DR. WERNER SCHOLZ

REFERAT 33 – LUFTQUALITÄT, LÄRMSCHUTZ

Immissions- und Emissionsentwicklung

bei Stickstoffoxiden

Folie 2, 15.10.2008

- NOx = NO + NO2 (Stickstoffmonoxid + Stickstoffdioxid)

- entstehen bei Verbrennungsprozessen mit hohen Temperaturen

- Hauptemittent Straßenverkehr (Verkehrsanteil in BW 2006: 47%)

- "Motorabgas enthält 95% NO und 5% NO2" (Standardannahme)

- NO instabil, reagiert mit Ozon, toxikologisch wenig relevant

- NO2 toxikologisch von Bedeutung, Reizstoff für die Atemwege –

daher EU-weite Immissionsgrenzwerte für NO2, gültig ab 2010

- NOx sind Ausgangsstoff für zahlreiche atmosphärenchemische Prozesse

(sekundäre Aerosole, Ozonbildung, Versauerung, Überdüngung)

Stickstoffoxide (NOx)

Grenzwerte der 22. BImSchV = Verordnung über Immissionswerte für Schadstoffe in der Luft vom 11. September 2002 :

Stickstoffdioxid (NO2) und Stickstoffoxide (NOx)

Schutzgut Mittelungs-zeitraum

Grenzwert Zulässige Überschreitungen

Zeitpunkt, bis zu dem der Grenzwert zu erreichen ist

Menschliche Gesundheit

1 Stunde 200 µg/m³ für NO2Darf nicht öfter als 18-mal im Kalenderjahr überschritten werden

1. Januar 2010

Menschliche Gesundheit

Kalenderjahr 40 µg/m³ für NO21. Januar 2010

Schutz der Vegetation

Kalenderjahr 30 µg/m³ für NOx 19. Juli 2001

* Toleranzmarge 40 µg/m³. Verminderung vom 1.1.2007 bis 1.1.2010 um 10 µg/m³ jährlich.** Toleranzmarge 8 µg/m³. Verminderung vom 1.1.2007 bis 1.1.2010 um 2 µg/m³ jährlich.

Immissionsgrenzwerte für NO2 und NOx

Folie 3, 15.10.2008

Grenzwerteinhaltung NO2 in B.-W. ?

Jahr 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007Anzahl Stationen mit NO2-JMW > 40 µg/m³ 11 7 6 6 6 5 6 4 6 6 5

Überschreitungen Jahresgrenzwert 40 µg/m³1997 - 2007 Spotmessstationen

Anzahl Überschreitungen Jahresgrenzwert im Luftmessnetz (ohne Spot)

I

Folie 4, 15.10.2008

Grenzwerteinhaltung NO2 in B.-W. ?

Jahr 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007Anzahl Stationen mit mehr als 18 NO2-1 h-Werten > 200 µg/m³ 9 0 0 0 0 0 2 0 0 1 0

Anzahl der Überschreitungen der 1-Std.-Werte > 200 µg/m³

1997 - 2007

Anzahl Überschreitungen Kurzzeitgrenzwert im Luftmessnetz (ohne Spot)

Spotmessstationen

Anz

ahl S

tund

en

II

Folie 5, 15.10.2008

Gesamtemission155 986 t/a

nach Quellengruppen:

Straßenverkehr64 750 t/a

nach Fahrzeugarten:

Industrie undGewerbe 20 %(Kraftwerke)

Sonstige TechnischeEinrichtungen 24 %(Geräte, Maschinen)

Verkehr 47 %(Straßenverkehr)

Kleine und MittlereFeuerungsanlagen 9 %

32%

1%

3%

64%Pkw SNfz

LNfz

Krad

NOx-Emissionen in Baden-Württemberg 2006

Emissionskataster Baden-Württemberg 2006Folie 6, 15.10.2008

Entwicklung der EU-Abgasgrenzwerte für Pkwund leichte Nutzfahrzeuge

0%

20%

40%

60%

80%

100%

CO NOx+HC CO NOx+HC Partikel

Benzin Diesel

Euro 1Euro 2Euro 3Euro 4Euro 5Euro 6

gültig ab Benzin Diesel

CO NOx HC CO NOx HC+NOx Partikelin g/km

Euro 1 1992 3,16 HC+NOx 1,13 3,16 1,13 0,18Euro 2 1996 2,2 HC+NOx 0,5 1,0 0,7 0,08Euro 3 2000 2,3 0,15 0,2 0,64 0,5 0,56 0,05Euro 4 2005 1,0 0,08 0,1 0,5 0,25 0,3 0,025Euro 5 2009 1,0 0,06 0,1 0,5 0,18 0,23 0,005Euro 6 2014 1,0 0,06 0,1 0,5 0,08 0,17 0,005 Folie 7, 15.10.2008

