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Luftreinhalteplanung und das Luftqualitätsmodell (LQM) Krefeld

(Stand: Juli 2009)

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Inhaltsverzeichnis dieser Seite

Einführung zur Entwicklung der Luftreinhalteplanung im Stadtgebiet Krefeld
Luftqualitätsmodell (LQM) Krefeld (Grobscreening und Feinscreening)
Screening-Prinzip
Daten und Untersuchungsziele
Klassen der Luftschadstoff-Immissionen und Grenzwerte
Bewertung und Beurteilung der Immissionsprognose des Grobscreenings
Bewertung und Beurteilung der Immissionsprognose des Feinscreenings

 

Einführung zur Entwicklung der Luftreinhalteplanung im Stadtgebiet Krefeld

Die Entwicklung der Luftreinhalteplanung in Krefeld beginnt mit der Einführung einer neuer Umwelt-Richtlinie auf der Ebene der EU in der 2. Hälfte der 1990er Jahre und ihrer Umsetzung in die nationale Gesetzgebung in der 1. Hälfte der 2010er Jahre. So wurden die EU-Luftqualitätsrahmenrichtlinie und ihre Tochterrichtlinien in das Bundesimmissionsschutzgesetz mit deutlich niedrigeren Immissionsgrenzwerten für Luftschadstoffe integriert.

Parallel dazu wurde die EU-Richtlinie über die Strategische Umweltprüfung von Plänen und Programmen in die planrechtliche Gesetzgebung übernommen. Analog zur Umweltverträglichkeitsprüfung sind nunmehr insbesondere in der vorbereitenden Bauleitplanung (Flächennutzungsplan) und der konkreten Bauleitplanung (Bebauungsplan) der Umweltzustand zu ermitteln und die Auswirkungen der vorgesehenen Nutzung auf den Menschen zu beschreiben und zu minimieren.

Auf der Grundlage der EU-Luftqualitätsrahmen-Richtlinie wurden Messungen im Krefelder Hafen erforderlich, die die Überschreitung der PM10-Grenzwerte (Partikel, Feinstaub) im Bereich der Bataverstraße deutlich machten. Auf der Grundlage von Messungen hat die zuständige Bezirksregierung Düsseldorf in 2005 sowohl einen Aktionsplan (Krefelder Hafen) mit Aktionen zur Verminderung der Feinstaub-Immissionen im Hafenbereich als auch einen Luftreinhalteplan (Krefelder Hafen) mit längerfristig wirksamen Minderungsmaßnahmen aufgestellt.

Um die Veränderungen der Luftqualität im Rahmen der Bauleitplanung beurteilen zu können, hat die Stadt Krefeld die Erstellung eines Luftqualitätsmodells beauftragt, das die Belastungen für bestimmte Luftschadstoffe prognostiziert und eine Beurteilung der Überschreitung von Grenzwerten zulässt. Auf dieser Grundlage besteht für die Stadtverwaltung die Möglichkeit, die Auswirkungen von Bauleitplänen auf die Luftqualität zu beurteilen und zu prüfen.

Seit Mitte 2008 besteht nunmehr die Aufgabe, für das gesamte Stadtgebiet von Krefeld einen Luftreinhalteplan (LRP) aufzustellen. Für die Aufstellung des LRP Krefeld ist die Bezirksregierung Düsseldorf zuständig, die mit der Unterstützung des Landesamtes für Naturschutz, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen (LANUV), der Stadt Krefeld und der beteiligten Verbände und Gesellschaften, Lösungen zur Verminderung von Luftschadstoff-Immissionen in den betroffenen Stadtgebieten der Stadt Krefeld erarbeiten und Maßnahmen festlegen wird. Grundlage hierfür ist neben den erfolgten Messungen in verschiedenen Stadtgebieten das LQM Krefeld. Im Hinblick auf die Umsetzung verkehrlicher Minderungsmaßnahmen erfolgt derzeit durch das LANUV für den Verkehrsbereich eine differenzierte und realitätsnahe Bestimmung der Verkehrsmengen und Nutzfahrzeuganteile und der hieraus resultierenden Luftschadstoff-Immissionen.

