Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt

7.6. Luft

7.6.1 Luftqualität 7.6.1.1 Immission von Luftschadstoffen Für die Beschreibung und Bewertung der aktuellen Immissionssituation im Untersuchungsgebiet wurden mehrere Jahres- und Monatsberichte der Immissionsüberwachung in Schleswig-Holstein und des Hamburger Luftmeßnetzes ausgewertet (Zeitraum 1990 bis 1993, z.T. Daten aus dem Jahr 1995). Die Untersuchung der derzeitigen Luftbelastung erfolgt anhand der mengenmäßig bedeutsamen Luftverunreinigungen Schwefeldioxid (SO2), Stickstoffdioxid (NO2) und Schwebstaub. 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 (vgl. Abb. 7.6 - ). 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. Es werden folgende Meßstellen herangezogen:

Schwerpunktraum 1 "Westerbüttel" : Station Westerbüttel

Schwerpunktraum 2 "Haseldorfer Marsch" : Station Altendeich

  Schwerpunktraum 3 "Hamburg" : Stationen Waltershof, Steinwerder, Veddel und Hohe Schaar 1.) Zur Bewertung der aktuellen Immissionssituation im Untersuchungsgebiet werden die Meßergebnisse der oben genannten Parameter in eine fünfstufige Skala eingeordnet, wobei die Abgrenzung der fünf Wertstufen anhand unterschiedlicher Grenz-, Richt- und Leitwerte erfolgt. Zur Festlegung der Wertstufengrenzen wurden u.a. die Immissionswerte der TA Luft, die Maximalen Immissionswerte des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI), die Richt- und Leitwerte der EG, die WHO-Luftqualitätsleitlinien oder die Planungsrichtwerte nach KÜHLING (1986) herangezogen. Bei jedem der drei betrachteten Luftschadstoffe werden maximal vier Kriterien bewertet (Jahresmittelwert, 98%-Wert, maximaler Tagesmittelwert, maximaler Halbstundenwert; vgl. Tab. 7.6 - 1 und 7.6 - 2). Die abschließende Bewertung aller Luftschadstoffe erfolgt verbal-argumentativ. Die ausführliche Beschreibung des Bewertungsverfahrens ist dem MATERIALBAND IX der UVU zu entnehmen. Abb. 7.6 - 1: Lage der Luftmeßstationen im Untersuchungsgebiet

Tab. 7.6 - 1: Definition der Wertstufen (verändert nach TÜV NORD 1994)
 

WertstufeBelastungBeschreibung der ImmissionssituationGrenz-, Richt- und Leitwerte
Wertstufe 1 sehr gering Mittlere Immissionskonzentrationen in emittentenfernen Gebieten.o Vorsorgewert für heilklimatische Kurorte nach KÜHLING (1986).
Wertstufe 2 gering Die mittlere Immissionskonzentration liegt über der in emittentenfernen Gebieten, allerdings sind die Möglichkeiten der Flächennutzung noch nicht wesentlich eingeschränkt.

o Mindeststandard für Wohnsiedlungsflächen nach KÜHLING (1986).

o Grenzwerte der Schweizer Luftreinhalteverordnung (LRV 1985).

Wertstufe 3 mittel Empfindliche Flächennutzungen wie Erholung und/oder empfindliche Pflanzen können beeinträchtigt werden.

o EG-Leitwerte zur langfristigen Vorsorge für Gesundheit und Umweltschutz.

o Maximal Immissions-Konzentration nach VDI (Verein Deutscher Ingenieure).

Wertstufe 4 hoch Stark eingeschränkte Nutzungsmöglichkeiten, i.d.R. nur für Industrie- und Gewerbenutzung tolerierbar.

o Immissionswerte der TA-Luft zum Schutz vor Gesundheitsgefahren.

o WHO-Leitwerte für toxische Verunreinigungen (WHO 1987).

Wertstufe 5 sehr hoch Immissionswert zum Schutz vor Gesundheitsgefahren nach der TA-Luft wird überschritten. 

