,23 1,58 10,48

BAB 75,0 0,70 0,78 1,63 1,52 7,84 BAB 85,0 0,69 0,88 1,59 1,60 8,10 BAB 95,0 0,69 1,04 1,55 1,68 8,22 BAB 105,0 0,64 1,18 1,51 1,82 8,30 BAB 115,0 0,79 1,47 1,34 1,85 8,22 BAB 125,0 0,77 1,39 1,16 1,83 8,25

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Tab. 3.1.2.4-3: Vergleich der Emissionsfaktoren zwischen Pkw und sNfz (Bezug 1.7.94)

FMPkw vm, Pkw OGD CO NOx CO2 PAR [km/h] sNfz/Pkw sNfz/Pkw sNfz/Pkw sNfz/Pkw sNfz/Pkw 'stop and go' 5,3 4,22 0,85 49,52 4,69 113,19

2 19,9 3,11 0,92 14,13 3,92 107,15 3 32,0 3,06 0,87 12,09 4,20 96,73 5 46,2 2,49 0,88 10,48 4,21 68,89 7 58,8 2,31 0,73 8,65 4,25 55,85 6 60,6 2,10 0,66 7,46 3,98 56,97 10 76,7 1,36 0,54 7,08 4,81 47,35

BAB 85,0 1,86 0,58 9,21 5,45 30,07

Weiterhin wurde der Einfluss der Fahrleistungsgewichtung des Kfz-Bestandes näher betrachtet (Tabelle 3.1.2.4-4). Vergleicht man die Emissionsfaktoren des fahrleistungsgewichteten Bestandes mit den Emissionsfaktoren des statischen Bestandes, so treten bei den Schadstoffen OGD, CO und NOX positive Abweichungen auf, das heißt, durch Verwendung des statischen Bestandes ergeben sich höhere Emissionsfaktoren. Betrachtet man die Schadstoffe CO2 und Partikel, so treten negative Abweichungen auf, das heißt, der statische Bestand führt zu niedrigeren Emissionsfaktoren. Diese Verschiebung der Emissionsfaktoren wird hauptsächlich durch die spezifischen Fahr-leistungen der Otto-Motoren mit großem Hubraum und der Dieselfahrzeuge verur-sacht. Tab. 3.1.2.4-4: Verhältnis der Pkw-Emissionsfaktoren, berechnet mit statischer Bestands-

zusammensetzung, gegenüber Emissionsfaktoren auf der Basis fahr-leistungsgewichteter Bestandszusammensetzung für Innerortsstraßen (IGO), Außerortsstraßen (AGO) und Autobahnen (BAB) (fahrleistungs-gewichtete Emissionsfaktoren = 1)

OGD CO NOx CO2 PAR innerorts (IGO) 1,01 1,12 1,08 0,98 0,66 außerorts (AGO) 1,01 1,14 1,10 0,98 0,66 BAB 1,26 1,35 1,19 0,96 0,44

Untersucht man weiterhin den Einfluss des Kaltstartanteiles in Abhängigkeit von der Fahrweitenverteilung, so stellt man fest, dass die Höhe des Kaltstartzuschlages von der Temperaturverteilung des untersuchten Gebietes und der spezifischen Strecken-länge (Fahrweite mit kaltem Motor) abhängig ist. Bei erhöhtem Kaltstartfahrleistungs-anteil ergeben sich für die Schadstoffe CO und OGD deutlich höhere Emissionsfakto-ren. Der Schadstoff NOX zeigt keine so deutliche Abhängigkeit (Tabelle 3.1.2.4-5).

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Tab. 3.1.2.4-5: Verhältnis der Pkw-Emissionsfaktoren, berechnet mit Berücksichtigung

des Kaltstarteinflusses, gegenüber Emissionsfaktoren ohne Berücksichtigung des Kaltstarteinflusses) für Innerortsstraßen (IGO), Außerortsstraßen (AGO) und Autobahnen (BAB) (Emissionsfaktoren ohne Kaltstarteinfluss = 1)

OGD CO NOx CO2 PAR

innerorts (IGO) 2,33 2,61 1,01 1,15 1,25

außerorts (AGO) 1,75 1,92 1,01 1,08 1,14

BAB 1,03 1,04 1,01 1,01 1,01 Die Höhe der berechneten Emissionen wird weiterhin durch das Verfahren der Fahrmusterzuordnung bestimmt. Dabei können zwei unterschiedliche Methoden zur Anwendung kommen: - Zuordnung über die nicht verkehrsstärkenabhängige Streckentypisierung, - Zuordnung über die Q-v-Funktion (verkehrsstärkenabhängig nach /RAS-W/). Ermittelt man über beide Methoden die Emissionsmengen und vergleicht dann die Differenzen, so tritt nur bei OGD eine größere Abweichung von über 5 % auf, wenn eine nicht verkehrsmengenabhängige Typisierung vorgenommen wird. In einer weiteren Untersuchung ist die Emissionsmenge der organischen Gase und Dämpfe im Verhältnis der Emissionen aus dem Abgas zu den Verdunstungsemis-sion durch Tankatmung und verbunden mit Abstellvorgängen quantifiziert worden. Es konnte herausgearbeitet werden, dass der Verdunstungsanteil i. allg. 25 % der Ge-samt- OGD-Emissionen beträgt. Die erhebliche Höhe dieses Anteils macht es erfor-derlich, die Verdunstungsemissionen exakt in den vordefinierten Flächenquellen über die Anzahl der zugelassenen Fahrzeuge zu ermitteln. Im Ergebnis der vorgenommenen Einzeluntersuchungen lässt sich feststellen, dass durch die konsequente Anwendung der neuen Berechnungsmethodik nach /UBA 1994/ unter − exakter Erfassung der Belegungsdaten in 3 Fahrzeugkategorien (Pkw, lNfz und

sNfz), − fahrleistungsgewichtetem Kfz-Bestand bei Pkw und lNfz, − genauer Ermittlung der Fahrweite für die Bestimmung des Kaltstartanteil, − exakter Fahrmusterzuordnung nach möglichst verkehrsmengenabhängiger Zuord-

nung über die Q-v-Funktion, − quellenbezogene Zuordnung der Verdunstungsemissionen eine verbesserte Qualität bei der Bestimmung gebietsspezifischer Emissionsfaktoren erreicht werden konnte, aus der sich exaktere Ergebnisse bei der feinräumigen und situationsgetreuen Abbildung der verkehrsspezifischen Emissionen erwarten lassen. 3.1.3.4.3 Entwicklungsszenario für die Emissionsprognose Für die Emissionsprognose sind sowohl die Entwicklung der Mobilität und des zur Verfügung stehenden Straßenraumes und damit verbundener Fahrleistungsprognosen für den motorisierten Individualverkehr (MIV) und Straßengüterverkehr einzubeziehen als auch Ansätze zur technischen Entwicklung der Kraftfahrzeuge und Kraftstoffe fortzuschreiben, die sich in veränderten Emissionsfaktoren widerspiegeln.

51

Danach wird sich bis 2010 die Verkehrsmenge (i. V. m. der Bestandsentwicklung) auf Autobahnen in Thüringen gegenüber 1994 auf 120,5 % erhöhen, während die Ver-kehrsentwicklung auf den sonstigen Straßen mit 118,2 % in Bezug auf 1994 etwas geringer ausfällt. Der durchschnittliche jährliche Verkehrszuwachs beträgt bei diesem Ansatz 1,25 %. Für den motorisierten Güterverkehr wird im Nahverkehr kurz- und mittelfristig von einer Beibehaltung der gegenwärtigen Fahrleistungen ausgegangen, während im Güterfern-verkehr von einer jährlichen Zunahme ausgegangen wird, die der des Personen-verkehrs entspricht. Zur Entwicklung des Prognoseszenarios wurde der Stufenplan für die Senkung der europäischen Abgasgrenzwerte zugrunde gelegt. Die Prognose der Pkw-Emissions-faktoren berücksichtigt danach folgende Ansätze /HB 1995/: 1. Die Hälfte der 1995 zugelassenen Pkw erfüllen schon die Grenzwerte der 2. Stufe

und 90 % der 1996 zugelassenen Pkw. Ab 1997 erfüllen alle neu zugelassenen Pkw die Grenzwerte der 2. Stufe der Abgasnorm.

2. Die Einführung der 3. Grenzwertstufe beginnt 2004, so dass in diesem Jahr ca. 50 % und ab 2006 alle neu zugelassenen Pkw die Grenzwerte erfüllen. Diese An-nahme wurde in Anlehnung an die in /IFEU 1993/ prognostizierte Bestandszu-sammensetzung im Jahr 2010 getroffen. Hierbei wurde angenommen, dass sich im Jahr 2010 die Verhältnisse in den Alten und Neuen Bundesländern angeglichen haben.

3. In Anlehnung an /PR 1991/ wurde eine jährliche Kraftstoffverbrauchsreduktion bei Neuzulassungen von Otto-Pkw um -1 % und von Diesel-Pkw um -0,4 % angesetzt.

4. Der Schwefelgehalt im Dieselkraftstoff wurde für das Prognosejahr 1998 mit 0,05 Gewichtsprozent veranschlagt. Für die Prognosejahre 2005 und 2010 wurde eine weitere Absenkung des Schwefelgehalts im Dieselkraftstoff auf 0,02 Ge-wichtsprozent angenommen. Als Nebenprodukt dieser Schwefelabsenkung wurde eine Reduktion der Partikelemissionen von -15 % für 1998, 2005 und 2010 ange-setzt. Der Schwefelgehalt im Ottokraftstoff wird mit 0,02 Gewichtsprozent für das Prognosejahr 1998 und mit 0,01 Gewichtsprozent für 2005 und 2010 angesetzt.

5. Beim Ottokraftstoff wurde ein Verbrauchsanteil an verbleitem Kraftstoff von 3,1 % 1998, 0,6 % 2005 und 0,2 % 2010 angenommen.

6. In Anlehnung an /PR 1993/ wurde angenommen, dass in den Prognosejahren nur noch 2-Takt-Pkw mit einem heute modernen Vergaser im Verkehr beobachtet werden. Dadurch ergibt sich für die OGD- und CO-Emissionen dieser Fahrzeuge eine Minderung um 20 % im Innerortsverkehr, um 30 % im Außerortsverkehr und um 40 % beim Autobahnverkehr.

Die Prognose der Emissionsfaktoren für lNfz erfolgte unter Beachtung der Mitte 1993 vom EU-Umweltrat verabschiedeten Richtlinie 93/59/EWG, in der die zulässigen Emissionen für die Serienprüfung von lNfz ab Oktober 1994 separat geregelt worden sind. In der Typklasse bis 1,25 t zulässiges Gesamtgewicht entsprechen diese Grenz-werte denen der Pkw nach 1. Stufe der Richtlinie 91/441/EWG. Somit ergeben sich aufgrund der erforderlichen Emissionsreduktion zur Einhaltung der Grenzwerte der 2. und 3. Stufe des Stufenplanes für die lNfz die gleichen Minderungen wie bei den Pkw. Für die Abschätzung der Emissionsfaktorenentwicklung wurden deshalb analoge emissionsbezogene Annahmen, wie die bei den Pkw beschriebenen, getroffen. Bei der Prognose der Emissionsfaktoren für sNfz wurde von den Richtli-nien 88/77/EWG und 91/542/EWG ausgegangen, die seit 1988/90 in drei Stufen die

52

Grenzwerte von CO, Kohlenwasserstoffen, Stickoxiden und Partikeln für die Serien-prüfung vorschreiben. Darüber hinaus liegt ein Vorschlag der Bundesrepublik Deutschland für eine weitere Stufe analog zu den Verfahrensweisen für die Begren-zung der Pkw-Abgasemissionen vor /BMU 1993/. Den Vorgaben dieser Richtlinien gemäß wurden Minderungsfaktoren für Emissionen von Fahrzeugen, die der 2. und 3. Stufe entsprechen, ermittelt, wobei davon ausgegangen worden ist, dass die Fahr-zeugflotte im Analysejahr schon die Grenzwerte der Stufe 1 der Richtlinie 91/542/EWG einhält. Diese Annahme ist durch die neuen in /UBA 1994/ veröffentlichten Emissionsfaktoren für sNfz auch gerechtfertigt, die deutlich niedrigere Werte aufweisen als nach älteren Emissionsfaktoren zu erwarten gewesen war. Mit Ausnahme der Entwicklung des Kraftstoffverbrauchs wurden auch für die sNfz die für Pkw und lNfz getroffenen Annahmen für die Prognose der Emissionsfaktoren übernommen. Für den Kraftstoffverbrauch wurde für Neuzulassungen ab 1994 eine Senkung um -4 % angenommen, außerdem wurde der Anstieg der installierten Mo-torleistung mit einem jährlichen Anstieg der Stickoxidemissionen bis 2000 um 3 % berücksichtigt. Für die Emissionsprognose sind, ausgehend von dem beschriebenen Szenario, zwei gegenläufige Tendenzen berücksichtigt worden. Einerseits steigen die Fahrleistungen des motorisierten Verkehrs stetig an und erreichen punktuell jährliche Steigerungs-raten von rund 3 %, wobei die Fortsetzung dieses Trends in verschiedenen Studien durchaus unterschiedlich bewertet wird. Andererseits wirkt die Verschärfung der Abgasgesetzgebung auf EU-Ebene gegen-läufig auf die Entwicklung der Schadstoffemissionen, wobei nicht zu verkennen ist, dass sich Umwälzungen im Bestand der gebietsspezifischen Fahrzeugflotte nur lang-sam vollziehen werden. Kennzeichnend dafür sind Trends wie: - In den Jahren 1990 bis 1993/94 hat in Folge der politischen Veränderungen eine

bedeutende Umwälzung des Fahrzeugbestandes stattgefunden, es erfolgte eine weitgehende Ausrüstung mit Neufahrzeugen. Damit ist das Umstellungspotential von ungeregelten Altfahrzeugen auf Fahrzeuge mit geregeltem Katalysator im Pkw-Be-reich bereits in hohem Maße ausgeschöpft.

- Bei Neuzulassungen ist gegenwärtig eine steigende Tendenz zu Fahrzeugen mit leistungsfähigerer Motorisierung zu beobachten, in deren Folge das mögliche Po-tential zur Senkung der Abgasemissionen durch den infolge der Übermotorisierung höheren Kraftstoffverbrauch nicht voll durchschlagen wird.

- Bestandsänderungen bei schweren Nutzfahrzeugen werden nur langsam vollzogen. Abgasfilter bzw. abgasoptimierte Motorentechnik gehören gegenwärtig noch nicht zum Stand der Technik.

3.1.3.4.4 Ergebnisse der Emissionsberechnung Die für das Bezugsjahr 1994 durchgeführte Emissionsberechnung zeigte, dass der überwiegende Teil der Jahresfahrleistung sowie der Schadstoffemissionen auf den Linienquellen erbracht wird. Größere Abweichungen zeigen sich nur bei den OGD im Bereich der Flächenquellen. Wegen der mit den Abstellvorgängen verbundenen Ver-dunstungsemissionen wurde dort ein Anteil von ca. 40 % der OGD-Gesamtemissio-nen im Untersuchungsgebiet ermittelt. Tab. 3.1.2.4-6: Jahreswerte für Fahrleistung, Kraftstoffverbrauch und Emissionen aus

dem Straßenverkehr auf Linien- und Flächenquellen im Bezugsjahr 1993/94 (Angaben gerundet)

53

Parameter Gesamt- menge

Linienquellen Anteil [%]

Flächenquellen Anteil [%]

Fahrleistung [Mio km/a]

349,1 313,3 89 35,8 11

Kraftstoffverbrauch [t/a] 29.784 25.857 87 3.927 13 Schadstoff [t/a]

Gesamt- menge



CO 4.632 3.723 80 909 20 NOx 579 540 93 40 7 SO2 37 35 91 3 9 OGD 958 595 62 362 38 Partikel 31 29 93 2 7 Pb 0,24 0,2 84 0,04 16 Klimarelevante Gase [t/a]

Gesamt- menge



CO2 88.925 77.383 87 11.542 13 N2O 9 8 89 1 11 CH4 36 28 78 8 22

Neben der räumlichen Zuordnung der Emissionen auf die Linien- und Flächenquellen sowie auf die Beurteilungsflächen des Gauß-Krüger-Rasters wurde auch eine Vertei-lung auf die Stadt- und Gemeindeflächen ausgewiesen. Daraus geht hervor, dass der Anteil der Stadt Weimar an den Gesamtemissionen am größten ist (bei den meisten Parametern über 50 %). Emissionsschwerpunkte bilden die Autobahn BAB A 4 und höherbelastete Linien-quellen, die sich durch hohe Stickoxid-, Schwefeldioxid- und Partikelemissionen her-vorheben. Die Ursachen dafür sind in den großen Fahrleistungsanteilen mit hohen Geschwindigkeiten und den hohen Anteilen schwerer Nutzfahrzeuge auf diesen Quellen zu suchen. Daneben sind auch relativ hohe Emissionsdichten, insbesondere bei Kohlenmonoxid und OGD in den Zentren von Weimar und Bad Berka zu ver-zeichnen, die ihre Ursache in den hohen Fahrleistungsdichten, den niedrigen Ge-schwindigkeiten und nicht zuletzt im Kaltstarteinfluss haben. Die Ergebnisse der Prognoseberechnungen und ihre Gegenüberstellung zu den er-mittelten Emissionen im Bezugsjahr zeigt Tabelle 3.1.2.4-7.

54

Tab. 3.1.2.4-7: Jahreswerte der Fahrleistung, des Kraftstoffverbrauches und der Emis-

sionen aus dem motorisierten Verkehr im Bezugs- und Prognosejahr (Angaben gerundet)

Parameter 1993/94 1998 Veränderung

um [%] Fahrleistungskenngrößen Jahresfahrleistung [MioKm/a] 349,1 392,3 +12 Kraftstoffverbrauch [t/a] 29.784 31.710 +6 Emissionen luftfremder Stoffe Kohlenmonoxid [t/a] 4.632,3 3.736,9 - 19 Stickoxide [t/a] 579,3 499,9 - 14 Schwefeldioxid [t/a] 38,6 19,2 - 50 OGD [t/a] 957,5 688,4 - 28 Partikel [t/a] 31,1 19,6 - 37 Blei [t/a] 0,24 0,1 - 58 Emissionen von Treibhausgasen Kohlendioxid [t/a] 88.925 96.436 + 8 Distickstoffoxid [t/a] 9,3 12,8 + 38 Methan [t/a] 36,4 31,8 - 13 Emissionen sonstiger nicht limitierter Schadstoffe Benzol [t/a] 35,4 26,6 - 25 Toluol [t/a] 73,6 51,7 - 30 Xylol [t/a] 30,8 22,1 - 28 PAK [kg/a] 135,1 102,7 - 24 B(a)P [g/a] 38,0 28,8 -24 PXDD/ PXDF als I-TE [mg/a] 2,2 1,9 -14

Für das Untersuchungsgebiet ist der Verkehr mit Dieseltriebfahrzeugen der Bahn nicht zu vernachlässigen. Die Berechnung des Emissionsaufkommens hat jedoch die Dominanz des Straßenverkehrs deutlich werden lassen. Wie aus Tabelle 3.1.2.4-8 hervorgeht, erreicht der Schienenverkehr im Bezugsjahr lediglich bei den Stickoxiden mit 11 %, Schwefeldioxid mit 16 % und Partikelemissionen mit 17 % der verkehrs-bedingten Gesamtemissionen nennenswerte Anteile.

55

Tab. 3.1.2.4-8: Gegenüberstellung von Emissionen des Straßen- und Eisenbahnverkehrs

im Bezugsjahr 1993/94 (Angaben gerundet) Schadstoff [t/a] Gesamt-

menge Straßenverkehr Anteil

[%] Schienenverkehr Anteil

[%] CO 4.652 4.632 99 20 1 NOx 649 579 89 70 11 SO2 46 39 84 8 16 OGD 959 958 99 1 1 Partikel 38 31 83 6 17 Klimarelevante Gase [t/a]

Gesamt- menge

Straßenverkehr Anteil [%]

Schienenverkehr Anteil [%]

CO2 94.953 88.925 94 6.028 6 Zum Krebsrisiko durch verkehrsbedingte Luftschadstoffemissionen Der motorisierte Verkehr beeinflusst die gesundheitlichen Aspekte der betroffenen Bevölkerung auf verschiedene Weise. Neben den Auswirkungen von Lärm und den Unfällen bestehen auch Zusammen-hänge zwischen verkehrsbedingten Emissionen und anteiligen Gesundheitsrisiken durch Luftschadstoffe mit kanzerogener Wirkung gegenüber dem Gesamtrisiko (Luftpfad/Nahrungskette) /Wieben 1995/. In die vorliegende Arbeit wurden deshalb zur Zuordnung qualitativer Gefährdungs-potentiale unter Berücksichtigung der Emissionen der nach /LAI 1992, 1994, EPA 1986, WLB 1995/ angegebenen Schadstoffe mit kanzerogener Wirkung einbezogen. Von den sieben wichtigsten kanzerogen wirkenden Luftschadstoffen wurden Dieselruß, Benzol (s. Abb. 3.1.2.4-1) und PAK (Leitsubstanz Benzo(a)pyren) berücksichtigt /LAI 1994, UMK 1994/, die zum großen Teil vom Kfz-Verkehr emittiert werden. Mit Hilfe der Risikofaktoren ist es möglich, die Relevanz der verschiedenen Schad-stoffe bezüglich des Krebsrisikos zu bestimmen. Demnach ergibt sich bei Berücksich-tigung der Emissionsmengen im Innerortsbereich unbeachtlich der Verwendung der Absolutmengen der Partikel- bzw. Rußemission statt nur des lungengängigen Anteils für Ruß ein deutlich höheres Krebsrisiko gegenüber Benzol oder gar B(a)P. In einer speziellen Kartendarstellung wurde dieses Risiko in seiner räumlichen Vertei-lung als qualitatives Gefährdungspotential dargestellt (vgl. HB 1995, Karte 10.3). Das qualitative Gefährdungspotential wurde aus den streckenbezogenen Emissionen der oben genannten Stoffe und den stoffspezifischen Risikowerten ermittelt, wobei die anteiligen Emissionsmengen der einzelnen Stoffe jeweils mit ihrem Krebsrisiko gewichtet eingegangen sind. Die so festgestellten höchsten qualitativen Gefährdungspotentiale wurden für die Straßen des westlichen Stadtrings und die westliche B 7 (Erfurter Straße) zwischen der Zufahrt nach Tröbsdorf und dem Stadtring festgestellt /HB 1995/.

56

Abb. 3.1.2.4-1: Emissionskataster Weimar, Gefährdungspotential qualitativ, ermittelt aus streckenabschnittsbezogenen Emissionen in Verbindung mit 'unit-dose'-Werten für den Schadstoff Benzol, Bezugsjahr 1993/94

3.1.3.4.5 Lärmemissionen des Kfz-Verkehrs Die erarbeitete gemeinsame Datenbank für die Medien Luft und Lärm muss unter-schiedlichen Anforderungen gerecht werden, um auch die Berechnung von Lärm-emissionen zu ermöglichen. In diesem Zusammenhang sind Unterschiede bei der Festlegung der Linien- und Flächenquellen und Unterschiede bei den verkehrlichen Eingangsgrößen zu nennen. Hierfür ist auch das bereits beschriebene Nebenstra-ßenmodell von Bedeutung. Für das Stadtgebiet Weimar wurden auf der Grundlage dieser gemeinsamen Datenbank Lärmemissionen berechnet. Zu berücksichtigende zeitliche und räumliche Varianzen sind in der Tabelle 3.1.2.4-9 zusammengestellt.

Tab. 3.1.2.4-9: Vergleich zeitlicher und räumlicher Varianz der Datengrundlagen für Luft und Lärm

Merkmal Luft Lärm Quelleneinteilung − Linienquellen (LQ):

− Flächenquellen (FQ): − Straßenabschnitte:

Hauptverkehrsstraßen/Hauptsammelstraßen durch LQ begrenztes Gebiet ohne Ausweisung der Neben-straßen Unterteilung nach Zustand des Verkehrsablaufes

− LQ: − FQ: − Straßenabschnitte:

alle Straßen mit Nebenstraßen einschließlich gering belasteter Anliegerstraßen großflächige Parkplatzanlagen, gewerbliche Teilflächen feingliedrige Unterteilung (Fahr-bahnoberfläche, Geometrie, u. a.)

verkehrliche Eingangsgrößen (Verkehrsmodell/Verkehrsablauf)

− stundenfeine Verkehrsstärken nach Tagesgruppen (Mo-Fr, Sa, So u. Feiertag) und typisierten Tagesganglinien bzw. Wochen-, Monats-, und Jahresganglinien

− Ableitung von Verkehrsablaufparametern (mittlere

stündliche Geschwindigkeit, instationäre Fahrzu-stände) i. V. m. Q-v-Funktion

− i. d. R. für Tag- und Nachtzeitbereich auf Basis jah-resmittlerer DTV maßgebend stündliche Verkehrs-stärke u. Lkw-Anteile (nach Straßengattungen)

− fehlende projektbezogene Daten zum

Verkehrsablauf, Pauschalansätze mit Bezug auf zulässige Geschwindigkeit (abschnittsweise)

Emissionsmodell − Kfz: Pkw, lNfz ≤ 3,5 t

sNfz > 5,5 t − differenzierte Emissionsfaktoren (Schichten,

Verkehrssituation, Kaltstart u. a. ) − Flottenzusammensetzung

(fahrleistungsgewichtet/gebietsbezogen) − Stundenmittelwerte

− Kfz: Lkw > 2,8 t − Lkw-Anteile nach Tabelle oder gemittelt Tag/Nacht − DTV oder Stundenmittelwerte (Tabelle 3)

Geländemodell/Datenbankstruktur Hindernis- und Emittentengeometrie

− GKK mit 7 Stellen (Auflösung: Meter-Bereich)

− GKK mit 8 Stellen (Auflösung: Dezimeter-Bereich/intern 10 -2 m)

58

Unterscheidung bei der Einteilung in Linien- und Flächenquellen In der Regel werden bei der Ermittlung von Lärmemissionen Straßen generell als "Linienquellen" erfasst, bis hin zu relativ schwach belasteten Anliegerstraßen. Lediglich großflächige Parkplatzanlagen, Rangierbahnhöfe und größere Umschlagterminals für den kombinierten Verkehr werden auch beim Lärm als verkehrliche Flächenquellen definiert. Im Zusammenhang mit der Erstellung eines Schadstoffemissionskatasters Verkehr ist bislang eine Einteilung in Linien- und Flächenquellen üblich, wobei zu den Linienquel-len i. w. das Hauptverkehrsstraßennetz bis hin zu den Hauptsammelstraßen zu zählen ist. Das übrige, in der Hauptsache deutlich geringer belastete Netz der Straßen mit Sammel- und Anliegerfunktion wird zu Flächenquellen zusammengefasst. Diese kön-nen bezogen auf die Gesamtstraßenlänge eines Untersuchungsgebiets einen Anteil von 70 - 80 % aufweisen, bei einem Fahrleistungsanteil von lediglich 10 - 15 %. Im Untersuchungsgebiet Weimar ist dieser Anteil der Flächenquellen an der Jahresfahr-leistung mit 11% berechnet worden. Darüber hinaus sind auch die Kriterien für die Abschnitts- und Unterabschnittsbildung bei beiden Medien unterschiedlich, wobei im Bereich Lärm die Zahl der zu bildenden Unterabschnitte i. d. R. deutlich größer ist als im Bereich der Luftschadstoffe, z. B. auf-grund des Einflusses der Fahrbahnoberfläche auf die Geräuschemissionen und nur schalltechnisch relevanter Einflussgrößen im Ausbreitungsweg (Reflektionsflächen mit unterschiedlichem Absorptionsgrad, niedrige Beugungskanten, Bebauungslücken,...). Differenzierung von Fahrzeugarten Bei der Einteilung der Kraftfahrzeuge nach Fahrzeugarten werden für die Berechnung von Lärmemissionen und Luftschadstoffemissionen unterschiedliche Abgrenzungen zugrunde gelegt. So unterscheidet man für die Berechnung von Lärmemissionen Pkw und Lkw > 2,8 t zulässigem Gesamtgewicht. Dagegen wird zur Berechnung der Schadstoffemissionen i. d. R. nach Pkw, lNfz (≤ 3,5 t zulässigem Gesamtgewicht) und sNfz (> 3,5 t zulässigem Gesamtgewicht) differenziert. Bereits in der Verkehrserfas-sung bestehen diesbezüglich sowohl bei manuellen als auch bei automatischen Erhe-bungen Abgrenzungsprobleme, die zu inhomogenen Verkehrsanteilen führen können. Verkehrliche Eingangsgrößen Während das Berechnungsverfahren für Lärm (16. BImSchV, DIN 18005, RLS90) von mittleren Bedingungen eines Jahres ausgeht, ist der Algorithmus für die Berechnung von Schadstoffemissionen meist auf eine Mittelwertbetrachtung stundenfeiner Emis-sionen für definierte Tagesgruppen ausgerichtet. Für die Lärmberechnungen im Be-reich Straßenverkehr werden i. d. R. für den Tages- und Nachtzeitbereich auf der Ba-sis von jahresmittleren DTV-Werten maßgebende stündliche Verkehrsstärken und Lkw-Anteile abgeleitet. Die Faktoren sind spezifisch für Straßengattungen angegeben, wobei die Fahrzeuggruppe Lkw alle Fahrzeuge über 2,8 t zulässigem Gesamtgewicht enthält. Wenn keine projektbezogenen Daten zum Verkehrsablauf vorliegen, werden die pauschalen Ansätze zur Berechnung der Lärmemission herangezogen, bei denen nur die zulässigen Geschwindigkeiten für Pkw und Lkw abschnittsweise eingehen. Es können auch Teilansätze zur Anwendung kommen. Für den Bereich Luft hingegen werden üblicherweise für die Tagesgruppen Mo. - Fr., Sa. und So. + Fei. mittlere stündliche Verkehrsstärken auf der Basis von tagesgrup-

59

penspezifischen DTV-Werten über typisierte Tagesganglinien abgeleitet. Aufgrund der unterschiedlichen spezifischen Emissionsverhältnisse wird nach den Fahrzeuggruppen Pkw, lNfz und sNfz unterschieden. Eine weitere zeitliche Varianz bei der Schad-stoffemissionsberechnung kann über sogenannte Wochen-, Monats- und Jahres-ganglinien erfolgen, soweit derartige Daten z. B. aus dem Dauerbetrieb von repräsen-tativen Langzeitzählstellen regional verfügbar sind. Als weitere wesentliche Eingangs-größen sind für die stundenfeine Betrachtung entsprechende Verkehrsablaufparame-ter in Form von mittleren Geschwindigkeiten und für das neue Emissionsfaktorenver-fahren zusätzlich instationäre Fahrzustände, insbesondere Stauanteile, abzuleiten. Datenbankstruktur Die bisherigen Ausführungen zeigen die unterschiedliche Komplexität der Ab-schnittseinteilung und der Bereitstellung der Eingangsdaten für die Ermittlung von Lärm- und Luftschadstoffemissionen. So sind in beiden Fällen abschnittsspezifisch eine Reihe von Attributen, wie Streckenmerkmale und verkehrliche Daten zu ermitteln. Es wird aber auch deutlich, dass aufgrund einer simultanen Erarbeitung der Grundla-gen für Schallimmissionspläne und Luftreinhaltepläne die medienspezifisch erforderli-chen Daten aus einer einheitlichen Datenbasis abgeleitet werden können. Hiervon sind Synergieeffekte zu erwarten, die sich in der Reduktion des i. d. R. hohen Aufwandes für die Datenaufnahme und -aufbereitung niederschlagen werden. Darüber hinaus ist aufgrund einer einheitlichen Datenbasis der Pflege- und Aktualisierungsaufwand deutlich geringer. In Abbildung 3.1.2.4-2 sind in einer schematischen Gegenüberstellung die Vorgehens-weisen zur Ermittlung von Schadstoff- und Lärmemissionen dargestellt. Zusätzlich ist gekennzeichnet, an welchen Stellen Verknüpfungen (Schnittstellen) notwendig sind, um eine gemeinsame Datenbank der Grundlagendaten zu nutzen. So muss das für die Lärmemissionsberechnung notwendige hochaufgelöste Linienquellennetz Grundlage der Datenbank sein. Zusätzlich können die für die Schadstoffemissionsberechnung notwendigen mittleren stündlichen Verkehrswerte der verschiedenen Fahrzeuggruppen anstelle der pauschalen Werte nach der Vorgabe der RLS 90 (vgl. "Ermittlung von Lärmemissionen") zur Berechnung der lärmrelevanten Verkehrsgrößen eingesetzt werden. Vorgehensweise bei der Ermittlung von Lärmemissionen Die verwendeten Berechnungsverfahren basieren auf den Richtlinien für den Lärm-schutz an Straßen (RLS 90) /FGSV 1990/. Die Schallemission vom Verkehr auf einer Straße oder einem Fahrstreifen wird durch den Emissionspegel Lm,E gekennzeichnet. Ausgangswert ist der Mittelungspegel Lm

(25), der den fahrstreifenbezogenen Lärmpegel in 25 m Entfernung bei freier Schallausbreitung in Abhängigkeit von der Ver-kehrsstärke und dem Lkw-Anteil (> 2,8 t zulGG) angibt.

