Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt

1 EINLEITUNG

Dem Schutzgut Luft ist als einer der Lebensgrundlagen ein besonderer Stellenwert im Rahmen einer UVU beizumessen, der sich zum einen aus der Tatsache ergibt, daß die in die Atmosphäre abgegebenen Schadstoffe von dem Umweltmedium Luft in den Boden, das Grund- und das Oberflächenwasser verlagert werden können. Zum anderen wirken Luftverunreinigungen schädigend auf Menschen, Tiere, Pflanzen und nicht zuletzt auf die Kultur- und sonstigen Sachgüter. Die Aufzählung verdeutlicht, daß sich Luftverschmutzungen direkt und indirekt auf alle im UVP-Gesetz erwähnten Schutzgüter auswirken.

1.1 Methodische Vorgehensweise

Die Bearbeitung des Themenkomplexes Luftschadstoffimmissionen erfordert in einem ersten Bearbeitungsschritt die genaue Festlegung des Untersuchungsumfanges. Hierzu ist es zunächst notwendig, die möglicherweise relevanten Luftschadstoffe zu bestimmen. In Abstimmung mit dem Germanischen Lloyd wurden folgende schiffs- und baggerspezifischen Parameter als relevante Abgaskomponenten festgelegt:

• Schwefeldioxid (SO₂)
• Summe der Stickoxide (NO_x)
• Kohlenmonoxid (CO)
• Kohlenwasserstoffe (HC)
• Ruß/Partikel

Die Analyse der aktuellen Immissionssituation beschränkt sich allerdings aufgrund der zur Verfügung stehenden Daten sowie aus fachlich-inhaltlichen Überlegungen lediglich auf die mengenmäßig bedeutsamen Luftverunreinigungen durch SO₂, NO₂ und Schwebstaub.

Die Hauptquelle von Stickoxiden ist die Freisetzung durch den Kraftfahrzeugverkehr, wobei das bei der Verbrennung freiwerdende NO durch hohe Instabilität gekennzeichnet ist, so daß in der Atmosphäre eine schnelle Umsetzung zu NO₂ stattfindet. Da aus diesem Grund keine Grenz-, Leit- oder Richtwerte für NO existieren, wird bei der Ermittlung der aktuellen Immissionssituation Stickstoffdioxid (NO₂) als Leitkomponente für die Kennzeichnung der Luftbelastung mit Stickoxiden herangezogen.

Schwefeldioxid (SO₂) entsteht im wesentlichen bei der Verbrennung von schwefelhaltigen Energieträgern (Kohle, Erdöl) in Kraft- und Fernheizwerken, in der Industrie, in Haushalten sowie im Verkehr. In den vergangenen 15 Jahren ist die SO₂-Belastung der Luft in der Bundesrepublik insbesondere durch den Einbau von Rauchgasentschwefelungsanlagen in Kraftwerke deutlich zurückgegangen. Im Zusammenhang mit der geplanten Fahrrinnenanpassung kommt diesem Luftschadstoff eine besondere Bedeutung zu, da der Schiffsverkehr wesentlich zur Emission von SO₂ beiträgt. In Hamburg ist der Schiffsverkehr mit einem Anteil von ca. 56% am gesamten verkehrsbedingten SO₂-Ausstoß der größte Verursacher von SO₂-Emissionen (UMWELTBEHÖRDE HAMBURG 1994). Die hohen SO₂-Emissionen resultieren aus der Verwendung von Schweröl als Brennstoff, einem Nebenprodukt der Erdölindustrie. Während im Dieselkraftstoff für Autos nur maximale Schwefelgehalte von 0,2% zulässig sind¹, schwankt der Schwefelgehalt in Schwerölen sehr stark und beträgt zwischen 2 und 5%. Derzeit gibt es keine genauen Angaben darüber, wieviel Schweröl welcher Qualität, d.h. mit welchem Schwefelgehalt, verbraucht wird. Allgemein war in den letzten Jahren jedoch ein Anstieg des Einsatzes schwefelhaltiger Schweröle als Brennstoff für Schiffsmotoren zu verzeichnen.

