Umweltschutz

Stand: Oktober 2011

TiO₂-Pilotstudie Krohnstieg (6311005)
Unter Laborbedingungen konnte gezeigt werden, dass Nanopartikel aus Titandioxid (TiO₂) die Stickoxidkonzentrationen durch photokatalytische Reaktionen unter dem Einfluss des UV-Anteils der Sonnenstrahlung verringern können. TiO₂ kann als Suspension auf Oberflächen aufgetragen oder direkt als Zusatzstoff während der Betonherstellung in den Zement beigegeben werden. Eine erste Versuchsstrecke zur Anwendung eine TiO₂-Suspension auf einer Lärmschutzwand ist bereits eingerichtet. Als weitere Pilotstrecke soll im Raum Hamburg nun eine Fahrbahnoberfläche, die mit Titandioxid versehen ist, auf ihr Minderungspotenzial in Bezug auf Stickoxide untersucht werden.

Wirksamkeit des photokatalytischen Stickoxid-Abbaus an beschichteten Bauwerks-Prüfkörpern (07.241)
In diesem Projekt sollen als Begleituntersuchung zu den Pilotuntersuchungen zum Einsatz von TiO₂-Verfahren zur Abschätzung der photokatalytischen Aktivität untersucht und verglichen werden sowie Aussagen zur Beständigkeit der photokatalytischen Aktivität einer TiO₂-Beschichtung ermittelt werden. Hierzu werden Prüfkörper nach ISO 22197-1 sowie Schallschutzwand-Prüfkörper mit einer photokatalytisch aktiven Oberfläche versehen und deren photokatalytische Aktivität nach verschiedenen Zeiträumen bis hin zu 24 Monaten nach Auslagerung und praxisnaher Bewitterung bestimmt.

Wirksamkeit von Querungshilfen für Kleintiere und deren Lebensräume (02.314)
Wirksame Querungshilfen über Bundesfernstraßen stellen sicher, dass eine nachhaltige oder erhebliche Gefährdung der jeweils von Zerschneidung/Isolation betroffenen (Teil-) Populationen bestimmter Arten vermieden wird. Zur Erhöhung der Planungssicherheit müssen die Grundlagen zur Sicherung von Kleintierpopulationen (insbesondere Wirbellose) in Bezug auf die ökologische Bedeutung von Querungshilfen und Lebensraumverbesserungen in deren Umfeld verbessert werden. Das Verhalten von Laufkäfern, Tagfaltern, Amphibien und Reptilien auf und in der Umgebung von Querungsbauwerken wird an zehn Standorten in sieben Bundesländern in einem Zeitraum von drei Jahren eingehend untersucht.

Berücksichtigung artenschutzrechtlicher Vorschriften in der Bau- und in der Betriebsphase (02.322)
Mit den §§ 44, 45 Bundesnaturschutzgesetz sind Bestimmungen zum speziellen Artenschutz in nationales Recht umgesetzt worden. In Bezug auf die Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie (FFH-RL) und Vogelschutzrichtlinie (VS-RL) werden die speziellen Artenschutzbestimmungen auch außerhalb von Schutzgebieten geregelt. Da das Artenschutzregime flächendeckend und für "Jedermann" gilt, bedarf es einer Berücksichtigung nicht nur im Zuge einer Straßenplanung, sondern auch beim Bau und Betrieb von Straßen. So ergeben sich Fragestellungen zu artenschutzrechtlichen Konflikten, zu den rechtlichen Rahmenbedingungen, zu Anforderungen an das Baugeschehen und für den Betriebsdienst, für die es Lösungsmöglichkeiten aufzuzeigen gilt. Ziel des Projektes ist es, Handreichungen zur Vermeidung von Bauzeitverzögerungen, Stillstands- und Sanierungskosten zu erarbeiten. Gleichzeitig soll die adäquate Ausführung artenschutzrechtlicher Maßnahmen und Regelungen in der Bauausführung und im Betrieb der Bundesfernstraße sichergestellt werden.

Bestimmung von Wassergehalts-Saugspannungsfunktionen für Böden, RC-Baustoffe und HMVA (05.162)
Um die Ziele des Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetzes zu erreichen, soll beim Straßenneubau, Um- und Ausbau ein möglichst hoher Anteil der Ausbaustoffe im Bauwerk wieder verwendet werden. Auch der Einbau zugelieferter schwach schadstoffbelasteter Böden und Baustoffe soll umweltfreundlich und wirtschaftlich möglich sein. Um die im Straßenbau dafür vorgesehenen Technischen Sicherungsmaßnahmen optimal einsetzen und in Zukunft verbessern zu können, muss der Wasser- und Stofftransport in Erdbauwerken realistischer beschrieben werden. Eine wichtige Grundlageninformation dazu ist die Änderung der Wasserleitfähigkeit der ungesättigten Böden und Baustoffe bei unterschiedlichen Wassergehalten.