60

Die Berücksichtigung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit, der Art der Straßenober-fläche und der Längsneigung anhand von additiven Korrekturgliedern ergibt den Emissionspegel Lm,E = Lm

(25) + Dv + DStrO + DStg mit Lm

(25): Mittelungspegel in dB(A) D: Korrekturzuschläge (v = Geschwindigkeit, StrO = Straßenoberfläche, Stg = Steigung) Der Mittelungspegel Lm

(25) wird nach der RLS90 durch folgende Gleichung ermittelt Lm

(25) = 37,3 + 10 lg ( M (1+0,082 p) ) [dB (A)] mit M: maßgebende stündliche Verkehrsstärke in Kfz/h p: Lkw-Anteil (> 2,8 t zulGG) in % Die maßgebende stündliche Verkehrsstärke (M) und der Lkw-Anteil (p) werden für den Tagbereich (6.00 bis 22.00 Uhr) und den Nachtbereich (22.00 bis 6.00 Uhr) getrennt berechnet. In der RLS 90 sind Standardwerte zur Ermittlung der maßgebenden stündli-chen Verkehrsstärken und des Lkw-Anteils aus der mittleren täglichen Verkehrsstärke eines Jahres straßenklassenspezifisch angegeben (siehe Tabelle 3.1.2.4-9). Tab. 3.1.2.4-10: Standardwerte zur Berechnung der maßgebenden stündlichen

Verkehrsstärken M in Kfz/h und maßgebenden Lkw Anteile p (über 2,8 t zulässiges Gesamtgewicht) in % (nach RLS 90)

tags (6.00 - 22.00 Uhr) nachts (22.00 - 6.00 Uhr) Straßengattung M p M p [Kfz/h] [%] [Kfz/h] [%] 1 Bundesautobahnen 0,06 DTV 25 0,014 DTV 45 2 Bundesstraßen 0,06 DTV 20 0,011 DTV 20 3 Landes-, Kreis- und

Gemeindeverbin-dungsstraßen

0,06 DTV 20 0,008 DTV 10

4 Gemeindestraßen 0,06 DTV 10 0,011 DTV 3 Die für die alternative Berechnung notwendigen verkehrlichen Grundlagendaten des lärmrelevanten Linienquellennetzes (Haupt- und Nebenstraßen), die für das Untersu-chungsgebiet Weimar zur Berechnung der Schadstoffemissionen Verwendung fanden, wurden bereits erläutert. Aus diesen Daten wurden für den Tagbereich (6.00 bis 22.00 Uhr) und für den Nachtbereich (22.00 bis 6.00 Uhr) die maßgebenden Verkehrsstärken M sowie die Lkw-Anteile p für jeden Abschnitt des Netzes aus den stündlichen Ganglinien abgeleitet. Gegenüber den pauschalen Ansätzen der Tabelle 3.1.2.4-10 erlaubt die hier eingesetzte Methodik die Ableitung von realistischeren Wer-ten. Die prinzipielle Vorgehensweise hierzu ist in Abbildung 3.1.2.4-3 schematisch dar-gestellt.

61

Abb. 3.1.2.4-2: Gegenüberstellung der prinzipiellen Vorgehensweise zur Ermittlung von Schadstoff- und Lärmemissionen mit Kennzeichnung der Verknüpfungspunkte bei gemeinsamer Grundlagendatenbank

62

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

t Kfz

Mt = [ ( ( t7 + ..... + t22 )Mo/Fr / 16 *250* DTVKfz, Mo/Fr ) + (.....)Sa + (.....)So ] / 365 Mn = [ ( ( t23 + ..... + t6 )Mo/Fr / 8 * 250* DTVKfz,Mo/Fr + (.....)Sa + (.....)So ] / 365

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

t Lkw

pt = [ [ ( ( t7 + ..... + t22 )Mo/Fr / 16 * 250 * DTVLkw, Mo/Fr ) + (.....)Sa + (.....)So ] / 365 ] / Mt * 100 pn = [ [ ( ( t23 +..... + t6 )Mo/Fr / 8 * 250 * DTVLkw, Mo/Fr) + (.....)Sa + (.....)So ] / 365 ] / Mn * 100

Abb. 3.1.2.4-3: Prinzipielle Vorgehensweise zur streckenspezifischen Ermittlung der maßgebenden stündlichen Verkehrsstärken (M) und Lkw-Anteile (p) aus stündlichen Tagesganglinien (mit ti = Anteil der jeweiligen Tages-verkehrsstärke, i = Tagesstunde)

63

Gemäß dieser Vorgehensweise wurden die entsprechenden Emissionspegel für das Haupt- und Nebenstraßennetz in Weimar berechnet. Die sonstigen lärmrelevanten, streckenspezifischen Kenngrößen (Neigung, Straßenoberfläche, Geschwindigkeits-begrenzungen) sind in der Datenbank differenziert mit enthalten. Die streckenspezifi-schen Lkw-Anteile (> 2,8 t zulGG) tags und nachts sind aus der Fahrzeugartendiffe-renzierung der Emissionsberechnung ermittelt worden (sNfz > 3,5 t zulGG + x% lNfz ≤ 3,5 t zulGG). Der Prozentsatz x der Fahrzeuge zwischen 2,8 und 3,5 t zulGG wurde auf Basis der differenzierten Nutzfahrzeug-Jahresfahrleistungen /HB 1994/ abgeleitet und beträgt im Bundesdurchschnitt ca. 10 %. Die streckenabschnittsspezifischen Angaben zur Straßenoberfläche wurden der durchgeführten Videobefahrung bzw. dem Schallimmissionsplan (SIP) Weimar mit Stand 1991/92 entnommen. Die Zuschläge zur Berücksichtigung der verschiedenen Fahrbahnoberflächen wurden gemäß Tabelle 3.1.2.4-11 zugeordnet, wobei für die der-zeit noch häufig anzutreffenden Fahrbahnen in Asphaltbeton mit schlechtem Zustand ein Pegelzuschlag in der Höhe des für Pflaster mit ebener Oberfläche vorgesehenen Wertes angesetzt wurde. Tab. 3.1.2.4-11: Verwandte Korrekturpegel für unterschiedliche Straßenoberflächen

(nach RLS 90)

Straßenoberfläche DStrO in dB(A) bei zulässiger Höchstgeschwindigkeit von

30 km/h 40 km/h > 50 km/h Asphaltbeton (guter Zustand) 0 0 0 Beton 1,0 1,5 2,0 Pflaster mit ebener Oberfläche, Asphaltbeton (schlechter Zustand)

2,0 2,5 3,0

Sonstiges Pflaster 3,0 4,5 6,0 Die nach der beschriebenen Vorgehensweise ermittelten Emissionspegel für das Analysejahr 1994 sind in entsprechenden Karten für die relevanten Zeitbereiche 'tags' und 'nachts' für das Stadtgebiet Weimar räumlich dargestellt worden. Die höchsten Lärmemissionspegel treten sowohl tags als nachts entlang der Hauptdurchgangsstra-ßen (B 7, B 85) auf und erreichen Werte, die 63 dB (A) überschreiten. Vergleichsweise hohe Emissionspegel wurden auch für weniger belastete Straßenabschnitte mit schlechter Straßenoberfläche (Kopfsteinpflaster) ermittelt. Vergleich der Berechnungsergebnisse auf Basis realer Verkehrs- bzw. Standardpara-meter nach RLS 90 Zum Vergleich wurde die Berechnung auf Basis realer Verkehrsparameter nochmals durchgeführt unter strenger Anwendung der Standardwerte der RLS 90 zur Ermittlung der maßgebenden stündlichen Verkehrsstärken (M) und der Lkw-Anteile (p) aus Ta-belle 3.1.2.4-9. Ziel dieser vergleichenden Betrachtung war die Ermittlung der Abwei-chungen der Lärmpegel, die sich bei der Anwendung der streckenspezifischen, über Ganglinien ermittelten Verkehrsstärken gegenüber der strickten Anwendung der pau-schalen Werte aus Tabelle 3.1.2.4-10 ergeben. Vergleiche der Summenhäufigkeitsverteilungen der maßgebenden Verkehrsstärken, der Lkw-Anteile und der Lärmemissionspegel beider Verfahrensweisen sind in den Abbildungen 3.1.2.4-4 bis 3.1.2.4-6 gegenübergestellt. Während bei den maßgebenden stündlichen Verkehrsstärken (Abbildung 3.1.2.4-4) bis auf die Autobahnabschnitte der A 4 nur relativ geringe Unterschiede auftreten, zeigen

64

sich hingegen beim Vergleich der Lkw-Anteile nennenswerte Differenzen (Abbildung 3.1.2.4-5), da die pauschalen Lkw-Anteile insbesondere tags deutlich höher liegen als die detailliert ermittelten. Am geringsten sind die Unterschiede auf Grund der Netz-summation im Mittel auf den Streckenabschnitten mit niedrigen Lkw-Verkehrsanteilen während der Nacht, i. w. in den Nebenstraßen. Relative Abweichungen der Lärmpegel können insbesondere im Nebenstraßennetz im Einzelfall zu größeren Streuungen führen. Dies wirkt sich auch auf die berechneten Emissionspegel aus (Abbildung 3.1.2.4-6), die bei Berechnung mit pauschalen Lkw-Anteilen tags i. M. etwa 2 bis 4 dB (A) höher liegen als die Ergebnisse auf Basis realer Werte, während nachts die Differenzen grundweg geringer sind. Die in Abbildung 3.1.2.4-7 dargestellten Häufigkeitsverteilun-gen der abschnittsspezifischen Pegeldifferenzen verdeutlichen diesen Zusammenhang nochmals. Die pro Strecke ermittelten Differenzen der Lärmpegel tags und nachts für die Ergebnisse aus Kapitel 9.2 /HB 1995/ und nach strenger Anwendung von Tabelle 3.1.2.4-10 (RLS 90) wurden den in Abbildung 3.1.2.4-7 dargestellten Klassen (-10 bis -8 dB (A), -8 bis -6 dB (A), …) zugeordnet und pro Klasse wurden die Längen der zugeordneten Strecken aufaddiert. Es zeigt sich bei dieser Annahme der aus-schließlichen Pauschalwerte, dass bei Berechnung mit Lkw-Anteilen aus dem MLRPW tags die Lärmpegel mit der größtmöglichen Abweichung im Mittel etwa 2 bis 4 dB (A) unter den Werten liegen, die bei Berechnung mit pauschalen Lkw-Anteilen (RLS 90) ermittelt werden, nachts sind die Differenzen geringer, haben aber eine größere Ver-teilungsbreite.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000Mt bzw. Mn in [Fz/h]

Stre

cken

läng

en in

[%]

Mt (MLRPW)

Mt (RLS90)

Mn (MLRPW)

Mn (RLS90)

Abb. 3.1.2.4-4: Summenhäufigkeitsverteilung der maßgebenden stündlichen Verkehrsstärken tags und nachts für die Ergebnisse nach MLRPW und nach strenger Anwendung von Tabelle 3.1.2.4-10 (RLS 90) für das Analysejahr 1994

65

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45pt bzw. pn in [%]

Stre

cken

läng

en in

[%]

pt (MLRPW)

pn (RLS90)

pn (MLRPW)

pt (RLS90)

Abb. 3.1.2.4-5: Summenhäufigkeitsverteilung der Lkw-Anteile tags und nachts für die Ergebnisse nach MLRPW und nach strenger Anwendung von Tabelle 3.1.2.4-10 (RLS 90) für das Analysejahr 1994

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

30 35 40 45 50 55 60 65 70Lm,E,t bzw. Lm,E,n in [dB(A)]

Stre

cken

läng

en in

[%]

Lm,E,t (MLRPW)

Lm,E,t (RLS90)

Lm,E,n (MLRPW)

Lm,E,n (RLS90)

Abb. 3.1.2.4-6: Summenhäufigkeitsverteilung der Emissionspegel tags und nachts für die Ergebnisse nach MLRPW und nach strenger Anwendung von Tabelle 3.1.2.4-10 (RLS 90) für das Analysejahr 1994

66

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

-10 bis -8 -8 bis -6 -6 bis -4 -4 bis -2 -2 bis 0 0 bis 2 2 bis 4 4 bis 6 6 bis 8

Differenz der Lärmpegel in dB(A)

Sum

me

der S

trec

kenk

ilom

eter

Mt MLRW-RLS90Mn MLRW-RLS90

Abb. 3.1.2.4-7: Längenverteilung der Emissionspegel tags und nachts für die Ergebnisse nach MLRPW und nach strenger Anwendung von Tabelle 3.1.2.4-10 (RLS 90) für das Analysejahr 1994

Zusammenfassende Bewertung - Emissionskataster Verkehr - Die Datenbank, die im Rahmen des "Modellhaften Luftreinhalteplanes Weimar" ent-wickelt wurde, konnte sowohl zur Berechnung von Schadstoffemissionen als auch zur Berechnung von Lärmemissionen eingesetzt werden. Durch die Entwicklung eines Nebenstraßenmodells und methodischer Behandlung analog dem Hauptstraßennetz war es möglich, auch für solche Straßen, die üblicher-weise bei der Luftschadstoff-Emissionskatastererstellung als Flächenquellen abge-bildet werden, mittlere streckenspezifische Verkehrswerte abzuleiten. So können die zur Berechnung von Lärmemissionen erforderlichen maßgebenden stündlichen Verkehrsstärken und Lkw-Anteile über die stundenfeine Datenbasis, die zur Berechnung der Schadstoffemissionen aufgestellt wurde, ermittelt werden. Im Vergleich zur Ermittlung der Lärmemissionen über Standardparameter aus der RLS 90 ergeben sich i. d. R. tags größtmögliche Abweichungen zu 2 bis 4 dB (A) niedrige-ren Lärmpegeln bei Berechnung der Lärmemissionen über die stundenfeine Daten-basis, die auf der Basis detailliert erhobener Verkehrswerte beruht. Maßnahmen zur Lärmminderung sollten sich jedoch aufgrund des angezeigten Vorsorgeprinzips an den höheren Werten orientieren. Abschließend ist anzumerken, dass durch eine gleichzeitige Bearbeitung von Luftrein-halteplänen und Schallimmissions- bzw. Lärmminderungsplänen auf der Basis einer aktuellen Datenbasis Maßnahmenkataloge zur Vermeidung bzw. Verminderung von Belastungen umfassender und zeitgleich entwickelt und mögliche konkurrierende Ziele besser in die Gesamtabwägung mit einbezogen werden können. Darüber hinaus muss aber auch eine enge und zeitnahe Verknüpfung und Abstimmung mit den Zielen und planerischen Vorgaben der Verkehrsentwicklungsplanung erfolgen, damit die

67

politischen Gremien auf der Basis insgesamt abgewogener Grundlagen entscheiden können. 3.1.3.5 Gesamtemissionskataster Innerhalb des Gesamtemissionskatasters wurden die bei der Untersuchung der ein-zelnen Emittentengruppen berechneten Emissionsmengen zusammengeführt. Damit sind Aussagen möglich über − die Anteile der einzelnen Emittentengruppen an den Gesamtemissionen im Unter-

suchungsgebiet, − die räumliche Verteilung der Gesamtemissionen auf die Städte und Gemeinden, − die räumliche Verteilung der Gesamtemissionen auf Rasterflächen (Gauß-Krüger-

Koordinaten). Da die Ableitung der Emissionen aller Emittentengruppen in die Atmosphäre vorrangig in den Höhenklassen bis 30 m erfolgt, kann davon ausgegangen werden, dass der überwiegende Teil der Gesamtemissionen die Immissionssituation in der Umgebung der Emittenten maßgeblich bestimmt. Durch die Darstellung der Anteile der einzelnen Emittentengruppen innerhalb der Gauß-Krüger-Rasterflächen an den Gesamtemis-sionen, lässt sich daraus eine erste Möglichkeit zur Ursachenanalyse für erhöhte Be-lastungen aufbauen. Aus der Kenntnis der verursachenden Emittentengruppe sind damit ausgewählte Maßnahmen bereits zu einem frühen Bearbeitungsstadium im Vorgriff einer exakten Ausbreitungsrechnung ableitbar. Aus diesen Erwägungen wurden innerhalb des Gesamtkatasters Karten aufgenom-men, die die Verhältnisse zwischen den einzelnen Emittentengruppen auf einzelnen Rasterquadraten wiedergeben. Tab. 3.1.2.5-1: Jahresemissionen der Hauptstoffgruppen im Bezugsjahr 1993/94

(Angaben gerundet) Schadstoff Gesamt-

menge Gen.bed. Anlagen

N. gen.bed. Feuerungs-

anlagen

S. n. gen.bed Anlagen

Verkehr

CO [t/a] 39.792 30.441 4.698 0,5 4.652 [%] 100 76,5 11,8 0,0 11,7 NOx [t/a] 1.065 285 131 0,0 649 [%] 100 26,8 12,3 0,0 60,9 SO2 [t/a] 3.212 1.875 1.291 0,0 46 [%] 100 58,4 40,2 0,0 1,4 OGD [t/a] 1.536 206 192 179 959 [%] 100 13,4 12,5 11,7 62,4 Staub [t/a] 1.022 873 86 24 38 [%] 100 85,5 8,4 2,4 3,7 Klimarelevante Gase

Gesamt- menge

Gen.bed. Anlagen

N. gen.bed. Feuerungs-

anlagen

S. n. gen.bed Anlagen

Verkehr

CO2 [t/a] 407.100 155.300 156.900 22 94.950 [%] 100 38,1 38,5 0,0 23,3

Die Anteile zur Jahresemission nach Emittentengruppen und Stoff zeigen deutliche Differenzen.

68

So erbringen − die genehmigungsbedürftigen Anlagen maßgeblich das Aufkommen an Schwe-

feldioxid, Kohlenmonoxid und Staub, − der motorisierte Verkehr den überwiegenden Teil der Stickoxidemissionen und mehr

als die Hälfte aller OGD-Emissionen, − die Kleinfeuerungsanlagen lediglich bei Schwefeldioxid mit 40 % der Gesamtemis-

sionen einen bedeutenden Eintrag. Eine Gegenüberstellung mit Tabelle 3.1.2.5-2, die die analoge Zusammenstellung wie Tabelle 3.1.2.5-1 für den Prognosezeitraum 1998 enthält, ermöglicht Rückschlüsse auf die Verschiebung der Anteile der einzelnen Emittentengruppen an den Gesamtemis-sionen. Dabei tritt deutlich hervor, wie die anteiligen Emissionen des Verkehrs diese Emittentengruppe als bestimmend für das Gesamtaufkommen werden lassen, wäh-rend die Ausschöpfung der Emissionsminderungspotentiale der anderen Emitten-tengruppen deren Anteil an den Gesamtemissionen zurücktreten lässt. Diese Tendenz ist lediglich bei den Partikel- und Schwefeldioxidemissionen nicht zu beobachten. Tab. 3.1.2.5-2: Jahresemissionen der Hauptstoffgruppen im Prognosejahr 1998

(Angaben gerundet) Schadstoff Gesamt-

menge Gen.bed. Anlagen

N. gen.bed. Feuerungsanla-

gen

S. n. gen.bed. Anlagen

Verkehr

CO [t/a] 6.369 155 2.457 0,4 3.757 [%] 100 2,4 38,6 0,0 59,0 NOx [t/a] 779 106 103 0,0 569 [%] 100 13,6 13,2 0,0 73,1 SO2 [t/a] 305 100 177 0,0 27 [%] 100 32,9 58,2 0,0 8,8 OGD [t/a] 1.027 106 102 129 690 [%] 100 10,3 9,9 12,6 67,2 Staub [t/a] 206 132 24 25 26 [%] 100 63,9 11,5 11,9 12,7 Klimarelevante Gase

Gesamt- menge

Gen.bed. Anlagen

N. gen.bed. Feuerungsanla-

gen

S. n. gen.bed. Anlagen

Verkehr

CO2 [t/a] 425.700 189.000 134.200 22 102.500 [%] 100 44,0 32,0 0,0 24,0

69

Tab. 3.1.2.5-3: Vergleich der Gesamtemissionen des Bezugsjahres mit dem

Prognosejahr Emission 1993/94 1998 Veränderung

um [%] Emissionen luftfremder Stoffe Kohlenmonoxid [t/a] 39.791,9 6.369,3 - 84 Stickoxide [t/a] 1.065,1 778,5 - 27 Schwefeldioxid [t/a] 3.211,9 304,6 - 90 OGD [t/a] 1.536,5 1.027,3 - 33 Staub [t/a] 1.021,8 206,1 - 80 Emissionen von Treibhausgasen Kohlendioxid [t/a] 407.100 425.700 +5

Tabelle 3.1.2.5-3 gibt zudem einen Überblick über den Grad der Veränderungen im Gesamtemissionsaufkommen zwischen Bezugs- und Prognosejahr. Es wird deutlich, dass ein deutlicher Rückgang der Emissionsmengen bei Kohlenmonoxid, Schwefel-dioxid und Staub eintreten wird, während die Verringerung der übrigen Emissionen eher moderat erfolgen werden. Bedenklich ist der absolute Anstieg beim Treibhausgas Kohlendioxid, der zusätzliche Anstrengungen erforderlich macht, um die aus Klimaschutzgründen anvisierten Re-duktionsziele zu erreichen.

70

3.1.4 Immissionssituation 3.1.4.1 Immissionskataster Zur Feststellung der allgemeinen Immissionsverhältnisse in einem Untersuchungsge-biet werden Pegelmessungen und Rastermessungen durchgeführt. Die kontinuierli-chen (Pegel-) Messungen beschreiben die zeitliche Entwicklung der Luftschadstoffe, die diskontinuierlichen (Raster-) Messungen erfassen die räumliche Struktur der Im-missionskonzentrationen. Die Planung und Durchführung von Immissionsmessungen sind durch Verwaltungs-vorschriften zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (TA Luft, 4. BImSchVwV) regle-mentiert. Die Beurteilung der Immissionen erfolgt durch Vergleich der Messergebnisse mit Grenz-, Richt- und Leitwerten, die in verschiedenen Vorschriften der Länder, des Bundes, der EU sowie WHO enthalten sind. Die Pegelmessungen wurden in Weimar an drei Messstellen im Zeitraum 1991 - 1995 vorgenommen und betrafen die Komponenten SO2 und z. T. Schwebstaub, NOX, CO. Die Rastermessungen fanden im Zeitraum 1993 - 94 im Stadtgebiet Weimar (22 km²) und im Stadtgebiet Bad Berka (7 km²) statt, gemessen wurden die Komponenten SO2, CO, NOX, O3 und Schwebstaub. Im Rahmen der Rastermessungen wurden im Mess-netz Bad Berka 1994 zusätzlich Immissionsuntersuchungen auf aromatische Kohlen-wasserstoffe (Benzol, Toluol, Xylol und Ethylbenzol) und Phenolmessungen durch-geführt. Die Immissionsmessungen wurden durch das Messprogramm Staubniederschlag ergänzt, das 5 Messpunkte in Weimar und 3 Messpunkte in Bad Berka umfasste. Ge-messen wurden die Staubinhaltsstoffe Cd, Pb, Ni, Mn und Cr. Weiterhin wurde ein Messprogramm Chloraromaten an einer Messstelle in Weimar von Oktober 1994 bis Oktober 1995 durchgeführt, gemessen wurden die Komponenten Schwebstaub, Staubniederschlag, PCDD/F, PAH, Cd, Pb und Cu. In einigen Untersuchungsgebieten Thüringens sind, zur Ermittlung des Einflusses des motorisierten Straßenverkehrs auf die Entwicklung der Immissionssituation, verkehrs-bezogene Messungen durchgeführt worden. Für das Untersuchungsgebiet Weimar/Bad Berka wurde diese Messreihe zur Ver-kehrsimmission im Rahmen von Orientierungsmessungen im September bis Novem-ber 1993 an drei verkehrsnahen und einem verkehrsfernen Messpunkt in Weimar reali-siert, gemessen wurden die Komponenten NO, NO2, Benzol, Toluol, Xylole, Schweb-staub und Ruß. Für einen dieser verkehrsnahen Messpunkte in Weimar wurden von November 1994 bis November 1995 in Fortführung dieses Messprogrammes die Kom-ponenten NO2, Benzol, Toluol, Xylole, Ethylbenzol, Schwebstaub, Ruß, Pb und BaP über den Zeitraum eines Jahres gemessen. In Weimar (Sophienstiftsplatz) werden seit 1995 zusätzlich die verkehrsbezogenen Komponenten Benzol, Toluol, Ethylbenzol und Ruß kontinuierlich an einer automatischen Messstation des Thüringer Immissionsmessnetzes registriert. Die Ergebnisse werden in Tages-, Monats- und Jahresberichten sowie in den jährlichen Berichten zur Entwicklung der Umwelt in Thüringen (Zahlen, Daten, Fakten) veröffentlicht. Bei der Bewertung der Ergebnisse ist zu beachten, dass die entsprechenden Kennwerte nur für den unmittelbaren Bereich an der Messstation gelten. Sie sind keinesfalls für die Rasterfläche, das Stadtteilgebiet oder die gesamte Stadt Weimar repräsentativ.