Die bei Dieselmotoren generell hohen Emissionen von Rußpartikeln hängen bei Schiffsmotoren offenbar auch vom Schwefelgehalt des Brennstoffs ab und steigen mit zunehmenden Schwefelgehalten an. Diese schiffsrelevanten Abgaskomponenten werden im Rahmen der Immissionsüberwachung überhaupt nicht erfaßt. Unter die Sammelbezeichnung Ruß fallen alle mehr oder weniger kugelförmigen Kohlenstoffteilchen in der Größenordnung von 5 bis 500 nm (0,005 bis 0,5 µm) Durchmesser. Unter der Prämisse einer eingeschränkten Vergleichbarkeit werden die im Rahmen der Immissionsüberwachung ermittelten Schwebstaub-Konzentrationen herangezogen. Die Bezeichnung Schwebstaub umfaßt alle festen Partikel in der Außenluft mit einer Teilchengröße von 0,001 bis 500 µm, d.h. die Schwebstaub-Messungen erfassen nicht nur Rußpartikel, sondern ein wesentlich umfangreicheres Spektrum sowohl größerer als auch kleinerer Teile. Die Komponente Schwebstaub wird daher nur im Rahmen der Erfassung des Ist-Zustandes berücksichtigt, um eine Aussage bezüglich der Vorbelastungen zu treffen.

Das bei unvollständigen Verbrennungen entstehende Kohlenmonoxid wird im wesentlichen durch den Kfz-Verkehr (ca. 73% der Gesamtemissionen) und durch Feuerungsanlagen verursacht. Dieser Luftschadstoff bleibt zum einen wegen der unzureichenden Datengrundlage unberücksichtigt, da an den betrachteten Meßstellen in Schleswig-Holstein keine und in Hamburg nur stellenweise CO-Messungen durchgeführt werden. Zum anderen, weil Untersuchungen zeigten, daß der Ausstoß von CO aufgrund des hohen Wirkungsgrades der Schiffsmotoren relativ gering ist (GERMANISCHER LLOYD 1993). Das Zuvorgesagte gilt ebenfalls für die Emission von Kohlenwasserstoffen. Einerseits erlauben die zur Verfügung stehenden Daten keine Einschätzung der derzeitigen Immissionssituation, da die Messung der Summe der Kohlenwasserstoffe in Hamburg sich nicht mit den Meßergebnissen in Schleswig-Holstein vergleichen läßt, wo verschiedene Kohlenwasserstoffverbindungen analysiert werden. Andererseits spielen die Kohlenwasserstoffe als Schadstoffkomponente in den Abgasen von Schiffsmotoren eine eher untergeordnete Rolle. Dies ergab ebenfalls die oben zitierte Studie.

1.2 Untersuchungsräume

In Anbetracht der nur von einzelnen Meßstationen zur Verfügung stehenden Daten, die als punktuell erhobene Daten nicht auf das gesamte Untersuchungsgebiet übertragen werden können, ist eine flächendeckende Beschreibung der aktuellen Immissionssituation nicht möglich. Die Beschreibung und Bewertung der Luftbelastung beschränkt sich daher auf drei Schwerpunkträume, deren Lage sich aus den Standorten mehrerer Luftmeßstationen ergibt. Es handelt sich um Meßstellen der Immissionsüberwachung in Schleswig-Holstein und des Luftmeßnetzes der Hansestadt Hamburg, die entweder im Untersuchungsgebiet oder in unmittelbarer Nähe zum Untersuchungsgebiet liegen. Trotz der oben genannten Einschränkungen spiegeln die Verhältnisse in den Schwerpunkträumen verschiedene Belastungssituationen wider, die bezogen auf das Untersuchungsgebiet der UVU auch als repräsentativ bezeichnet werden können.

Schwerpunktraum 1 mit der Meßstation Westerbüttel liegt in der Nähe des Industriegebietes Brunsbüttel. Bei dem Schwerpunktraum 2 handelt es sich um die Haseldorfer Marsch. In diesem ländlich geprägten Raum befindet sich die Meßstation Altendeich². Der Ballungsraum Hamburg bildet den Schwerpunktraum 3, wobei von den ursprünglich 23 Stationen des Hamburger Luftmeßnetzes vier im Gebiet des Hamburger Hafens liegende Stationen ausgewählt wurden (Abb. 1). Von diesen vier Stationen wurde der Standort "Hohe Schaar" 1993 aufgelöst, so daß hier nur Daten für den Zeitraum 1990 - 1992 vorliegen.