Zeitraum 1992 – 2014

Minderungen von 68 – 97%

Derzeit gültig: Euro 4

0%

20%

40%

60%

80%

100%

CO NOx HC Partikel

Euro 0 (1988/90)

Euro 1 (1992/93)

Euro 2 (1995/96)

Euro 3 (2000)

Euro 4 (2005)

Euro 5 (2008)

Entwicklung der EU-Abgasgrenzwerte für Lkw und BusseSchwere Nutzfahrzeuge > 3,5 t

gültig ab CO NOx HC Partikelin g/kWh

Euro 0 1988/90 12,3 15,8 2,6 -Euro 1 1992/93 4,9 9 1,23 0,4Euro 2 1995/96 4 7 1,1 0,15Euro 3 2000 2,1 5 0,66 0,1Euro 4 2005 1,5 3,5 0,46 0,02Euro 5 2008 1,5 2 0,46 0,02

Folie 8, 15.10.2008

0,340,510,680,710,69

0,030,060,14

0,470,43

1,17

Euro 4Euro 3Euro 2

vor Euro 2konventionell

Euro 4Euro 3Euro 2Euro 1

Gkat vor Euro1konventionell

PKW

Die

sel

PKW

Ben

zin

8,4510,01

12,039,67

14,01

2,173,06

3,973,39

4,70

0,340,580,760,850,87

Euro 4Euro 3Euro 2Euro 1

80er Jahre

Euro 4Euro 3Euro 2Euro 1

80er Jahre

Euro 4Euro 3Euro 2Euro 1

konventionell

SNFz

>7,

5SN

Fz <

7,5t

LNFz

Die

sel

Emis

sion

skon

zept

e de

r Kfz

7,5710,37

12,4211,02

16,78

0 5 10 15 20

Euro 4Euro 3Euro 2Euro 1

80er Jahre

LBus

Emissionsfaktoren für NOx in g/km

Quelle: Handbuch Emissionsfaktoren des Straßenver-kehrs (HBEFA) Vers. 2.1, gewichtete Verkehrssituatio-nen innerorts, Bezugsjahr 2005

Grafik aus: "Emissions-minderndeMaßnahmen im Straßenverkehr", LfU 2005

Faktor 11 !

Pkw Benzin

Pkw Diesel

Leichte Nutz-fahrzeuge Diesel

Schwere Nutz-fahrzeuge <7,5t

Schwere Nutz-fahrzeuge >7,5t

Busse

Kfz-EmissionsfaktorenEmissionsfaktoren für Stickstoffoxide (NOx) in g/km nach Emissionskonzept

Folie 9, 15.10.2008

NOx-Emissionsentwicklungin Baden-Württemberg 1994 - 2006

Emissionskataster Baden-Württemberg 2006

0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006

NOx-

Em

issi

on in

t/a

Kleine u. mittlereFeuerungsanlagen

Industrie undGewerbe

Sonst. technischeEinrichtungen

Verkehr

Gesamt NOx 1994 – 2006: - 35%Verkehr NOx 1994 – 2006: - 50%

Folie 10, 15.10.2008

Jahresmittelwerte von 33 Stationen, 1990 - 2007

Entwicklung der Stickstoffoxid (NOx)-Immissionen

NOx-Immissionen in Baden-Württemberg

0

50

100

150

200

250

1990 1995 2000 2005 2010

NO

x al

s N

O2 (

µg/m

³) Verkehrsstationen (4)

Städt. Verkehrseinfluss (7)

Städt. Hintergrund (18)

Ländl. Hintergrund (4)

Folie 11, 15.10.2008

Stickstoffmonoxid (NO)

Entwicklung der NO- und NO2-ImmissionenNOx = NO + NO2

Stickstoffdioxid (NO2)