71

Belastungsindex Das prozentuale Verhältnis der Immissionskennwerte nach TA Luft zu den Grenz-werten IW1 und IW2 bzw. der Immissionskennwerte nach 22. BImSchV zu den dort geltenden Grenzwerten (Belastungsindex) stellt den Grad der jährlichen Schadstoff-belastung dar. Aussagen über die Belastungssituation in kürzeren Zeiträumen als ein Jahr bringen Analysen über die Einhaltung verschiedener Richtlinien und Leitlinien (VDI 2310, WHO usw.). Die Richtwerte nach VDI 2310 haben den Charakter von Zielgrößen zur Verbesserung der Luftqualität. Zur Beurteilung der Immissionssituation im Untersuchungsgebiet wurden die jeweiligen Jahreskennwerte der Schadstoffe, für die in der TA Luft Grenzwerte angegeben sind (Schwefeldioxid, Schwebstaub, Stickstoffdioxid und Kohlenmonoxid), in das Verhältnis zu ihren Grenzwerten gesetzt. Auf diese Weise gewinnt man einen Überblick über die Situation je Schadstoff, aber auch über die Gesamtbelastung. Folgende Stufung des Belastungsindex (I/IW) wurde für die Einschätzung der Luft-schadstoffbelastung angesetzt: Belastungsindex Einstufung der Belastung < 0,10 sehr gering 0,10 < 0,25 gering 0,25 < 0,50 mittel 0,50 < 0,75 leicht erhöht 0,75 < 1,00 erhöht 1,00 < 1,25 überhöht > 1,25 stark überhöht In der Abbildung 3.1.3-2 ist der Belastungsindex LBl1 als Langzeitbelastungsindex das Maß für die mittlere Luftschadstoffbelastung /IM1/: LBl1 = Σ i=1..4 [Jahresmittelwert / Immissionswert IW1] Si (Si steht stellvertretend für die Stoffe SO2, CO, NO2 und Schwebstaub) Ergebnisse der Pegelmessungen Bei Betrachtung der Pegelmessergebnisse ist die Gesamtbelastung mit Schadstoffen in Weimar seit 1993 als mittelhoch zu bezeichnen. Die Werte des Belastungsindexes sind rückläufig und 1995 (Goetheplatz) auf nahezu geringer Belastung angelangt. In der Rangfolge der Schadstoffe bezüglich ihrer Annäherung an die TA Luft-Grenz-werte trat in Weimar, bezogen auf die Station Goetheplatz, die in Tabelle 3.1.3-1 dar-gestellte Entwicklung ein. Die Reihenfolge für 1995, die sich auf die gleitenden Jahresmittel der Messreihen Goetheplatz beziehen, ergibt sich ebenfalls für die Jahreskennwerte der Station So-phienstiftsplatz, allerdings bei höheren Kennwerten. Sehr deutlich wird am Wechsel der Rangfolge von 1993 zu 1994 der Rückgang der heizungsbedingten Belastungen durch Schwefeldioxid (s. Tabelle 3.1.3-1). Ein Überblick über die im Jahr 1995 über Pegelmessungen festgestellten Maximal-konzentrationen an der verkehrsnahen Station Sophienstiftsplatz in Weimar zeigt, dass

72

die Mehrzahl der ermittelten Maxima im Dezember 1995 auftrat, der durch längeran-haltende Inversionswetterlagen bei niedrigen Temperaturen gekennzeichnet war. Die Analyse der Belastungsentwicklung des CO ermöglichte es, aufgrund der geringen Gesamtbelastung und dem seit 1991 fallenden Trend, die Messungen für CO in Weimar zunächst einzustellen. Tab. 3.1.3-1: Rangfolge der Schadstoffe aufgrund der Annäherung der

Belastungskennwerte an die TA-Luft-Grenzwerte (bezogen auf die Pegelmessergebnisse der Stationen Sophienstiftsplatz und Goetheplatz)

Rang 1991 1992 1993 1994 1995/96

1 SO2 Schwebstaub SO2 Schwebstaub NO2 2 Schwebstaub SO2 Schwebstaub NO2 Schwebstaub 3 NO2 NO2 NO2 SO2 SO2

Betrachtungen zu den Ergebnissen der Pegelmessungen Weimar/Bad Berka im Ver-gleich zu den Messergebnissen von Thüringen Zur Einordnung der Entwicklung der Schadstoffbelastung in Weimar in die anderer Gebiete wird in Abbildung 3.1.3-1 ein Überblick über die Situation im Landesdurch-schnitt gegeben. Eingang in die Kennwertberechnungen fanden jeweils solche Messreihen, die während des gesamten Zeitraumes ohne Standortveränderungen bestanden. Es zeigt sich, dass die für Weimar beschriebene Entwicklung dem allgemeinen Trend folgt. Auch im Landesdurchschnitt sind bei SO2 die deutlichsten Belastungsrückgänge zu verzeichnen und die veränderte Rangfolge in der Höhe der Belastung, insbeson-dere der drastische Rückgang in der SO2-Belastung von 1993 zu 1994, spiegelt sich im Landesdurchschnitt wider.

Entwicklung der Jahreskennwerte (im Verhältnis zum IW) [%]

0102030405060708090

100110120130140150

I1 / IW1 I2 / IW2 I1 / IW1 I2 / IW2 I1 / IW1 I2 / IW2 I1 / IW1 I2 / IW2

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997

Schw efeldioxid(22 Meßreihen)

Schw ebstaub(9 Meßreihen)

Stickstoffdioxid(7 Meßreihen)

Kohlenmonoxid(4 Meßreihen)

73

Abb. 3.1.3-1: Entwicklung der Jahreskennwerte (im Verhältnis zum IW) 1991-1997 (gemittelt über die jeweils verfügbaren Messreihen in Thüringen)

Ergebnisse der Rastermessungen Die Ergebnisse der Rastermessungen 1993/94 ergaben, dass der zulässige Jahres-mittelwert für keinen der untersuchten Luftschadstoffe (SO2, CO, NOX, O3 und Schwebstaub) überschritten wurde. Für Schwefeldioxid und für Schwebstaub ist nur in Weimar der Grenzwert IW2 überschritten worden. Territorial gesehen besteht die höchste Belastung in der Stadtmitte sowie nördlich des Bahnhofgeländes von Weimar. Die Verkehrsabgase sowie die Rauchgasemissionen der Heizungsanlagen führen in diesem Bereich zu erhöhten Schadstoffkonzentratio-nen. In Bad Berka sind insgesamt günstigere lufthygienische Bedingungen bezüglich der untersuchten Luftschadstoffe festzustellen, wobei hier ebenfalls sowohl territorial als auch zeitlich begrenzt erhöhte Immissionskonzentrationen auftreten können. In den Stadtrandgebieten (besonders im Süden und Osten der Stadt Weimar und im Osten von Bad Berka) wurden relativ günstige lufthygienische Bedingungen registriert. Für die Annäherung der TA Luft-Grenzwerte ergeben sich folgende Rangfolgen: Messgebiet Weimar 1993 Schwebstaub - Schwefeldioxid - Stickstoffdioxid*- Kohlenmonoxid (* Verfügbarkeit nicht über den gesamten Messzeitraum) Messgebiet Bad Berka I+II/1994 Schwebstaub - Stickstoffdioxid - Schwefeldioxid - Kohlenmonoxid

74

Betrachtungen zu den Ergebnissen der Rastermessungen Weimar/Bad Berka im Ver-gleich zu den Messergebnissen von Erfurt Im Stadtgebiet Weimar wurden die Rastermessungen 1993 auf einem Gebiet von 22 km², im Stadtgebiet Bad Berka 1994 auf einem Gebiet von 7 km² und in Erfurt 1993 auf einem Gebiet von 49 km² durchgeführt. Für die Bewertung der Luftbelastung im Untersuchungsgebiet Weimar bietet es sich an, unter Verwendung dieser Daten vergleichende Betrachtungen zwischen den Ge-bieten Weimar, Bad Berka und Erfurt vorzunehmen. Da die Messungen nicht in jedem Fall zeitgleich erfolgten und die untersuchte Fläche nur mit Einschränkungen ver-gleichbar ist, werden in der Abbildung 3.1.3-2 das jeweils am höchsten und das jeweils am niedrigsten belastete Raster dargestellt. Mit den Jahresmittelwerten wurde der oben beschriebene Luftbelastungsindex gebildet und unter Verwendung der angegebenen Klassifizierung in einer Gesamtbetrachtung die Rasterwerte von Weimar, Bad Berka und Erfurt nebeneinandergestellt.

Luftbelastungssituation für die am höchsten und die am niedrigsten belasteten Raster

0

0,25

0,5

0,75

LBl1Min

LBl1Max

LBl1Min

LBl1Max

LBl1Min

LBl1Max

Weimar 93 Bad Berka 94 Erfurt 93

ger

ing

m

ittel

le

icht

erh

öht Schw ebstaub

Schw efeldioxid

StickstoffdioxidKohlenmonoxid

Abb. 3.1.3-2: Einstufung der Belastungssituation anhand der Jahresmittelwerte aus den Rastermessungen 1993 in Weimar, 1994 in Bad Berka und 1993 Erfurt jeweils für das am höchsten und das am niedrigsten belastete Raster

Wie bereits weiter oben beschrieben, weist die Einstufung der Belastungssituation anhand der Rastermessungen 1993/94 in beiden Teilgebieten Weimar und Bad Berka eine mittlere Schadstoffbelastung aus. Das zeigt auch die Darstellung des Langzeit-belastungsindexes der am höchsten belasteten Raster beider Gebiete in der Abbildung 3.1.3-2. Aufgrund ihres Anteils am Belastungsindex wird die Rangfolge der Luft-

75

schadstoffe für die Annäherung an die TA Luft-Grenzwerte deutlich. Die Belastung mit Schwebstaub besitzt eindeutig die höchste hygienische Relevanz. Auch in Erfurt weist der Langzeitbelastungsindex für den betrachteten Zeitraum eine mittlere Belastung aus und der Anteil der Schwebstaubbelastung ist dominant. Der Vergleich zeigt, dass sich die lufthygienische Situation der drei Stadtgebiete we-sentlich voneinander unterscheidet. In Bad Berka sind deutlich geringer belastete Maximal- Rasterflächen gegenüber Weimar und Erfurt festzustellen. Die Maximal- Rasterflächen in Bad Berka entsprechen vom Belastungsniveau her den Stadtgebieten Weimars. Ergebnisse der Staubniederschlagsmessungen Für den Staubniederschlag wurden im Messzeitraum 1994/95 in Weimar Grenz-wertüberschreitungen des IW1 festgestellt, in Bad Berka wurden die Grenzwerte ein-gehalten. Die an ausgewählten Messpunkten bestimmten Schwermetallgehalte im Staubniederschlag sind im Allgemeinen unauffällig, lediglich am Sophienstiftsplatz wurde im Messzeitraum 11/94-11/95 der Grenzwert der TA Luft für den Jahresmittel-wert von Kadmium erreicht. Die Grundbelastung mit Staubniederschlag verstärkt die durch die Rastermessungen festgestellte Belastung durch den Schwebstaub zusätzlich und hat somit einen hohen Einfluss auf die Staubimmissionsbelastung in Weimar und Bad Berka insgesamt. Vergleichende Betrachtungen zu den Ergebnissen der Staubniederschlagsmessungen von Weimar/Bad Berka mit den Messergebnissen von Neuhaus, Suhl und Jena Aufgrund des Einflusses der Staubniederschlagswerte auf die Staubimmissionsbe-lastung werden zur Wertung der Ergebnisse der Staubniederschlagsmessungen in Weimar und Bad Berka in der Tabelle 3.1.3-2 die Jahresmittelwerte vergleichbarer Messreihen aus Neuhaus, Suhl und Jena denen aus Weimar und Bad Berka gegen-übergestellt. Die Belastungen mit Staubniederschlag sind, in Abhängigkeit von den orografischen Bedingungen betrachtet, an allen aufgelisteten Messpunkten ähnlich. Die Jahresmittel-werte liegen in der Regel zwischen ca. 20 % und 60 % des IW1. Ausnahmen bilden Messpunkte, die besonders durch den Straßenverkehr belastet werden (wie der Messpunkt 11 in Weimar) oder Messpunkte ohne den Einfluss spezieller Emittenten (wie der Messpunkt 24 in Suhl und der Messpunkt 1 in Neuhaus).

76

Tab. 3.1.3-2: Jahresmittelwerte der Staubniederschlagsmessungen im Vergleich, An-

gaben in [g/(m²d)]

Stadt Messpunkt 1994 1995 Lage des Messpunktes Weimar 2 0,17 0,17 Rießner Straße 3 0,12 0,10 Rosenthalstraße 7 0,15 0,15 Gutenbergstraße 11 0,37 0,37 Oberweimar 14 0,07 0,07 Warschauer Straße Bad Berka 24 0,13 0,16 Bad Berka, Hetschburger Straße 26 0,15 0,08 Hetschburg, Im Dorfe 27 0,12 0,10 Bad Berka, Tannrodaer Straße Neuhaus 1 0,09 0,09 Ortsmitte (Kamm des Thüringer Waldes) Suhl 2 0,30 0,16 Stadtrand 5 0,22 0,11 Stadtmitte 23 0,08 0,08 Stadtrand 24 0,08 0,06 Stadtmitte (fernwärmebeheiztes Neubaugebiet) Jena 4 0,18 0,22 Stadtmitte 10 0,08 0,08 Stadtrand 11 0,11 0,18 Stadtmitte

Ergebnisse der Chloraromatenmessungen Um erste Anhaltspunkte über die Chloraromatenimmissionssituation zu erhalten, wur-den u.a. in Weimar am Standort des Luftmesscontainers am Sophienstiftsplatz neben den Stäuben selbst deren Inhaltsstoffe untersucht. Im Staubniederschlag bzw. im Schwebstaub wurden Messungen auf polychlorierte Dibenzodioxine, polychlorierte Dibenzofurane, polychlorierte Benzole und darüber hinaus auf polyzyklische aromati-sche Kohlenwasserstoffe und Kupfer, Blei sowie Kadmium durchgeführt. Die Messergebnisse für die untersuchten Inhaltsstoffe liegen in einem für Thüringen üblichen Konzentrationsbereich. Zur Zeit diskutierte Zielwerte für Dioxine von 0,15 pg TE/m³ bzw. 15 pg TE/m²d werden für die Dioxingehalte in Schwebstäuben eingehalten, für Staubniederschläge geringfügig überschritten. Die ermittelten Gehalte an Chloraromaten liegen in einer Größenordnung, wie sie für urbane Gebiete bun-desweit zu verzeichnen sind. Ergebnisse der verkehrsbezogenen Messungen von Weimar, Erfurt und Jena im Ver-gleich Ziel der orientierenden Verkehrsimmissionsmessungen (09/93 - 11/93) war es, durch die Wahl der Messpunkte ein breites Spektrum der Einflussparameter (Verkehrsstärke, Lkw-Anteil, Fahrgeschwindigkeit, Randbebauung und Straßennei-gung) zu erfassen und um grob abschätzen zu können, wie hoch Schadstoffkonzen-trationen an Straßen sein können. Da die erhaltenen Messwerte als Quartalsmittelwerte nur sehr bedingt mit Prüfwerten (23. BImSchV) verglichen werden können, wurde in Weimar neben 3 verkehrsnahen

77

Messpunkten ein verkehrsferner Messpunkt (W 9) untersucht, um die erhaltenen Daten besser bewerten zu können. In den Stadtgebieten Weimar, Jena und Erfurt wurden im gleichen Zeitraum (9-11/93) orientierende Verkehrsimmissionsmessungen durchgeführt. Neben 4 verkehrsnahen Messpunkten fanden auch in Erfurt Messungen an einem verkehrsfernen Messpunkt (E 4) statt, um die erhaltenen Daten besser bewerten zu können. Die vorliegenden Ergebnisse werden in Abbildung 3.1.3-3 für alle Messpunkte der drei Städte nebeneinander gestellt. Die auffallend hohe Staubbelastung an den verkehrsnahen Messpunkten in den drei Städten weist darauf hin, dass die Ergebnisse der Staubniederschlagsmessprogramm in Weimar/Bad Berka und Erfurt durch den Straßenverkehr erklärbar sind. Resultierend aus den Verbrennungsvorgängen des Kraftstoffes in den Fahrzeugmoto-ren und der in Straßennähe noch nicht stattgefundenen Umwandlung von NO zu NO2 bestehen in verkehrsnahen Bereichen allgemein höhere NO-Konzentrationen. Diese Tatsache ist sowohl in Erfurt als auch in Weimar an den Messpunkten festgestellt wor-den (s. Abbilddung 3.1.3-3). Für den Luftschadstoff NO2 waren die Konzentrationsunterschiede zwischen dem ver-kehrsfernen und den verkehrsnahen Messpunkten in Weimar nicht so deutlich, aber feststellbar. Für die BTX-Aromaten wurden für Weimar und Erfurt in unmittelbarer Straßennähe ebenfalls deutlich höhere Konzentrationen festgestellt, wobei die Toluol- und Xylol-werte sowohl in Weimar als auch in Erfurt um den Faktor 2 - 3 über den jeweiligen Benzolkonzentrationen lagen. Für die beiden verkehrsfernen Messpunkte in Weimar und Erfurt lagen die Toluol- und Xylolkonzentrationen knapp doppelt so hoch wie die Benzolkonzentrationen. In Jena wurde nur an verkehrsnahen Messpunkten gemessen, wobei auch hier festge-stellt werden konnte, dass das Verhältnis zwischen Toluol-/Xylolwerten und Benzol-werten die gleiche Größenordnung aufwies. Die Gegenüberstellung der Ergebnisse der Orientierungsmessungen der verkehrs-nahen Messpunkte in Weimar, Erfurt und Jena zeigen, dass die Emissionen des Kfz-Verkehrs eine Belastungscharakteristik aufweisen, die für alle größeren Städte Thü-ringens gleichermaßen zutreffend ist und keine Besonderheit des Untersuchungsge-bietes Weimar/Bad Berka darstellen.

78

0

50

100

150

200

250

300

350

E2 E3 E4 E5 E6 W7 W8 W9 W10 J11 J12 J13 J14 J15

NO NO2 Benzol Toluol Xylole Gesamtst./Staub Gesamtst./Ruß

Orientierende Verkehrsimmissionsmessungenverkehrsnahe Meßpunkte in Erfurt (E2..E7), Weimar (W8..W10) und Jena (J11..J15)

verkehrsferne Meßpunkte E4 und W9

[µg/m³]

Abb. 3.1.3-3: Orientierende Verkehrsimmissionsmessungen in Erfurt, Weimar und Jena im Zeitraum Sept. - Nov. 1993

Aufbauend auf die Messergebnisse der Orientierungsmessungen wurden im Zeitraum von November 1994 bis November 1995 an den Messpunkten Carl-August-Allee (W 8) in Weimar, Fürstengraben (J 12) in Jena und Gothaer Platz (E 3) in Erfurt weiterfüh-rende straßenverkehrsbezogene Immissionsmessungen /UBTh 1995/ durchge-führt. Da es sich bei diesen Messreihen um Jahresmessreihen handelt, die den Forderungen der 4.BImSchVwV genügt, ist eine Auswertung der Messergebnisse bezüglich der TA Luft, der 22. BImSchV sowie der 23 .BImSchV möglich und ein Vergleich der Messrei-hen von Weimar, Erfurt und Jena angebracht. In den Abbildungen 3.1.3-6 werden die Messergebnisse und das Verkehrsaufkommen an den Messstellen abgebildet. Zuerst soll auf die Weimarer Ergebnisse der weiterführenden Verkehrsimmissions-messungen näher eingegangen werden. Für NO2 kann festgestellt werden, dass die Grenzwerte nach TA Luft und 22. BImSchV eingehalten wurden. Der VDI-Richtwert von 0,200 mg/m³ wurde ebenfalls nicht er-reicht. Ein Vergleich mit dem Prüfwert der 23 .BImSchV zeigt auch hier, dass dieser Wert eingehalten wurde. Die Benzolkonzentrationen bewegten sich im Messzeitraum unterhalb des Prüfwertes der 23 .BImSchV (15 µg/m³). Die berechneten 10,3 µg/m³ als Jahresmittelwert liegen aber über dem ab 01.07.1998 gültigen Prüfwert o. g. Verordnung (10 µg/m³). Ein vom Länderausschuss für Immissionsschutz (LAI) unter gesundheitlichen Aspekten em-pfohlener Zielwert von 2,5 µg/m³ wurde in der Carl-August-Allee deutlich überschritten. Für Toluol und die Xylole, für die es für Weimar keine Immissionswerte aus

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Rastermessungen gibt, sind im Verhältnis zu Benzol etwa die dreifachen Immis-sionskonzentrationen als Jahresmittel ermittelt worden. Betrachtet man die Schwebstaubbelastung, ist festzustellen, dass für diesen Luft-schadstoff die Grenzwerte nach TA Luft und 22. BImSchV eingehalten wurden. Der VDI-Richtwert wurde während der Messkampagne insgesamt viermal (Winter) über-schritten. Blei im Schwebstaub stellt bezogen auf den Grenzwert von 2 µg/m³ auch an Straßen kein vorrangiges lufthygienisches Problem dar. Der berechnete Jahresmittelwert von 55,5 ng/m³ erreichte nur 2,8 % des Grenzwertes. Für Benzo(a)pyren gibt es zur Zeit noch keinen Grenzwert. Die ermittelten Konzentra-tionen entsprachen den Durchschnittswerten der Belastung in der Bundesrepublik. Der Zielwert (LAI) von 1,3 ng/m³ wurde überschritten. Der Feinstaubanteil (Staub mit einer Korngröße < 10 µm) lag mit 0,063 mg/m³ bei 57% des Gesamtstaubgehaltes. Der Gesamtkohlenstoffanteil (TC) am Feinstaub betrug mit rund 0,012 mg/m³ etwa 19%. Etwas weniger als die Hälfte des gesamten Kohlenstoffs liegt als elementarer Kohlenstoff (EC-Ruß) vor. Ruß als hygienisch sehr relevanter Staubbestandteil wurde an dieser Stelle als Jah-resmittelwert von 5,8 µg/m³ ermittelt. In der 23. BImSchV werden Prüfwerte von 14 µg/m³ bzw. 8 µg/m³ vorgegeben, die im Messzeitraum an dieser Messstelle einge-halten worden sind. Der vom LAI empfohlene lufthygienisch bedingte Zielwert von 1,5 µg/m³ wurde deutlich überschritten. Vergleicht man die 1994/1995 ermittelten Schadstoffgehalte mit den Werten des Messpunktes in der Carl-August-Allee im Zeitraum von September bis November 1993, stellt man fest, dass die 3-Monatsmittelwerte z. T. deutlich über den Jahreskenngrößen lagen. Ursache dieser Unterschiede ist in erster Linie der unterschiedliche Zeitbezug beider Messreihen. In Auswertung des Vergleiches an der Messstelle Carl-August-Allee kann man darauf schließen, dass die Jahresbelastung an den 1993 vermessenen Standorten kleiner ist, als durch die berechneten 3-Monatsmittelwerte ausgewiesen. In den Abbildungen 3.1.3-4/5 werden die Messergebnisse der drei verkehrsnahen Messpunkte Carl-August-Allee (W 8), Fürstengraben (J 12) und Gothaer Platz (E 3) nebeneinander gestellt und in der Abbildung 3.1.3-6 zum Vergleich das Verkehrsauf-kommen an den Messstellen abgebildet. Auffällig ist, dass die Schadstoffbelastung für Stickstoffdioxid, die aromatischen Koh-lenwasserstoffe und Gesamtstaubkonzentration an dem Messpunkt in Jena etwas hö-her liegt als an den Messpunkten in Erfurt und Weimar. Wenn man das Schadstoffaufkommen aus den Abbildungen 3.1.3-5 im Zusammen-hang mit dem Fahrzeugaufkommen an den Messpunkten aus Abbildung 3.1.3-6 be-trachtet, dann sind diese erhöhten Werte des Jenaer Messpunktes in Bezug auf den Erfurter Messpunkt nicht, wie zu erwarten gewesen wäre, auf eine größere Fahrzeug-dichte oder einen höheren Lkw-Anteil zurückzuführen. Der Gothaer Platz in Erfurt ist eine relativ ebene und gut durchlüftete Stelle im Stadtgebiet. Der Messpunkt im Für-stengraben in Jena befindet sich an einem Anstieg und hat eine eher straßen-schluchtähnliche Lage.

80

Diese Beobachtung veranschaulicht sehr gut, dass für eine vergleichende Einschät-zung der Schadstoffsituation auch an verkehrsnahen Messpunkten die Abhängigkeiten der Messergebnisse, insbesondere von den örtlichen Gegebenheiten und anderen Emittenten, in die Betrachtungen einbezogen werden müssen.

Verkehrsimmissionsmessungen, arithmetischer Mittelwert 1994/1995

0

20

40

60

80

100

120

140

Gothaer PlatzErfurt

FürstengrabenJena

Carl-August-AlleeWeimar

Stickstoffdioxid Benzol ToluolEthylbenzol p-Xylol m-Xylol o-Xylol Staubkonzentration BleiBenzo-a-pyren (BaP) Feinstaub Gesamtkohlenstoff (TC)Ruß- elem. Kohlenstoff (EC) organ. Kohlenstoff (OC)

[µg/m³]

Abb. 3.1.3-4: Verkehrsimmissionsmessungen in Erfurt, Weimar und Jena im Zeitraum Nov. 1994 - Nov. 1995, arithmetischer Mittelwert

81

Verkehrsimmissionsmessungen, 98%-Wert 1994/1995

0

50

100

150

200

250

300

350

Gothaer PlatzErfurt

FürstengrabenJena


Stickstoffdioxid Benzol ToluolEthylbenzol p-Xylol m-Xylolo-Xylol Staubkonzentration BleiBenzo-a-pyren (BaP) Feinstaub Gesamtkohlenstoff (TC)Ruß- elem. Kohlenstoff (EC) organ. Kohlenstoff (OC)

[µg/m³]

Abb. 3.1.3-5: Verkehrsimmissionsmessungen in Erfurt, Weimar und Jena im

Zeitraum Nov. 1994 - Nov. 1995, 98%-Wert

Verkehrsimmissionsmessungen 1994/1995Anzahl der Kraftfahrzeuge

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Gothaer PlatzErfurt

FürstengrabenJena


PKW (n/h)

LKW (n/h)

Abb. 3.1.3-6: Verkehrsimmissionsmessungen in Erfurt, Weimar und Jena im Zeitraum Nov. 1994 - Nov. 1995, Anzahl der Kraftfahrzeuge (Mittelwert)

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3.1.4.2 Immissionssimulation Simulationen der Luftschadstoffverteilung in einem zu untersuchenden Gebiet sind neben Messungen das meistangewendete Mittel, um die Schadstoffbelastung zu er-mitteln. Mit der Entwicklung der Rechtsinstrumente des Immissionsschutzes und spe-ziell mit der Einführung der Luftreinhaltepläne wurden Ausbreitungsrechnungen zu einem wesentlichen Instrument. In den 80-er Jahren wurden Ausbreitungssimulationen zumeist noch mit einfachen Gauß-Modellen durchgeführt, in denen Orografie und Gebäude kaum oder gar nicht berücksichtigt wurden. Dies war zum Teil der noch nicht so weit entwickelten Re-chentechnik geschuldet, mit der komplexere Modelle nur mit immensem Zeitaufwand und Speicherkapazität betrieben werden konnten. Mit der raschen Entwicklung der Computertechnik werden die Möglichkeiten der Ein-beziehung einer immer größeren Zahl von die Immissionsverteilung beeinflussenden Faktoren möglich. So werden heute in zunehmendem Maße komplexe numerische meso- und mikroskalige Modelle, die sowohl Strömungs- und Energiefelder als auch Ausbreitungsfelder simulieren, und diese auch dreidimensional berechnen, genutzt. Die Vorzüge der Anwendung von Ausbreitungsrechnungen gegenüber Messungen liegen unter anderem in Folgendem: •••• Berechnungen liefern im Gegensatz zu Messungen nicht nur punktuelle Zustände

eines Messzeitraums, sondern können flächenbezogene statistische Kenngrößen unmittelbar erzeugen.

•••• Sie berücksichtigen nicht nur die zum Messzeitpunkt herrschenden meteorologi-schen Verhältnisse, sondern nutzen bzw. erzeugen selbst Statistiken langjähriger meteorologischer Verhältnisse für das Gebiet.

•••• Sie berechnen auch vertikale Verhältnisse der Schadstoffverteilung, die Messun-gen nur mit hohem technischen Aufwand ermitteln könnten.

•••• Berechnungen können Planungszustände berücksichtigen, während Messungen nur den Ist-Zustand ermitteln. Sowohl geplante Änderungen der Bebauungsstruktur und der Quellstruktur als auch der Emissionen können in die Berechnungen einfließen.