TiO₂ Pilotstudie A1 (6311000)
Im Zusammenhang mit Luftverunreinigungen durch Stickstoffdioxid (NO₂) versucht man, sich den photokatalytischen Effekt von TiO₂-Nanopartikeln zu Nutze zu machen. Titandioxid (TiO₂) wird entweder als Beschichtung auf Baustoffe aufgebracht oder diesen beim Herstellungsprozess beigemischt. Gemäß der Verordnungen zur Durchführung des Bundesimmissionsschutzgesetzes (BImSchV) wird für NO₂ seit Januar 2010 ein Jahresmittelgrenzwert von 40 µg/m³ und ein Stundenmittelgrenzwert von 200 µg/m³ gefordert. Der Straßenverkehr gilt mit einem prozentualen Anteil von 44 Prozent (2007) als Hauptverursacher von Stickoxiden (NO_x). Seit wenigen Jahren gibt es Versuche, mit Hilfe von TiO₂ zur Minderung der NO₂-Belastung an Straßen beizutragen. Bisher wurden diese ausschließlich unter Laborbedingungen ohne unmittelbare Übertragbarkeit auf reale Bedingungen durchgeführt. Aus diesem Grund wird an der BAB A1 an einem insgesamt zirka zwei Kilometer langen Teilstück bei Osnabrück-Nord der Einsatz von Titandioxid auf Lärmschutzwandelementen zur Minderung der Stickoxid-Konzentration in der Luft untersucht.

Konzentrationen und Frachten organischer Schadstoffe in Straßenabfluss (05.152)
Die Genehmigungsfähigkeit von Straßenbauprojekten wird zukünftig wasserrechtlich außer vom Wasserhaushaltsgesetz (WHG) auch von der Richtlinie 2000/60/EG (Wasserrahmenrichtlinie, WRRL) und deren Umsetzung in Gesetzen und untergesetzlichen Regelwerken bestimmt. Es gibt Hinweise, dass auch bisher wenig untersuchte prioritäre Stoffe der WRRL in relevanten Konzentrationen im Straßenabfluss stark befahrener Straßen enthalten sind. Auch andere organische Schadstoffe sind nach neueren Erkenntnissen in Straßenabflüssen zu erwarten. Dies wurde bisher nicht ausreichend untersucht. Straßenabfluss entsteht nur bei stärkeren Regenereignissen. Er enthält partikuläre Stoffe in wechselnden Konzentrationen, die unter anderem von den vorangegangenen Witterungsbedingungen, den Verkehrsbedingungen im Einzugsgebiet und dem Verlauf der Niederschlags-Abfluss-Ereignisse abhängen. An die partikulären Stoffe kann sich ein großer Teil der relevanten Schadstoffe binden, jedoch sind die Verteilungsgleichgewichte nur teilweise bekannt. Im Rahmen des Projekts sollen die Zielanalyten sowohl in der partikulären Phase als auch in der rein wäßrigen Phase einer jeden Probe bestimmt werden. Aus den so gewonnenen Ergebnissen sollen die Frachten der relevanten Stoffe in Straßenabfluss verschiedener Verkehrsbelastung abgeschätzt werden.