Tab 7.6 - 2: Wertstufengrenzen der Luftschadstoffe
 

Parameter

 

Wertstufe 1 2 3 4 5
Belastung sehr gering Gering mittel hoch sehr hoch

NO2

[µg/m3]      

JMW£ 20£ 30£ 50£ 80> 80
98%-Wert£ 70£ 100£ 140£ 200> 200
24-h-Wert£ 50£ 75£ 100£ 150> 150
0,5-h-Wert £ 100£ 150£ 200£ 250> 250

SO2

[µg/m3]      

JMW£ 20£ 50£ 80£ 140> 140
98%-Wert£ 70£ 150£ 250£ 400> 400
24-h-Wert£ 50£ 100£ 150£ 300> 300
0,5-h-Wert£ 100£ 200£ 500£ 1.000> 1.000

Schwebstaub

[µg/m3]    

JMW£ 40£ 75£ 110£ 150> 150
98%-Wert£ 75£ 150£ 225£ 300> 300
24-h-Wert£ 75£ 150£ 200£ 250> 250

Erläuterungen:

NO2 Stickstoffdioxid SO2 Schwefeldioxid µg/m3 Mikrogramm pro Kubikmeter JMW Jahresmittelwert: arithmetischer Mittelwert aller Einzelwerte eines Jahres 98%-Wert 98% der Summenverteilung aller Einzelwerte eines Jahres, d.h. 98% der Meßwerte eines Jahres unterschreiten diesen Wert 24-h-Wert maximaler Tagesmittelwert 0,5-h-Wert maximaler Halbstundenwert

Im folgenden werden die Ergebnisse der Immissionsmessungen in Schleswig-Holstein und Hamburg gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren bewertet. Die im Schwerpunktraum 1 an der Station Westerbüttel gemessenen NO2-Gehalte deuten auf eine sehr geringe bis geringe Belastung der Luft mit NO2 hin. Die Werte schwanken zwischen den Wertstufen 1 und 2, wobei die Jahresmittel- und 98%-Werte im Bereich der Wertstufe 1 und die Tagesmittel- und Halbstundenwerte im Bereich der Wertstufe 2 liegen (vgl. Tab. 7.6 - 3). Beim Schwefeldioxid (SO2) fällt auf, daß bei den Werten zur Ermittlung der kurzzeitigen Belastungsspitzen (Tagesmittel- und Halbstundenwert) eine mittlere Belastung (Wertstufe 3) besteht. Demgegenüber entsprechen die 98%-Werte einer geringen SO2-Belastung (Wertstufe 2) und die Jahresmittelwerte einer sehr geringen Luftbelastung (Wertstufe 1). Die derzeitigen Schwebstaub-Konzentrationen der Luft bewegen sich beim Jahresmittelwert im Bereich einer sehr geringen (Wertstufe 1) und bei den 98%- und Tagesmittelwerten im Bereich einer geringen Belastung (Wertstufe 2) der Luft. Die Immissionssituation im Schwerpunktraum 2, der Haseldorfer Marsch, läßt deutliche Parallelen zu den Verhältnissen in Westerbüttel erkennen. So deuten auch hier die Jahresmittel- und 98%-Werte der NO2-Konzentration auf eine sehr geringe Belastung (Wertstufe 1) und die Halbstundenwerte auf eine geringe Belastung (Wertstufe 2) der Luft hin. Die Tagesmittelwerte für NO2 kennzeichnen eine mittlere Belastung (Wertstufe 3) und unterscheiden sich somit von den in Westerbüttel ermittelten Werten (vgl. Tab. 7.6 - 3). Wie in Westerbüttel zeigen die Jahresmittelwerte der SO2-Gehalte eine sehr geringe Belastung (Wertstufe 1), die 98%-Werte eine geringe Belastung (Wertstufe 2) sowie die Tagesmittel- und Halbstundenwerte eine mittlere Belastung (Wertstufe 3) der Luft an. Entsprechend den Verhältnissen in Westerbüttel ist die Luft in der Haseldorfer Marsch sehr gering (Jahresmittelwerte) bis gering (98%- und Tagesmittelwerte) mit Schwebstaub belastet. Tab. 7.6 - 3: Luftbelastung in den Schwerpunkträumen Westerbüttel und Haseldorfer Marsch (Station Altendeich)
 