Im Rahmen der Immissionssimulationen zum modellhaften Luftreinhalteplan Weimar wurden die modernen Methoden komplexer Modelle verwendet. Dabei wurden auch die sich über Thüringen ausbildenden Zirkulationen der bodennahen Luftschicht bei autochthonen Hochdruckwetterlagen berücksichtigt, die sich in der so genannten Aus-gleichsströmung, einer Regionalwindzirkulation, ausgehend vom Thüringer Wald, äu-ßern. Daneben fließen auch die unmittelbar durch Landnutzung und Orografie be-stimmten kleinräumigen Kaltluftströmungen in das Modell ein. Methodisch wurde folgendermaßen vorgegangen. Vorbereitend für die konkreten Untersuchungen im Gebiet Weimar/Bad Berka wurde mit dem Modell REWIH3D eine Regionalklimatologie für das zentrale und südliche Thüringen mit einer horizontalen Auflösung von 4 km erstellt. Die dabei gewonnenen Ergebnisse wurden als Randbe-dingungen im Sinne eines supraskaligen Antriebes für das Modell FITNAH verwendet. Mit diesem Modell wurde die Immissionsklimatologie in einem 1 x 1 km Raster be-rechnet. Ein Nebenprodukt dieser Rechnung ist die Windstatistik für einzelne Stadt-gebiete, die wiederum als Antrieb für das mikroskalige Strömungs- und Ausbrei-tungsmodell ASMUS-F, das auch Gebäude berücksichtigt, verwendet wurde. Mit die-

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sem numerischen Simulationsmodell wird auf einer sehr kleinen Skala, in der einzelne Gebäude aufgelöst werden, die Schadstoffverteilung im Straßenraum berechnet. Mit der Modellkette REWIH3D - FITNAH - ASMUS gelingt es, auf verschiedenen Skalen die Immissionsbelastung durch verschiedene Emittenten modellhaft zu be-stimmen, wobei die meteorologischen Besonderheiten eines Ortes in hervorragender Weise berücksichtigt werden. Im vorliegenden Fall sind dies die regionalen Windsy-steme, die ihre Ursache im Thüringer Wald und Schiefergebirge haben, und die loka-len Windsysteme aufgrund der kleinräumigen, orografischen Strukturen um Weimar und Bad Berka. Als erste Ergebnisse wurden die meteorologischen Statistiken für die charakteristi-schen Ausbreitungsbedingungen im Weimarer Raum ermittelt. Dabei zeigte sich ins-besondere, dass die Häufigkeitsverteilung der Ausbreitungsklassen stark von den to-pografischen Gegebenheiten abhängt. So ist beispielsweise ersichtlich, dass im engen Ilmtal von Bad Berka häufiger stabile Schichtungsverhältnisse der Atmosphäre mit verminderten Austauschbedingungen auftreten als in Weimar bzw. im Umland. Mit dem errechneten meteorologischen Datenmaterial und den Daten aus dem Emis-sionskataster für die Quellgruppe Verkehr wurden bisher die Belastungen durch die Schadstoffkomponenten Stickstoffdioxid und Benzol im 1 x 1 km - Raster untersucht und dargestellt. Im Stadtgebiet von Weimar werden verkehrsbedingte NO2-Belastungen von 20 - 30 µg/m³ im Jahresmittel simuliert, während für die abseits der verkehrsreichen Straßen gelegene Umgebung Belastungen von weniger als 10 µg/m³ berechnet werden. Bei Benzol liegt der maximale Betrag des Jahresmittelwertes im Stadtgebiet unter 10 µg/m³. Neben der regionalen Belastung wurden mit dem Modell ASMUS bisher die verkehrs-bedingten Immissionen für ein innerstädtisches Teilgebiet, den stark befahrenen So-phienstiftsplatz, berechnet. Betrachtet wurden die in der 23. BImSchV vorgesehenen Komponenten NO2, Benzol und Ruß. Aus den Berechnungen, die nur den Verkehrs-anteil an der Belastung berücksichtigen, zeigt sich das folgende Bild: • Der 98-Perzentilwert für NO2 überschreitet an keinem Gitterpunkt des Rechenge-

bietes den vorgesehenen Prüfwert von 160 µg/m³. • Bei Benzol wird der Prüfwert von 15 µg/m³ an einigen Abschnitten der Straßen-

randbereiche überschritten. Legt man den ab 1998 geltenden Wert zugrunde, er-weitert sich dieses Gebiet.

• Bei Ruß wird ebenfalls an einigen Stellen der Straßenränder der zu erwartende Prüfwert überschritten, wobei auch hier eine Verschärfung mit einer Erweiterung des belasteten Gebietes einhergeht.

84

3.1.5 Wirkungsuntersuchungen Wirkungsuntersuchungen werden durchgeführt, um Art und Umfang der durch Luft-verunreinigungen hervorgerufenen schädlichen Umwelteinwirkungen auf Menschen, Tiere, Pflanzen und Sachgüter festzustellen. Die Ergebnisse solcher Untersuchungen werden in einem Wirkungskataster darge-stellt. Neben den Emissions- und Immissionskatastern liefert ein Wirkungskataster wesentliche Grundlagen für die Planung und Durchführung von Maßnahmen zur Luft-reinhaltung. Unter Einbeziehung dieser Erkenntnisse lassen sich die bisher aufge-stellten Maßnahmepläne so ergänzen, dass festgestellte schädliche Umwelteinwirkun-gen abgebaut und Vorsorge getroffen wird, die Entstehung weiterer Einwirkungen zu unterbinden. Während die bisher erstellten Kataster Informationen über Art, Mengen, zeitliche und räumliche Verteilung des Eintritts von Luftverunreinigungen in die Atmosphäre, über die Emissionsaustrittsbedingungen sowie über tatsächlich gemessene Schadstoff-konzentrationen in der Luft liefern, sollen im Rahmen eines Wirkungskatasters Bezie-hungen zwischen den Immissionskonzentrationen und deren Zusammenwirken unter-sucht werden. Insbesondere ist dabei zu klären, inwieweit sich durch das Zusammen-wirken mehrerer Einzelstoffe Verstärkungen der Auswirkung ergeben können. Durch Feststellung an Objekten an ihrem natürlichen und exponierten Standort können damit Daten gewonnen werden, die direkte Rückschlüsse auf den Gefährdungsgrad sowohl von biologischen Objekten als auch von Sachgütern erlauben. Dabei werden außer den Parametern zur Immissionssituation auch die komplexen meteorologisch-klimatischen und akzeptor-spezifischen Parameter mit erfasst, die ansonsten modellmäßig kaum berücksichtigt werden können. Aus diesem Grund bilden die Wir-kungsuntersuchungen einen unverzichtbaren Bestandteil in der Kausalkette Emission-Transmission-Immission-Wirkung. Die Wirkungsuntersuchungen wurden im untersuchten Gebiet auf die Durchführung einer Materialbeprobung in Form von Gesteinsexponaten, Depositionsuntersuchungen und eine Flechtenkartierung beschränkt. Als Gesteine standen

− Sandstein, − Kalkstein − Kalksandstein

zur Verfügung. In einem mehrjährigen Programm werden die Exponate mittels Mank’scher Karussells an 3 Standorten in Weimar und 1 Standort in Bad Berka ausgelagert. Zur Beobach-tung des Einflusses der nassen Deposition wird an einem repräsentativen Standort in Weimar eine Mess- und Probenahmestelle zur Untersuchung von Niederschlagsin-haltsstoffen betrieben. Insgesamt liegen sowohl für die Gesteinsprobekörper wie auch für den Niederschlag Zwischenergebnisse vor. Wegen der weiteren Laufzeit des Programms bis zum Jahr 2000 liegen noch keine abschließenden Aussagen vor. Wohl aber sind z. T. deutliche Unterschiede zwischen Materialart, Standort, Expositionsdauer und Expositionsart er-kennbar, die im Weiteren mit den klimatischen und lufthygienischen Bedingungen zu korrelieren sind. Die Flechtenkartierung erfolgte nach den Vorgaben der VDI-Richtlinie 3799 und schloss eine floristische Kartierung mit ein.

85

3.2 Ursachenanalyse Die Ergebnisse aus Luftreinhalteplänen sind sehr vielfältig. Dazu gehören Ergebnisse aus der Gebietsbeschreibung mit dem Kapitel Klima, den Emissionskatastern, dem Immissionskataster, den Wirkungskatastern, der Ursachenanalyse, den Prognosen und abgeleiteten emissionsmindernden Maßnahmen. Wird keine Form für die Speicherung dieser Ergebnisse vorgegeben, so werden sie je nach Bearbeiter und Luftreinhalteplan in unterschiedlicher Form abgespeichert. Damit wird jedoch die Handhabbarkeit, Auswertbarkeit und Vergleichbarkeit erheblich erschwert. Aus diesem Grund wurden Grundlagen für die Erarbeitung einer einheitlichen, zwischen den ein-zelnen Ergebnisebenen abgestimmten Datenbankstruktur geschaffen. Auf Grundlage einer abgestimmten Datenbankstruktur soll die spätere anwendungs-gerechte Ausgabe und Auswertung der Ergebnisse in Form thematischer Karten und Dateien erfolgen. Bei der Ableitung der Datenbankstruktur wurde von folgenden grundlegenden Gesichtspunkten ausgegangen: 1. Die grundlegende Gemeinsamkeit der verschiedenen Ergebnisebenen besteht in

ihrer Raumbezogenheit. Diese gemeinsame Eigenschaft kann als Ordnungsprinzip zum Auffinden und Verwalten herangezogen werden. Die Ergebnisse sind deshalb mit punkt-, linien- oder flächenhaften Objekten eines geografischen Informations-systems zu verknüpfen.

2. Teilweise ist die Struktur der Ergebnisse durch die Dateistruktur der zur Ergebnis-berechnung verwendeten Softwareprogramme festgelegt. Es ist wichtig zu beach-ten, dass in die abgestimmte Datenbankstruktur grundsätzlich nur die wesentlichen Ergebnisse bzw. die Schlüsselverweise zu den Ausgangsdaten eingehen sollen.

3. Als kartografische Grundlage zur Darstellung überregionaler Ergebnisse dienen die topografischen Karten des Thüringer Landesvermessungsamtes in Verbindung mit dem ATKIS-Schlüssel. Regionale Ergebnisse werden jeweils erstellten digitalen Stadtmodellen zugeordnet.

4. Die Datenbasis soll alle notwendigen Ausgangs- und Ergebnisdaten für die Simu-lation der Schadstoff- und Geruchsausbreitung, die Berechnung von Schallimmis-sionsfeldern, die Berechnung von Strömungsfeldern und die Kaltluftabflusssimula-tion enthalten.

Zur besseren Übersicht sind in Abbildung 3.1-1 alle Ergebnisebenen dargestellt, die in die abgestimmte Datenbank (bezeichnet mit "Datenbasis GIS Immissionsschutz") ein-gehen.

86

Diese seien hier näher erläutert: Emissionskataster Genehmigungsbedürftige Anlagen Die Erstellung des Emissionskatasters Genehmigungsbedürftige Anlagen beruht in Thüringen auf den mit dem Programm ISA-DOS (Informationssystem Stoffe und Anlagen, Landesumweltamt NRW) erfassten Emissionserklärungsdaten. Relevant für die gemeinsame Datenbasis sind daraus die quellenbezogenen Emissionsdaten sowie die Anlagenstandorte. Gemäß der 5. BImSchVwV sind die Ergebnisse auch in Rasterflächen (1 km x 1 km) darzustellen. Emissionskataster Nicht genehmigungsbedürftige Feuerungsanlagen (Hausbrand) Grundlage für die räumliche Zuordnung der ermittelten Ergebnisse bildet die "kleinräumige Gliederung" der in Luftreinhalteplänen untersuchten Gebiete. Diese Gliederung teilt besiedelte Flächen in Wohnblockflächen ein. Sie wird für die jeweils untersuchten Gebiete digitalisiert. In die gemeinsame Daten-basis sind die ermittelten Ergebnisse bezogen auf Wohnblockflächen und Rasterflä-chen (1 km x 1 km) aufzunehmen. Emissionskataster Sonstige nicht genehmigungsbedürftige Anlagen (Kleingewerbe) Die räumliche Zuordnung der Ergebnisse zu diesen Anlagen erfolgt über die Anlagen-standorte. Diese werden bei der Erstellung des Katasters ermittelt. Gemäß der 5. BImSchVwV sind die Ergebnisse auch in Rasterflächen (1 km x 1 km) darzustellen. Emissionskataster Verkehr Die Ergebnisse aus dem Verkehrskataster werden bezogen auf Linienquellen und Flächenquellen in die gemeinsame Datenbasis aufgenommen. Gemäß der 5. BImSchVwV sind die Ergebnisse auch in Rasterflächen (1 km x 1 km) darzustellen. Schallemissionen Die im Rahmen der Aufstellung von Schallimmissionsplänen (Schallemissionen) er-mittelten Pegel werden bezogen auf Streckenabschnitte von Linienquellen, Flächen-quellen und Punktquellen in die gemeinsame Datenbasis aufgenommen. Wirkungskataster Pflanzen und Material Diese Ergebnisse fließen bezogen auf Rasterflächen und Probenahmestandorte in die gemeinsame Datenbasis ein. Immissionskataster (flächenbezogene Immission) Die mit mobilen Messstationen ermittelten Ergebnisse werden bezogen auf Raster-flächen (1 km x 1 km) in die gemeinsame Datenbasis aufgenommen. Stationäre Immissionsmessstationen Die mit stationären Immissionsmessstationen (Messnetz) ermittelten Ergebnisse werden bezogen auf die Standorte der Messstationen in die gemeinsame Datenbasis aufgenommen.

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Wetter- und Klimastationen Ausgewählte Messergebnisse und statistische Daten von Wetter- und Klimastationen werden bezogen auf ihre Standorte in die gemeinsame Datenbasis einbezogen. Bei Aufnahme von Daten anderer Institutionen, insbesondere des Deutschen Wetterdien-stes (DWD), sind dessen Urheberrechte zu beachten. Simulation von Strömungsfeldern Strömungsfelder des Regionalwindes wurden für ganz Thüringen für ausgewählte autochthone Wetterlagen berechnet. Für das Untersuchungsgebiet Weimar/Bad Berka wurden die lokalen Kaltluftströme und deren Beeinflussung durch den Regionalwind simuliert. Bezogen auf die Koordinaten der Rasterpunkte werden die Daten in die gemeinsame Datenbasis integriert. Für die Darstellung der mittleren Windverhältnisse wurden rasterweise Windverteilungen berechnet. Sie werden ebenfalls in die Daten-basis aufgenommen. Berechnete und gemessene meteorologische Daten Eine Auswahl weiterer berechneter und gemessener Daten werden mit Bezug auf ihre Rasterpunkte flächendeckend in die Datenbasis aufgenommen. Hierher gehören Luft-temperaturen, Oberflächentemperaturen (IR-Thermalscanneraufnahmen der Abend- und Morgensituation bzw. Tag-Nacht-Differenz) usw.. Die Auswahl richtet sich nach den praktischen Bedürfnissen. Weitere berechnete Daten aus den Simulationen wer-den gesichert. Simulation der Luftschadstoffausbreitung Die Berechnung von Immissionsfeldern soll mit verschiedenen externen Simulations-programmen auf der Grundlage der in der gemeinsamen Datenbasis vorhandenen Ausgangsdaten möglich sein. Die berechneten Ergebnisse (Immissionsfelder) sind in die gemeinsame Datenbasis (ARC/INFO-GRID-Format) integrierbar. Simulation der Schallausbreitung Die mit externen Programmen berechneten Ergebnisse (Immissionsfelder) sind in die gemeinsame Datenbasis (ARC/INFO-GRID-Format) integrierbar. Gebietsbeschreibung Die Objekte in den verschiedenen Gebieten werden mit Hilfe von digitalen Modellen beschrieben. Es muss unterschieden werden zwischen Modellen, die das gesamte Land Thüringen abbilden und projektbezogenen Modellen. Projektbezogene Modelle sind in der Regel detaillierter und kostenintensiver. Das digitale Landschaftsmodell (DLM), das digitale Höhenmodell, das digitale karto-grafische Modell sowie das digitale Modell zur Landnutzung können Thüringen auf Landesebene charakterisieren. Diese Modelle werden gesamt oder teilweise vom Thüringer Landesvermessungsamt übernommen. Digitale Stadtmodelle werden für Teilgebiete genutzt. Ist die entworfene Datenbankstruktur implementiert, mit Ergebnissen gefüllt und in ein Geografisches Informationssystem integriert, so ergeben sich vielfältige Nutzungs-möglichkeiten. Mit Hilfe des geografischen Informationssystems können die in tabellarischer Form vorliegenden Ergebnisse in kartografischer Form spezifisch für den jeweiligen Ver-wendungszweck bzw. Fragestellungen - kommunaler Planungsbehörden

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- Landesplanungsbehörden - Immissionsschutzbehörden - Straßenverkehrsbehörden ausgegeben werden. 3.3 Maßnahmen zur Verminderung der Luftschadstoffbelastung Maßnahmen und weiterer Handlungsbedarf ergeben sich sowohl in der unmittelbaren Einflussnahme auf die Verminderung des Emissionsaufkommens in den einzelnen Emittentengruppen als auch aus dem Verständnis heraus, dass die Aufgaben der Luft-reinhalteplanung als langfristig und umfassend zu realisieren anzusehen sind. Damit besteht über den Rahmen des MLRP Weimar hinaus weiterer Handlungsbedarf für vertiefende Untersuchungen durch die TLU Jena. Einzelmaßnahmen innerhalb der Emittentengruppen zur gezielten Verringerung ihres Beitrages an den Gesamtemissionen im untersuchten Gebiet sind bereits bei der Er-örterung der Emissionsverhältnisse und der Ableitung von Prognoseszenarien aufge-zeigt worden (Abschnitte 2.3.1 bis 2.3.3). An dieser Stelle sollen die Hauptrichtungen für Maßnahmevorschläge zusammenfassend dargestellt und nur für die Emittenten-gruppe Verkehr ausführlicher erläutert werden. Genehmigungsbedürftige Anlagen Für die genehmigungsbedürftigen Anlagen sind für jede Einzelanlage konkrete Maß-nahmevorschläge zur Umstellung von Anlagen auf den neuesten Stand der Technik bzw. zu Verfahrensänderungen im technologischen Prozess abgeleitet worden. Das Absinken der umgeschlagenen Stoffmengen oder die Anpassung der Leistungen bei genehmigungsbedürftigen Anlagen in Folge von Umrüstungen und Umstellungen (z. B. Primärenergieträger bei Feuerungsanlagen) führt nicht selten dazu, dass solche Anlagen dann zu nicht genehmigungsbedürftigen Anlagen zählen werden. Sonstige nicht genehmigungsbedürftige Anlagen Die Maßnahmevorschläge für die Emittentengruppe der sonstigen nicht genehmi-gungsbedürftigen Anlagen sind insbesondere auf die Anwendung emissionsarmer Technologien nach dem Stand der Technik (z. B. zur Verwendung wasserlöslicher Lacke) sowie auf die Einhaltung der in den Verordnungen zum BImSchG festgelegten gesetzlichen Bestimmungen (2. BImSchV, 7. BImSchV, 20. und 21. BImSchV) aus-gerichtet. Nicht genehmigungsbedürftige Feuerungsanlagen Die Maßnahmen für die Emittentengruppe der nicht genehmigungsbedürftigen Feue-rungsanlagen berücksichtigen, dass vorrangig Energieträgerumstellungen (von Kohle auf Fernwärme oder Gas bzw. Heizöl) und Modernisierungen bzw. Erneuerungen von Heizungsanlagen in den emissionsseitig am meisten belasteten Orten bzw. Stadtteilen Weimar-Nordvorstadt, Weimar-Westvorstadt, Weimar-Altstadt und Bad Berka vor-zusehen und durchzuführen sind. Zusätzlich wären Wärmeschutzmaßnahmen an der bestehenden Gebäudesubstanz wünschenswert, da eine Verminderung des erforder-lichen Wärmebedarfs nach Ausschöpfen des bei der Energieträgerumstellung und Heizungssanierung erreichbaren Emissionsminderungspotentials langfristig gesehen die einzige Möglichkeit zur Minderung des Aufkommens am Treibhausgas CO2 ist. Verkehr

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Im Verkehrskataster ist herausgearbeitet worden, dass der Anteil des Schienenver-kehrs an den verkehrsbedingten Emissionen lediglich bei einigen Stoffen (NOx, SO2, OGD) eine Größenordnung von rund 15% erreicht und damit nur untergeordnet zum Gesamtaufkommen verkehrsbedingter Emissionen beiträgt. Da zu erwarten ist, dass im Zuge geplanter Elektrifizierungsmaßnahmen nach 2000 auf der Strecke nach Jena der Anteil schwerer Züge mit Diesellokbetrieb noch einmal deutlich zurückgehen wird, müssen sich Maßnahmen zur Absenkung von Emissionen im Verkehrsbereich folge-richtig auf den Straßenverkehr konzentrieren. Im Rahmen des MLRP Weimar ist die Erarbeitung von Maßnahmen zur Senkung ver-kehrsbedingter Emissionen dreistufig aufgebaut worden (siehe Abbildung 2.6.2-1). Zunächst ist im Rahmen des Emissionskatasters Verkehr ein erster Maßnahmekata-log erstellt worden. Dieser Katalog enthält mögliche Strategien in den Wirkungsrich-tungen − Kfz-Verkehr vermeiden, − Kfz-Verkehr vermindern, − Kfz-Verkehr verlagern, als Grundlage einer Entscheidungsfindung zu kurz- und mittelfristigen Maßnahmen im Verkehrsbereich. In einer 2. Stufe ist dieser erste Maßnahmekatalog zu einem komplexen Maßnahmemodell weiterentwickelt worden, das durch Quantifizierung der möglichen Emissionsminderungspotentiale die Entscheidungsrichtungen aufzeigt und so untersetzt, dass darauf aufbauend die Emissionssituation in Weimar - auch kurzfristig - verbessert werden kann. Daran schloss sich in enger Zusammen-arbeit mit den örtlichen Verkehrsplanern eine 3. Stufe (Erweiterter Maßnahmeplan) an, in der die detaillierte streckenbezogene Untersuchung der Wirksamkeit der Maß-nahmen unter Verwendung der im Rahmen des VEP ermittelten Prognosedaten vorgenommen worden ist. In diesem Rahmen ist mit der Durchführung von Verkehrs-modellrechnungen für einzelne Planungsvarianten eine Beurteilung von Verkehrsbau- und Verkehrslenkungsmaßnahmen aus der Sicht der Emissionsvermeidung ermöglicht worden.

Für die Maßnahmeplanung zur Emittentengruppe Verkehr ergeben sich mit den erar-beiteten Unterlagen gute Möglichkeiten, einerseits in Abstimmung zur regionalen Pla-nung (Fortschreibung des Verkehrsentwicklungsplanes Weimar, Schallimmissions-plan) Auswirkungen auf die Emissionssituation zu untersuchen, andererseits durch die Analyse verschiedener Varianten und Maßnahmen aus Sicht der Luftreinhaltung Impulse für planerische Aktivitäten in den kommunalen Behörden geben zu können.

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Abb. 3.3-1: Drei-Stufenmodell des Maßnahmeplanes Verkehr Weimar Ausgangspunkt für weiterführende Betrachtungen bilden die Maßnahmevorschläge aus dem Verkehrskataster Weimar/Bad Berka, die in der 2. Stufe (Komplexes Maß-nahmemodell) /V3/ bereits auf ihre Emissionsrelevanz untersucht worden sind. Dabei handelt es sich um a) die allgemeine Beschreibung und Beurteilung von Maßnahmen hinsichtlich ihrer

Wirkungsmechanismen zur Emissionssenkung sowie Beurteilung zur Umsetzbarkeit anhand einer Bewertungsskala.

Untersucht wurden beispielsweise Maßnahmen mit den Zielrichtungen: − Vermeidung von Kfz-Fahrten durch raumplanerische Maßnahmen, − Verminderung der Kfz-Fahrleistungen, − Verlagerung von Verkehrsleistungen auf alternative Verkehrsmittel, − Verringerung des Kfz-Verkehrs in stark belasteten oder besonders sensiblen

Gebieten, − Verbesserung des Verkehrsablaufs.

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b) Maßnahmevorschläge für das Untersuchungsgebiet Weimar einschließlich der Be-wertung der Emissionsminderungspotentiale der bis 1999 in Planung befindlichen Vorhaben: − Nord-West-Umgehung, − Verkehrsorganisation Goetheplatz, − Verkehrsberuhigung Wohngebiete, − Geschwindigkeitsreduktion auf der BAB A 4, − Parkraumsteuerung, Parkraumbewirtschaftung, Park und Ride, − Ausbau Radwegenetz, − Einsatz gasbetriebener Busse im ÖPNV, − Fahrverbote.

Im Ergebnis erster Bewertungen ist festgestellt worden, dass sich in den nächsten Jahren die höchsten Emissionsminderungspotentiale aus den Bestandsänderungen der Fahrzeugflotte und Veränderungen der Kraftstoffchemie ergeben werden. Innerhalb eines Prognoseansatzes sind dabei Reduktionen für die meisten Schad-stoffe im Bereich zwischen 60 % und 80 % gegenüber 1993 ermittelt worden. Gebietsspezifische Maßnahmen werden demgegenüber nur geringe Minderungswir-kungen in Bezug auf die Gesamtemissionen des Untersuchungsgebietes erzielen, können jedoch lokal durchaus von hoher Bedeutung sein, beispielsweise auf den hochbelasteten Straßenzügen der Innenstadt. Insbesondere haben die Untersuchungen deutlich gemacht, dass beispielsweise − verkehrsberuhigte Wohngebiete im Wesentlichen zwar als positiv unter dem Aspekt

der Emissionsreduzierung zu betrachten sind, aufgrund des geringen Anteils der Flächenquellen an den Gesamtfahrleistungen und -emissionen (ca. 10 %) der Ef-fekt für das Gesamtgebiet jedoch kaum Bedeutung hat,

− die Einführung eines Parkraumkonzeptes und Ausbau des P+R-Systems nur ge-ringe Auswirkungen auf die Gesamtfahrleistungen haben werden, allerdings werden sich im sensiblen Innenstadtbereich positive Wirkungen auf die Emissionsmengen einstellen,

− der Einsatz gasbetriebener Busse zwar eine deutliche Senkung der Emissionen des ÖPNV (um 70 - 80 %, bei Partikeln um 99 %) erwarten lässt, aufgrund des geringen Anteils der Busse des ÖPNV an den Gesamtfahrleistungen schwerer Nutz-fahrzeuge im Untersuchungsgebiet werden die Emissionsminderungen für das ge-samte Untersuchungsgebiet aufgrund dieser Maßnahme jedoch nur noch zwischen 0,2 und 4 % liegen.

In der nachfolgenden Bearbeitungsstufe konzentrieren sich die Arbeiten auf a) die Fortschreibung des Verkehrsentwicklungsplanes aus 1992 und die Beurteilung

von Einzelmaßnahmen − Entlastung der Innenstadt durch Verlagerung von Ansiedlungen entlang der

Nord-West-Umgehung − bessere Nutzung vorhandener Siedlungsgebiete durch Schließen von Baulücken − Verringerung des Verkehrs auf den hochbelasteten Strecken, z. B durch Ver-

kehrsberuhigung Goetheplatz, Umfahrungskonzept Innenstadt durch Nord-West-Umgehung und Nord-Ost-Tangente

− restriktive Behandlung des Nebenstraßennetzes (Sperrung des Durchgangsver-kehrs zwischen Verkehrszellen)

− Parkraumbeschränkung Innenstadt mit Maßnahmen der Verteuerung/Reduktion öffentlicher Parkstände in diesem Bereich

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− weitere Ausweisung von Fußgängerzonen im Innenstadtbereich − Verkehrsberuhigungskonzept innerstädtischer Straßenzüge (Altstadt, Bodel-

schwingstraße) und Verkehrskonzept Altstadt (Einzeluntersuchungen von Stra-ßenzügen und Stellplatzkapazitätsuntersuchungen)

− Erhöhung der Attraktivität des ÖPNV durch Maßnahmen der Busbeschleuni-gung, Erarbeitung eines Nahverkehrsplanes

− Verkehrskonzept für die Kulturstadt Europa 1999 mit Maßnahmen der optimalen Einbindung des ÖPNV (Kulturticket, P+R-Angebote) in den durch Tourismus verursachten Verkehr

− Untersuchungen zum Ausbau des Radweg- und Fußgängernetzes zu geschlos-senen, eigenständigen Netzen in den Verkehrsentwicklungsplänen Weimar und Bad Berka

− Lösungen für die Entlastung des Stadtzentrums vom Güterverkehr gehen einher mit allgemeinem Umfahrungskonzept bzw. mit Organisation umweltfreundlicher Transportketten (Anwendung des Modells Gütersloh - Gesellschaft für City-Lo-gistik)

− weitere Untersuchungen zur Homogenisierung des Verkehrsablaufes (Verkehrs-beeinflussungsanlagen, Verkehrsleitsysteme, Parkleitsysteme, Optimierung des P+R-Angebotes), Prüfung des Einsatzes von Umweltampeln, Kreisverkehrs-plätzen bzw. der Anlagen zur Verkehrsregelung unter dem Aspekt der flüssigen Verkehrsabwicklung

b) die Umsetzung des Flächennutzungsplan und weitere stadtplanerische Aktivitäten mit dem Ziel − in der Stadtentwicklung die Zielstellungen wohnen - arbeiten - einkaufen auf

engem Raum (als Stadt der kurzen Wege) zu berücksichtigen − bei Bauvorhaben (Wohngebiete, Gewerbestandorte, Einkaufszentren) Anbin-

dungen an den ÖPNV als Ansatz zur Verkehrsvermeidung zu integrieren In Weiterführung dieser Arbeiten sind in der 3. Stufe des Stufenmodells zur verkehrs-bezogenen Maßnahmeplanung Weimar die Planungsvarianten des Verkehrsentwick-lungsplanes mit den Prognoseaussagen zur technischen Entwicklung des Kraftfahr-zeugbestandes und der Kraftstoffqualität verknüpft worden. Auf dieser Basis erfolgte die Berechnung eines künftigen Eintrages luftfremder Stoffe aus dem motorisierten Verkehr für die Planungsfälle − Prognosenullfall 1999 − Prognoseplanfall 1999/1a mit Bau der Nordwestumgehung − Prognoseplanfall 1999/1b mit Bau der Nordwestumgehung und zusätzlichen ver-

kehrsberuhigenden Maßnahmen in der Altstadt sowie − Prognosenullfall 2010 − Prognoseplanfall 2010/2a mit Bau der Nordwest- und Nordostumgehung − Prognoseplanfall 2010/2b mit Bau der Nordwestumgehung, aber ohne Nordost-

umgehung − Prognoseplanfall 2010/2c wie Planfall 2b, aber mit zusätzlicher Sperrung des

Goetheplatzes − Zielszenario des Verkehrsentwicklungsplanes zu 2010 mit deutlicher Bevorzugung

des ÖPNV und Sperrung des Goetheplatzes

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Die durchgeführten Berechnungen haben gezeigt, dass das Zielszenario für 2010, das innerhalb des Verkehrsentwicklungsplanes der Stadt Weimar aus der Sicht der opti-malen Führung des Straßenverkehrs entwickelt worden ist, auch aus lufthygienischer Sicht ein Optimum darstellt. Trotz Sperrung des Goetheplatzes für den öffentlichen Straßenverkehr sind nur geringe Zunahmen durch Ausweichverkehr im umliegenden Straßennetz zu verzeichnen. Insgesamt sind tendenziell an allen Straßen Abnahmen der Emissionen berechnet worden, wobei aus der Sicht der Gesundheitsfürsorge die Verringerung der Benzolemissionen gegenüber dem Prognosenullfall um 35 % be-sonders bedeutsam ist. Mit der lufthygienischen Bewertung verschiedener Planungsvarianten der Stadt Wei-mar konnte ein Beispiel für die gegenseitige Durchdringung von Maßnahmeplänen von kommunalen Behörden und Luftreinhalteplänen entwickelt werden, was in dieser Form eine neue Qualität von Aussagen zulässt. Die Erarbeitung von Betroffenheitsanalysen analog zu den Verfahrensweisen der Lärmminderungsplanung, die darstellen, wie viele Einwohner von Veränderungen der Luftbelastung in verschiedenen Planungsfällen betroffen sind, wäre ein nächster logischer Schritt in Fortführung der komplexen Maßnahmeplanung.