Die Entwicklungen zum Luftqualitätsmodell (LQM) Krefeld und zum Luftreinhalteplan Krefeld können über die hier bereitgestellten Beratungsvorlagen

Luftqualitätsmodell für die Stadt Krefeld 08 04 02

Luftqualitätsmodell Krefeld - Grobscreening; Überschreitungsgebiete für Luftschadstoffe, Erläuterung zu Luftqualitätsmodell für die Stadt Krefeld 08 04 02

Luftqualitätsmodell Krefeld: Die Ergebnisse der Feinscreenings als Basis für die Erstellung des Luftreinhalteplans Krefeld 09 06 16

für den Ausschuss für Umwelt, Energie, Ver- und Entsorgung der Stadt Krefeld entnommen werden.

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Luftqualitätsmodell (LQM) Krefeld (Grobscreening und Feinscreening)

Die Stadtverwaltung Krefeld hat im Jahr 2006 ein Grobscreening und in 2008 ein Feinscreening bestimmter Luftschadstoffe im Stadtgebiet Krefeld beauftragt, die jeweils 2007 und 2009 fertig gestellt wurden. Hierbei handelt es sich um die Berechnung der Ausbreitung von Luftschadstoffen (Ausbreitungsrechungen), ausgehend von linienhaften oder punktförmigen Emissionsquellen (emittieren, lat., aussenden, ausgeben), die als Immissionen (immittieren, lat., ankommen, einwirken, Einwirkung von Verunreinigungen) an bestimmten Punkten ankommen. Da es sich hier um eine modellhafte Prognose der im Jahresmittel auftretenden Immissionswerte (mittlere, berechnete Konzentrationen) handelt, werden Grob- und Feinscreening des Stadtgebietes von Krefeld als Luftqualitätsmodell (LQM) Krefeld bezeichnet.

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Screening-Prinzip

Zur Berechnung der Ausbreitung von Luftschadstoffen im Raum existieren mehrere Modellierungssysteme. Das Berechnungsprinzip ist jedoch bei allen Systemen gleich. Ausgehend von einer oder mehreren Emissionsquellen, deren Lage exakt bestimmt ist, wird das mittlere Verhalten von Luftschadstoffen von ihrer Emission bis zur Immission mit berechneten mittleren Konzentrationen an bestimmten Punkten prognostiziert. Die Immissionsprognose kann bestimmte Immissionsaufpunkte oder große, gerasterte Flächen (Screening, engl., elektronisches Abbilden, Ersterfassung) umfassen.

Bei der räumlichen Ausbreitung von Luftschadstoffen werden neben den Quelldaten die Einflüsse der örtlichen Geländetopographie, der Gebäudestrukturen, der meteorologischen Einflüsse und der überregional entstehenden Luftschadstoffemissionen, die als so genannte Hintergrundimmissionen weitertransportiert und weit entfernt von der Emissionsquelle niedergeschlagen werden, berücksichtigt und mittlere Immissionswerte (Wert/Jahr) berechnet. Die generell für das Luftqualitätsmodell der Stadt Krefeld genutzten Daten sind in Abb. 1 (Grob- und Feinscreening) dargestellt.

Im Unterschied zum Grobscreening wird im Feinscreening die Ausbreitung der Luftschadstoffe mit einer größeren Auflösung berechnet. Während die Darstellung des Screeningergebnisses im Grobscreening in einem Raster von 10 m x 10 m erfolgt (Rasterdarstellung) erfolgt die Feinscreeningberechnung in einem Raster von 3 m x 3 m und die Darstellung durch Isolinien (Isokonzen). Die Feinscreeningergebnisse erlauben so eine differenzierte Ermittlung der Luftschadstoff-Belastungen und Betroffenheiten.

Sowohl das Grob- als auch das Feinscreening verfolgen das Ziel, die Luftschadstoffbelastung bestimmter Luftschadstoffe zu ermitteln und hinsichtlich der Überschreitung von Grenzwerten der 22. Bundesimmissionsschutzverordnung (22. BImSchV, Verordnung über Immissionswerte für Schadstoffe in der Luft) zu beurteilen. Je nach Qualität kann das Screening Luftqualitätsmessungen ersetzen, z. B. wenn Daten bestehender Messstationen in die Berechnungen eingeflossen sind. Die Screeningprognose (Immissionsprognose) zeigt in jedem Fall die Möglichkeit der Überschreitung von Grenzwerten an und liefert damit Hinweise für ggf. erforderliche Luftqualitätsmessungen.