 Schwerpunktraum Westerbüttel Haseldorfer Marsch
Ø 1990-1993 Wertstufe Ø 1990-1993 Wertstufe

NO2

[µg/m3]  

Jahresmittelwert 19 1 20 1
98%-Wert 61 1 61 1
24-h-Wert 71 2 78 3
0,5-h-Wert 119 2 133 2

SO2

[µg/m3]  

Jahresmittelwert 10 1 11 1
98%-Wert 81 2 84 2
24-h-Wert 125 3 144 3
0,5-h-Wert 236 3 203 3

Schwebstaub

[µg/m3]  

Jahresmittelwert 23 1 28 1
98%-Wert 86 2 98 2
24-h-Wert 117 2 145 2
0,5-h-Wert 230 - 236 -

Erläuterungen:

Ø arithmetisches Mittel (gerundete Werte) Weitere Erläuterungen vgl. Tab. 7.6 - .2

Die Darstellung der Immissionssituation im Schwerpunktraum 3 "Hamburg" umfaßt die Auswertung von Langzeitwerten der 4 im Gebiet des Hamburger Hafens gelegenen Luftmeßstationen für den Zeitraum 1990 bis 1993 (vgl. Tab. 7.6 - 4). Darüber hinaus wurden zur Abschätzung der kurzzeitig wirksamen Spitzenbelastungen der Luft die in den Monatsberichten des Jahres 1995 dokumentierten Daten der Stationen Steinwerder und Veddel ausgewertet (vgl. Tab. 7.6 - 5)2.). Während im Gebiet des Hamburger Hafens eine im Jahresdurchschnitt mittlere NO2-Belastung (Wertstufe 3) besteht, lassen die 98%-Werte eine geringe Belastung (Wertstufe 2) der Luft erkennen. Bei den Tagesmittel- und Halbstundenwerten des Jahres 1995 zeichnet sich die Station Steinwerder durch eine mittlere Belastung aus, wohingegen die an der Station Veddel gemessenen Werte auf eine mittlere (24-h-Wert) bzw. sehr hohe Belastung (0,5-h-Wert) hindeuten. Die SO2-Gehalte sind im Jahresdurchschnitt an den Stationen Waltershof, Steinwerder und Veddel als gering (Wertstufe 2) und an der Station Hohe Schaar als sehr gering (Wertstufe 1) einzustufen. Die 98%-Werte bewegen sich dagegen an den Stationen Waltershof, Steinwerder und Hohe Schaar im Rahmen einer geringen (Wertstufe 2) und an der Station Veddel im Rahmen einer mittleren Belastung (Wertstufe 3). Während die Halbstundenwerte an den Stationen Steinwerder und Veddel eine hohe Belastung (Wertstufe 4) widerspiegeln, entsprechen die Tagesmittelwerte einer mittleren bis hohen Belastung. Die Luftbelastung mit Schwebstaub kann im Jahresdurchschnitt als gering (Wertstufe 2) eingestuft werden, wohingegen der 98%-Wert und der Tagesmittelwert auf eine mittlere Belastung schließen lassen. Tab. 7.6 - 4: Luftbelastung im Schwerpunktraum Hamburg
 

 

 Meßstation

Waltershof Steinwerder
Ø 1990-1993 Wertstufe Ø 1990-1993 Wertstufe

NO2

[µg/m3]

Jahresmittelwert 33 3 44 3
98%-Wert 91 2 93 2

SO2

[µg/m3]

Jahresmittelwert 25 2 36 2
98%-Wert 135 2 128 2

Schwebstaub

[µg/m3]