Verkehrsstationen (4) Städt. Verkehrseinfluss (7) Städt. Hintergrund (18) Ländl. Hintergrund (4)

NO2-Immissionen in Baden-Württemberg

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1990 1995 2000 2005 2010

NO

2 (µg

/m³)

NO2-Grenzwert ab 2010

NO-Immissionen in Baden-Württemberg

0

20

40

60

80

100

120

140

160

1990 1995 2000 2005 2010

NO

als

NO

2 (µg

/m³)

Folie 12, 15.10.2008

Entwicklung der NO- und NO2-Immissionen

Stgt-Straße

KA-Straße

MA-Straße

FR-Straße

NO-Entwicklung an Straßenstationen

0

40

80

120

160

200

1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006

NO

als

NO

2 (µg

/m³)

NO

NO2-Entwicklung an Straßenstationen

0

20

40

60

80

100

1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006

NO

2 in

µg/

m³

NO2-Grenzwert ab 2010

Folie 13, 15.10.2008

NO2

an Straßenstationen in Baden-Württemberg 1994-2007

NO2-Immissionsentwicklungan Straßen- und Spotmessstationen in Baden-Württemberg

0

20

40

60

80

100

120

140

1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006

NO

2 in

µg/

m³

Stgt-Straße

KA-Straße

MA-Straße

FR-Friedrichring

FR-Schw arzw aldstr.

Stgt-Neckartor

Stgt-Siemensstr.

Stgt-Hohenheimer Str.

Ludw igsburg Friedrichsstr.WestPleidelsheim Beihinger Str.

Leonberg Grabenstr.

Mannheim Luisenring

Schw äbisch Gmünd,Lorcher Str.

Folie 14, 15.10.2008

Stgt-Neckartor

Stgt-Siemensstr.Stgt-Hohenheimer Str.

Stgt-Straße

Montag - Freitag

Berechnung des NO2 /NOx-Anteils der Kfz-Emission aus Immissionsdaten von Verkehrs- vs. Hintergrundstationen

Methode von Carslaw und Beevers (2005)

Quelle: AVISO GmbH im Auftrag der LUBW, 2007 Folie 15, 15.10.2008

0

5

10

15

20

25

30

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

NO

2/N

Ox

[%]

KAS KANSTS STBSTS STZ

Stuttgart und Karlsruhe (Stationspaare)

Abgasgesetzgebungsstufen Euro 1 – 6 für Pkw und leichte Nutzfahrzeuge

0%

20%

40%

60%

80%

100%

CO NOx+HC CO NOx+HC Partikel

Benzin Diesel

Euro 1Euro 2Euro 3Euro 4Euro 5Euro 6

gültig ab Benzin Diesel

CO NOx HC CO NOx HC+NOx Partikelin g/km

Euro 1 1992 3,16 HC+NOx 1,13 3,16 1,13 0,18Euro 2 1996 2,2 HC+NOx 0,5 1,0 0,7 0,08Euro 3 2000 2,3 0,15 0,2 0,64 0,5 0,56 0,05Euro 4 2005 1,0 0,08 0,1 0,5 0,25 0,3 0,025Euro 5 2009 1,0 0,06 0,1 0,5 0,18 0,23 0,005Euro 6 2014 1,0 0,06 0,1 0,5 0,08 0,17 0,005

Euro 5-Norm (2009):Hauptziel: Rußminderungbei Dieselfahrzeugen. Partikelgrenzwert von 25 5 mg/km (-80%)

generelle Einführung des Partikelfilters (Diesel)

Euro 6-Norm (2014):Hauptziel: NOx-Minderung bei Dieselfahrzeugen.NOx-Grenzwert von180 80 mg/km (Diesel)

Folie 16, 15.10.2008

Folie 17, 15.10.2008

Daten: LUBW, Luftmessnetz und SpotmessstationenAktualisierte Romberg-Ansätze 2004 und 2008: Bösinger / Bächlin, Ing.-Büro Lohmeyer

"Romberg-Beziehung", Auftragung NO2 gegen NOxAnwendung bei Immissionsprognosen zur Berechnung von NO2 aus NOx