94

4 Schlussfolgerungen und Ausblick 4.1 Erstellung von Luftreinhalteplänen als Daueraufgabe der gebietsbezogenen

Luftreinhaltung Luftreinhaltepläne waren anfänglich darauf abgestellt, schädliche Umwelteinwirkungen über die Kausalkette Emissionen - Transmission - Immission zu beschreiben und aus der räumlichen Verteilung der Emissionen bzw. der Immissionen die Ursachen für beobachtete Wirkungen und die durch Immissionsmessung nachgewiesenen luftfremden Stoffe zu erklären und Maßnahmen zu fixieren (Abb. 4.1-1).

Input Throughput Output

EMISSIONEN über den

⇓ Luftpfad

Luftschadstoffe

klimarelevante Gase Schall

Erschütterungen nicht ionisierende

Strahlung

Wasserpfad

Trockene und nasse Deposition

von Nähr- und Schadstoffen

Eintrag in

Boden, offene Wasserflächen und

Grundwasser

⇒

TRANSMISSION DISTRIBUTION

in ⇓

Biosphäre

L W B M F Ö U A O E L K F S D N O O T S E S R S E N C A Y R H // S F T A E U M N E A

⇒

WIRKUNG UND

FOLGEWIRKUNG

auf ⇓

Mensch Flora/Fauna Ökosystem Klima Materialien, Gebäude

Abb. 4.1-1: Wirkungskette von Umwelteinflüssen /TLU 1994/ Sie waren ihrem Wesen nach Sanierungspläne. Erfolge wurden durch technische Maßnahmen im direkten Bezug zwischen Emittent und Betroffenen erzielt. Bun-desweit trugen diese Luftreinhaltepläne dazu bei, die Luftqualität deutlich zu ver-bessern, wobei lokal diskrete Probleme insbesondere durch Erweiterung der Schadstoffpalette (Komponenten mit krebserregenden Potential sowie im Zusam-menhang mit der Ozon- und Klimaproblematik bedeutsamen Substanzen) mehr in den Vordergrund getreten sind. Mit fortschreitender Verbesserung der Luftqualität war auch auf die Vorsorge abzustellen. In Umsetzung bisheriger Luftreinhaltemaßnahmen sind Luftqualitätsparameter erreicht worden, die entsprechend dem Stand der Gesetzgebung eine geringe bis mittlere Belastung bei den klassischen Massenschadstoffen ausweisen. Vor diesem Hintergrund vollzog und vollzieht sich gleichzeitig eine Veränderung des Anteils der einzelnen Emittentengruppen an den Einträgen in den Untersuchungsgebieten. Parallel dazu ergab sich eine Verschiebung der Schadstoffverhältnisse.

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Luftreinhaltepläne sollten sich deshalb daran orientieren, Luftqualitätsziele vorsorgend zu fixieren, die über die Normative der bereits festgelegten Grenz-, Richt-, Leit- und Zielwerte hinausgehen. In dieser Hinsicht hat sich in der Vergangenheit bereits ein Wandel zum Vorsorgeplan ergeben. Mit den Grenzwerten der neuen EU-Vorschriften zur Luftqualität (als Rahmenrichtlinie die Richtlinie 96/62/EG des Rates vom 27. September 1996 über die Beurteilung und die Kontrolle der Luftqualität /UMW 1999/ und zugehörige Tochterrichtlinien; als erste Tochterrichtlinie die Richtlinie 1999/30/EG des Rates vom 22. April 1999 über die Grenzwerte für Schwefeldioxid, Stickstoffdioxid und Stickstoffoxide, Partikel und Blei in der Luft /UMW 1999/) werden noch höhere und konkretere Ansprüche sowohl an die Luftqualität als auch an die Immissionsüberwachung gestellt (Pkt. 4.6). Dieser Entwicklung hat der Ausbau der Luftreinhaltplanung in Richtung Vorsorge bereits voll und ganz Rechnung getragen. Um für die laufenden Planungsprozesse über aktuelle Daten zu verfügen, muss Luft-reinhalteplanung als ein permanent ablaufender Prozess vor sich gehen. Es ist erforderlich, die Ausgangsinformationen der einzelnen Kataster dadurch fortzuschrei-ben, dass die notwendigen Sachdaten über erfolgte Veränderungen zum Hausbrand, zum Verkehr und zu den sonstigen nicht genehmigungsbedürftigen Anlagen in ähnlicher Weise den digitalen Modellen zur Verfügung stehen, wie das zur Zeit mit den Emissionserklärungen für die genehmigungsbedürftigen Anlagen bereits praktiziert wird. Dabei sollte erreicht werden, ohne dass dazu neue Berichtssysteme notwendig wer-den, durch Zusammenarbeit zwischen den Behörden bereits vorhandene behördliche Informationen für den Immissionsschutz zusammenzuführen, beispielsweise aus den Gewerbeämtern, den statistischen und Wahlämtern etc. Allerdings sind bei dieser Vorgehensweise weiterführende datenschutzrechtliche Re-gelungen notwendig (z. B. können quellenbezogene Daten in der erforderlichen De-tailliertheit derzeit nicht bei den für den Immissionsschutz zuständigen Behörden ge-halten werden). Durch die Entwicklung einheitlicher Datenbankstrukturen lässt sich der Erhebungs-aufwand bei der Fortschreibung von Emissionskatastern senken, sofern die Datener-hebung ausreichend kleinräumig und quellenbezogen zur Verfügung steht. Für Fort-schreibungen der Ausgangssituation kann auf diese Weise eine Konzentration auf die Aktualisierung wesentlicher Emittentendaten vorgenommen werden, während bei Daten, die nur in geringem Maße die Emissionssituation des Untersuchungsgebietes beeinflussen, auf den bereits erhobenen Bestand ohne weitere Aktualisierung zurück-gegriffen werden kann. Eine solcher Ansatz übergreifender Nutzung einheitlicher Datenbestände bot sich im vorliegenden Projekt für die Berechnung der Schadstoffemissionen aus dem Straßenverkehr und die Erarbeitung des Schallimmissionsplanes an. Dabei war das für die Lärmemissionsberechnung notwendige hochaufgelöste Linienquellennetz aus dem Verkehr Grundlage der Datenbank. In diesem Fall können die für die Schadstoff-emissionsberechnung notwendigen mittleren stündlichen Verkehrswerte der verschie-denen Fahrzeuggruppen anstelle der pauschalen Werte nach der Vorgabe der RLS 90 (vgl. "Ermittlung von Lärmemissionen") zur Berechnung der lärmrelevanten Verkehrsgrößen eingesetzt werden. Im Vergleich zur Ermittlung der Lärmemissionen über Standardparameter aus der RLS 90 ergeben sich jedoch tags größtmögliche Abweichungen zu 2 bis 4 dB (A) niedrige-

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ren Lärmpegeln bei der Berechnung der Lärmemissionen über die stundenfeine Datenbasis, die auf der Basis detailliert erhobener Verkehrswerte beruht. Maßnahmen zur Lärmminderung sollten sich dann jedoch aufgrund des angezeigten Vor-sorgeprinzips an den höheren Werten orientieren. Im Vergleich zur Ermittlung der Lärmemissionen über Standardparameter aus der RLS 90 ergeben sich jedoch tags größtmögliche Abweichungen zu 2 bis 4 dB (A) niedrige-ren Lärmpegeln bei der Berechnung der Lärmemissionen über die stundenfeine Datenbasis, die auf der Basis detailliert erhobener Verkehrswerte beruht. Das ist bei der Bewertung und direkten Ableitung von Maßnahmen zu beachten. Durch die gleichzeitige Bearbeitung von Luftreinhalteplänen und Schallimmissions- bzw. Lärmminderungsplänen auf der Basis einer aktuellen Datenbasis lassen sich außerdem Maßnahmenkataloge zur Vermeidung bzw. Verminderung von Belastungen umfassender und zeitgleich entwickeln und mögliche konkurrierende Ziele besser in die Gesamtabwägung mit einbeziehen. Darüber hinaus muss aber auch eine enge und zeitnahe Verknüpfung und Abstimmung mit den Zielen und planerischen Vorgaben der Verkehrsentwicklungsplanung erfolgen, damit die politischen Gremien auf der Basis insgesamt abgewogener Grundlagen entscheiden können. Die modulare Bearbeitung eines Luftreinhalteplanes hat sich bewährt, da so bereits nach kürzeren Zeiträumen nachvollziehbare Informationen zur Verfügung stehen, die für die planerischen Aufgaben der kommunalen Behörden, insbesondere unter dem Aspekt sich schnell vollziehender Veränderungen in den Neuen Bundesländern, zur Entscheidungsfindung notwendig sind. Aus dieser Bearbeitungsweise ergibt sich auch die oben aufgeführte Möglichkeit, für die Hauptemittentengruppen anhand neuer Daten (Emissionserklärungen bisher im Zweijahresabstand, aktualisierte Verkehrszählungen) die jeweiligen Kataster praktisch fortzuschreiben und damit eine fortlaufende Aktualisierung der für planerische Ent-scheidungen notwendigen Daten zu erreichen. Mit großer Aufmerksamkeit werden durch die örtlichen Behörden die weiteren Arbeiten am Luftreinhalteplan verfolgt, weil sich erst durch die Verbindung Emissionskataster - Immissionskataster (Ausbreitungsrechnung) die Verbindung von den Verursachern der Luftverunreinigungen zur lufthygienischen Situation an einzelnen Standorten begründet herstellen lässt. 4.2 Emissionskataster als Grundlage der Ursachenanalyse - Ausbau in

Richtung landesweiter Emissionskataster Emissionskataster bleiben Grundlage aller gebietsbezogenen Untersuchungen, weil nur eine exakte Erfassung der räumlichen Emissionsverteilung Basis für einen hinreichend fundierten Emittentenbezug, durchzuführende Immissionssimulationen und Maßnahmeableitung sein kann. Die stoffliche und emittentenseitige Schwerpunktverschiebung der Aufgabenstellung des Emissionskatasters muss mit den Zielen der Weiterentwicklung der Emissionska-taster einhergehen. Dabei ist der Sachverhalt von beachtenswerten Einfluss, dass sich der Belastungsunterschied zwischen den Untersuchungsgebieten und regionalem Umland weiter verringert, aber sich bereits eine Verschiebung der stofflichen Zu-sammensetzung bzw. des Spektrums der Schadstoffemissionen und festgestellten Immissionen bei gleichzeitiger Verstärkung der lufthygenisch bzw. umweltrelevanten Wirkung (z.B. krebserregende Komponenten, VOC/Ozon, klimarelevante Gase) ergeben hat.

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Mit grundsätzlicher Kenntnis der überregionalen Kausalkette macht sich zunehmend die Vergrößerung der zu beachtenden Einflussbereiche über die Grenzen der defi-nierten Untersuchungsgebiete hinaus notwendig. Eine flächendeckende Emissions-bilanz Thüringens wurde bereits in einer Treibhausgasstudie als Form eines landes-weiten Emissionskatasters aufgestellt, in anderen Bundesländern für definitive Einzel-kataster (vorzugsweise Verkehr). • Zur Sicherung eines landesweiten Immissionsschutzes über die Untersuchungsge-

biete hinaus (stärkere Berücksichtigung des Schutzes von Reinluftgebieten) sollten die Untersuchungen stärker auf die landesweite Beurteilung unter Beibehaltung schwerpunktmäßiger Arbeiten in den Verdichtungsräumen orientiert werden.

• Gründe für eine solche Entscheidung sind u. a. die beobachteten Entwicklungen vorgenannter Verhältnisse, wie z. B. die Beachtung:

− bedeutender Quellen incl. Landwirtschaft/Böden, Deponien, Kläranlagen, − VOC-Emissionsbilanz incl. biogene Quellen, − Stickstoffeintrag in Böden (N2O-Emission), − N2O-Emission aus KAT-Kfz, − Wirkungseffekte (Ökosysteme, Artenveränderungen), − Ozonbildungsmechanismen. Bei näherer Betrachtung der Situation im untersuchten Gebiet zeigt sich, dass die dort vorgefundene Situation nicht losgelöst vom Umland betrachtet werden kann, sondern in vielfältiger Beziehung zu Vorgängen außerhalb des UG steht. Wirkungen entstehen nicht nur in der unmittelbaren Umgebung, sondern auch in einiger Entfernung vom Emissionsort, wie es beispielsweise für Ozon und die klimarelevanten Gase zu beobachten ist. Deshalb müssen in den Vorsorgeplänen die komplexeren Zu-sammenhänge im Immissionsschutz stärkere Beachtung finden, was die Untersu-chung der in der Bilanz einer Region oder eines gesamten Bundeslandes innerhalb der Luftreinhaltepläne erforderlich machen kann. So sind beispielsweise auch die Auswirkungen des motorisierten Verkehrs nicht nur auf ein abgegrenztes Gebiet beschränkt, sondern der Pendler-, Einkaufs- oder Ausflugsverkehr vollzieht sich quell- oder zielseitig über deutlich größere Räume. Z. B. ist die Verkehrsbelastung der Autobahn als Quelle von 38 % der verkehrsbedingten Stickoxidemissionen des Gebietes im Wesentlichen überregional bedingt. Diese Abhängigkeit der Situation im UG von Entscheidungen überregionaler Behörden erfordert bei künftigen Arbeiten zur Luftreinhaltung auch die Einbeziehung ent-sprechender Ämter und Entscheidungsträger außerhalb des eigentlichen UG. Darüber hinaus sind insbesondere in der Emittentengruppe Verkehr Tendenzen zu beobachten, die den Zielstellungen der Luftreinhalteplanung entgegenwirken. Die technisch erreichbare Emissionsminderungseffekte bei den Fahrzeugen werden durch den ständigen weiteren Anstiegs der Fahrleistung oder auch die steigende Übermoto-risierung der Pkw weitestgehend aufgebraucht. Beobachtungen zur Hubraumklassen-verteilung dokumentieren u. a. in Thüringen eine Verschiebung zu Anteilen größerer Hubräume /UBTh 1998/. Diesen Tendenzen entgegenzuwirken, ist Aufgabe der Ver-kehrspolitik der Bundesrepublik und Ziel entsprechender Entwicklungen der Industrie.

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4.3 Verstärkte Berücksichtigung der Luftreinhaltung in der Planung Die raumordnerische Planung obliegt den zuständigen Landesbehörden. Kommunen bearbeiten z.B. Flächennutzungs- und Bauleitpläne. Für alle diese Planungsebenen werden lufthygienische Aussagen in einer der betrachteten Größenordnung adäquaten Form benötigt. Regionale raumordnerische Planungen beeinflussen auch die Luftreinhaltung. Dabei sind zu erreichende Luftqualitätsziele nicht ausreichend zwingend vorgegeben. Bisherige Erfolge bei der Verbesserung der Luftqualität sind im Wesentlichen darauf zurückzuführen, dass die Emissionen von Luftschadstoffen geringer wurden oder durch gesetzliche Auflagen begrenzt worden sind. Weitere Erfolge zur Erreichung der Leit- oder Zielwerte werden vorrangig an Standortentscheidungen, an die Durchsetzung eines hohen technischen Niveaus bei Anlagen oder Maßnahmen zur Verkehrslenkung geknüpft sein. Dabei kommt der Sensibilisierung der Planungsbehörden für Zusammenhänge, die die Luftqualität betreffen, wachsende Bedeutung zu. Vorhandene rechtliche Instrumentarien für die verschiedenen Planungsebenen sind konsequent zu berücksichtigen. Dabei muss für konkurrierende Belange eine Berücksichtigung von Qualitätsparametern der Luftgüte bei anstehenden Planungsentscheidungen zwangsweise statt nur im Abwägungsprozess gefordert (adäquat der Prüfung zum Schutz von Boden, Grundwasser und Oberflächengewässer sowie Flora, Fauna und Ökosysteme) werden. Von besonderer Bedeutung sind dabei Belange der Luftreinhaltung aus lufthygienischer und stadtklimatologischer Sicht mit besonderer Berücksichtigung bioklimatischer Aspekte. Eine schlüssige Darstellung von Ursachen und Zusammenhängen erleichtert eine vorsorgliche Umsetzung der konzipierten bzw. vorgeschlagenen oder geplanten Maßnahmen. Synergieeffekte sind durch eine enge Verflechtung der Arbeiten zur Luftreinhalteplanung mit denen der zur Lärmminderungsplanung zu erhalten. In Luftreinhalteplänen werden meteorologische und klimatologische Fakten soweit behandelt, wie sie zur Berechnung der Ausbreitung von Luftschadstoffen (Transmission) benötigt werden. Stadtklimatologische Arbeiten können diese mit Gewinn nutzen, müssen aber auch noch eine ganze Reihe anderer klimatologischer Elemente, etwa die Strahlung, berücksichtigen. In Verwaltungsverfahren wird an vielen Stellen die Berücksichtigung klimatologischer Erkenntnisse gefordert. Grenz- oder Orientierungswerte oder andere Entscheidungshilfen fehlen jedoch. Daraus folgt eine Unsicherheit bei Planungsbehörden und Gutachtern über die Verwertung klimatologischer Sachverhalte. Praktische Beispiele dafür reichen von individuellen Lösungen bis hin zur Ablehnung. Die Erweiterung und Fortführung der klimatologischen Untersuchungen zu Luftreinhalteplänen im Sinne einer modernen Stadtklimatologie ist daher sinnvoll. Bei der Simulation meteorologischer Felder für autochthone Wetterlagen sind sowohl für die Umgebung als auch für das Untersuchungsgebiet selbst meteorologische Daten für das Bodenniveau, aber auch für eine Anzahl vertikaler Höhenstufen angefallen. Sie stehen der Stadt Weimar unabhängig vom Luftreinhalteplan für eigene Zwecke zur Verfügung und werden demnächst auf einer CD allgemein zugänglich gemacht. Von dieser Möglichkeit hat die Stadt Weimar z.B. bei der Beurteilung von geplanten Bauten im Bereich des Schwanseebades Gebrauch gemacht. Im Fall einer Umgehungsstraße für Weimar, sie ist zum Teil schon gebaut, ist in ihrer endgültigen Fertigstellung noch in einer sehr kontroversen Diskussion, hat die TLU im Rahmen ihrer Beteiligung in Planfeststellungsverfahren mit Ergebnissen und speziellen Simulationen eingreifen und beraten können.

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Planungshorizonte und Fristen zur Maßnahmeumsetzung reichen von Sofortaktionen bis zu erst langfristig möglichen Realisierungen. Die immissionsseitigen Effekte und Wirkungsveränderungen können sich ebenfalls kurz- oder langfristig einstellen. Er-gebnisse und Trends haben einen deutlich langfristigen Charakter. Es sind Arbeitsweisen zu entwickeln, die diesen langfristig wirkenden Veränderungen Rech-nung tragen, insbesondere unter der Prämisse, dass die erforderlichen Messreihen z. T. langwierig und kostenintensiv sind. Die rasante Entwicklung in den neuen Bundesländern erfordert für die Entscheidungen der kommunalen Behörden die Verfügbarkeit aussagefähiger Materialien für Pla-nungen und Entscheidungen. Unter diesem Aspekt kommen die im Luftreinhalteplan bisher veröffentlichten Daten z. T. zu spät, weil viele Standortentscheidungen bereits getroffen worden sind, ohne gebührend die Belange der Luftreinhaltung einzu-beziehen. Aus diesem Grund war die enge Einbeziehung der lokalen Behörden (wie Umweltamt, Stadtplanungsamt) während der Bearbeitung des MLRP Weimar erklärtes Ziel der TLU und der beteiligten Ingenieurbüros und ist bereits gut gelungen. In gegenseitiger Ab-stimmung erfolgte die Information zum Stand der Arbeiten wie auch zu Planungsan-sätzen, die zu wesentlichen Konsequenzen auf zukünftige Luftbelastungen führen werden und im Rahmen der Prognoseansätze zu berücksichtigen waren. Allerdings zeigte sich als problematisch, dass bisher keine durchgängigen DV-Lösungen zur Verfügung stehen, mit denen der örtliche Planer Auswirkungen seiner Entscheidungs-varianten auf die Emissions- und Immissionssituation modellieren kann. Die Lösung dieses Problems ist eine günstige Voraussetzung, um einen Verkehrsent-wicklungsplan mit den Zielen der Luftreinhaltung in Übereinstimmung zu bringen. Es ist zu erwarten, dass aus dem einheitlichen EDV-Konzept „GIS-Immissionsschutz“ Verfahren abgeleitet werden können, die auch den örtlichen Behörden Werkzeuge zur Verfügung stellen, um die Aufgaben des Immissionsschutzes in die Entscheidungsfindung der Kommunen einfließen zu lassen. Mit der quantitativen Erfassung quellenbezogener Daten stehen Möglichkeiten zur Bewertung der qualitativer Gefährdungspotentiale zur Verfügung (s. Abb. 3.1.2.4-1). Um diese in Planungen besser einfließen zu lassen, besteht Bedarf an Kombinationskriterien zur umfassenden aber einfacheren Darstellung der Luftgüte. Dabei sollte geprüft werden, ob sich unter Nutzung der umfassenden Datenbasis, zum Beispiel zur Wohnungsverteilung aus dem Emissionskataster und Einbeziehung des Fachwissens von Umweltmedizinern die Möglichkeit erschließen lässt, Konfliktbereiche zu kennzeichnen und Betroffenheitsanalysen zu erstellen, um die Schwerpunktsetzung für Maßnahmen und die Entscheidung zwischen verschiedenen Planungsvarianten an der Verbesserung der Immissionssituation für einen möglichst großen Personenkreis zu orientieren. Ungeachtet der aufgeführten Probleme sind Maßnahmen und Schlussfolgerungen aus dem Luftreinhalteplan unmittelbar in die planerische Arbeit der Stadt Weimar integriert worden. So sind die Untersuchungen, die in Weiterführung des Maßnahmeplanes Verkehr durchgeführt wurden, als hilfreich bei den drängenden Entscheidungen zu Parkhäusern, zur Weiterführung des P+R-Konzepts und zur Stadtentwicklung Wei-mars zur Kulturstadt Europas 1999 mit dem dann zu erwartenden Touristenaufkommen eingeschätzt worden.

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Beeinflusst durch die Untersuchungen zur Verkehrsvermeidung setzt die Stadt Weimar eigene Konzepte um, die den motorisierten Individualverkehr aus den Zentrumsbereichen zurückdrängen sollen. Dabei sind insbesondere das Busverkehrskonzept zur Erhöhung der Attraktivität des ÖPNV (erweiterte Buslinien, Einrichtung von Busspuren, vorrangiges Abbiegen der Busse vor dem übrigen Verkehr) und das Radwegekonzept zu nennen. Wie bereits dargestellt sind verkehrspolitische Entscheidungen der Stadt Weimar in überregionale Entwicklungen eingebunden. Das betrifft einerseits die Abstimmung der Busverkehrslinien, die die Pendler und Besucher in die Stadt bringen, mit den Ange-boten des ÖPNV, aber auch die Verbesserung des überregionalen Verkehrsangebotes auf der Städtelinie Erfurt - Weimar - Jena. Besonders in der Einrichtung eines S-Bahn-Angebotes auf dieser Strecke, verbunden mit der Eröffnung zusätzlicher, mit dem ÖPNV verknüpfter bzw. an den Gewerbegebieten liegenden Haltepunkten, werden Möglichkeiten zur Verringerung des motorisierten Individualverkehrs gesehen. Die vorliegenden Materialien zum Luftreinhalteplan sind dabei eine Argumentations- und Entscheidungshilfe bei der Beurteilung und Begründung von Vorhaben. Auch für die Stadt Bad Berka, für die als Kurort längerfristige Daten zur meteorologischen und lufthygienischen Situation erforderlich sind, steht mit den bisher veröffentlichten Daten ein umfangreiches Material zur Verfügung. Wie im Projekt Modellhafter Luftreinhalteplan Weimar demonstriert, müssen planerische Maßnahmen zur Minderung verkehrsbedingter Emissionen bzw. in Verbindung mit Verkehrslenkungsmaßnahmen konsequent und frühzeitig eingebunden werden. Dazu muss bei den Planungs- und Umweltbehörden eine tatsächliche Bereitschaft vorhanden sein. In Weimar und Umgebung ist dies durch zahlreiche Aktivitäten der Stadt und des Landkreises, wie die Verknüpfung des Verkehrsentwicklungsplanes mit dem Emissionskataster, Maßnahmen zur Verkehrslenkung bis hin zur Installation dynamischer Verkehrsleitsysteme bereits gelungen.

4.4 Wirkungsuntersuchungen als wichtiger Bestandteil der Luftreinhalte-planung

Das Wirkungskataster kann neben den Emissions- und Immissionskatastern wichtige Planungsgrundlagen und Entscheidungshilfen für die Maßnahmedurchführung liefern, zumal auch Synergieeffekte erfassbar sind, die so allein nicht aus der Beurteilung der ermittelten Immissionsverhältnisse ableitbar sind. Eine modellmäßige Erfassung der Wirkungszusammenhänge ist wegen des komple-xen Charakters nicht bzw. kaum möglich. Aus diesem Grund kann auf den Informa-tionsgewinn aus Wirkungsuntersuchungen als letztendliche Einflussäußerung inner-halb der Kausalkette nicht verzichtet werden. Flächendeckende Erfassungen von Zu-ständen ausgewählter Objekte liefern sonst nicht gewinnbare integrale Reaktionszu-stände (z. B. landesweite Flechtenkartierung). Bei systematischer Beobachtung mit Beginn und Fortschreibung von Kartierungen, Expositionen, Depositionen u. a. liefern die Auswertungen der festgestellten Effekte erst längerfristig sonst nachträglich nicht mehr gewinnbare Ergebnisse. Derartige Un-tersuchungen, insbesondere Depositionsermittlungen sind auch für die Ergänzung von Messprogrammen, Messkonzepten und zur Abklärung der Untersuchungen selbst notwendig.