Jahresmittelwert 48 2 47 2
98%-Wert 159 3 153 3
Meßstation   Veddel Hohe Schaar
Ø 1990-1993 Wertstufe Ø 1990-19921 Wertstufe

NO2

[µg/m3]

Jahresmittelwert 45 3 35 3
98%-Wert 96 2 89 2

SO2

[µg/m3]

Jahresmittelwert 34 2 20 1
98%-Wert 180 3 101 2

Schwebstaub

[µg/m3]

Jahresmittelwert 52 2 43 2
98%-Wert 165 3 154 3

Erläuterungen:1 Der Standort Hohe Schaar wurde 1993 aufgelöst, so daß hier nur Daten für den Zeitraum von 1990 bis 1992 vorliegen.

Weitere Erläuterungen vgl. Tab. 7.6 - 2 und 7.6 - 3.

Tab. 7.6 - 5: Kurzzeitwerte an den Stationen Steinwerder und Veddel 1995
 

Meßstation

 

Steinwerder Veddel
Maximale Konzentration Wertstufe Maximale Konzentration Wertstufe

NO2

[µg/m3]  

24-h-Wert 94 3 88 3
0,5-h-Wert 172 3 252 5

SO2

[µg/m3]  

24-h-Wert 115 3 159 4
0,5-h-Wert 590 4 588 4

Schwebstaub*

[µg/m3]  

24-h-Wert 181 3 160 3
0,5-h-Wert - - - -

Erläuterungen:* In Hamburg werden bei Schwebstaubmessungen keine Halbstundenwerte ermittelt.

Weitere Erläuterungen vgl. Tab. 7.6 - 2und 7.6 - 3

Zusammenfassend zeigt sich, daß sich die Immissionssituationen der industrienah gelegenen Meßstation in Westerbüttel und der im ländlich geprägten Raum der Haseldorfer Marsch gelegenen Station Altendeich nur geringfügig unterscheiden. Während die Langzeitwerte (Jahresmittelwert und 98%-Wert) bei allen Parametern in den Schwerpunkträumen Westerbüttel und Haseldorfer Marsch eine sehr geringe bis geringe Belastung der Luft anzeigen, liegen die zur Kennzeichnung von kurzzeitigen Spitzenbelastungen wichtigen maximalen Tagesmittel- und Halbstundenwerte überwiegend im Bereich einer mittleren Belastung. Wie zu vermuten, erweist sich der Schwerpunktraum Hamburg als höher belastetes Gebiet. Während sich die Langzeitwerte im Bereich einer geringen bis mittleren Belastung bewegen, schwanken die kurzzeitigen Spitzenbelastungen zwischen einer mittleren und hohen Belastung der Luft. Bei NO2 wird sogar eine sehr hohe Belastung erreicht. Abb. 7.6 - 2: Bewertung der aktuellen Immissionssituation

7.6.1.2. Schiffsbedingte Abgasemissionen Für die Beschreibung der durch den Schiffsverkehr bedingten Abgasemissionen legte der GERMANISCHE LLOYD vier Untersuchungsräume (USR) fest, die sich durch unterschiedlich intensiven Schiffsverkehr auszeichnen und die im wesentlichen mit den für die Beschreibung der Immissionssituation gewählten Schwerpunkträumen übereinstimmen (vgl. Tab. 7.6 - und Abb. 7.6 - ). Die vom GERMANISCHEN LLOYD durchgeführte Berechnung der schiffsbedingten Emissionen basiert auf den Schiffsverkehrszahlen des Seelotsreviers Elbe (Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt -Außenstelle Nord- 1995) und des Amtes Strom- und Hafenbau (AMT STROM- UND HAFENBAU 1995d) aus dem Jahr 1994. Beide Statistiken erfassen nicht die kleineren Schiffseinheiten3.), so daß die Zahlen des gesamten Schiffsverkehrs höher liegen. Da die in den Statistiken registrierten Schiffe jedoch die maßgeblichen Abgasemittenten darstellen, können anhand der Ergebnisse der Berechnungen Aussagen über die schiffsbedingten Abgasemissionen getroffen werden. Als schiffsspezifische Abgaskomponenten wurden Stickoxide (NOx), Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (HC), Schwefeldioxid (SO2) sowie Ruß/Partikel ausgewählt. Tab. 7.6 - 6: Untersuchungsräume der Abgasemissionsbelastung
 