Die Stationen Buxtehude und Lüneburg werden nicht berücksichtigt, da die Betrachtung der Immissionsituation an diesen Standorten aufgrund der großen Entfernung keine Rückschlüsse auf die aktuelle Luftqualität im Untersuchungsgebiet der UVU zuläßt. Darüber hinaus ist aufgrund der Windverhältnisse eine maßnahmenbedingte Veränderung der Luftqualität in diesen Gebieten kaum zu erwarten. Wie die Windrichtungsverteilungen in Abbildung 2 verdeutlichen, herrschen in Buxtehude Winde aus Südwest und in Lüneburg aus Süd-Südwest vor. Der Ferntransport von Schadstoffen, die durch den Schiffsverkehr und die Baggeraktivitäten auf der Elbe entstehen, dürfte daher die Luftqualität in diesen Gebieten nur unwesentlich beeinflussen.

Abb. 1: Lage der Luftmeßstationen im Untersuchungsgebiet

Abb. 2: Windrichtungsverteilungen in Lüneburg und Buxtehude 1992 (NIEDERSÄCHSISCHES UMWELTMINISTERIUM 1992)

1.3 Datengrundlage

Für die Beschreibung und Bewertung der aktuellen Immissionssituation im Untersuchungsgebiet standen folgende Unterlagen zur Verfügung:

• Die Meßberichte der Immissionsüberwachung der Luft in Schleswig-Holstein für die Jahre 1990 bis 1993 (MNU 1991, MNU 1992, MNU 1993, MNU 1994).
• Die Jahresberichte für das Luftmeßnetz Hamburg der Jahre 1989/90 und 1990/91 (UMWELTBEHÖRDE HAMBURG 1991, 1992a).
• Die Monatsberichte 12/92 und 12/93 sowie 01/95 bis 12/95 für das Luftmeßnetz Hamburg (UMWELTBEHÖRDE HAMBURG 1992b, 1993, 1995).

1.4 Bewertungsverfahren

Das Verfahren zur Bewertung der aktuellen Immissionssituation ist in das Bewertungskonzept der UVS mit seinen allgemeinen Grundsätzen eingebunden. An dieser Stelle sei daher auf die entsprechenden Ausführungen im Kapitel 6 der UVS verwiesen.

Zur Bewertung der aktuellen Immissionssituation im Untersuchungsgebiet werden die Meßergebnisse der Parameter NO₂, SO₂ und Schwebstaub in eine fünfstufige Skala eingeordnet, wobei sich für die Abgrenzung der fünf Wertstufen unterschiedliche Grenz-, Richt-, Leit- und Schwellenwerte heranziehen lassen. Wo eine plausible Zuordnung einer Wertstufe zu einem Grenzwert o.ä. nicht möglich ist, erfolgt die Festlegung der Wertstufengrenze durch lineare Interpolation. Das Bewertungskonzept basiert in seinen Grundzügen auf dem vom TÜV NORD (1994) erstellten Gutachten über Bewertungsgrundlagen zum Schutzgut Luft.

Tab. 1: Definition der Wertstufen (verändert nach TÜV NORD 1994)

Bevor auf die Meßergebnisse in den drei Schwerpunkträumen eingegangen wird, sollen in diesem Kapitel zunächst die bei der Zuordnung der Wertstufen herangezogenen Grenz-, Richt- und Leitwerte erläutert werden.

Die in der "Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft" (TA LUFT 1986) definierten Grenzwerte besitzen rechtsverbindlichen Charakter im Genehmigungsverfahren von Anlagen. Ihre Eignung als Bewertungsgrundlage für umweltrelevante Planungen und Vorhaben ist allerdings mehr als umstritten, da sie weniger der Umweltvorsorge dienen, sondern vielmehr die technische Realisierbarkeit und wirtschaftliche Vertretbarkeit eines Vorhabens widerspiegeln. Den Ansprüchen einer dem Vorsorgeprinzip verpflichteten UVP genügen die Immissionswerte der TA Luft beispielsweise aus den folgenden Gründen nicht (vgl. hierzu KÜHLING 1990, KÜHLING & PETERS 1994):

• Die nach den derzeitigen wissenschaftlichen Erkenntnissen sehr bedeutsamen Kurzzeitbelastungen und Spitzenkonzentrationen finden in der TA Luft nicht ausreichend Berücksichtigung.
• Den Immissionswerten fehlt ein Sicherheitszuschlag, der Wissensdefiziten Rechnung trägt.
• Mit Ausnahme von SO₂ und Schwebstaub werden bei den Luftschadstoffen keine Synergismen durch das Zusammenwirken verschiedener Schadstoffe und Folgeeffekte durch Schadstoffakkumulation in Organismen und Nahrungskette in Betracht gezogen.
• Die Immissionswerte differenzieren nicht zwischen den einzelnen Schutzgütern (Mensch, Pflanze, Tier).