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Der komplexe Charakter der Luftreinhalteplanung erfordert es, diese Aufgaben nicht nur als Problem des gebietsbezogenen Immissionsschutzes im engeren Sinne zu sehen, sondern unter diesem Gesichtspunkt inhaltliche Arbeiten verschiedener Be-hörden/Einrichtungen hinsichtlich der Einträge aus der Luft in verschiedene Medien bzw. zu Wirkungsbeobachtungen zu verbinden bzw. zu koordinieren (z. B. forstwirt-schaftliche Untersuchungen, Untersuchungen im Bereich der Landwirtschaft, Unter-suchungen zur Gewässer- bzw. Grundwassergüte etc.). Dabei muss durch den Fach-bereich Immissionsschutz die erforderliche Zusammenarbeit zwischen den Behörden vertieft und weiter entwickelt werden. Wirkungsuntersuchungen sind als Bestandteil der Umweltüberwachung innerhalb langfristiger Programme bzw. Trenduntersuchungen anzulegen. Die so durchgeführten Beobachtungen der natürlichen oder bebauten Umwelt oder an Exponaten lassen ähnlich wie die traditionellen langfristigen Untersuchungen der Meteorologie Wir-kungseffekte auch tatsächlich frühzeitig erkennen. 4.5 Verstärkte Einbeziehung einer breiteren Öffentlichkeit Mit der Einbeziehung einer breiteren Öffentlichkeit durch Information zu definierten Umweltzielen und deren öffentliche Diskussion kann die Ableitung und Festlegung von Maßnahmen mit größerer Akzeptanz erreicht werden. Dazu muss der Öffentlich-keitsarbeit im Prozess der Erarbeitung von Luftreinhalteplänen stärker als bisher ebenso Beachtung geschenkt werden wie der nachfolgenden Arbeit mit den Ergeb-nissen aus den Untersuchungen der Bestandsaufnahme (Emission, Immission, Wir-kungen). Die zu erreichenden Luftqualitätsziele müssen den zutreffenden Pla-nungsträgern auf geeignete Weise in plausibler und regional/lokal zuordenbarer Form angeboten werden. Die im Zuge der Erarbeitung von Luftreinhalteplänen beauftragten Unternehmen soll-ten deshalb innerhalb ihres Auftrages

• sich zu Beginn der Arbeiten in den Umweltausschüssen der regionalen Parla-mente vorstellen,

• den Ausschuss laufend über den Stand der Arbeiten unterrichten, • Zwischenergebnisse in prägnanter Form für eine Informationsschrift oder eine

Information über Internet aufbereiten, • die Ergebnisse ihrer Arbeiten in der Region auf einer Informationsveranstaltung

vor den Behörden und Bürgern präsentieren und diskutieren. Die zuständige Einrichtung des Landes (Ministerium, nachgeordnete Behörde) sollte

• die Kontakte zu den regionalen Behörden herstellen, • laufende Informationen an die Behörden und aufbereitet an interessierte Bürger

geben, • für ausreichende Anzahl und Verteilung der Druckschriften sorgen, • über den direkten Auftrag des Auftragnehmers hinausgehende Informationen

beschaffen, aufbereiten und in die Bearbeitung des entsprechenden Maßnah-meplanes einfließen lassen.

4.6 Die Bedeutung der EU-Rahmenrichtlinie über die Beurteilung und die

Kontrolle der Luftqualität für die Luftreinhalteplanung

Die im Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften Nr. L 296 vom 21. 11. 1996 veröffentlichte Richtlinie 96/62/EG des Rates über die Beurteilung und die Kontrolle

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der Luftqualität soll einheitliche Grundlagen für die Überwachung und Bewertung der Luftqualität innerhalb der Europäischen Union schaffen. Sie wird durch Tochterrichtlinien, in denen Grenzwerte für einzelne Luftschadstoffe festgelegt werden, präzisiert. Eine erste Tochterrichtlinie 1999/30/EG, die Immissionsgrenzwerte für Schwefeldioxid, Stickstoffoxide, Partikel und Blei sowie Alarmschwellen für Schwefeldioxid und Stickstoffdioxid enthält, ist am 22. 04. 99 erlassen und im Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften am 29. 6. 99 veröffentlicht worden. Durch die Grenzwerte der Tochterrichtlinie wird die Rahmenrichtlinie konkretisiert. Der Länderausschuss für Immissionsschutz (LAI) hat für die Umsetzung der EU-Vorschriften ein harmonisiertes Vorgehen für notwendig erachtet. Als erster Schritt ist nach Artikel 5 der EU-Rahmenrichtlinie eine von den Ländern nach bundeseinheitlichen Zielsetzungen mit geeigneten methodischen Mitteln anzufertigende Ausgangsbeurteilung der Luftqualität erforderlich. Für Thüringen wird gegenwärtig diese Phase in Abstimmungen mit den anderen Bundesländern unter der Koordination des Umweltbundesamtes vorbereitet. Die erforderliche Einteilung des Landes in verschiedene, nach Belastungen gestaffelte Gebiete (Überwachungsgebiete), dient der Festlegung des erforderlichen Untersuchungsumfanges hinsichtlich Messungen, Modellrechnungen oder Techniken der objektiven Schätzung. Nach Artikel 6 der EU-Rahmenrichtlinie ist die Luftqualität entsprechend der Einstufung nach Artikel 5 zu beurteilen. Bewertungsmaßstäbe werden in den jeweiligen Tochterrichtlinien festgelegt. So ist z. B. die Toleranzmarge gemäß Artikel 2, Ziffer 8 der EU-Rahmenrichtlinie ein in der Tochterrichtlinie für einige Grenzwerte definierter Prozentsatz des Grenzwertes (50 %), um den anfangs der Grenzwert überschritten werden darf. Sie reduziert sich von Jahr zu Jahr linear bis zum Jahr 2005 (SO2, Staub) bzw. 2010 (NO2) auf Null. Eine obere und untere Beurteilungsschwelle sind dementsprechend Kenngrößen für die Immissionsbelastung, nach denen die erforderliche Anzahl der Messstationen im Gebiet festgelegt wird. Die Immissionsgrenzwerte sind so festgelegt, dass davon sowohl der Schutz der menschlichen Gesundheit als auch von Ökosystemen und der Vegetation abgeleitet werden kann. Die landesweite Verteilung der Immissionsbelastung kann mit einer begrenzten Zahl von Messstationen immer nur näherungsweise erfasst werden, insbesondere dann, wenn mit wenigen Messstationen auch kleinräumige Strukturen der Konzentrationsfelder - wie die Immissionsbelastung im Straßenraum - aufgelöst werden sollen. Für die flächendeckende Beurteilung der Luftqualität sind über die in einem Überwachungsgebiet betriebenen Messstationen hinaus Daten aus landesweiten Emissionskatastern zu nutzen und Ausbreitungsmodelle zu verwenden. Gleichfalls notwendig sind Emissionskataster für eine emittentenbezogene Ursachenanalyse, der daraus folgenden Zuordnung der Verursacher von Immissionsgrenzwertüberschreitungen und die Begründung erforderlicher Maßnahmen zur Minderung der Immissionsbelastung sowie Feststellung bzw. Einschätzung der erzielten Effekte. Bei Grenzwertüberschreitung sind nach Artikel 8, Ziffer 3 und 4 EU-Rahmenrichtlinie zur fristgerechten Einhaltung der Immissionsgrenzwerte Maßnahmepläne oder Programme auszuarbeiten und umzusetzen.

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Nach den bei der Erstellung von Emissionskatastern und der Ausarbeitung von Luftreinhalteplänen gewonnen Erfahrungen kann im Ergebnis einer emittentenbezogenen Ursachenanalyse für Thüringen eine lmmissionssituation erwartet werden, die gekennzeichnet ist durch größtenteils vom Kfz-Verkehr verursachten erhöhten NO2-Belastungen und eine wesentlich durch den Kfz-Verkehr hervorgerufenen erhöhten Staubbelastung. Durch die Immissionsgrenzwerte der Tochterrichtlinie wird die Immissionsbelastung im Straßenraum kritischer bewertet als bisher nach 23. BImSchV, so dass es besonders an verkehrsbezogenen und verkehrsnahen Messstationen zu Immissionsgrenzwertüberschreitungen bei NO2 und Staub kommt. 4.7 Weitere Untersuchungen Zu den Arbeiten zur Luftreinhalteplanung in der Region Weimar wurden als Teil einer ständigen Aufgabe über den Rahmen der unmittelbaren Bearbeitung des Modellhaften Luftreinhalteplanes hinaus weitere Projekte initiiert, die aufbauend auf den erreichten Ergebnissen gleichfalls modellhaft die Kenntnisse zum Mechanismus der Herausbildung des raumbezogenen Emissions- und Immissionsniveaus bereichern sollen. 1. Untersuchungen zur problemorientierten Bearbeitung der Teilleistungen

- Ausbreitungsrechnung, - Wirkungskataster (Materialuntersuchungen an Gesteinen, Bioindikation) - gleitende Umsetzung des "Systemkonzeptes GIS- Immissionsschutz" bei der TLU

Jena, 2. Zusätzlich Konzipierung der Modellierung einer dynamischen Gebäudesimulation

zur Ermittlung der Wärmebilanz und der Minderungspotentiale der Emission von Luftschadstoffen und Treibhausgasen eines bebauten Gebietes unter Nutzung des feingliedrigen Emissions- und Klimamodells.

3. Untersuchungen zur Stadtklimatologie unter Einbeziehung bioklimatischer Aspekte und Arbeiten zur Interpretation und Anwendbarkeit meteorologischer und klimatologischer Unterlagen für den Planer.

4. Rechtzeitiger und ausreichender Betrieb von meteorologischen und lufthygienischen Messnetzen u. a. zur Validierung von Simulationen.

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Beispielhaft wird dazu nachfolgend berichtet : Untersuchungen klimatologischer Effekte und des Bioklimas Anforderungen an die Planungen verschiedener Ebenen nach lufthygienischen, stadtklimatologischen und bioklimatologischen Aspekten sind im Hinblick auf die Berücksichtigung der im Luftreinhalteplan fixierten Maßnahmeplanung frühzeitig einzubringen. Bei der Ableitung der in Weimar geltenden meteorologischen und klimatologischen Aussagen ist bewusst ein Weg beschritten worden, der zunächst von für ganz Thü-ringen geltenden Verhältnissen ausgegangen ist, die dann im Untersuchungsgebiet Weimar verdichtet wurden. Durch die dabei gewonnen Erkenntnisse wird die Bear-beitung weiterer Untersuchungsgebiete und die Begutachtung von Einzelmaßnahmen im Immissionsschutz sehr vereinfacht. Dazu ist es jedoch notwendig, die Ergebnisse der durchgeführten Arbeiten für die Städte Weimar und Bad Berka weiter aufzuberei-ten und in einer Form zur Verfügung zu stellen, die eine unmittelbare Verwendung der Ergebnisse sowohl für die Einschätzung der gegebenen klimatologischen Gesamtsi-tuation als auch für die Durchführung immissionsschutzrechtlicher Maßnahmen in den städtischen Behörden gewährleistet. Durch die TLU werden dazu gemeinsam mit den Auftragnehmern aus den vorliegenden Arbeiten Handmaterialien abgeleitet und be-hördlich nutzbar gemacht. Die Erkenntnisse zur Wirkungsweise klimatologischer Faktoren sollen innerhalb der Aufgabenstellung für die bioklimatischen Untersuchungen in der Stadt Weimar weiter vertieft werden. Das betrifft die − Erfassung der thermischen Umweltbedingungen als Maß für die bioklimatisch wirk-

samen anthropogenen Einflüsse, die auf den Menschen einwirken, − physiologisch relevante, d.h. auf den Menschen bezogene Analyse der meteorolo-

gischen Bedingungen mit Hilfe eines Stadtklimamodells unter Berücksichtigung der Empfehlungen der VDI-Richtlinie 3787, Bl. 2 (Entwurf) "Humanbiometeorologische Bewertung von Klima und Luft für die Stadt- und Regionalplanung".

− Erfassung weiterer stadtklimatologischer Einflussgrößen, in erster Linie des Strahlungshaushaltes.

Zielstellung ist die Erarbeitung von Handlungsrichtlinien für die klimagerechte Planung, wie: − Welche Stadtstrukturen sind bioklimatisch eher belastend, welche entlastend? − Wie lassen sich Bebauungspläne aus bioklimatischer Sicht optimieren? − Welche Festsetzungen für Bebauungsvorschriften lassen sich ableiten? − Wo lassen sich Neubauflächen ausweisen? − Wo besteht vordringlicher Handlungsbedarf? Dynamische Gebäudesimulation Innerhalb dieses Arbeitsfeldes wurde konzipiert, bisher erarbeitete Aussagen zu Maßnahmen der rationellen Energieanwendung weiter zu vertiefen, um auf diese Weise einen weiteren Beitrag zur Verminderung der Emissionen an luftfremden Stoffen und klimarelevanten Gasen im Untersuchungsgebiet Weimar zu leisten. Dazu wurde vorgesehen, anhand eines Gebäudekomplexes an einem Bebauungsquartier eine dynamische Gebäudesimulation durchzuführen.

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Erstmals soll für derartige Untersuchungen die Methode des Testreferenzjahres (synthetisches Jahr für die Abbildung meteorologischer Kennwerte mit 1,4 Mill. Klima-daten im international normierten RYD-Format) zur Anwendung kommen, die ur-sprünglich für die Aktionen der US-Streitkräfte unter verschiedenen Klimazonen der Erde entwickelt worden ist. Dadurch kommen modernste Herangehensweisen für die Untersuchung klimatischer Einwirkungen (z. B. das weltweit führende Echtzeit-Simulationsprogramm BLAST der Central Energy Research Laboratory Illinois/USA) zur Anwendung, wobei durch die Zusammenführung von Emissionskatastern (stundenfein und kleinräumig) mit klimatischen Einwirkungen (in dynamischer stündlicher Betrachtung) neuartige Erkenntnisse erarbeitet werden können. Während der dynamischen Gebäudesimulation sollen alle auf das Gebäude wirkenden internen und externen Lasten berücksichtigt und das energetische Verhalten des Komplexes Stunde für Stunde nachvollzogen werden. Diese energetische Untersuchung kann Möglichkeiten erschließen, exakter als bei der bisher verwendeten pauschalisierten Betrachtung der Heizenergieverbräuche über die Jahresscheibe vorherzusagen, welche Emissionsminderungseffekte bei der Anwendung welcher Einzelmaßnahmen zur Senkung des Heizenergiebedarfes eintreten. Durch diese Gebäudesimulation sollen wesentliche Aussagen zum individuellen Verlauf der Heizlast und zum Energieverbrauch über ein oder mehrere Betriebsjahre gewonnen werden. Diese Kenntnis ermöglicht Beiträge für begründete Entscheidungen über wirtschaftliche Maßnahmen zur Senkung der durch Heizungsanlagen verursachten Emissionen von Luftschadstoffen und Treibhausgasen, der Kennzeichnung von Minderungspotentialen sowie der Ableitung eines Steuerungsmechanismus für eine gezielte Energiebereitstellung.

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5 Neue Herausforderungen 5.1 Erfordernis einer komplexeren Luftreinhalteplanung Weitere Maßnahmen zur Verbesserung der Luftgüte sind nicht nur durch die Beach-tung der unmittelbaren Kausalketten innerhalb eines untersuchten Gebietes größerer Ausdehnung abzuleiten. Es müssen zunehmend auch Faktoren berücksichtigt werden, die in Wechselwirkung mit großräumig ablaufenden Vorgängen stehen, wie es sich bei luftchemischen Vorgängen i. V. m. den Luftmassentransporten im Mittel - und Langstreckenbereich hinreichend zeigt. Sich dabei ergebende Einträge in Form von Depositionen auf Pflanzen, Boden und Ökosysteme führen zu weitreichenden kom-plexen Veränderungen. Solche Erscheinungen wie sie sich äußern, z.B. durch Bodeneinträge hervorgerufene Artenveränderungen bzw. -verdrängungen am Ende einer längeren Wirkungskette Mensch/Umwelt, bei der deutlich wird, dass der Mensch nicht allein Gegenstand der Schutzziele des Immissionsschutzes ist (vergleiche auch Abb. 4.1-1). Mit grundsätzlicher Kenntnis der überregionalen Kausalkette macht sich zunehmend die Vergrößerung der zu beachtenden Einflussbereiche über die Grenzen definierter Untersuchungsgebiete hinaus notwendig. Eine Gesamtemissionsbilanz Thüringens wurde bereits in Studien zur Inventarisierung der klimarelevanten Gase und der Luftschadstoffe als Form eines landesweiten Emissionskatasters aufgestellt, wie auch in anderen Bundesländern und insbesondere für definitive Einzelkataster (vorzugsweise Verkehr). In diesem Sinne wird regionale Luftreinhalteplanung immer stärker durch die ganzheitliche Betrachtung der verschiedenen Stoffe über enge regionale Grenzen hinaus geprägt sein. Erforderlich sind deshalb Ansätze zur Ausgestaltung bisheriger gebietsbezogener Regelungen in der Weise, dass eine mehr auf Landesebene flächendeckende Untersuchungsmethodik angewendet wird und einzelne Zentren Gegenstand und Schwerpunkt regionaler Maßnahmeplanung werden. Bei weiterer Verringerung der allgemeinen Schadstoffbelastung werden neben den Belastungen durch einzelne Komponenten bisher nicht vorrangig behandelte Pro-blemstellungen, für die teilweise auch noch rechtlich verbindliche Regelungen erweitert bzw. erst erarbeitet werden müssen, an Bedeutung gewinnen: • klimatisch-thermischer Wirkungskomplex, • Depositionen/Wirkungen auf das Schutzgut Boden, • Wirkungen auf Fauna, Flora, Ökosysteme, • Wirkungen auf Materialien, • medienübergreifende Aspekte, • kombinierte Wirkungen der verschiedensten Belastungsgrößen (Kombinations-

kriterien), • biogen bedingte Emissionen und solche aus nicht gefassten Quellen.

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5.2 Multivalente Datennutzung - kosteneffiziente Datenerhebung Die Richtlinie 96/62/EG des Rates über die Beurteilung und die Kontrolle der Luftqua-lität vom 27. September 1996 definiert im Artikel 6 zur Beurteilung der Luftqualität, dass vorgesehene Messungen in bestimmten Fällen durch Modellrechnungen ergänzt oder sogar ersetzt werden können, um angemessene Informationen über die Luftqualität zu liefern. Unabdingbare Voraussetzung dafür ist die Datenverfügbarkeit der Emissionskataster bis in feinaufgelöste räumliche Zuordnung (z. B. Straßengeometrie). Grundsätzlich sind die Informationen aus Emissionskatastern in Verbindung mit der notwendigen Ableitung von Maßnahmeplänen zur Verbesserung der Luftqualität stets Grundlage einer konkreten emittentenbezogenen Ursachenanalyse. In diesem Hinblick ergibt sich mit der spezifizierten Erstellung des Emissionskatasters Verkehr und dem Abgleich der Modelle zur Emissions- und Lärmpegelberechnung ein wirksamer Beitrag zur multivalenten Datennutzung und kosteneffizienten Datenerhebung. Die unterschiedlichen geometrischen Modellansätze und verschiedene Eingangsdaten sind auf ihre Kompatibilität zu prüfen. Der daraus ermittelte "kleinste gemeinsame Nenner" sowohl für die Datenerhebung als auch für die Modellbildung stellt die Grundlage für die medienspezifische Bearbeitung dar. Besonders für den Straßenverkehr im Nebenstraßennetz kann es jedoch größere Diskrepanzen in bereits vorliegenden Verkehrsmengen im Nebenstraßennetz kommen. Durch Integration für den LRP lassen sich Flächenquellen erzeugen. Die umgekehrte Bearbeitungsrichtung mit der Herleitung von Linienquellen für die Bearbeitung des SIP aus den Flächenquellen des LRP, lässt sich jedoch nicht differenziert realisieren. Die für die Schadstoffemissionsberechnung notwendigen mittleren stündlichen Verkehrswerte der verschiedenen Fahrzeuggruppen können anstelle pauschaler Werte gemäß der RLS 90 zur Berechnung der lärmrelevanten Verkehrsgrößen genutzt werden. Die gleichzeitige Bearbeitung des Emissionskatasters Verkehr, eines Luftreinhalte-plans und Schallimmissions- bzw. Lärmminderungsplans lassen sich auch Maßnahmenvarianten zur Vermeidung bzw. Verminderung von Belastungen umfassender und zeitnah entwickeln. Mögliche konkurrierende Ziele sind dabei besser in die Gesamtabwägung mit einzubeziehen. Darüber hinaus muss aber auch eine enge und zeitnahe Verknüpfung und Abstimmung mit den Zielen und planerischen Vorgaben der Verkehrsentwicklungsplanung erfolgen. Für zukünftige Projekte lässt sich durch die angewendeten Methoden weiteres Rationalisierungspotential bei einer einheitlichen Vorgehensweise für die Bereiche Luft und Lärm erschließen. Multivalent sind auch klimatologische Daten und Informationen bei gleichzeitiger kosteneffizienter Datenerhebung nutzbar (Gebietscharakteristik mit Kennzeichnung der lokalklimatischer Merkmale, Modellierung regionaler und überregionaler Verhältnisse bzw. der meteorologischen Felder, Stadtklimatologie) z. B. für die Luftreinhaltplanung, Verwaltungsverfahren und Gutachten. 5.3 Nachhaltige Luftreinhalteplanung Regionale Luftreinhaltestrategien, Aufstellung von komplexeren Luftreinhalteplänen mit großräumigerem Bezug bis zur Landesebene mit den dazu notwendigen Untersuchungen, die Ableitung von Emissionsminderungspotentialen und dazu erforderliche Maßnahmevorschläge stellen als Mittel und Methoden einen Beitrag zur Sicherung einer nachhaltigen Entwicklung der Luftreinhaltung dar. Gleichwohl erfordert

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das Nachhaltigkeitskonzept die Beachtung der Wechselwirkungen zwischen ökologischer, ökonomischer und sozialer Entwicklung in räumlicher und zeitlicher Zuordnung, die wiederum nach den Methodiken der Luftreinhaltepla-nung/Bestandteilen des Luftreinhalteplanes ihren lokalen/regionalen Niederschlag entsprechend dem Leitsatz “Global denken - lokal handeln” finden. Emissionsbilanzen (Luftschadstoffe und klimarelevante Gase), weitere Ergebnisse aus Untersuchungen zur Luftreinhalteplanung (Minderungspotentiale, Immissionsdaten, Wirkungsuntersuchungen) und Beurteilungen von Verhaltensmustern bei der Konsumtion von Energie und Ressourcen (Sozialverhalten) bilden maßgebliche Grundlagen für die Erarbeitung und Umsetzung lokaler/regionaler Programme entsprechend dem internationalem Aktionsprogramm “Agenda 21”. In diesem Sinne erlangt die Nutzung von Luftreinhalteplänen für die Beurteilung der Nachhaltigkeit der Umweltrelevanz insbesondere zur Luftqualität und Klima (Ressourcenschonung, Festlegung von Luftqualitätsmerkmalen, Komplexbetrachtungen, Schwerpunkt-betrachtung wie z. B. der Verkehrsbereich) eine neue Qualität. Die durchgeführten Arbeiten zeigen, dass sowohl der Einbeziehung von Vorsor-geaspekten bei der Bewertung von Immissionssituationen als auch verstärkt den Zielgrößen und Nachhaltigkeitskriterien eine höhere Bedeutung beizumessen ist. Die während der Immissionsmessungen ermittelten Belastungswerte weisen für das Un-tersuchungsgebiet eine mittelhohe Belastung aus, aus der sich unter Zugrundelegung der Grenzwerte nach TA Luft kein besonderer Handlungsbedarf ergäbe. Misst man diese Situation jedoch mit den Maßstäben der in den LAI-Empfehlungen, den WHO-Richtlinien, den EU-Richtlinien über die Luftqualitätsnormen bis hin zur Festsetzung nationaler Emissionsobergrenzen, ergeben sich teilweise beträchtliche Maßnah-meerfordernisse zur Senkung der Emissionsmengen.

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6 Kurzfassung des Berichtes 6.1 Aufbau des Berichtes Die Berichtsfassung ist in verschiedene Berichtsteile, bestehend aus A) Zusammenfassender Abschlussbericht "Modellhafter Luftreinhalteplan Weimar" und B) Anhänge (Berichtsteile zum Luftreinhalteplan) gegliedert. Im -Zusammenfassenden Abschlussbericht- werden einführend die Ausgangssituation, die methodischen Grundsätze und die Vorgehensweise, die Projektstruktur und im Weiteren die Ergebnisse zusammen mit gewonnenen Erfahrungen und Schlussfolgerungen und der Einschätzung der Entwicklung zu neuen Herausforderungen dargestellt. In den Anhängen sind Methodik und Ergebnisse spezifischer Untersuchungen zusammen mit Sonderuntersuchungen zusammengestellt. Sie enthalten die stufen- und modularweise bearbeiteten, veröffentlichten bzw. den örtlichen Behörden zur Verfügung gestellten Teile des Modellhaften Luftreinhalteplanes Weimar (Systemanalyse Immissionsschutz, Emissionsteilkataster, Immissionskataster, Gebietsbeschreibung: Teil Klima, Immissionssimulation, Verknüpftes Emissions-kataster Verkehr für Luftschadstoffe und Lärm, Erweiterter Maßnahmekatalog Verkehr). 6.2 Ausgangssituation In der ersten Hälfte der neunziger Jahre wurden in dem nach BImSchG bzw. der Thüringer Untersuchungsgebiets-Verordnung vom 22. November 1993 (geändert durch Verordnung vom 20. 11. 1996) festgesetztem Untersuchungsgebiet, in dem die Stadt Weimar liegt, überhöhte Luftschadstoffbelastungen registriert, die auch episodenhaft bis in die Smog-Alarmstufe 1 reichten. In Verbindung mit der besonderen orografischen Lage, der klimatischen Bedingungen und einer charakteristischen Emittentenstruktur sollte für die Stadt Weimar und Teile des Umlandes ein Luftreinhalteplan nach § 47 BImSchG erstellt werden. Ein solcher Luftreinhalteplan sollte gleichzeitig als Modellprojekt konzipiert und für ähnlich wirtschaftlich und geografisch strukturierte Gebiete mit vergleichbaren klimatischen Bedingungen geeignet sein, Aussagen zu den Grundsatz- und Zielvorgaben für die regionale Strategie der Luftreinhalteplanung zu liefern. Dabei sollte effizientes Vorgehen demonstriert und erprobt werden. 6.3 Methodische Grundsätze und Vorgehensweise Bei der Projektbearbeitung wurde von dem Ziel - Verbesserung der Luftqualität - gleitend von den Untersuchungen zur Sanierung des Gebietes auf die zur Vorsorge übergegangen. Dabei war das Instrument Luftreinhalteplan in Richtung

− übergreifende Betrachtungsweise, − integrierte Vorgehensweise, − kosteneffizientes Vorgehen (z. B. multivalente Nutzung der Ausgangsdaten),

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− Verbesserung der Umsetzung der Ergebnisse insbesondere im planerischen Bereich, (Operationalisierung, nutzungsfreundliche Aufarbeitung insbeson-dere der planungsrelevanten Daten und Ergebnisse),

weiterzuentwickeln, praktisch anzuwenden bzw. zu demonstrieren. Dazu wurden auch Methoden für ausgewählte Erhebungen und Auswertungen weiterentwickelt, insbesondere die methodische Behandlung − der klimatologischen Untersuchungen bzw. deren Modellierungen, − des Emissionskatasters Verkehr in übergreifender Bearbeitung zu Luft und Lärm, − der Datenbasis mit Aufstellung einer Systemanalyse Immissionsschutz, − der Projektbearbeitung in modularer Weise (Struktur und Vorgehen), − durch zusätzliche Aufnahme spezifischer Untersuchungen. Schwerpunkte der Bearbeitungsweise, behandelte Sachkomplexe und wesentliche Ergebnisse: Systemanalyse Mit dem Ziel, die immissionsschutzbezogenen Verhältnisse auch übergreifend darstellen zu können, wurde eine Systemanalyse Immissionsschutz durchgeführt. Dazu wurde mit der Erarbeitung einer einheitlichen Datenbankstruktur zur Ablage der Ergebnisse aus den Sachkomplexen von Luftreinhalteplänen begonnen, die Daten elektronisch abzuspeichern, raumbezogen mittels eines 'Geografischen Informations-systems' (GIS) darzustellen und für verschiedene Verwendungszwecke (z. B. für Datenbereitstellung, anwendungsorientierte Ausgabe, gebietsübergreifende Aus-wertung, multivalente Nutzung wie Verkehrsemissionskataster und Schallimmis-sionsplan) einzusetzen. Bearbeitung der Teilvorhaben in modularer Weise Für die abgestimmte und koordinierte Bearbeitung wurde eine komplexe Projektstruktur entwickelt (Abb.3-1), die mit der Einteilung in parallel modular bearbeitbare Teilvorhaben (Gebietscharakteristik, detailliertes Emissions- Immisssions- und Wirkungskataster, Ursachenanalyse, Prognose und Maßnahmen) eine differenzierte Wichtung der Bearbeitungsbreite (z. B. Verkehr) und die Durchführung einer komplexen Systemanalyse Immissionsschutz ermöglichte. Damit war es möglich, erste Arbeitsschritte fertig zu stellen und darauf aufbauend in Schwerpunktbereichen (z. B. Verkehr) entsprechend dem Bearbeitungsstand tangierender Dokumente (Verkehrsentwicklungsplan) gezielt vertiefende Untersu-chungen zu veranlassen. Diese Arbeitsweise ermöglichte es, in enger Zusammenarbeit mit den kommunalen Behörden anstehende Entscheidungen in die Bearbeitung des Luftreinhalteplanes aufzunehmen und dabei aus der Sicht des Immissionsschutzes zu bewerten. Entwicklung einer einheitlichen Datenbankstruktur Ausgehend vom komplexen Betrachtungsansatz (Gebietscharakteristik; insb. Klima, Emittenten, Transmission und Immissionen) wurde ein einheitliches Konzept zur Datenverarbeitung im Immissionsschutz innerhalb der TLU Jena entworfen. Erhobene Sachdaten, die Programme zur Verarbeitung dieser Daten und die Werkzeuge zur Er-gebnisanalyse und räumlichen Ergebnisdarstellung mussten durch aufeinander abgestimmte Schnittstellen handhabbar sein.