Umweltfreundlicher Straßenbelag durch photokatalytischen Stickstoffdioxidabbau unter Nutzung der Nanotechnologie (09.146)
Seit dem 01. Januar 2010 wird ein Jahresmittelgrenzwert für Stickstoffdioxid NO₂ von 40 µg/m³ und ein Stundenmittelgrenzwert von 200 µg/m³ gefordert, der lediglich sieben Mal im Jahr überschritten werden darf. Die Einhaltung insbesondere des Jahresmittelgrenzwertes bereitet große Schwierigkeiten in unmittelbarer Nähe stark befahrener Straßen. Bei einer vermuteten Nichteinhaltung der Grenzwerte müssen im Planfeststellungsverfahren geeignete Minderungsmaßnahmen aufgezeigt werden, die zu einer Absenkung der Luftschadstoffbelastung führen. In diesem Zusammenhang wird derzeit von der BASt in situ untersucht, inwiefern der Einsatz von Titandioxid TiO₂ zu einer Minderung der NO₂-Belastung an Straßen beitragen kann. Als begleitende Untersuchung sollen darüber hinaus neuartige Bitumen-Beläge durch die Beimengung von Nanopartikeln entwickelt und auf ihre straßenbauliche Eignung getestet werden, die durch ihre photokatalytischen Eigenschaften unter normaler Sonnenstrahlung und unter künstlicher Beleuchtung (beispielsweise in Tunneln) möglichst effektiv NO₂ abbauen können. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Klärung der Frage, ob der Einsatz von TiO₂ in bituminösen Straßenoberflächen effektiv und wirtschaftlich durchgeführt werden kann, um die Stickoxid-Konzentration an hoch frequentierten Straßenabschnitten abzusenken. Dabei müssen TiO₂-Partikel hinsichtlich ihrer Struktur und der Eigenschaftsbeziehungen chemisch und/oder physikalisch derart modifiziert werden, dass ihre photokatalytische Effektivität und die NO₂-Eliminierungsrate zunimmt. Die so modifizierten TiO₂-Nanopartikel sind mit Hilfe analytischer und ingenieurtechnischer Prüfungen zu untersuchen. Hierbei steht insbesondere im Fokus, wie und welche Partikel auf Asphaltbefestigungen unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit eingesetzt werden können.

Einfluss Verkehr und Meteorologie auf PM_x (6310000)
Die physikalischen Zusammenhänge der Feinstaubbelastung und der sie beeinflussenden Parameter sind immer noch nicht hinreichend bekannt. Bisher ergriffene Maßnahmen zur Senkung der Schadstoffe konnten unter Umständen auch aus diesem Grund noch keine hinreichenden Erfolge erzielen. Vor dem Hintergrund nach wie vor häufiger Überschreitungen der Feinstaubgrenzwerte der BImSchV (Verordnungen zur Durchführung des Bundesimmissionsschutzgesetzes) ist das Projekt für die weitere Beobachtung der Entwicklung dieser Luftschadstoffkomponente in den kommenden Jahren von erheblicher Bedeutung. Ziel des Projektes ist daher die Untersuchung des Einflusses der meteorologischen aber insbesondere auch der verkehrlichen Parameter auf die Schadstoffbelastung. Das vertiefte Verständnis der Zusammenhänge zwischen der Schadstoffbelastung und der diese beeinflussnden Größen ermöglicht es, effektivere Minderungsmaßnahmen an hoch belasteten Straßen zu ermitteln und die Luftqualität nachhaltig zu verbessern.

Messung des verkehrsbedingten Stoffeintrages in den Straßenseitenraum (6390001)
Durch Emissionen des Straßenverkehrs werden Schadstoffe in den Straßenseitenraum eingetragen. Ein großer Teil davon lagert sich auf dem Bankett und am Rand der Fahrbahn ab und gelangt dann je nach Art der Entwässerung mit dem Straßenabfluss auf und in den angrenzenden Boden. Durch jahrzehntelangen Eintrag haben sich so neben den Fahrbahnen stark befahrener Straßen Böden mit relativ hohen Schwermetallgehalten gebildet. Auch organische Stoffe wie PAK weisen oft gegenüber der Umgebung erhöhte Konzentrationen auf. Die zeitlich-/ räumlichen Veränderungen der Einträge in den Boden und in Entwässerungseinrichtungen sowie die mit dem Sickerwasser transportierte Schadstoffmenge sollen im Rahmen des Projekts beurteilt werden. Außerdem werden Ansatzpunkte für Minderungsmaßnahmen und deren Erfolgskontrolle identifiziert. Positive Nebeneffekte einer Minderung der Einträge sind verringerte Probleme und Kosten durch Schadstoffgehalte in Bankettschälgut, Kehrgut, Schlamm aus Entwässerungsbecken und luftgetragenen Partikeln. Die Ergebnisse werden für die Erstellung und Überarbeitung von Regelwerken für Planung, Bau und Betrieb von Straßen sowie weiterer Regelwerke zum Einsatz Mineralischer Abfälle im Straßenbau benötigt.