Untersuchungsraum (USR) Strom-km Länge
in km In nm

0 Cuxhaven

1 Brunsbüttel 2 Unterelbe von Tinsdal bis St. Margarethen 3 Hamburger Delegationsstrecke

701A - 748A

689A - 701A 639A - 689A 607,5A - 639A

47

12 50 31,5

25,37

6,47  26,99 16,19

Erläuterungen:

Strom-km = Strom-Kilometer Nm = nautische Meile

Abb. 7.6 - 3: Untersuchungsräume der Abgasemissionsbelastung

Die Ergebnisse der vom Germanischen Lloyd durchgeführten Abgasemissionsberechnungen sind in den Tabellen 7.6 - 7und 7.6 -8 zusammengestellt, wobei Tabelle 7.6 - 7 die absoluten Emissionen in Tonnen pro Jahr und Tabelle 7.6 - 8 die relative Emissionsbelastung pro nautischer Meile (nm) und Jahr wiedergibt. Generell hängt das Emissionsniveau in einem Untersuchungsraum von

der Anzahl der in dem USR verkehrenden Schiffe,

der Schiffsgröße,

dem Schiffstyp,

der Schiffsgeschwindigkeit sowie

der jeweiligen Leistung der Hauptmaschine und der Hilfsdiesel ab. Bei den Berechnungen des GERMANISCHEN LLOYDS zeigte sich, daß die Anzahl der Schiffsbewegungen die ausgestoßene Schadstoffmenge maßgeblich bestimmt. So weist der Untersuchungsraum 1 (Brunsbüttel) die höchste Emissionsbelastung pro nautischer Meile auf (Tab. 7.6 - ), weil dort die Gesamtzahl der auf der Seeschiffahrtsstraße Elbe verkehrenden Schiffe über 1000 BRT in der Kalkulation zu berücksichtigen ist. Neben den zwischen Hamburg und der See sowie den zwischen Hamburg und dem Nord-Ostsee-Kanal verkehrenden Schiffen, passieren auch die zwischen Cuxhaven und dem Nord-Ostsee-Kanal fahrenden Schiffe diesen Untersuchungsraum. Im Untersuchungsraum 0 (Cuxhaven) entfallen demgegenüber die zwischen Hamburg und dem Nord-Ostsee-Kanal verkehrenden Schiffe, so daß die auf die nautische Meile bezogenen Werte etwas niedriger liegen als im USR 1. Aufgrund der Länge des Reviers von 25,37 nm weisen die absoluten Emissionen in Tonnen pro Jahr in diesem USR das höchste Niveau auf (vgl. Tab. 7.6 - 7). Für die Berechnung der Abgasemissionen in den Untersuchungsräumen 2 und 3 werden als einheitliche Datengrundlage die vom Amt Strom- und Hafenbau ermittelten Schiffsdaten herangezogen, da generell alle in Hamburg ein- und auslaufenden Schiffe auch den Untersuchungsraum 2 (Unterelbe Tinsdal - St. Margarethen) passieren. Dadurch bleiben allerdings diejenigen Schiffe unberücksichtigt, die von Cuxhaven kommend die im USR 2 gelegenen Häfen (Stade, Wedel) ansteuern. Diese Schiffsbewegungen haben allerdings nur einen geringfügigen Einfluß auf die Abgasemissionen, da die Häfen nur wenig frequentiert sind und zudem nur von kleinen Schiffseinheiten angelaufen werden. Den Tabellen 7.6 - 7 und 7.6 - 8 läßt sich entnehmen, daß trotz gleicher Verkehrszahlen sowohl die absolute als auch die relative Emissionsbelastung im USR 3 höher ist als im USR 2. Diese Differenzen ergeben sich aus der unterschiedlichen Betriebsweise des Schiffsverkehrs. Und zwar resultiert der im Untersuchungsraum 3 (Hamburger Delegationsstrecke) zu verzeichnende Anstieg der Abgasemissionen hauptsächlich aus den Schadstoffausstößen des ruhenden Schiffsverkehrs, dessen Anteil an den Gesamtemissionen im Hafen ca. 88% beträgt.4.) Diese Emissionen gehen von den Hilfsdieselaggregaten aus, die während der Liegezeiten im Hafen zur Stromversorgung der Schiffe betrieben werden. Der relativ geringe Anteil des fließenden Verkehrs am schiffsbedingten Schadstoffausstoß läßt sich darauf zurückführen, daß der Leistungsbedarf und damit die Abgasemission der im Hafen verkehrenden Schiffe aufgrund ihrer niedrigen Geschwindigkeiten gering ist. Tab. 7.6 - 7: Absolute Abgasemissionen in den Untersuchungsräumen (USR)
 