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Verwendete Einzelprogramme waren entsprechend ihrer Eignung in ein einheitliches DV-Konzept einzubeziehen und daraus ein Datenbankkonzept einschließlich Vorgaben für die Datenerhebung abzuleiten, so dass einmal erhobene Daten multivalent genutzt werden können und eine laufende Aktualisierung relevanter Daten möglich wird. Im Rahmen der weiterführender Untersuchungen konnten aus dem DV-Konzept eindeutige Vorgaben an beauftragte Ingenieurbüros gewonnen werden, nach denen Daten erhoben und aufbereitet werden, um auf diese Weise eine Weiterverwendung in der TLU basierend auf einheitlichen Auswerteprinzipien auch für verschiedene Untersuchungsgebiete zu ermöglichen. Übergreifende Bearbeitung verkehrsbezogener Daten zur Luftreinhaltung und zum Lärmschutz Innerhalb des MLRP Weimar wurde mit der gleichzeitigen Erstellung des Verkehrsemissionskatasters und des Schallimmissionsplanes Weimar im Untersuchungszeitraum erstmals für ein gesamtes Stadtgebiet eine gemeinsame Nut-zung des digitalen Stadtmodells und der dazu erhobenen Verkehrsdaten für verschie-dene Aufgaben des Immissionsschutzes vorgenommen. Dazu wurde zielgerichtet eine gemeinsame Nutzung des digitalen Stadtmodells und der dazu erhobenen Verkehrsdaten vorgenommen. Auf Basis einer gemeinsamen Datenbankstruktur wurde unter Beachtung der spezifischen Erfordernisse an ein Emissionskataster und einen Schallimmissionsplan ein Nebenstraßenmodell entwickelt, mit dem es möglich ist, sowohl für das Haupt- als auch das Nebenstraßennetz Luftschadstoffemissionen und Lärmpegel abschnittsweise auf Basis der RLS 90 zuzuordnen. Es hat sich gezeigt, dass die Nutzung einer gemeinsamen Datenbasis möglich ist und außerdem Effekte einer besseren Abstim-mung von Maßnahmen erreicht werden können. Die Nutzung einer gemeinsamen Datenbasis stellt allerdings auch hohe Anforderun-gen an die Erhebungsqualität der Daten, da beispielsweise auf schwach belasteten Straßen kleine Ungenauigkeiten in der Bestimmung der Verkehrsmengen starken Einfluss auf die Ergebnisse des Schallimmissionsplanes und daraus abzuleitender Maßnahmen haben, während die gleiche Schwankungsbreite aufgrund des geringen Anteils verkehrlich schwach belasteter Straßen an den Gesamtemissionen eines Un-tersuchungsgebietes nur untergeordnete Bedeutung hat. Kopplung des Verkehrsentwicklungsplanes mit dem Verkehrskataster Für die Erstellung der Verkehrsemissionskataster werden im Allgemeinen aus der Erhebung der räumlichen Verteilung der Emissionen erste Maßnahmen abgeleitet, die sich an den bewährten Strategien zur Minderung des Emissionsaufkommens in den Schwerpunktgebieten an der Prämisse orientieren: − Kfz-Verkehr vermeiden − Kfz-Verkehr vermindern − Kfz-Verkehr verlagern Im vorliegenden Projekt wurden darüber hinaus in enger Kooperation zwischen der TLU und den lokalen Planungsbehörden weiterführende Untersuchungen durchge-führt, die über die Schritte Maßnahmekatalog und Entwicklung eines lokalen Maß-nahmemodells zur detaillierten streckenbezogenen Untersuchung der Wirksamkeit der Maßnahmen unter Verwendung der im Rahmen des VEP ermittelten Prognosedaten vorgenommen worden sind. Mit der Durchführung von Verkehrsmodellrechnungen für einzelne Planungsvarianten ist eine emissionsseitige Beurteilung von Verkehrsbau-

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und Verkehrslenkungsmaßnahmen für die örtlichen Entscheidungsträger möglich geworden. Qualitative Zuordnung emissionsbezogener Gefährdungspotentiale aus Verkehrs-emissionen Mit dem Charakter eines vereinfachten Screening-Verfahrens wurden die verkehrs-bedingten Emissionen streckengenau mit kanzerogenem Wirkungspotential (hier: Ben-zol, Partikel (Ruß), B(a)p) auf einen normierten Risikofaktor umgerechnet und auf diese Weise als streckenbezogenes Gefährdungspotential qualitativ vergleichbar gemacht. Durch die räumliche Zuordnung innerhalb einer Belastungskarte lassen sich Emissionsquellen mit potentiell höheren qualitativen Gefährdungspotentialen leicht erkennen. Eine Weiterentwicklung dieser Methodik im Sinne der Ableitung von Kombinationskriterien für eine Kennzeichnung der Luftgüte (z. B. in Verbindung einer Betroffenheitsanalyse) könnte dazu beitragen, Entscheidungen für verkehrsplanerische Maßnahmen unter Beachtung der von dieser Entscheidung ausgehenden Veränderungen zu bewerten. Damit ergeben sich neue Möglichkeiten für die schwerpunktbezogene Arbeit der lokalen Behörden. Systematisches Messprogramm für verkehrsbezogene Immissionen Die Untersuchungen innerhalb des Immissionskatasters haben ergeben, dass im un-tersuchten Gebiet für die klassischen Luftschadstoffe (wie Schwefeldioxid und Staub) nur noch eine bis leicht erhöhte Belastung (gemessen an den Grenzwerten der TA Luft) zu verzeichnen ist. Demgegenüber haben Schadstoffe, die vorrangig durch den Straßenverkehr verursacht werden in ihrer Bedeutung zugenommen. Dieser Tatsache wurde mit der Einbeziehung verkehrsbezogener Immissionsmessun-gen Rechnung getragen. Unter Bezug auf die 23. BImSchV wurden Orientierungs-messungen an 4 straßennahen und einem straßenfernen Messpunkt durchgeführt und darauf aufbauend ein Jahresmessprogramm an einem Messpunkt (Carl-August-Allee) gestartet. Die Ergebnisse zeigten im Vergleich zu den Prüfwerten nach 23. BImSchV, dass diese unterschritten werden, für Benzol und Ruß aber die vom LAI unter gesundheitlichen Aspekten empfohlenen Richtwerte nicht eingehalten werden. Diese Tatsache unter-streicht die Notwendigkeit, Luftreinhaltemaßnahmen unter dem Vorsorgeaspekt an Luftqualitätszielstellungen zu orientieren. Verknüpfung lokaler und überregionaler Windsysteme und deren Anwendung für Ausbreitungsrechnungen Aufgrund der Abhängigkeit der Immissionssituation sowohl von den Emissionsmengen als auch den Ausbreitungsbedingungen ist der Untersuchung der meteorologischen Verhältnisse, insbesondere bei autochthonen Wetterlagen, besondere Aufmerksamkeit erteilt worden. Dabei stand die Zielstellung im Vordergrund, überregionale Windsysteme zu modellieren und darin lokale Windfelder einzunesten, um einheitliche und verallgemeinerungsfähige Herangehensweisen für andere Untersuchungsgebiete ableiten zu können. Mit den Ergebnissen der detaillierten Untersuchungen in Weimar, die unter spezifi-scher Berücksichtigung der Tallagen der Thüringer Städte durchgeführt worden sind, steht ein Instrumentarium zur Verfügung, mit dem die meteorologischen Modelle für Ausbreitungsrechnungen in Thüringen vereinheitlicht werden können.

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Auf der Basis der in den klimatologischen Untersuchungen entwickelten Modellen sind erste Ausbreitungsrechnungen zur Ermittlung von Schadstoffkonzentrationen in Stra-ßennähe durchgeführt worden. Die berechneten Immissionskennwerte für Benzol und Ruß übersteigen an einzelnen Punkten die Prüfwerte nach 23. BImSchV und bestäti-gen die diesbezüglichen Ergebnisse der verkehrsbezogenen Immissionsmessungen. Differenzierte Auflösung lokaler Emissionen und Abbildung des zeitlichen Verlaufs durch Erstellung eines Stundenemissionskatasters Stundenfeine Erhebungen der Emissionssituation sind eine Möglichkeit zur Erweite-rung der Ursachenanalyse bei der Herausbildung lokaler hoher Immissionskonzentra-tionen. Während diese Verfahrensweise mit der Bereitstellung von Tagesganglinien bei der Erhebung von Verkehrskatastern bereits als Instrumentarium zur Verfügung steht, erfolgen für die anderen Emittentengruppen Emissionsberechnungen lediglich als Gesamtmenge aggregiert auf die Jahresscheibe. Durch die Aufstellung eines stundenfeinen Emissionskatasters für die Emittenten-gruppe "Nicht genehmigungsbedürftigen Feuerungsanlagen" ist es möglich, auch die räumliche Verteilung der hier verursachten Emissionen im Tagesgang auszuweisen. Ausgehend von der Tatsache, dass diese Emittentengruppe noch bedeutenden Ein-fluss auf die Gesamtemissionen im untersuchten Gebiet hat, konnte damit die Analyse episodenhafter Immissionsverhältnisse weiter qualifiziert werden. Daraus ergeben sich Möglichkeiten, Maßnahmen zur Veränderung der Hei-zungsstruktur, noch gezielter in besonders relevanten Gebieten schwerpunktmäßig zu beginnen bzw. durch regional begrenzte Fördermaßnahmen zu unterstützen. Einbeziehung treibhausrelevanter Gase und kanzerogener Stoffe in die Emissionsbilanz Luftreinhaltepläne können dem Gedanken der lokalen Agenda 21 Unterstützung ge-ben, indem lokales Handeln Ausgangspunkt für die Bewältigung globaler Probleme wird. Damit kann das Instrument Luftreinhalteplan mit der Ausweisung von Treibhausgasen (THG) einen Beitrag zur Aufstellung von lokalen THG-Minderungs-programmen leisten, wie sie auch für die Erarbeitung eines lokalen Klimaschutzkon-zeptes oder einer lokalen Agenda 21 erforderlich sind. Aus diesen Erwägungen heraus ist bei der Aufstellung der Emissionskataster zusätz-lich CO2 als Leitkomponente der THG berechnet und, soweit möglich, eine Erweiterung auf die übrigen maßgeblichen THG wie N2O und CH4 vorgenommen worden. Neben den Treibhausgasen wurden außerdem kanzerogene Stoffe, wie Ni, Cd bzw. PCDD/PCDF sowie Benzol, B(a)P und Dieselruß mit in die Emissionskataster (Nicht genehmigungsbedürftige Feuerungsanlagen, Verkehr) aufgenommen und räumlich zugeordnet. Damit stehen Ausgangsdaten für weitere Untersuchungen, wie für die lokalen Klima-schutzkonzepte oder für die schon diskutierten Betroffenheitsanalysen zur Verfügung. Anwenderspezifische Ergebnisdarstellung Die in den einzelnen Untersuchungen erhobenen bzw. berechneten Daten sind bereits im Rahmen der Fachberichte so präsentiert worden, dass eine möglichst prägnante Darstellungsform der Arbeitsergebnisse erzielt wird. Dazu wurden die klassischen Mittel wie Tabellen und Grafiken ebenso eingesetzt wie die Darstellung der räumlichen Belastungsverteilung auf Karten, die auch z. T. im Sinne einer Operationalisierung angeboten wurden.

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Für die kommunalen Entscheidungsträger wie für interessierte Bürger ergeben sich mit den veröffentlichten Teilen des Luftreinhalteplanes vielfältige Informationsmög-lichkeiten über die Emissionsverhältnisse im untersuchten Gebiet, die Immissionssi-tuation und die Wirkungsmechanismen bei der Herausbildung meteorologischer Sachverhalte. Durch Querverweise auf andere Gebiete Thüringens erhält der Leser Vergleichsmöglichkeiten für die jeweilige Situation. Erweiterte Fachberichte, die lediglich für den behördeninternen Gebrauch bestimmt sind, ergänzen die Ausführungen zu den veröffentlichten Teilen des Luftreinhaltepla-nes und ermöglichen sachgerechte Entscheidungen unter Einbeziehung voraussicht-licher Wirkungen auf die Entwicklung der Luftgütesituation. Dieses Anliegen wird durch spezifisch angelegte Darstellung der räumlichen Verteilung von Schadstoffen unterstützt, wie Differenzkarten von Verkehrsemissionen nach Planungsvarianten oder quellenbezogene Darstellung von Emissionen in Rasterflächen mit hoher Auflösung (bis zu 100 m x 100 m), aus denen Schwerpunkte für den kommunalen Hand-lungsbedarf deutlicher sichtbar gemacht wurden. Informationsveranstaltungen zu bestimmten Arbeitsetappen, die die TLU mit den be-teiligten Ingenieurbüros vor Behördenvertretern des untersuchten Gebietes durchge-führt hat, haben dazu beigetragen, die im Luftreinhalteplan erarbeiteten Schlussfolge-rungen unmittelbar an die betroffenen Planer heranzutragen und sie für die Sichtwei-sen des Immissionsschutzes bei anstehenden Entscheidungen zu sensibilisieren. Durch die Vorgaben der TLU an die Datenaufbereitung, die sich am einheitlichen Sy-stemkonzept GIS orientieren, bestehen auch nach Abschluss extern vergebener Auf-gaben Möglichkeiten zur spezifischen Analyse der Daten und Darstellung von Ergeb-nissen in einer anwenderbezogenen Form. Damit sind Grundlagen vorhanden, diese Daten als Fachinformationsdaten innerhalb des Thüringer Behördennetzes den kom-munalen Behörden auch auf elektronischem Weg zur Verfügung zu stellen. 6.4 Schlussfolgerungen und Ausblick Erstellung von Luftreinhalteplänen als Daueraufgabe der gebietsbezogenen Luft-reinhaltung In Umsetzung bisheriger Luftreinhaltemaßnahmen sind Luftqualitätsparameter erreicht worden, die entsprechend dem Stand der Gesetzgebung eine geringe bis mittlere Belastung bei den klassischen Massenschadstoffen ausweisen. Vor diesem Hintergrund vollzog und vollzieht sich gleichzeitig eine Veränderung des Anteils der einzelnen Emittentengruppen an den Einträgen in den Untersuchungsgebieten, die zur Zunahme der Konzentrationen gesundheitsrelevanter Stoffe (z.B. Benzol) führt. Luftreinhaltepläne sollten sich deshalb daran orientieren, Luftqualitätsziele vorsorgend zu fixieren, die über die Normative der bereits festgelegten Grenz-, Richt-, Leit- und Zielwerte hinausgehen. Unter diesen Gesichtspunkten hat sich allgemein der bereits vom LAI-Arbeitskreis konzipierte Wandel zum Vorsorgeplan vollzogen. Im Projekt „Modellhafter Luftreinhalteplan Weimar“ sind umfangreiche Untersuchungen durchgeführt und aktuelle Daten zur Situation im Untersuchungsgebiet erarbeitet worden, die die rasanten Veränderungen der lufthygienischen Bedingungen für die neuen Bundesländer beschreiben.

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Hervorzuheben ist, dass sich die Immissionssituation in einem kurzen Zeitraum seit dem Wirksamwerden der deutschen Immissionsschutz-Regelungen in Verbindung mit den einschneidenden Umstrukturierungen der Wirtschaft im untersuchten Gebiet entscheidend verbessert hat. Gleichzeitig ist festzustellen, dass weitere Belastungssenkungen weniger durch den zusätzlichen Einsatz von Emis-sionsminderungstechnik an stationären Anlagen erreichbar sind. Die Bedeutung der Emissionen aus stationären industriellen Quellen für die Immissionssituation ist stark gesunken. Die Belastung wird in erster Linie durch Verkehrsemissionen und teilweise noch durch den Hausbrand geprägt. Obwohl mit den Verbesserungen der lufthygienischen Situation im Bearbeitungszeit-raum des Projektes (überwiegend) die Grenz- und Beurteilungswerte eingehalten wurden, kann nicht an allen Stellen von ausreichend guter Luftqualität ausgegangen werden. Mit der EU-Rahmenrichtlinie zur Luftqualität und neuen Grenzwerten der Tochterrichtlinien sind Schritte zur langfristigen Definition und Erreichung höherer Luftqualitätsziele getan worden. Es werden noch höhere und konkretere Ansprüche sowohl an die Luftqualität als auch an die Immissionsüberwachung gestellt. Für die weitere Entwicklung zu der im Grundgesetz verankerten Notwendigkeit der Annäherung der Lebensverhältnisse im städtischen und ländlichen Raum sind jedoch noch große Anstrengungen erforderlich. Diese Herausforderung für den Immissionsschutz sollte Anlass sein, den Erfahrungsaustausch zwischen den Bundesländern und deren Aktivitäten hinsichtlich neuer Inhalte der Luftreinhaltung zu verstärken. Die Definition langfristiger Luftqualitätsziele muss stärker als bisher medienüber-greifende Belange einbeziehen. Bisher rechtlich nicht oder zu wenig geregelte Einflussgrößen auf Belastungen und deren Auswirkungen (Schadstoffe, Stressoren, Depositionen, Klimabeeinflussungen, Wirkungen auf Materialien und Landschaft/Fauna/Flora ...) sind stärker in das Verwaltungshandeln zu integrieren und durch Regelwerke zu untersetzen. Die Entwicklung und der internationale Abgleich entsprechender Beurteilungsverfahren und -werte ist parallel durchzuführen. Zur Umsetzung der langfristigen Luftqualitätsziele müssen weitere Verbesserungen insbesondere durch die stärkere Berücksichtigung der Belange des Immis-sionsschutzes in allen Planungsprozessen angestrebt werden. Es muss erreicht werden, stärkere Akzeptanz für immissionschutzseitige Aufgaben bei den kommunalen Entscheidungsträgern zu erzielen, beispielsweise bei der Berücksichtigung innerhalb von Planungsvorhaben im Straßenverkehr, für Fragen der Energieversorgungsplanung und bei der gezielten Förderung von Maßnahmen der Emissionsminderung von Anlagen. Emissionskataster als Grundlage der Ursachenanalyse - Ausbau in Richtung landesweiter Emissionskataster Emissionskataster bleiben Grundlage aller gebietsbezogenen Untersuchungen zur Ursachenanalyse, weil nur eine quantifizierte Erfassung der räumlichen Emissionsverteilung Basis für einen hinreichend fundierten Emittentenbezug, durchzuführende Immissionssimulationen und Maßnahmeableitung sein kann. Ziel der Weiterentwicklung der Emissionskataster ist es, die stoffliche und emittentenseitige Schwerpunktverschiebung methodisch stärker auf die Notwendigkeit der landesweiten Beurteilung abzustellen. Dabei ist der Sachverhalt von

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beachtenswerten Einfluss, dass sich der Belastungsunterschied zwischen den Untersuchungsgebieten und regionalem Umland weiter verringert, aber sich bereits eine Verschiebung der stofflichen Zusammensetzung bzw. des Spektrums der Schadstoffemissionen und festgestellten Immissionen bei gleichzeitiger Verstärkung der lufthygenisch bzw. umweltrelevanten Wirkung ergeben hat. Daten aus landesweiten Emissionskatastern sind im Sinne der Ursachenanalyse erforderliche Voraussetzung zur Durchführung von Immissionssimulationen. Emissionskataster sind gleichfalls notwendig für die Zuordnung der Verursacher von Immissionsgrenzwertüberschreitungen und die Begründung erforderlicher Maßnahmen zur Minderung der Immissionsbelastung sowie Feststellung bzw. Einschätzung der erzielten Effekte. Verstärkte Berücksichtigung der Luftreinhaltung in der Planung Planungen (regionale raumordnerische Planungen, Flächennutzungs- und Bauleitplanungen) beeinflussen stets die Luftreinhaltung, ohne dass zu erreichende Luftqualitätsziele ausreichend zwingend zu beachten sind. Für verschiedene Planungsebenen werden stets auch lufthygienisch relevante Informationen benötigt. Während bisherige Erfolge bei der Verbesserung der Luftqualität im Wesentlichen dadurch erreicht wurden, dass die Emissionen der Emittenten oder Emittentengruppen geringer wurden oder durch gesetzliche Auflagen begrenzt worden sind, werden weitere Erfolge zur Erreichung der Leit- und Zielwerte vorrangig an Standortentscheidungen von Gewerbegebieten oder Maßnahmebündeln zur Verkehrslenkung geknüpft sein. Damit kommt der Sensibilisierung der Planungsbehörden für die Luftqualität bestimmende Zusammenhänge wachsende Bedeutung zu. Dabei muss für konkurrierende Belange eine Berücksichtigung von Qualitätsparametern der Luftgüte bei anstehenden Planungsentscheidungen zwangsweise statt nur im Abwägungsprozess gefordert (adäquat der Prüfung zum Schutz des Bodens, der Gewässer incl. Grundwasser und des Naturraums) werden. Für die in Verwaltungsverfahren oft geforderte Berücksichtigung klimatologischer Erkenntnisse fehlen jedoch Grenz- oder Orientierungswerte oder andere Entscheidungshilfen. Daraus ergibt sich eine Unsicherheit bei Planungsbehörden und Gutachtern über die Verwertung klimatologischer Sachverhalte. Praktische Beispiele dafür reichen von individuellen Lösungen bis hin zur Ablehnung. Die Erweiterung und Fortführung der klimatologischen Untersuchungen zur Luftreinhalteplanung im Sinne einer modernen Stadtklimatologie ist daher sinnvoll. Die rasante Entwicklung in den neuen Bundesländern erfordert für die Entscheidungen der kommunalen Behörden die Verfügbarkeit aussagefähiger Materialien. Unter diesem Aspekt sollte die enge Einbeziehung der lokalen Behörden (wie Umweltamt, Stadtplanungsamt) während der Bearbeitung eines LRP erklärtes Ziel sein. In gegenseitiger Abstimmung können die Information zum Stand der Arbeiten wie auch zu Planungsansätzen, die zu wesentlichen Konsequenzen der zukünftige Luftbelastungen führen werden und im Rahmen der Prognoseansätze zu berücksichtigen sind, ausgetauscht werden. Mit der angewandten Methodik breiter angelegten Untersuchungen aus lufthygienischer und stadtklimatologischer Sicht mit besonderer Berücksichtigung bioklimatischer Aspekte entsteht für vielfältige Aufgaben im Immissionsschutz verwendungsfähige wertvolles Informationsmaterial. Die Verknüpfung lokalklimatischer Faktoren mit regionalen Einflüssen ermöglicht Aussagen über den unmittelbaren Untersuchungsraum hinaus. Das ist auf Landesebene (hier für ganz Thüringen) und auch für andere Regionen mit Regionalwindsystemen bedeutungsvoll und besonders

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bei der Ausbreitung bodennah emittierter Schadstoffe relevant. Dies erlangt besondere Bedeutung bei orografisch gegliederten Gelände und in städtischen Bebauungsstrukturen, wo die bisher üblicherweise am häufigsten zur Anwendung gelangenden Gauß’schen Ausbreitungsmodelle nicht in der Lage sind, die vielfältigen lufthygienischen Problemstellungen zu lösen. Solche Untersuchungsergebnisse sind auch direkt für die Lösung anderer Fragestellungen verwendbar, wie z. B. zum Kurortklima oder für die Erarbeitung von Landschaftsplänen. Die Praxis hat gezeigt, dass bei Anwendung allgemeinerer Bearbeitungsmethoden abweichende, bis hin zu verfälschten planungsrelevanten Aussagen resultieren können. Weiterführende Ergebnisse zu lokalen Ausbreitungsbedingungen können neben der Verwendung für die Immissionssimulation der Luftschadstoffe auch Eingang bei der Planung von Lärmmessungen und der Messwertinterpretation finden. Insbesondere sind die Bereiche der Landesverwaltung, die Aufgaben der Raumordnung wahrnehmen und wo Planungen verschiedener Ebenen zusammen-geführt werden, für die lufthygienischen Probleme noch stärker zu sensibilisieren, weil sich ansonsten Standortentscheidungen kontraproduktiv zum Ziel, die Luftqualität nachhaltig zu verbessern, auswirken. Wirkungsuntersuchungen als wichtiger Bestandteil der Luftreinhalteplanung Eine modellmäßige Erfassung der Wirkungszusammenhänge ist wegen des komple-xen Charakters nicht bzw. kaum möglich. Aus diesem Grund kann auf den Informa-tionsgewinn aus Wirkungsuntersuchungen als letztendliche Einflussäußerung inner-halb der Kausalkette nicht verzichtet werden. Eine flächendeckende Zu-standserfassung ausgewählter Objekte liefert Informationen über sonst nicht gewinnbare integrale Reaktionszustände (z. B. landesweite Flechtenkartierung). Wirkungsuntersuchungen sind als Bestandteil der Umweltüberwachung innerhalb langfristiger Programme bzw. Trenduntersuchungen aufzufassen. Die so durchgeführ-ten Beobachtungen der natürlichen oder bebauten Umwelt bzw. an Exponaten lassen ähnlich wie die traditionellen langfristigen Untersuchungen der Meteorologie Wir-kungseffekte auch tatsächlich frühzeitig erkennen. Verstärkte Einbeziehung einer breiteren Öffentlichkeit Mit der Einbeziehung einer breiteren Öffentlichkeit durch Information zu definierten Luftqualitätszielen und deren öffentliche Diskussion kann die Ableitung und Festlegung von Maßnahmen mit größerer Akzeptanz erreicht werden. Die im Zuge der Arbeiten der Luftreinhalteplanung beauftragten Unternehmen sollten deshalb innerhalb ihres Auftrages sich z.B. zu Projektbeginn bei den zu beteiligenden Behörden und Einrichtungen und in Abstimmung mit diesen in den Umweltausschüssen der regionalen bzw. lokalen Parlamente vorstellen, Zwischenergebnisse in prägnanter Form für eine Informationsschrift oder Informa-tionen über Internet aufbereiten und die Ergebnisse ihrer Arbeiten in der Region auf einer Informationsveranstaltung präsentieren und diskutieren. Die zuständige Einrichtung des Landes (Ministerium, nachgeordnete Behörden) sollten z.B. die Kontakte zu den regionalen Behörden herstellen, für ausreichende Anzahl und Verteilung der Druckschriften sorgen und über den direkten Auftrag des Auftragnehmers hinausgehende Informationen beschaffen, aufbereiten und in die Bearbeitung des entsprechenden Maßnahmeplanes einfließen lassen.