TiO₂ Vorstudie (6309003)
In den letzten Jahren haben Messungen im gesamten Bundesgebiet gezeigt, dass der ab 2010 geltende NO₂-Jahresmittelgrenzwert (40 µg/m³) der 22. Bundesimmissionsschutzverordnung insbesondere an verkehrsnahen Standorten erheblich überschritten wird. Neben direkten fahrzeugseitigen Maßnahmen, die die Schadstoffe an der Quelle ihrer Entstehung mindern, werden auch indirekte Maßnahmen diskutiert und in den letzten Jahren zumeist in Laborversuchen untersucht. Hierzu zählt der Einsatz von Titandioxid (TiO₂), das als Suspension auf Oberflächen aufgetragen oder direkt als Zusatzstoff während der Betonherstellung in den Zement beigegeben werden kann. Nanopartikel aus Titandioxid sollen dabei die Stickoxidkonzentrationen an hoch belasteten Standorten durch photokatalytische Reaktionen verringern können. Denkbar ist hier die Beschichtung von geeigneten Oberflächen oder auch die Verwendung von TiO₂-versetztem Beton in horizontalen oder vertikalen Bauwerken. Nachdem unter Laborbedingungen ein hohes Potenzial zur Stickoxidminderung nachgewiesen wurde, soll im Zuge dieser Vorstudie festgestellt werden, welche Auswirkungen ein Einsatz von TiO₂ auf Oberflächen und Bauwerke haben kann. Weiterhin soll der Einfluss auf die akustischen Eigenschaften von schallabsorbierenden Oberflächen bei Behandlung dieser Oberflächen mit Suspension untersucht werden.

Untersuchung und Bewertung von straßenverkehrsbedingten Nährstoffeinträgen in empfindliche Biotope (84.102)
Ziel des Projekts ist die Erstellung eines praxisbezogenen Leitfadens zur Bewältigung des Themas Stickstoffeinträge im Rahmen von Fauna-Flora-Habitat (FFH)-Verträglichkeitsprüfungen und Ausnahmeverfahren für die Planung von Straßen. Der Leitfaden soll Aussagen zu allen notwendigen Arbeitsschritten enthalten. Dies betrifft zunächst die Bestimmung der Emissionsmengen stickstoffhaltiger Stoffe, die Modellierung der Ausbreitung in der Luft und der Deposition in Vegetationsbestände und Gewässer. Daran anknüpfend ist die Empfindlichkeit der verschiedenen FFH-Schutzgegenstände zu definieren, es sind Konventionen für die Bestimmung erheblicher Beeinträchtigungen aufzustellen und Vorschläge für mögliche Maßnahmen zur Schadensbegrenzung zu entwickeln.

Luftqualität an BAB (6390000)
Die 22. Bundesimmissionsschutzverordnung (BImSchV) fordert die Einhaltung von Grenzwerten der Luftschadstoffkonzentration für Schwefeldioxid (SO₂), Stickoxide (NO_x), Stickstoffdioxid (NO₂), Partikel (PM₁₀), Blei (Pb), Benzol (C₆H₆) und Kohlenmonoxid (CO). Darüber hinaus werden durch die neue 33. BImSchV neue Schwellen- und Zielwerte für Ozon (O₃) vorgegeben. Diese Grenzwerte werden auch bei Planfeststellungsverfahren im Zuge der Umweltverträglichkeitsprüfung zugrunde gelegt. Werden Überschreitungen dieser Grenzwerte prognostiziert, können bei Aufstellung eines Luftreinhalteplans zur Minderung der Luftverunreinigungen auch verkehrsbeschränkende Maßnahmen wie Fahrverbote oder Verkehrs- und Geschwindigkeitsbeschränkungen gefordert werden. Im Rahmen dieses Projektes werden die seit 1987 kontinuierlich laufenden Messungen der Luftschadstoffe Stickoxide, Ozon und Partikel an den Messquerschnitten der BASt durchgeführt. Dazu werden die Daten der Luftschadstoffe an drei Messquerschnitten erfasst, messstellenbezogen und vergleichend ausgewertet und für weitergehende Analysen in anderen Projekten aufbereitet. Die Ergebnisse der Messungen fließen darüber hinaus in die regelmäßige Überarbeitung und Aktualisierung des PC-Programms MLuS ein. Die über einen längeren Zeitraum erfassten Daten ermöglichen die Einschätzung der Auswirkungen von neuen oder veränderten Anforderungen.

Untersuchung und Bewertung von straßenverkehrsbedingten Nährstoffeinträgen in empfindliche Biotope (02.301)
Im Rahmen des Projekts wird ein praxisbezogener Leitfaden zur Bewältigung des Themas Stickstoffeinträge im Rahmen von Fauna-Flora-Habitat(FFH)-Verträglichkeitsprüfungen oder FFH-Ausnahmeverfahren für die Planung von Straßen erstellt. Der Leitfaden soll Aussagen zu allen notwendigen Arbeitsschritten enthalten. Dies betrifft zunächst die Bestimmung der Emissionsmengen stickstoffhaltiger Stoffe, die Modellierung der Ausbreitung in der Luft und der Deposition in Vegetationsbestände und Gewässer (Vor- und Zusatzbelastung). Daran anknüpfend ist die Empfindlichkeit der verschiedenen FFH-Schutzgegenstände (insbesondere FFH-Lebensraumtypen) zu definieren, es sind Konventionen für die Bestimmung erheblicher Beeinträchtigungen aufzustellen und Vorschläge für mögliche Maßnahmen zur Schadensbegrenzung zu entwickeln.