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Daten und Untersuchungsziele

Das Luftqualitätsmodell (LQM) wurde vom Ingenieurbüro iMA cologne GmbH, Köln, erstellt. Seine Erstellung verfolgt grundsätzlich das Ziel, belastete und weniger bzw. gering mit Luftschadstoffen belastete Stadtbereiche, Industriegebiete und Straßen sowie Stadtbereiche mit einer potentiellen Überschreitung der Grenzwerte der 22. BImSchV im Stadtgebiet zu identifizieren. Vor dem Hintergrund der Entwicklungen bei der Beurteilung der Luftqualität und der Tendenzen bei den gemessenen Konzentrationen von Luftschadstoffen, wurden nicht alle Luftschadstoffe, deren Grenzwerte in der 22. und 33. BImSchV geregelt sind, untersucht. Für das LQM wurden die für das Stadtgebiet erkennbar wichtigsten Luftschadstoffe ausgewählt.

Im Grobscreening (2007) wurden die Immissionen der folgenden Luftschadstoffe prognostiziert:

PM10 (Partikel/Feinstaub, PM = particular matter, im Durchmesser von 10 µm; Jahresmittelwert und Zahl der Überschreitungen des Tagesmittelwertes)

NO2 (Stickstoffdioxid; Jahresmittelwert und Zahl der Überschreitungen des maximal zulässigen 1-h- Wertes),

NOX(Stickstoffoxide; Jahresmittelwert)

C6H6(Benzol; Jahresmittelwert)

Sowohl die prognostizierten Immissionen der untersuchten Luftschadstoffe als auch die Einhaltung ihrer Grenzwerte wurden für das Jahr 2010 berechnet, da hier das vorläufig niedrigste Niveau der Grenzwerte der o. g. Luftschadstoffe erreicht wird. Dabei ist zu beachten, dass die Immissionsgrenzwerte für Feinstaub, Stickstoffdioxid und Benzol dem Gesundheitsschutz dienen, während der Immissionsgrenzwert für Stickoxide zum Schutz der Vegetation festgelegt wurde. Der NOX-Grenzwert wird außerhalb dicht besiedelter Gebiete angewendet.

Das Grobscreening-Gutachten zum Luftqualitätsmodell (LQM) besteht aus einem Erläuterungsberichtsowie Luftschadstoffkarten (DIN-A0) der lokalen Zusatzbelastung und der Gesamtbelastung durch die untersuchten Luftschadstoffe. Weiterhin werden die Zusatzbelastungen nach den Emittentengruppen Straßenverkehr, Industrie und Gewerbe sowie Hausbrand und Kleinfeuerungsanlagen differenziert. Die Gesamtbelastungen berücksichtigen sowohl die Zusatz- als auch die Hintergrundbelastungen. Zur unmittelbaren Erkennung von lokalen Grenzwert-Überschreitungen werden zwei Index-karten bereitgestellt. Die Karten sind jeweils in ein West- (W) und ein Ostblatt (E) aufgeteilt

Im Feinscreening (2009) wurden die Immissionen der folgenden Luftschadstoffe untersucht:

PM10 (Partikel/Feinstaub, PM = particular matter, im Durchmesser von 10 µm; Jahresmittelwert und Zahl der Überschreitungen des Tagesmittelwertes)
NO2 (Stickstoffdioxid; Jahresmittelwert und Zahl der Überschreitungen des maximal zulässigen 1-h-Wertes)
C6H6 (Benzol; Jahresmittelwert)

Das Feinscreening bezieht sich auf die folgenden 12 Untersuchungsgebiete:

1 - Nassauerring zwischen Kliedbruchstraße und Hohen Dyk

2 - Nassauerring/Kreuzungsbereich Blumentalstraße

3 - Oranierring, zwischen Hubertusstraße und Hülser Straße

4 - Moerser Straße/Kreuzungsbereich Blumentalstraße/Leyentalstraße

5 - Nordwall, zwischen Hubertusstraße und Königsstraße

6 - Ostwall, zwischen St.-Anton-Straße und Hansastraße

7 - Kölner Straße/Kreuzungsbereich Ober-/Untergath

8 - Kölner Straße südlich, zwischen Vulkanstraße/Von-Ketteler-Straße und Johannes-Blum-Straße

