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Einfluss innerörtlicher Grünflächen und Wasserflächen auf die PM10-Belastung

Die Einhaltung von Grenzwerten der atmosphärischen Feinstaubbelastung in Städten ist ein aktuelles Problem der Luftreinhaltung. Im Rahmen eines Forschungsprojektes der Bundesanstalt für Straßenwesen wurden verschiedene innerstädtische Oberflächentypen auf ihre Fähigkeit untersucht, PM10-Partikel zu binden, um so die lokale Luftqualität zu verbessern.

Fotografie  von Messeinrichtungen für PM10 und Staubniederschlag im Straßennebenraum Messeinrichtungen für PM10 und Staubniederschlag (Bild: Langer, HU Berlin)

Problem

Die Belastung der bodennahen Luftschichten mit Partikeln (PM10) stellt derzeit ein bedeutendes Problem der Luftreinhaltung dar. Verschiedene Studien haben gezeigt, dass die Exposition mit Feinstäuben zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen und zu einer Lebensverkürzung führen können. Auf Grundlage dieser Erkenntnisse wurden in der EU Feinstaub-Grenzwerte eingeführt, die in der Bundesrepublik Deutschland zum Teil in national geltendes Recht umgesetzt wurden. Bei Überschreitungen der Grenzwerte müssen die zuständigen Behörden Luftreinhaltepläne erstellen, mit denen die Einhaltung der Grenzwerte erreicht werden soll. Möglich ist das durch eine Begrenzung der Partikel-Emission (zum Beispiel durch Einrichtung von Umweltzonen, die von Fahrzeugen mit hoher Partikelemission nicht befahren werden dürfen).

Untersuchungsmethode

Im Rahmen des Forschungsprojekts wurden verschiedene innerstädtische Oberflächen neben stark befahrenen Straßen auf ihr PM10-Bindungsvermögen untersucht. Berücksichtigung fanden Wasserflächen, Dachflächen, Flächenwert höherwüchsiger Vegetation, Gebäudebegrünungen sowie Straßenräume mit und ohne Baumbewuchs. Ausgewertet wurden die Messergebnisse von sechs Messstationen in Berlin und Karlsruhe über einen Zeitraum von Ende 2007 bis Mitte 2009. Für die Quantifizierung des PM10-Bindungsvermögens entscheidend war die Depositionsgeschwindigkeit. Diese wurde über die Antimon-Konzentrationen im PM10 und in der trockenen Deposition bestimmt. Die PM10-Probenahme und die Depositionserfassung erfolgten in 14-tägigen Intervallen. Zusätzlich wurde an drei Standorten mit höherwüchsiger Vegetation die Staubauflage auf den Blättern bestimmt. An diesen Standorten erfolgte zudem eine Bestimmung der nassen Deposition. Weitere PM10-Messungen wurden mit Messfahrzeugen durchgeführt.

Ergebnisse

An den nicht verkehrsexponierten Stationen wurden Depositionsgeschwindigkeiten zwischen 0,4 und 0,5 cm/s ermittelt. Höher lagen die Depositionsgeschwindigkeiten an den verkehrsexponierten Stationen (zwischen 0,8 bis 1,3 cm/s). Nicht verkehrsexponierte Wasserflächen im Einflussbereich von versiegelten Oberflächen und extensiv begrünte Dachflächen unterschieden sich nicht hinsichtlich ihrer Depositionseigenschaften für PM10-Partikel. Das Anlegen von Wasserflächen auf Flachdächern anstelle von extensiver Begrünung hat daher keinen Einfluss auf die PM10-Konzentrationen. Für die Blattoberflächen von Bäumen wurden, bezogen auf den gesamten Kronenraum, Depositionsgeschwindigkeiten von zusätzlich 0,5 cm/s bestimmt. Die erhöhten Depositionsgeschwindigkeiten an den Verkehrsstationen sind auf den dort vorhandenen größeren Massenanteil gröberer Partikel zurückzuführen .Die Untersuchungen weisen darauf hin, dass durch eine Oberflächengestaltung mit höherer Vegetation keine signifikanten Auswirkungen auf die PM10-Konzentrationen zu erwarten sind.

Folgerungen

Bepflanzungen im straßennahen Raum besitzen gegenüber Wasserflächen und begrünten Dachflächen nur geringfügig höhere Filterpotenziale. Der Wirkungsgrad der PM10-Bindung ist niedrig. Die Bepflanzung sollte aus niederwüchsiger Vegetation bestehen, die möglichst ganzjährig den Boden bedeckt und somit eine Wiederaufwirbelung der Partikel verringert. Höherwüchsige Vegetation in Form von Straßenbäumen sollte nicht zu dicht gepflanzt werden, um die Durchlüftung nicht zu behindern. Die Ergebnisse der Studie können als Grundlage für Modellrechnungen zur Ermittlung des für die Feinstaubreduktion erforderlichen Pflanzenbestandes einer Stadt dienen.

Zusatzinformationen

Forschung kompakt 03/11

Bericht

Einfluss innerörtlicher Grünflächen und Wasserflächen auf die PM10-Belastung
Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Heft V 202, 2010