Schadstoff Abgasemissionen in Tonnen pro Jahr
USR 0   USR 1   USR 2   USR 3
Fließender Verkehr Ruhender Verkehr Gesamt
NOx7.4342.3303.1964062.9073.313
CO88227838552392444
HC2397610816130146
SO24.6841.4912.1092762.1082.384
Ruß/Partikel65720829240305345

Erläuterungen:

USR Untersuchungsraum NOx Stickoxide CO Kohlenmonoxid HC Kohlenwasserstoffe SO2 Schwefeldioxid

Tab. 7.6 - 8: Abgasemissionen pro nautischer Meile in den Untersuchungsräumen
 

Schadstoffart Emissionen in Tonnen pro nautischer Meile (nm) und Jahr
USR 0 25,37 nm USR 1 6,47 nm USR 2 26,99 nm USR 3 16,19 nm
NOX 293,1 360,2 118,4 204,7
CO 34,8 43,0 14,3 27,5
HC 9,4 11,8 4,0 9,1
SO2 184,7 230,5 78,2 147,3
Ruß/Partikel 25,9 32,2 10,8 21,4

Erläuterungen:

vgl. Tab. 7.6 - 7

  7.6.1.3 Anteil des Schiffsverkehrs an der Immissionsbelastung Der Anteil der schiffsbedingten Abgasemissionen an der Immissionsbelastung läßt sich anhand der zur Verfügung stehenden Unterlagen nur sehr grob abschätzen. Grundsätzlich zeichnet sich der Schiffsverkehr durch hohe NOx- und SO2-Emissionen aus und trägt mittlerweile wesentlich zur Belastung der Luft mit diesen Schadstoffen bei. Nach Schätzungen liegt der Anteil des Schiffsverkehrs am gesamten verkehrsbedingten SO2-Ausstoß in Hamburg bei 56% (UMWELTBEHÖRDE HAMBURG 1994). Detaillierte Untersuchungen über den Einfluß der schiffsbedingten Abgasemissionen an verschiedenen Immissionsorten gibt es bislang nicht. In Anbetracht der zuvor geschilderten Problematik kann der Versuch, einen Bezug zwischen den errechneten schiffsbedingten Emissionen und den Immissionen an einer Meßstation herzustellen, nur in einer stark vereinfachten Form erfolgen. Die in diesem Zusammenhang getroffenen Aussagen stellen Trendaussagen dar, wobei zu beachten ist, daß sich die Immissionen an einem Ort nur teilweise auf die schiffsbedingten Emissionen zurückführen lassen. Der Einfluß anderer Quellen (Kfz-, Schienen- und Luftverkehr, Kraftwerke, Industrie- und Entsorgungsanlagen sowie Hausbrand) oder klimatische Einflüsse auf die Immissionen bleiben im Rahmen dieser Untersuchung unberücksichtigt. Die im ländlich geprägten Raum der Haseldorfer Marsch gelegene Station Altendeich eignet sich am besten dazu, einen Bezug von Abgasemissionen und Schadstoffimmissionen herzustellen. Zum einen befindet sich die Station in unmittelbarer Elbnähe und weist daher eine geringe Entfernung zu der Emissionsquelle "Schiffsverkehr" auf. Zum anderen sind keine bedeutenden lokalen Emittenten (Straßenverkehr, Industrie, Kraftwerke) in unmittelbarer Nähe vorhanden. Die in Altendeich ermittelten Langzeitwerte (Jahresmittelwert und 98%-Wert) weisen auf eine sehr geringe bis geringe Belastung der Luft mit NO2, SO2 und Schwebstaub hin. Bei den kurzzeitigen Spitzenbelastungen (Tagesmittel- und Halbstundenwert) herrscht hingegen eine mittlere Belastung der Luft. Eine Beeinflussung der an der Station Altendeich gemessenen Immissionen durch den Schiffsverkehr ist nur bei den Kurzzeitwerten denkbar, wenn sich mehrere große Schiffe gleichzeitig auf Höhe der Station Altendeich befinden bzw. diese passieren. Der im Hamburger Hafen zu verzeichnende Anstieg der Emissionen des Schiffsverkehrs geht mit einer höheren Immissionsbelastung einher, wobei sich in diesem Gebiet zahlreiche andere Emittenten (insbesondere Industrie, Kraftwerke) befinden, die die Schadstoffbelastung der Luft wesentlich prägen. Während der Schiffsverkehr die SO2-Langzeitwerte nur unwesentlich beeinflußt, sind Auswirkungen auf die SO2-Kurzzeitwerte aufgrund der besonderen Betriebsweise der Schiffe im Hamburger Hafen (Abgasemissionen des ruhenden Schiffsverkehrs und bei bestimmten Manövern der an- und ablegenden Schiffe) vermutlich vorhanden. Mit den zur Verfügung stehenden Unterlagen läßt sich der Anteil des Schiffsverkehrs an der Immissionsbelastung jedoch nicht exakt quantifizieren. 