9 - Obergath/Kreuzungsbereich Gladbacher Straße/Heideckstraße

10 - Kölner Straße/Kreuzungsbereich Hafelsstraße

11 - A 57 Nord, zwischen Rather Straße und Traarer Straße

12 - A 57 Mitte, zwischen Bremer Straße und Glockenspitz

 

Das Feinscreening-Gutachten zum Luftqualitätsmodell (LQM) besteht aus einem Erläuterungsbericht sowie Karten (DIN-A3) der Feinscreeninggebiete 1 bis 12 mit der Darstellung der Gesamtbelastung der Luftschadstoffe für jeweils 5 beurteilte Luftschadstoff-Grenzwerte.

Für die Ausbreitungsrechnung wurden die folgenden weiteren Datenquellen eingesetzt:
Repräsentative Daten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) für den Flughafen Düsseldorf und die Gesamtstädtische Klimaanalyse der Stadt Krefeld (2003) zur Beurteilung der meteorologischen und klimatologischen Situation und die Berechnung der Strömungsverhältnisse
Emissionskataster für industrielle Emissionsquellen, Hausbrand und Kleinfeuerungsanlagen im Stadtgebiet Krefeld (LANUV NRW)
Hintergrunddaten der Luftschadstoffe (LANUV NRW)
Stationsdaten der Messstationen im Stadtgebiet von Krefeld (LANUV NRW): Krefeld-Stahldorf (KRES), Krefeld-Linn (KREF), Krefeld-Hafen (KRHA) und Krefeld-Gellepp-Stratum (KRGS)
Daten aus dem Aktionsplansplan und dem Luftreinhalteplan Krefelder Hafen (BezReg Düseldorf, LANUV NRW, 2005)
Daten (DTV) aus der Verkehrsprognose der Stadt Krefeld (2006) für die Jahre 2004 und 2015
RLS-9 0 und Angaben der Stadt Kref eld/Verkehrskonzepte zur Bestimmung der Nutzfahrzeug-Anteile an den DTV-Werten
Angaben über Geschwindigkeitsbegrenzungen, Fahrbahnbeläge und Ampelanlagen auf den Straßenabschnitten in Krefeld (Stadt Krefeld/Verkehrskonzepte)
Liegenschaftskataster (Stadt Krefeld) zur Generierung eines 3D-Modells
Handbuch der Emissionsfaktoren Verkehr (UBA)
Simulationsprogramme: Austal 2000, GAMOS, MLUS

Für das Grobscreening wurde die Verkehrsprognose für das Jahr 2015 auf der Grundlage des in 2006 geplanten Straßennetzes angesetzt. Für das Feinscreening wurde die Verkehrsberechnung für das Jahr 2004 verwendet. Sie bildet den Ist-Zustand der Verkehrsbelastung der Straßen mit einem DTV-Wert von ≥ 1000 Kfz/d ohne zusätzliche geplante Straßen ab. Unterschiede in der hieraus resultierenden Immissionsprognose ergeben sich gegenüber dem Grobscreening lediglich für den Bereich der Kölner Straße südlich der Johannes-Blum-Straße, deren Abschnitt im Falle der gleichzeitigen Realisierung von Ost- und Westumgehung Fischeln Luftschadstoff-Immissionen deutlich unterhalb der Grenzwerte aufweist (Grobscreening) und ohne die Realisierung der Umgehungsstraßen im Ist-Zustand deutliche Überschreitungen von Grenzwerten für Stickstoffdioxid und Feinstaub zeigt.

