V09-Schadstoffe

Question 1

Schadstoffbelastungen & ihre Wirkungen

Spezifische Emissionen PKW

Answer 1

(direkte Emissionen / Verkehrsaufwand): Kohlendioxid, Stickstoffoxide,
Feinstaub, NMVOC, Schwefeldioxid

Question 2

Schadstoffbelastungen & ihre Wirkungen

Spezifische Emissionen PKW

Answer 2

→ Verbesserung der Energieeffizienz & geringer Anstieg der PKW Verkehrsleistung → CO2
Emissionen sind im letzten Jahrzehnt konstant bzw. rückläufig (CO2 ist kein Schadstoff!)
→ Stickstoffoxid NO2 als Folge der Abgasgesetzgebung rückläufig → dennoch größte
Umweltrelevanz bzgl. Wirkungen von Straßenbauvorhaben auf Vegetation/Ökosysteme: Ozon,
Schwermetalle, Stickoxide → ABER: kein Rückgang bei Stickstoffdioxid Immissionen!

Question 3

Schadstoffbelastungen & ihre Wirkungen

Emission

Answer 3

Schadstofffreisetzung

Question 4

Schadstoffbelastungen & ihre Wirkungen

Immission

Answer 4

Schadstoffkonzentration, Arten: inerte Schadstoffe (bereits direkt im motorischen Abgas
enthalten, z. B. CO, NOx), durch chem. Umwandlung in Atmosphäre entstehende Schadst. (z. B. NO2)

Question 5

Schadstoffbelastungen & ihre Wirkungen

Feinstaub

Answer 5

Erfassung & Bewertung verkehrsbedingter Partikel-und Stickstoffoxidimmissionen

Question 6

Schadstoffbelastungen & ihre Wirkungen

Partikel

Answer 6

Particulate Matter (PM), menschlicher/ natürlicher
Ursprung, Klassifikation mit aerodynam. Durchmesser

Question 7

Schadstoffbelastungen & ihre Wirkungen

Partikelkategorien

Answer 7

Partikelgröße bestimmt Verweildauer &
Länge der Transportwege in Atmosphäre → Abnahme von Dieselpartikelemissionen durch Einsatz
von Partikelfiltern

Question 8

Schadstoffbelastungen & ihre Wirkungen

Schadwirkung von Feinstaub

Answer 8

Beeinträchtigung der Atemwege (Gefährdung v. a. durch PM2,5,
Anlagerung schädlicher Substanzen an große spezifische Oberflächen, auch geringe Grundbelastungen schädlich, keine untere Wirkungsschwelle), Trübung der Atmosphäre

Question 9

Schadstoffbelastungen & ihre Wirkungen

Wirkungen von Luftverunreinigungen

Answer 9

• CO (Kohlenmonoxid): Kopfschmerzen, Übelkeit, geringere Aufmerksamkeit, Bewusstlosigkeit

• NOx (Stickoxide): Lungenentzündung, erhöhter Blattabwurf bei Pflanzen, Korrosion bei
Nickel-Zink Legierungen

• SO2 (Schwefeldioxid): Reizung von Haut & Schleimhäuten, Atemwegserkrankungen,
Absterben & Zwergwuchs von Bäumen, beschleunigte Korrosion von Eisen, Stahl & Zink

Question 10

Schadstoffbelastungen & ihre Wirkungen

Wirkungen von Luftverunreinigungen

Answer 10

→ direkte Schäden an Pflanzen & Tieren, Veränderung von abiotischen Umweltfaktoren nach
Ablagerung, Verdrängung von bestimmten Arten & Lebensgemeinschaften

Question 11

Aufkommen und Planungsgrenzwerte

Gesamtbelastung durch Luftschadstoffe = Vorbelastung + Zusatzbelastung [µg/m3
]

Answer 11

→ Vorbelastung aus Tabellen & Erfahrungswerten aus RLuS (Richtlinien zur Ermittlung der Luftqualität an Straßen ohne/mit lockerer Randbebauung), Zusatzbelastung aus Berechnungsmodellen
(RLuS, numerische oder analytische Simulation)

Question 12

Aufkommen und Planungsgrenzwerte

Beurteilung von Luftschadstoffimmissionen

Answer 12

Immissionsgrenzwerte zum Schutz der menschlichen

Gesundheit & Vegetation nach 39. BImSchV → seit 2002: Einhaltung der Grenzwerte einklagbar

Question 13

Aufkommen und Planungsgrenzwerte

Anforderungen an Luftschadstoffuntersuchungen (Umfang, Inhalttiefe & Methodik einzelfallabh)

Answer 13

• „unerhebliche Fälle“ (bei relativ geringen Emissionen / größeren Distanzen zwischen Straße
& schutzbedürftigen Orten → Abschätzung mit Hilfe von Tabellenwerten ausreichend)