Konzentration und Frachten organischer Schadstoffe im Straßenabfluss (05.152)
Ziel des Projekts ist die Ermittlung von Konzentrationen und Frachten organischer Schadstoffen im Straßenabfluss, die nach der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EU WRRL) al prioritär eingestuft sind. Dazu werden Proben an mehreren Standorten an Bundesfernstraßen entnommen. Die Auswahl der Standorte erfolgt nach Kriterien wie beispielsweise Verkehrsbelastung, Fahrbahnbelag und möglichen Einflüsse aus dem unmittelbaren Verkehrsumfeld.

Aktualisierung der Datenbank MARLIS (02.296)
Um die Aktualität der Datenbank MARLIS zu gewährleisten, ist eine regelmäßige Überarbeitung der Inhalte notwendig. Im Rahmen der Aktualisierung sollen alle Maßnahmen (national und international) ausgewertet werden, die nach dem Abschluss der Recherchen zu MARLIS im Mai 2006 durchgeführt und veröffentlicht wurden. Die neu ermittelten Maßnahmen zur Luftreinhaltung an Verkehrswegen werden in MARLIS aufgenommen. Im jährlichen Turnus soll eine überarbeitete Version von MARLIS veröffentlich werden. Die Überarbeitung schließt insbesondere eine Erweiterung der Möglichkeiten der Datenbankabfragen ein, wobei insbesondere Anregungen und Wünsche aus den Rückmeldungen der Anwender berücksichtigt werden.

Entwicklung von technischen Möglichkeiten zur Vernetzung von Lebensräumen unter Brücken (02.261)
Straßenbrücken über Bach- und Flussläufe werden vielfach so ausgestattet, dass sie entsprechend der Eingriffsregelung in der Lage sind, Zerschneidungswirkungen der Straße auf Natur und Landschaft, insbesondere die Fauna, zu mindern. Bei den realisierten Maßnahmen ist jedoch vielfach eine unzureichende Effektivität und Funktionalität hinsichtlich der angestrebten Vernetzung zu beobachten. Limitierende Faktoren sind insbesondere die Wasserversorgung und die Belichtung, die die Entwicklung einer ausreichenden Vegetationsschicht verhindern. Ziel des Projekts ist es, zu prüfen, ob mittels technischer Bewässerungssysteme oder Querschnittsaufweitung eine Verbesserung der Vernetzungsfunktion erreicht werden kann. Abschließend werden die erreichbaren ökologischen Effekte den Herstellungs-/Betriebskosten sowie den Faktoren Zuverlässigkeit/Störanfälligkeit der geprüften System gegenübergestellt.

Dokumentation über Querungshilfen für Tiere und zur Vernetzung von Lebensräumen an Bundesfernstraßen in Deutschland (06638)
Ende 2001 wurde das Projekt "Minimierung von Zerschneidungseffekten" abgeschlossen, in dessen Rahmen 1998 eine Länderumfrage über realisierte Querungshilfen für Tiere über Straßen in Deutschland durchgeführt wurde. In der Zwischenzeit wurden einige neue Querungshilfen (Grünbrücken, Tierdurchlässe) errichtet und weitere geplant, die der Vernetzung von Lebensräumen dienen. Im Rahmen des Projekts sollen Informationen über die etwa 80 Grünbrücken, schätzungsweise ebenso viele Tierunterführungen sowie über zahlreiche ökologisch gestaltete Fließgewässerquerungen, Fischotter- und Kleintierdurchlässe aktualisiert oder erstmals erhoben werden, um den Ist-Zustand darzustellen und um diesbezügliche Aktivitäten des deutschen Straßenbaus zu dokumentieren. Für die betrachteten Bauwerke soll ein Abgleich mit dem Regelwerk "Merkblatt zur Anlage von Querungshilfen für Tiere und zur Vernetzung von Lebensräumen an Straßen" erfolgen. Bei entsprechender Eignung werden die Informationen über die Bauwerke so aufbereitet, dass sie als Richtgrößen für ein zu entwickelndes Verfahren zur Klassifizierung der Lebensraum-Verbundwirkung von Straßenbauwerken dienen können.