7.6.2 Lärm Die nach dem UVPG vorgeschriebene Beschreibung und Bewertung des derzeitigen Umweltzustandes schließt beim Schutzgut Luft auch den Aspekt der Schallimmissionen ein. Im Zusammenhang mit der geplanten Fahrrinnenanpassung sind neben dem fließenden Schiffsverkehr auch die während der Bauphase eingesetzten Bagger als relevante Geräuschquellen näher zu untersuchen. 7.6.2.1. Untersuchungsräume Die Untersuchung der Lärmbelastung konzentriert sich auf einzelne Untersuchungsräume, da eine flächendeckende Erhebung der Situation - wie bei dem Aspekt der Luftqualität - auf Grundlage der zur Verfügung stehenden Daten nicht möglich ist. Bei den Untersuchungsräumen handelt es sich zum einen um den Abschnitt der Hamburger Delegationsstrecke zwischen Othmarschen und Blankenese (vgl. Abb. 7.6 - ). Die dort vorhandenen Wohngebiete befinden sich in einer geringen Entfernung zum Fahrrinnenrand und weisen demzufolge eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Schallimmissionen auf. Darüber hinaus kommen nach Angaben des Amtes Strom- und Hafenbau in diesem Bereich Eimerkettenbagger zum Einsatz, um die am nördlichen Fahrrinnenrand vorhandenen Ton- und Mergelschichten zu entfernen. Da die Auswertung von älterem Datenmaterial ergab, daß von den Eimerkettenbaggern sehr hohe Schallemissionen ausgehen, stellen die geplanten Einsatzgebiete von Eimerkettenbaggern potentiell durch Schallimmissionen beeinträchtigte Bereiche dar. Zum anderen wurden im Bereich der Unterelbe zur Beurteilung der Schallimmissionen durch den fließenden Schiffsverkehr der Abschnitt zwischen der Einmündung des Nord-Ostsee-Kanals und dem Elbehafen Brunsbüttel sowie zur Abschätzung der baggerbedingten Schallimmissionen zwei Baggerfelder unterschiedlicher Länge als Untersuchungsräume festgelegt (vgl. Kap. 9.6, Abb. 9.6 - 3 und 9.6 - 4). Im Gegensatz zur Hamburger Delegationsstrecke liegen diese Untersuchungsräume alle mindestens 200 m vom Ufer entfernt und die nächste Wohnbebauung befindet sich in der Regel erst einige hundert Meter hinter der Uferlinie. 7.6.2.2 Bewertungsverfahren Die Beurteilung von Lärmbelastungen erfolgt auf der Grundlage verschiedener Gesetze, Richtlinien und Verordnungen. Im Falle der geplanten Fahrrinnenanpassung ist zwischen den Lärmeinwirkungen durch die Ausbaubaggerungen und den durch den Schiffsverkehr verursachten zu unterscheiden. Bei den während der Bauphase eingesetzten Eimerketten- und Hopperbaggern handelt es sich um Baumaschinen im Sinne der "Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Schutz gegen Baulärm" (AVV Baulärm). Zur Bewertung der vom fließenden Schiffsverkehr verursachten Schallimmissionen findet sich nur in der DIN 18005, Teil 1 (Schallschutz im Städtebau) eine für dieses Projekt geeignete Berechnungsvorschrift. In Tabelle 7.6 - 9 sind die im Zusammenhang mit der Fahrrinnenanpassung relevanten Orientierungs- und Richtwerte zusammengestellt. Tab. 7.6 - 9: Immissionsricht- bzw. Orientierungswerte
 