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Klassen der Luftschadstoff-Immissionen und Grenzwerte

Die prognostizierten Immissionen wurden nach Luftschadstoffen und Immissionswerten in die folgenden Ausbreitungsklassen unterteilt:

Immissionsklassen Stickstoffdioxid (NO2) - Jahresmittelwert in µg/m3

Grobscreening

Immissionsklassen Stickstoffdioxid Jahresmittelwert Grobscreening

Feinscreening

Immissionsklassen Stickstoffdioxid Jahresmittelwert Feinscreening

 

Immissionsklassen Stickstoffdioxid (NO2) - Überschreitungshäufigkeit des Stundenmittelwertes in Stunden pro Jahr (h/a)

Grobscreening

Immissionsklassen Stickstoffdioxid Überschreitungshäufigkeit Grobscreening

Feinscreening

Immissionsklassen Stickstoffdioxid Überschreitungshäufigkeit Feinscreening

 

Partikel (PM10, Feinstaub) - Jahresmittelwert in µg/m3

Grobscreening

Immissionsklassen Partikel PM10 Jahresmittelwert Grobscreening

Feinscreening

Immissionsklassen Partikel PM10 Jahresmittelwert Feinscreening

 

Partikel (PM10, Feinstaub) - Überschreitungshäufigkeit des Tagesmittelwertes in Tagen pro Jahr (d/a)

Grobscreening

Immissionsklassen Partikel PM10Überschreitungshäufigkeit Grobsctreening

Feinscreening

Immissionsklassen Partikel PM10Überschreitungshäufigkeit Feinsctreening

 

Benzol (C6H6) - Jahre smittel in µg/m3

Grobscreening

Immissionsklassen Benzol Jahresmittelwert Grobscreening

Feinscreening

Immissionsklassen Benzol Jahresmittelwert Feinscreening

 

Für die Beurteilung der Immissionen gelten die folgenden Grenzwerte der 22. Bundes-Immissionsschutz-Verordnung (Verordnung über Immissionswerte für Schadstoffe in der Luft - 22. BImSchV):

  • Stickstoffdioxid (NO2) Jahresmittelwert: 40 µg/m3
  • Stickstoff dioxid (NO2) Stund enmittelwert: 200 µg/m3 max. Überschreitungshäufigkeit: 18 h/a
  • Partikel (PM10, Feinstaub ) Jahresmittelwert: 40 µg/m3
  • Partikel (PM10, Feinstaub) Tagesmittelwert: 50 µg/m3 max. Überschreitungshäufigkeit: 35 d/a
  • Benzol (C6H6) Jahresmittelwert: 5 µg/m3

 

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Bewertung und Beurteilung der Immissionsprognose des Grobscreenings

Nach den Ausbreitungsrechnungen des Grobscreenings werden für die Luftschadstoffe Feinstaub (PM) und Stickstoffdioxid (NO2) Überschreitungen von Grenzwerten im Stadtgebiet prognostiziert (Bezugsjahr 2010). Die Überschreitungen treten primär verkehrsbedingt in bestimmten Straßenabschnitten im Stadtgebiet auf. In diesen Überschreitungsgebieten konzentrieren sich die Überschreitungen auf die Straßenbereiche selbst sowie auf die benachbarten Gebäudefassaden oder ggf. auf die nächstgelegenen Randbereiche von Grundstücken und betroffenen Straßeneinmündungen .

Hausbrand und Kleinfeuerungsanlagen spielen bei den Zusatzbelastungen aller untersuchten Luftschadstoffe eine nur untergeordnete Rolle. Industrielle PM10- und NO2-Zusatzbelastungen mit Überschreitung der Grenzwerte treten in Teilen des Krefelder Hafens sowie im Gebiet des Firmengeländes von Thyssen-Krupp-Nirosta (TKN) und dem nördlich anschließenden Industriegebiet auf. Mit dort verkehrsbedingt zusätzlich auftretenden Belastungen erstreckt sich das Überschreitungsgebiet über TKN hinaus auf die Oberschlesienstraße, den Kreuzungsbereich Oberschlesienstraße/Gladbacher Straße/Heideckstraße/Obergath, Gladbacher Straße, Küsters GmbH und den südlichen Friedhofsrand.

Mit Ausnahme des Innenstadtbereiches unterschreitet der Jahresmittelwert für die Luftschadstoffkomponente Benzol im übrigen Stadtgebiet den gültigen Grenzwert. Auf einzelnen Straßenabschnitten innerhalb des inneren Rings kann der Benzol-Jahresmittelwert erreicht oder überschritten werden. Die Luftschadstoffkomponente Stickoxide überschreitet innerhalb des dichtbesiedelten Stadtgebietes streckenweise den Immissionsgrenzwert für Vegetationsschutz. Außerhalb des dichtbesiedelten Gebietes, wo der Immissionsgrenzwert anzuwenden ist, liegen einzelne Überschreitungsabschnitte an Straßen vor.