Nach KÜHLING (1990) eignen sich die Immissionswerte der TA Luft insbesondere deshalb nicht als Bewertungsgrundlage für eine UVP, da auch bei Unterschreitung der Werte schädliche Umwelteinwirkungen möglich sind und sich somit aus ihnen keine potentielle Gefährdung des Menschen ableiten läßt.

Die vom Verein Deutscher Ingenieure (VDI) in zahlreichen Richtlinien aufgestellten Maximalen Immissionswerte beziehen im Gegensatz zu den Immissionswerten der TA Luft nicht nur die Langzeitbelastung, sondern auch die kurzzeitigen Belastungsspitzen ein. Diese werden über die maximalen Halbstunden- (0,5-h-) und Tagesmittelwerte (24-h-Werte)³ erfaßt und ermöglichen somit eine Beurteilung der besonders schädlichen Spitzenkonzentrationen. Die in den Richtlinien für unterschiedliche Luftschadstoffe definierten Maximalen Immissionskonzentrationen (MIK) haben keine gesetzlich bindende Wirkung. Als Richtwerte sollen sie allerdings eingehalten werden und können somit als Ergänzung zu den Immissionswerten der TA Luft gelten.

Die WHO-Luftqualitätsleitlinien (WHO 1987) berücksichtigen ausschließlich mögliche Beeinträchtigungen der menschlichen Gesundheit und basieren auf toxikologischen und ökologischen Befunden. Die Immissionsgrenzwerte der Luftreinhalteverordnung der Schweiz (LRV 1985) stellen eine Art Umweltqualitätsziel für die Mitte der 90er Jahre dar, da bis zu diesem Zeitpunkt die hier definierten Grenzwerte eingehalten werden sollten. Im Sinne von Umweltqualitätszielen sollen auch die in mehreren Richtlinien des Rates der Europäischen Gemeinschaft festgelegten Richt- und Leitwerte für ausgewählte Schadstoffe (u.a. SO₂, NO₂ und Schwebstaub) den Schutz der menschlichen Gesundheit verbessern und zum langfristigen Schutz der Umwelt beitragen. Wichtig ist in diesem Zusammenhang das in den Richtlinien festgeschriebene Verschlechterungsverbot.

Die von KÜHLING (1986) aufgestellten Planungsrichtwerte stellen Mindeststandards zum Schutz vor schädlichen Immissionen dar, d.h. es handelt sich um gesetzlich nicht bindende Leitwerte, die ein bestimmtes Qualitätsziel im Sinne der Umweltvorsorge repräsentieren. Die Planungsrichtwerte von KÜHLING tragen insbesondere dem Verbesserungsgebot Rechnung, das langfristig auf eine Minimierung der Immissionen zielt.

Tab. 2: Ableitung der Wertstufen für die Jahresmittelwerte

Tab. 3: Ableitung der Wertstufen für die 98%-Werte

Tab. 4: Ableitung der Wertstufen für die maximalen Tagesmittelwerte

Tab. 5: Ableitung der Wertstufen für die maximalen Halbstundenwerte

Tab. 6: Festlegung der Wertstufengrenzen

Grundlage der Bewertung sind die Meßergebnisse der Immissionsüberwachung in Schleswig-Holstein und Hamburg für den Zeitraum von 1990 bis 1993 bzw. die Kurzzeitwerte des Jahres 1995 in Hamburg. Die Einstufung der einzelnen Parameter in eine Wertstufe ergibt sich aus der Tabelle 6. Lassen sich die Meßergebnisse des betrachteten Zeitraums mehreren Wertstufen zuordnen, so erfolgt die Einstufung anhand des arithmetischen Mittels der Meßwerte. Bei jedem der drei betrachteten Luftschadstoffe werden maximal vier Kriterien bewertet (Jahresmittelwert, 98%-Wert, 24-h-Wert, 0,5-h-Wert). Die abschließende Bewertung aller Luftschadstoffe erfolgt verbal-argumentativ.

Fußnoten:

1.) Verordnung über Schwefelgehalt von leichtem Heizöl und Dieselkraftstoff - 3. BImSchV.
2.) In MNU (1994) wird der Standort Westerbüttel als "industrienah" und der Standort Altendeich als "ländlich geprägt" eingestuft.
3.) Maximalwerte der gesamten Meßreihe bei Meßzeitintervallen von 30 Minuten bzw. 24 Stunden.

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