• „einfache Fälle“ (mit Emissions- & Ausbreitungsmodell des RLuS untersucht) → Anwendungsbed.: Verkehrsstärken >5000 Kfz/d, Geschwindigkeiten >50 km/h, Längsneigung bis 6%

• „schwierige Fälle“ (erhebliche Betroffenheit, komplizierte Ausbreitungsbedingungen
→ erfordern aufwändigere Modelle wie numerisch-analytische Modelle

Question 14

Aufkommen und Planungsgrenzwerte

Ausbreitungs- und Transportmodelle für Luftschadstoffe

Answer 14

• Analytische Modelle: Gauss-Modell, Box Modell
• Numerische Modelle: Lagrange Modell, Euler Modell
• Empirische Modelle: Screening Modelle

Question 15

Empirische Modelle – Verfahrensgrundlagen

Answer 15

• Emissionsermittlung nach HBEFA (Handbuch Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs)

→ Emissionsfaktoren pro km/Verkehrsvorgang in Abhängigkeit von Emissionsarten, Fahrzeugkategorien, Bezugsjahren, Schadstoffkomponenten, Verkehrssituationen, Längsneigung

Question 16

Empirische Modelle – Verfahrensgrundlagen

Answer 16

• Abklingverhalten der inerten Schadstoffe beruhend auf empirischen Untersuchungen
• Zusatzbelastung proportional zu Emissionen & umgekehrt zum Jahres-∅ der Windgeschw.

• Verschiedene Module des Berechnungsverfahrens: Grundmodell (einzelne Straße),
Tunnelmodell (Tunnelportale), Kreuzungsmodell, Abschirmmodell (an Lärmschirmen)

• Immissionsbestimmung – Inerte Schadstoffe:

Question 17

Numerische Modelle

Einfluss der Mischungsschichthöhe auf die Schadstoffkonzentration

Answer 17

mit Inversionsschicht sammeln

sich Rauch & Abgase wie unter Glocke, da kalte Luft schwerer als warme ist

Question 18

Numerische Modelle

Atmosphärische Einflüsse

Answer 18

Vertikale Temperaturprofil → Entstehung von Inversionen (stabile Luftschichtung/Stadtgrenzschicht), Windfeld → Strömungsveränderung durch Bebauung (Turbulenzen)

Question 19

Numerische Modelle

Lagrange‘sches Partikelmodell
Definition

Answer 19

(numerisches Ausbreitungsmodell, worauf in Technischer Anleitung
zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) verwiesen wird) → Modellierung der Trajektorien von punktförmigen Gas-/Aerosolpartikeln, die unabh. vonein. in turbulenter Strömung transportiert werden

Question 20

Numerische Modelle

Lagrange‘sches Partikelmodell

Vorteile

Answer 20

turbulente Diffusion, massenerhaltend, komplexe Geometrien, physikalische/chemische

Question 21

Numerische Modelle

Lagrange‘sches Partikelmodell

Eingangsdaten

Answer 21

mittlere Windkomponenten, Windfluktuation & Diffusionskoeffizienten (mit Hilfe
eines meteorologischen Vorschaltmodells), Geländedaten, Hinderniskataster

Question 22

Numerische Modelle

Lagrange‘sches Partikelmodell

Ergebnis

Answer 22

zeitliche Folge der räumlichen Verteilung der Konzentration

Question 23

Numerische Modelle

Lagrange‘sches Partikelmodell

Konzept

Answer 23

Simulationspartikel = Stichprobe der Bestandteile der Spurenstoffwolke, bewegen sich in
Zeitschritten der Länge τ

Question 24

Numerische Modelle

Lagrange‘sches Partikelmodell

Faktoren für Qualität der Ergebnisse

Answer 24

Qualität der Eingabedaten, Unsicherheit in Eingangsdaten (z. B.
Windrichtung), Varianz der turbulenten Windgeschwindigkeitsfluktuationen, Konzept des Modells,
Festlegung auf math. Prozesse → Vereinfachung, Art der numer. Realisierung, Diskretisierungsfehler

Question 25

Maßnahmen zur Schadstoffreduktion

planerische Maßnahmen

Answer 25

Verminderung der Fahrleistung (kurze Wege, Umweltzone, Durchfahrverbote für LKWs)

Question 26

Maßnahmen zur Schadstoffreduktion

Beeinflussung des Verkehrsablaufs

Answer 26

Beseitigung von Engpässen, Verkehrsleitsysteme (LKWRoutenkonzept), Optimierung der Lichtsignalsteuerung, alternative Knotenpunktformen (z.B.
Kreisverkehre), Geschwindigkeitsbeschränkungen

Question 27

Maßnahmen zur Schadstoffreduktion

Maßnahmen im Ausbreitungsbereich

Answer 27

Abstandvergrößerung, Abkapselung der Straße,

seitlicher Bewuchs