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6.5 Neue Herausforderungen Erfordernis einer komplexeren Luftreinhalteplanung Im Sinne einer komplexen Betrachtungsweise wird regionale Luftreinhalteplanung immer stärker durch die ganzheitliche Betrachtung der verschiedenen Einflussgrößen (wie Stoffe, Emittentenstruktur, Strömungsfelder u. a.) über enge regionale Grenzen hinaus geprägt sein. Erforderlich sind deshalb Ansätze zur Ausgestaltung bisheriger gebietsbezogener Regelungen in der Weise, dass eine mehr auf Landesebene flächendeckende Untersuchungsmethodik zur Anwendung kommt, einzelne Zentren schwerpunktmäßig Gegenstand regionaler Maßnahmeplanung werden. Parallel zum erreichten technischen Standard bei Anlagen und Fahrzeugen sinkt die unmittelbare Möglichkeit, weitere emissionsmindernde Technologien mit hohen Minde-rungspotentialen unmittelbar an den Quellen zur Anwendung zu bringen. Daraus re-sultiert die Notwendigkeit, zur weiteren Verbesserungen der Immissionssituation an-dere Einflusssphären, wie z. B. die Regional-, Verkehrs- und Bauleitplanung stärker einzubeziehen. Neben der Bedeutung der lokalklimatischen Aspekte hat in jüngster Vergangenheit der globale Klimaschutz einen neuen Stellenwert erreicht. Die Methoden der Luftrein-halteplanung (Emissionskataster, Prognosen) sind geeignete Instrumente zur Bear-beitung dieser Problematik. Aber auch andere Tätigkeitsfelder, wie z. B. die Umset-zung des § 40 (2) BImSchG, die Verminderung hoher bodennaher Ozonkonzentra-tionen oder die Beurteilung regionaler Immissionswirkungen (Waldschäden) erfordern Aussagen zur Bilanz und Entwicklung der Emissionsverhältnisse unter Beachtung der räumlichen und zeitlichen Verteilungsmuster. Die Methoden der Luftreinhalteplanung sind deshalb nicht nur für die bisherigen Untersuchungsgebiete, sondern länderweit zur Anwendung zu bringen, entsprechend neuen Anforderungen zu modifizieren, zu verfeinern und schwerpunktmäßig (modular) einzusetzen. Im LRP Weimar wurden nur ansatzweise, stellvertretend bei den begonnenen Unter-suchungen zu den Wirkungen auf Materialien, die komplexen medienübergreifenden Wechselwirkungen untersucht. Es wird als zukünftige Aufgabe gesehen, die vielfälti-gen medienspezifischen Arbeiten mehr im Komplex darzustellen und medienüber-greifende Bewertungsmaßstäbe zu entwickeln und anzuwenden. Dies hat z. B. eine große Bedeutung für die Berücksichtigung der Umweltbelange bei der Regionalpla-nung. Die Abwägung zwischen konkurrierenden Planungs- und Luftqualitätszielen muss von Umweltexperten vorgenommen werden. Multivalente Datennutzung - kosteneffiziente Datenerhebung Durch Nutzung zumindest für die Luftschadstoffe und den Lärm einheitlicher Datenbankstrukturen lässt sich der Aufwand sowohl bei der Erhebung der Emissionsverhältnisse für das Bezugs- bzw. Analysejahr und für Prognosezeiträume als auch für vorgesehene Fortschreibungen der Emissionskataster senken. Dazu müssen die Daten ausreichend kleinräumig und quellenbezogen zur Verfügung stehen. Für Fortschreibungen der Ausgangssituation kann auf diese Weise eine Konzentration auf die Aktualisierung wesentlicher Emittentendaten vorgenommen werden, während bei Daten, die nur in geringem Maße die Emissionssituation des

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Untersuchungsgebietes beeinflussen, auf den bereits erhobenen Bestand ohne weitere Aktualisierung zurückgegriffen werden kann. Durch die übergreifende Nutzung einheitlicher Datenbestände bietet sich zielgerichtet die Berechnung der Schadstoffemissionen aus dem Straßenverkehr und die Erarbeitung des Schallimmissionsplanes an. Für die Lärmemissionsberechnung ist ein hochaufgelöstes Linienquellennetz aus dem Verkehr Grundlage der Datenbank. Die für die Schadstoffemissionsberechnung notwendigen mittleren stündlichen Verkehrs-werte der verschiedenen Fahrzeuggruppen können anstelle pauschaler Werte gemäß der RLS 90 zur Berechnung der lärmrelevanten Verkehrsgrößen genutzt werden. Bei gleichzeitiger Bearbeitung von Luftreinhalteplänen und Schallimmissions- bzw. Lärmminderungsplänen lassen sich auch Maßnahmenvarianten zur Vermeidung bzw. Verminderung von Belastungen umfassender und zeitgleich entwickeln und mögliche konkurrierende Ziele besser in die Gesamtabwägung mit einbeziehen. Darüber hinaus muss aber auch eine enge und zeitnahe Verknüpfung und Abstimmung mit den Zielen und planerischen Vorgaben der Verkehrsentwicklungsplanung erfolgen. In Zusammenarbeit mit den beteiligten Ingenieurbüros wurde durch die TLU Jena diesem Ansatz folgend eine Abstimmung der Modelle zur Emissions- und zur Lärmpegelberechnung vorgenommen, die unterschiedlichen geometrischen Modellansätze und verschiedene Eingangsdaten auf ihre Kompatibilität geprüft und die daraus bestimmten Bedingungen sowohl für die Datenerhebung als auch für die Modellbildung als Grundlage für die medienspezifische Bearbeitung abgeleitet. Insgesamt lässt sich mit einer multivalenten Datennutzung die Datenerhebung, deren Aufbereitung und Auswertung kosteneffizienter realisieren. Gleiches lässt sich für die klimatologischen Untersuchungen, wie die Simulation meteorologischer Felder oder stadtklimatologische Daten feststellen. Die dazu notwendigen Bedingungen müssen bereits bei der Vergabe der vorgesehenen Leistung fixiert sein (Datenbankstruktur, Geländemodellbildung). Nachhaltige Luftreinhalteplanung Das Nachhaltigkeitskonzept erfordert die Beachtung der Wechselwirkungen zwischen ökologischer, ökonomischer und sozialer Entwicklung in räumlicher und zeitlicher Zuordnung, die wiederum nach den Methodiken der Luftreinhaltepla-nung/Bestandteilen des Luftreinhalteplanes ihren lokalen/regionalen Niederschlag entsprechend dem Leitsatz „Global denken - lokal handeln“ finden. Emissionsbilanzen (Luftschadstoffe und klimarelevante Gase), weitere Ergebnisse aus Luftreinhalte-plänen (Minderungspotentiale, Immissionsdaten, Wirkungsuntersuchungen) und Beurteilungen von Verhaltensmustern bei der Konsumtion von Energie und Ressourcen (Sozialverhalten) bilden maßgebliche Grundlagen für die Erarbeitung und Umsetzung lokaler/regionaler Programme entsprechend dem internationalem Aktionsprogramm „Agenda 21“. In diesem Sinne erlangt die Nutzung von Luftreinhalteplänen für die Beurteilung der Nachhaltigkeit der Umweltrelevanz insbe-sondere zur Luftqualität und Klima (Ressourcenschonung, Festlegung von Luftqualitätsmerkmalen, Komplexbetrachtungen, Schwerpunktbetrachtung wie z. B. der Verkehrsbereich) eine neue Qualität. Mit dem Rückgang industriell bedingter Emissionen wächst der Einfluss des häufig vernachlässigten Anteils natürlicher Emissionen. Diese zwar schwer fassbaren und

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schwer zu bewertenden diffusen Emissionen sind lokal oft von Bedeutung und auch planungsrelevant. Wo Effekte technischer Maßnahmen begrenzt sind, wächst die Bedeutung der räumli-chen Trennung von Emissionen/Immissionen und sensiblen Wirkungsräumen. Auch hier sind die verschiedensten Bereiche der Planung gefordert. Eine Verbesserung der Argumente des Immissionsschutzes, die durch verfeinerte Wirkungsbeurteilungen zu erhalten sind, wird die Akzeptanz auf allen Ebenen erhöhen. Auch durch eine zeitige Absprache zur Methodik, durch Methodenabgleich, durch flexible Situationsbeurtei-lungen unter Anwendung moderner DV-Verfahren usw. kann die Sensibilisierung Akzeptanz des Immissionsschutzes verbessert werden.

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7 Verzeichnis der beteiligten Institutionen und Firmen ambimet Gesellschaft für Umweltmeteorologie GbR Julius-Haerlin-Straße 3 82131 Gauting ENERKO GmbH Gesellschaft für Energiewirtschaft und Umwelttechnik Landstraße 20 52457 Aldenhoven HEUSCH/BOESEFELDT Beratende Ingenieure für Verkehrstechnik und Datenverarbeitung GmbH Liebigstraße 25 52070 Aachen Thüringer Landesanstalt für Umwelt Abt. Immissionsschutz Prüssingstraße 25 07745 Jena UMAD Umweltmeßtechnik- und Datenverarbeitungsgesellschaft mbH Wartenberger Straße 24 13053 Berlin

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8 Verzeichnis der Tabellen Tab. 1-1: Stellung des Luftreinhalteplanes in den Ebenen umweltbezogener

Gebietszuordnung /UMW 1999/......................................................11 Tab. 3.1.2.1-1: Genehmigungsbedürftige Anlagen im Bezugsjahr 1993 ..................30 Tab. 3.1.2.1-2: Emissionsaufkommen der Anlagengruppen im Bezugsjahr 1993

(Angaben gerundet).........................................................................31 Tab. 3.1.2.1-3: Emissionsprognose OGD für die genehmigungsbedürftigen

Anlagen, Prognosehorizont 2000 (Angaben gerundet) ....................32 Tab. 3.1.2.1-4: Emissionsprognose anorganischer Gase für die

genehmigungsbedürftigen Anlagen Prognosehorizont 2000 (Angaben gerundet).........................................................................32

Tab. 3.1.2.1-5: Emissionsprognose Staub für die genehmigungsbedürftigen Anlagen Prognosehorizont 2000 (Angaben gerundet) .....................33

Tab. 3.1.2.2-1: Emissionsrelevante Anzahl sonstiger nicht genehmigungsbedürftiger Anlagen ..................................................34

Tab. 3.1.2.2-2: Jahresemissionen der Emittentengruppe Sonstige nicht genehmigungsbedürftige Anlagen (Angaben gerundet)...................35

Tab. 3.1.2.3-1: Struktur des Endenergieaufkommens im Untersuchungsgebiet (Angaben gerundet).........................................................................37

Tab. 3.1.2.3-2: Jahresemissionen der Emittentengruppe Nicht genehmigungsbedürftige Feuerungsanlagen (Angaben gerundet) ..38

Tab. 3.1.2.3-3: Emissionsrelevantes Energieaufkommen ........................................38 Tab. 3.1.2.4-1: Statische und dynamische Pkw-Bestandszusammensetzung für

das Untersuchungsgebiet (Bezug 1.7.94) ........................................46 Tab. 3.1.2.4-2: Vergleich der Emissionsfaktoren zwischen Pkw und lNfz (Bezug

1.7.94) .............................................................................................48 Tab. 3.1.2.4-3: Vergleich der Emissionsfaktoren zwischen Pkw und sNfz (Bezug

1.7.94) .............................................................................................49 Tab. 3.1.2.4-4: Verhältnis der Pkw-Emissionsfaktoren, berechnet mit statischer

Bestandszusammensetzung, gegenüber Emissionsfaktoren auf der Basis fahrleistungsgewichteter Bestandszusammensetzung für Innerortsstraßen (IGO), Außerortsstraßen (AGO) und Autobahnen (BAB) (fahrleistungsgewichtete Emissionsfaktoren = 1) ..................49

Tab. 3.1.2.4-5: Verhältnis der Pkw-Emissionsfaktoren, berechnet mit Berücksichtigung des Kaltstarteinflusses, gegenüber Emissionsfaktoren ohne Berücksichtigung des Kaltstarteinflusses) für Innerortsstraßen (IGO), Außerortsstraßen (AGO) und Autobahnen (BAB) (Emissionsfaktoren ohne Kaltstarteinfluss = 1)..50

Tab. 3.1.2.4-6: Jahreswerte für Fahrleistung, Kraftstoffverbrauch und Emissionen aus dem Straßenverkehr auf Linien- und Flächenquellen im Bezugsjahr 1993/94 (Angaben gerundet) ........................................52

Tab. 3.1.2.4-7: Jahreswerte der Fahrleistung, des Kraftstoffverbrauches und der Emissionen aus dem motorisierten Verkehr im Bezugs- und Prognosejahr (Angaben gerundet)...................................................54

Tab. 3.1.2.4-8: Gegenüberstellung von Emissionen des Straßen- und Eisenbahnverkehrs im Bezugsjahr 1993/94 (Angaben gerundet) ....55

Tab. 3.1.2.4-9: Vergleich zeitlicher und räumlicher Varianz der Datengrundlagen für Luft und Lärm .............................................................................57

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Tab. 3.1.2.4-10: Standardwerte zur Berechnung der maßgebenden stündlichen Verkehrsstärken M in Kfz/h und maßgebenden Lkw Anteile p (über 2,8 t zulässiges Gesamtgewicht) in % (nach RLS 90)......................60

Tab. 3.1.2.4-11: Verwandte Korrekturpegel für unterschiedliche Straßenoberflächen (nach RLS 90) .................................................63

Tab. 3.1.2.5-1: Jahresemissionen der Hauptstoffgruppen im Bezugsjahr 1993/94 (Angaben gerundet).........................................................................67

Tab. 3.1.2.5-2: Jahresemissionen der Hauptstoffgruppen im Prognosejahr 1998 (Angaben gerundet).........................................................................68

Tab. 3.1.2.5-3: Vergleich der Gesamtemissionen des Bezugsjahres mit dem Prognosejahr ...................................................................................69

Tab. 3.1.3-1: Rangfolge der Schadstoffe aufgrund der Annäherung der Belastungskennwerte an die TA-Luft-Grenzwerte (bezogen auf die Pegelmessergebnisse der Stationen Sophienstiftsplatz und Goetheplatz) ....................................................................................72

Tab. 3.1.3-2: Jahresmittelwerte der Staubniederschlagsmessungen im Vergleich, Angaben in [g/(m²d)] .......................................................76

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9 Verzeichnis der Abbildungen Abb. 1-1: Festgesetzte Thüringer Untersuchungsgebiete /ThUG/ .....................8 Abb. 1-2: Lage des untersuchten Gebietes .....................................................14 Abb. 3-1: Blockschaltbild Modellhafter Luftreinhalteplan Weimar ...................22 Abb. 3.1-1: Datenbasis GIS-Immissionsschutz ..................................................24 Abb. 3.1-2: Modellhafte klimatologische Untersuchungen..................................28 Abb. 3.1-3: Multivalente Nutzung von Ergebnissen klimatischer

Untersuchungen ..............................................................................29 Abb. 3.1.2.4-1: Emissionskataster Weimar, Gefährdungspotential qualitativ,

ermittelt aus streckenabschnittsbezogenen Emissionen in Verbindung mit 'unit-dose'-Werten für den Schadstoff Benzol, Bezugsjahr 1993/94.........................................................................56

Abb. 3.1.2.4-2: Gegenüberstellung der prinzipiellen Vorgehensweise zur Ermittlung von Schadstoff- und Lärmemissionen mit Kennzeichnung der Verknüpfungspunkte bei gemeinsamer Grundlagendatenbank .....................................................................61

Abb. 3.1.2.4-3: Prinzipielle Vorgehensweise zur streckenspezifischen Ermittlung der maßgebenden stündlichen Verkehrsstärken (M) und Lkw-Anteile (p) aus stündlichen Tagesganglinien (mit ti = Anteil der jeweiligen Tagesverkehrsstärke, i = Tagesstunde) ..........................62

Abb. 3.1.2.4-4: Summenhäufigkeitsverteilung der maßgebenden stündlichen Verkehrsstärken tags und nachts für die Ergebnisse nach MLRPW und nach strenger Anwendung von Tabelle 3.1.2.4-10 (RLS 90) für das Analysejahr 1994 .................................................................64

Abb. 3.1.2.4-5: Summenhäufigkeitsverteilung der Lkw-Anteile tags und nachts für die Ergebnisse nach MLRPW und nach strenger Anwendung von Tabelle 3.1.2.4-10 (RLS 90) für das Analysejahr 1994 ....................65

Abb. 3.1.2.4-6: Summenhäufigkeitsverteilung der Emissionspegel tags und nachts für die Ergebnisse nach MLRPW und nach strenger Anwendung von Tabelle 3.1.2.4-10 (RLS 90) für das Analysejahr 1994..............65

Abb. 3.1.2.4-7: Längenverteilung der Emissionspegel tags und nachts für die Ergebnisse nach MLRPW und nach strenger Anwendung von Tabelle 3.1.2.4-10 (RLS 90) für das Analysejahr 1994 ....................66

Abb. 3.1.3-1: Entwicklung der Jahreskennwerte (im Verhältnis zum IW) 1991-1997 (gemittelt über die jeweils verfügbaren Messreihen in Thüringen) .......................................................................................73

Abb. 3.1.3-2: Einstufung der Belastungssituation anhand der Jahresmittelwerte aus den Rastermessungen 1993 in Weimar, 1994 in Bad Berka und 1993 Erfurt jeweils für das am höchsten und das am niedrigsten belastete Raster ............................................................74

Abb. 3.1.3-3: Orientierende Verkehrsimmissionsmessungen in Erfurt, Weimar und Jena im Zeitraum Sept. - Nov. 1993..........................................78

Abb. 3.1.3-4: Verkehrsimmissionsmessungen in Erfurt, Weimar und Jena im Zeitraum Nov. 1994 - Nov. 1995, arithmetischer Mittelwert..............80

Abb. 3.1.3-5: Verkehrsimmissionsmessungen in Erfurt, Weimar und Jena im Zeitraum Nov. 1994 - Nov. 1995, 98%-Wert ....................................81

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Abb. 3.1.3-6: Verkehrsimmissionsmessungen in Erfurt, Weimar und Jena im Zeitraum Nov. 1994 - Nov. 1995, Anzahl der Kraftfahrzeuge (Mittelwert) .......................................................................................81

Abb. 3.3-1: Drei-Stufenmodell des Maßnahmeplanes Verkehr Weimar .............90 Abb. 4.1-1: Wirkungskette von Umwelteinflüssen /UMW 1999/..........................94

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10 Erläuterungen der Abkürzungen, Maßeinheiten und Symbole Allgemeine Abkürzungen: BAB Bundesautobahn BImSchG Bundesimmissionsschutzgesetz BImSchV Bundesimmissionsschutz-Verordnung BVZ Bundesverkehrszählung DTV durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke DV Datenverarbeitung FQ Flächenquelle GIS Geografisches Informationssystem GKat geregelter Katalysator KBA Kraftfahrtbundesamt Kfz Kraftfahrzeuge Lkw Lastkraftwagen lNfz leichte Nutzfahrzeuge LQ Linienquelle MLRP Modellhafter Luftreinhalteplan MIV motorisierter Individualverkehr Nfz Nutzfahrzeuge ÖPNV öffentlicher Personennahverkehr Pkw Personenkraftwagen Q-v-Funktion Verkehrsmengen-Geschwindigkeits-Funktion RLS 90 Richtlinie für den Lärmschutz an Straßen

(Berechnungsvorschrift zur Ermittlung der Lärmpegel) RAS-W Richtlinie für die Anlagen von Straßen

(Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen) SIP Schallimmissionsplan sNfz schwere Nutzfahrzeuge TA Luft Technische Anleitung Luft TLU Thüringer Landesanstalt für Umwelt in Jena UG Untersuchungsgebiet

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Einheiten: dB (A) Dezibel (Lärm) - Maß für den Schallpegel, A-bewertet g/km Emissionsmenge in g pro km Fahrtstrecke kg Masse in kg kg/a Kilogramm pro Jahr kW Leistung in Kilowatt Mo-Fr, Sa und So Wochentage MW Leistung in MW t Masse in Tonnen t/a Tonnen pro Jahr

Stoffe und Symbole: AoG anorganische Gase und Dämpfe B(a)P Benzo(a)pyren BTX Sammelbezeichnung für ringförmige Aromaten (Benzol,

Toluol, Xylol) CH4 Methan CO Kohlenmonoxid CO2 Kohlendioxid N2O Distickstoffoxid NO2 Stickstoffdioxid OGD organische Gase und Dämpfe PAK polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe PAR Partikel Pb Blei PXDD polyhalogenierte Dibenzodioxine PXDF polyhalogenierte Dibenzofurane SO2 Schwefeldioxid THG Treibhausgase

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11 Literaturverzeichnis /BAU 1990/ Baumüller, J., Reuter, U. (1990)

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/VEP 1991-92/ Verkehrsentwicklungsplan Weimar 1991/92 /VKE 1994/ Verkehrsplanung für die Stadt Weimar als Kulturstadt Europas

1999, Planungsbüro für Verkehr und Prof. Dr. Daduna, Berlin, 12/1994

/VW 1988/ Volkswagen AG Nicht limitierte Automobil-Abgaskomponenten Wolfsburg 1988

132

/Wieben 1995/ Wieben, M.

"Toxikologische Abschätzung gesundheitlicher Auswirkungen des Straßenverkehrs" Wasser, Luft und Boden (1995) Nr. 3, S. 48-50

/WLB 1995/ M. Wieben WLB 3 (1995) S. 48-50 "Toxikologische Abschätzung gesundheitlicher Auswirkungen des Straßenverkehrs" F. Pott/ M. Roller in Umwelthygiene Bd. 28 1995/96

/ZB 1996/ TLU Zwischenbericht zum F+E-Vorhaben-Nr. 104 05 965 “Modellhafter Luftreinhalteplan Weimar” Mai 1996

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12 Sachwortverzeichnis Ableithöhe 35 Abstellvorgänge 48; 50; 52 Anlagenstandorte 25; 86 AoG 35; 38 Aromaten 77 Ausbreitungssimulation 82 Außerortsstraßen 49; 50 Außerortsverkehr 51 Auswurfbegrenzung 35 Beheizung 36 Benzol 77; 78; 93 BImSchG 7; 9; 21; 35; 40; 129 BImSchV 30; 31; 32; 33; 34; 35; 58; 71; 77; 78; 79; 83 BImSchVwV 25; 70; 78; 86 Busverkehrskonzept 100 Chemischreinigungsanlagen 34 Chloraromaten 70; 76 Clusteranalyse 45 Dibenzodioxine 76; 131 Dibenzofurane 76; 131 Distickstoffoxid 31; 33; 54 Einzelemittenten 18; 31 Elektrifizierungsmaßnahmen 89 Emissionsaustrittsbedingungen 84 Emissionsdichten 53 Emissionsfaktor 47 Emissionsfaktorenberechnung 48 Emissionsfaktorenverfahren 45 Emissionskataster 2; 3; 15; 16; 17; 21; 25; 30; 33; 36; 39; 83; 86; 96; 110; 129 Emissionskenngrößen 47 Emissionsminderung 16; 68; 91; 105; 131 Emittenten 18; 35; 67; 80; 83 Emittentendaten 95; 119 Emittentengruppen 10; 21; 31; 33; 34; 35; 36; 38; 39; 67; 68; 88; 89; 94; 113; 115; 116 Endenergieaufkommen 37 Energieträgerumstellung 39 Entfettungsanlagen 34 Erdgasversorgungsunternehmen 39 Ethylbenzol 70 EU-Rahmenrichtlinie 40; 115 Fahrleistungsanteil 58 Fahrleistungsanteilen 53 Fahrleistungsdichten 53 Fahrleistungskenngrößen 54 Fahrleistungswichtung 45; 46; 49 Fahrmusterzuordnung 50 Fahrzeuggesamtmenge 48 Fernwärmenetze 37 Fernwärmenutzung 37 Feuerungsanlagen 12; 16; 25; 31; 36; 38; 39; 86

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Gasversorger 37 Gebäudesimulation 103; 105 Genehmigungsbedürftige Anlagen 16; 25; 30; 32; 86 Generalverkehrsplan 130 Gesamtemissionsaufkommen 69 Gesamtemissionskataster 18; 67 Gesamtenergieeinsatz 39 Gesamtfahrleistung 91 Gesamtnetzlänge 41 Gesamtstraßenlänge 58 GIS 15; 17; 23; 24; 29; 85; 103; 110 GKat 47 Grenzwertstufe 51 Grenzwertüberschreitungen 75 Hauptemittenten 16; 96 Hauptstoffgruppen 67; 68 Heizenergieverbrauch 105 Heizungsanlagenstruktur 36 Hubraumvolumen 45 Immissionsbelastung 18; 38; 39; 75; 83 Immissionsfelder 26; 87 Immissionsgrenzwerte 12 Immissionskataster 2; 3; 18; 23; 26; 84; 85; 86; 96; 112 Immissionskennwerte 71 Immissionsklimatologie 82 Immissionskonzentrationen 70; 73; 84 Immissionsmeßprogramm 18 Immissionsmeßstationen 26; 86 Immissionsmessungen 70; 78; 108 Immissionsschutz 15; 18; 23; 24; 78; 82; 85; 95; 103; 104; 110; 129; 131 Immissionsschutzbehörden 10; 24; 88 Immissionssimulation 39; 82 Immissionssituation 18; 19; 21; 67; 70; 71; 84; 99; 108; 112 Immissionsuntersuchungen 70 Immissionsverhältnisse 16; 21; 70 Immissionsverteilung 82 Immissionswert 9; 71 Infrastrukturangleich 34 Innerortsbereich 55 Innerortsfahrleistung 47 Innerortsstraßen 49; 50 Innerortsverkehr 51 Inversionswetterlagen 72 Jahresfahrleistung 41; 45; 52; 54; 63; 130 Jahresganglinien 45 Jahreskennwerte 71; 73 Kaltluftflüsse 28 Kaltluftseehäufigkeit 130 Kaltstartanteil 49; 50 Kaltstarteinfluß 47; 50; 53 Kaltstartverhalten 47 Kaltstartzuschlag 49

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Kausalkette 9; 84; 94; 97; 100; 106; 117 Kleinfeuerungsanlagen 20; 36; 68 Klimaschutzgründe 69 Kohlendioxidemissionen 38 Kohlenwasserstoffe 47; 48; 70; 76 Konstantfahrt 47 Lackierereien 34 Landesplanungsbehörden 24; 88 Längsneigung 47 Langzeitbelastungsindex 71 Langzeitzählstellen 44; 59 Langzeitzählungen 40; 42; 43 Lärmemissionspegel 63 Lärmminderungsplan 66; 96; 107; 120 Lärmminderungsplanung 93 Linienquellennetz 59; 60; 95; 120 Lkw 17; 41; 58; 59; 60; 62; 63; 64; 65; 66; 76; 80 Luftbelastungsindex 74 Luftqualität 71; 94; 107; 108; 115; 116; 117; 120 Luftqualitätsziel 10; 95 Luftreinhalteplan 2; 3; 7; 9; 10; 12; 13; 15; 17; 18; 21; 22; 23; 25; 27; 28; 29; 59; 66; 82; 85; 86; 93; 96; 99; 100; 110; 129; 131 Luftschadstoff 12; 17; 66; 77; 79 Luftschadstoffausbreitung 26; 87 Luftschadstoffemissionen 39; 55; 58 Luftschadstoffverteilung 82 Massentierhaltung 34; 35 Maßnahmeerfordernisse 108 Maß-nahmekonzept 17 Maßnahmekonzept 132 Maßnahmemodell 89 Maßnahmeplan 21; 84; 90; 93; 100 Maßnahmeplanung 89; 92; 93 Maßnahmevorschläge 21; 31; 35; 88; 91 Methan 31; 33; 35; 54 Mineralölraffenerien 30 Mittelungspegel 59; 60 Mittelwertbetrachtung 58 Modellierung 103 Motorentechnik 52 MRLP 64; 99; 117; 130 Nachhaltigkeit 108; 117; 120 Nachtzeitbereich 58 Nahverkehrsplan 92 Nebenstraßenmodell 17; 43; 56; 66 Nicht genehmigungsbedürftige Feuerungsanlagen 16; 25; 38; 39; 86 Nordostumgehung 92 Nordwestumgehung 92 Ökotoxikologie 131 Orographie 82 Ottokraftstoff 51 Parkleitsystem 92

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Parkraumbeschränkung 92 Parkraumbewirtschaftung 91 Parkraumkonzept 91 Parkraumsteuerung 91 Parksuchverkehr 44 Partikelemissionen 51; 53; 54 Phenolmessungen 70 Pkw 17; 41; 42; 43; 44; 45; 46; 47; 48; 49; 50; 51; 52; 58; 59; 130 Plangenehmigungsverfahren 29 Plattenzählgeräten 40; 42 Plausibilisierungen 42 Plausibilitätsprüfung 15 Prognoseansatz 33; 91; 99; 117 Prognoseaussagen 92 Prognoseberechnungen 53 Prognosedaten 89; 112 Prognosehorizont 32; 33; 35; 37 Prognosejahr 51; 54; 68; 69 Prognosenullfall 92; 93 Prognoseplanfall 92 Prognosezeitraum 68 Quellbereich 44 Quellgruppe 83 Quellpunkt 42 Quellstruktur 82 Radwegekonzept 100 Räuchereien 34 Rauchgasemissionen 73 Raumbezogenheit 23; 85 Raumwärmebedarf 36 Reflektionsflächen 58 Regionalklimasimulation 29 Regionalwindzirkulation 82 Regressionsanalysen 43 Regressionsgleichungen 44 Rußemissionen 47 Sanierungsplan 94 Schadstoffausstoß 46; 47 Schadstoffbelastung 71; 72; 74; 79; 82 Schadstoffemission 17; 52; 58; 66 Schadstoffemissions-berechnung 41 Schadstoffemissionsberechnung 59; 95; 107; 120 Schadstoffemittenten 12 Schadstoffgehalte 79 Schadstoffgruppe 30; 31 Schadstoffkomponenten 83 Schadstoffkonzentration 76 Schadstoffverteilung 82; 83 Schallimmissionsplan 16; 17; 25; 59; 86 Schichtemissionsfaktor 47 Schichtenmodell 17 Schichten-modell 40

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Schichtungsverhältnisse 83 Schwebstaub 70; 71; 72; 73; 76; 79 Schwefelabsenkung 51 Schwefeldioxid 38; 53; 54; 68; 69; 71; 73 Siedlungsstrukur 36 Simulationen 25; 82; 87 Sonstige nicht genehmigungsbedürftige Anlagen 25; 35; 86 Stadtbioklimamodell 104 Stadtklimagutachten 27 Staubniederschlagsmeßprogramm 18; 77 Stellplatzkapazitätsuntersuchungen 92 Stickoxidbelastungen 129 Stickoxidemissionen 68; 97 Stickstoffdioxid 71; 73; 79; 83 Straßenrandbereiche 83 Stundenemissionskataster 39 Summenhäufigkeitsverteilung 63; 64; 65 Synergieeffekte 59 Tagbereich 60 Tagesganglinien 40; 44; 45; 59; 62 Testreferenzjahres 105 Toluol 35; 48; 54; 70; 77; 79 Umfahrungskonzept 91; 92 Umrüstung 12; 32; 34; 88 Umweltforschungsplan 132 Umweltqualitätsziel 101; 115; 116; 119 Umweltverträglichkeitsprüfung 29 Verkehr 10; 12; 16; 17; 25; 44; 45; 46; 48; 51; 54; 55; 58; 59; 67; 68; 83; 86; 89; 92; 100; 130; 131; 132 Verkehrsberuhigungskonzept 92 Verkehrsemissionskataster 41; 43 Verkehrsentwicklungsplan 42; 89; 91; 92; 93; 132 Verkehrs-entwicklungsplan 17 Verkehrsentwicklungsplanung 18; 67; 96; 107; 120 Verkehrsimmissionsmessungen 74; 76; 77 Verkehrslärmberechnung 41 Verkehrsleitsysteme 92 Verkehrsmodellrechnungen 89; 112 Videobefahrung 40; 63 Vorsorgeaspekt 108; 112 Vorsorgeplan 7; 10; 115 Wohnblockflächen 25; 86 Xylol 48; 54; 70; 77; 79 Zweitakter 45

Modellhaften Luftreinhalteplan Weimar

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