NO2 in Abh. von NOx

33 Stationen aus Baden-WürttembergJMW 1990 - 2007

+ Spotmessstationen 2005 - 2007

Stgt-Verkehr

KA-VerkehrMA-Verkehr

FR-Friedrichring

0

20

40

60

80

100

120

140

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450NOx in µg/m³

NO

2 in

µg/m

³ Stationen BW 1990-2003Stationen BW 2004-2007Stgt-VerkehrKA-VerkehrMA-VerkehrFR-FriedrichringFreiburg Schwarzwaldstr.Stgt NeckartorStgt Hohenheimer StrStgt Siemensstr.Schwäbisch GmündMannheim LuisenringLudwigsburg Friedrichstr.Leonberg Grabenstr.PleidelsheimRomberg-Ansatz 2004Romberg-Ansatz 2008

2007

1995

1994

1995

Stgt-Neckartor

Stgt-Siemensstr.Stgt-Hohenheimer Str.

Romberg 2004

Romberg 2008

Tour de France am Freitag, 8.7.2005

NO: Abnahme des Tagesmittelwerts um etwa 70% (44 13 µg/m³)

Effekt der Tour de France an der Verkehrsstation Karlsruhe>> 12-stündige Straßensperrung (7:30 – 19:30) am 8.7.2005 <<

0

10

20

30

40

50

60

Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag Sonntag

NO

(µg

/m³)

NO-Mittelwerte 1.6.-31.8.2005 (ohne 4.-10.7.) NO-Tageswerte 4.-10.7.05

Blau : Mittlere NO-Tageswerte pro Wochentag im SommerquartalRot: NO-Tageswerte in der Tour-Woche (4.-10.7.05)

Folie 18, 15.10.2008

0

10

20

30

40

50

60

Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag Sonntag

NO

(µg

/m³)

NO-Mittelwerte 1.6.-31.8.2005 (ohne 4.-10.7.) NO-Tageswerte 4.-10.7.05

NO- 70%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag Sonntag

NO

2 (µ

g/m

³)

NO2-Mittelwerte 1.6.-31.8.2005 (ohne 4.-10.7.) NO2-Tageswerte 4.-10.7.05

NO2- 45%

Effekt der Tour de France an der Verkehrsstation Karlsruhe Ergebnisse für NO und NO2 – Tagesmittelwerte

Folie 19, 15.10.2008

Effekt der Tour de France an der Verkehrsstation Karlsruhe Ergebnisse für PM10, Ruß und CO – Tagesmittelwerte

0

5

10

15

20

25

30

35

Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag Sonntag

PM10

(µg

/m³)

PM10-Mittelwerte 1.6.-31.8.2005 (ohne 4.-10.7.)PM10-Tageswerte 4.-10.7.05

PM10- 25%

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag Sonntag

Ruß

(µg

/m³)

Ruß-Mittelwerte 1.6.-31.8.2005 (ohne 4.-10.7.)Ruß-Tageswerte 4.-10.7.05

Ruß- 52%

Karlsruhe-Straße

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag Sonntag

CO

(mg/

m³)

CO-Mittelwerte 1.6.-31.8.2005 (ohne 4.-10.7.)CO-Tageswerte 4.-10.7.05

CO- 65%

Folie 20, 15.10.2008

Stickstoffdioxid – Zusammenfassung

Bei Jahres- und Stundenmittelwerten derzeit hohe NO2-Belastungen

Diskrepanz zwischen deutlichem Rückgang der NOx-Emissionen und nur schwachem Rückgang, teils sogar Zunahme der NO2-Immissionen

Seit 2000 zeigt sich ein deutlicher Anstieg des NO2-Anteils der Kfz-Emissionen im Straßenraum

Ursache: Erhöhte NO2-Anteile im Abgas moderner Diesel-Fahrzeuge

Die für Immissionsprognosen verwendete Romberg-Beziehung hat bei hohen NOx-Konzentrationen erhebliche Unsicherheiten

Maßnahmen im Bereich Verkehr haben einen direkteren Einfluss auf die NO2-Belastung als dies bei PM10 der Fall ist

2010 sind NO2-Grenzwertüberschreitungen an innerstädtischen stark verkehrsbelasteten Straßen zu erwarten

Erforderlich: Weitere deutliche Minderung der NOx-Emissionender Kfz, um die NO2-Emissionen zu senken

Folie 21, 15.10.2008

Vielen Dank für Ihr Interesse!Weitere Informationen unter www.lubw.de > Luft > Verkehr