Straßenabschnitte und industriell genutzte Gebiete, in denen Grenzwert-Überschreitungen der beurteilten Luftschadstoff-Konzentrationen vorliegen, wurden zu 35 Überschreitungsgebieten zusammengefasst. Die Überschreitungsbereiche selbst begrenzen sich nach den Immissionsindexkarten auf die Immissionsindizes von > 0,8 bis > 4,0.

Das Grobscreening wird bei laufenden Bauleitplanverfahren (Neuaufstellung des Flächennutzungsplans, Aufstellung und Änderung von Bebauungsplänen) sowie Bauantrags- und Genehmigungsverfahren angewendet.

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Bewertung und Beurteilung der Immissionsprognose des Feinscreenings

Zur Verifizierung des Grobscreenings hat die Stadt Krefeld 12 Gebiete ausgewählt, die durch Feinscreenings mit einem Raster von 3 m x 3 m näher untersucht wurden. Hierdurch war die Verwendbarkeit des Luftqualitätsmodells bei laufenden Planungen und Vorhaben im Stadtgebiet Krefeld zu sichern und auf diesem Wege den Handlungsbedarf für erforderliche Minderungsmaßnahmen und weitergehende Untersuchungen zu klären.

Eine Einzelbewertung der Feinscreeninggebiete 1-12 kann den unten angegeben Links entnommen werden.

Das Feinscreening kommt zu den folgenden Ergebnissen:
1. Die Feinscreenings bestätigen im Bereich der Innenstadt im Wesentlichen die Ergebnisse des Grobscreenings. Weiterhin zeigen sie wesentliche Effekte der lokalen Strömungssituation an Hindernissen (Gebäude, Lärmschutzwände und -wälle, anderes). Straßenabschnitte mit geschlossener, straßennaher Bebauung sind auch bei vergleichsweise geringerer Verkehrsdichte entsprechend hoch luftschadstoffbelastet, während solche mit lockerer, straßennaher oder fehlender Bebauung aufgrund eines günstigeren Luftaustauschs geringer belastet sind.
2. Das Feinscreening bestätigt die Grobscreening-Prognose für Stickstoffdioxid- und Feinstaub-Immissionen. Für Benzol bestätigt sich die Prognose des Grobscreenings nicht, da der berechnete Benzol-Jahresmittelwert in den untersuchten Gebieten niedriger liegt als im Grobscreening für das Jahresmittel prognostiziert wurde.
3. Aufgrund der Effekte lokaler Strömungssituationen sind der Straßenraum und die nahe benachbarten oder weiter zurückliegenden Gebäude unterschiedlich von den Immissionen betroffen. In den folgenden Feinscreeninggebieten werden für die benachbarten Wohngebäude keine Überschreitungen der Grenzwerte für Feinstaub und Stickstoffdioxid prognostiziert (Einzelbewertung: siehe Links):

A 57 (Nord und Mitte) einschließlich Europaring

Kreuzungsbereich Nassauerring - Kliedbruchstraße

Kölner Straße südlich, zwischen Vulkanstraße und Josef-Blum-Straße

In allen übrigen Gebieten werden Überschreitungen der Grenzwerte für Stickstoffdioxid und Feinstaub prognostiziert, von denen nicht nur der Straßenraum, sondern auch die benachbarten Wohngebäude betroffen sind. Im Einzelnen sind dies:

Die Prüfung der Übertragbarkeit der Feinscreening-Ergebnisse in andere Überschreitungsgebiete, in denen durch das Grobscreening bereits hohe Luftschadstoffbelastungen prognostiziert wurden, ist noch nicht abgeschlossen. Es ist davon auszugehen, dass weitere Straßen und Straßenabschnitte einschließlich der straßennahen Wohnbebauung von deutlichen Überschreitungen der Grenzwerte für Feinstaub und Stickstoffdioxid betroffenen sind.

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