Nutzungsgebiet Orientierungs- bzw. Richtwert [dB(A)]
Schiffsverkehr1 Baulärm2
Tag Nacht 22:00 h - 6:00 h Tag Nacht 22:00 h - 7:00 h
Reine Wohngebiete 50 40 50 35
Parkanlagen 55 55 - -
Mischgebiete 60 50 60 45
Gewerbegebiete 65 55 65 50

Erläuterungen:

1 Orientierungswerte nach DIN 18005/Teil 1, Beiblatt 1 2 Immissionsrichtwerte der AVV Baulärm

Zur Bewertung der schiffs- und baggerbedingten Schallimmissionen werden die für die jeweilige Geräuschquelle ermittelten Beurteilungspegel mit dem jeweils anzusetzenden Richt- bzw. Orientierungswert verglichen. Die sich aus dem Vergleich des berechneten Beurteilungspegels mit dem zulässigem Richt- bzw. Orientierungswert ergebende Differenz D stellt schließlich die Grundlage für die Bewertung der Schallimmissionen dar (vgl. Tab. 7.6 - 10). Tab. 7.6 - 10: Wertstufen-Schema für die Bewertung der Schallimmissionen
 

Wertstufe Differenz D Bewertung
Wertstufe 1 D < -10 dB Keine bis sehr geringe Belastung
Wertstufe 2 -10 dB £ D < -5 dB Geringe Belastung
Wertstufe 3 -5dB £ D £ 0 dB Mittlere Belastung
Wertstufe 4 0 dB <D £  5dB Hohe Belastung
Wertstufe 5 D > 5dB Sehr hohe Belastung

In Anbetracht spezifischer Merkmale bei der Ausbreitung des von Schiffen abgestrahlten Schalls berücksichtigte der GERMANISCHE LLOYD bei der Ermittlung des Beurteilungspegels einen Ruhe-Bonus von 5 dB(A), der von dem nach DIN 18005 errechneten Immissionspegel abgezogen wurde. Da sich das Vorbeifahrtgeräusch eines Schiffes durch einen langsamen Pegelanstieg und -abfall sowie durch längere Ruhepausen zwischen den einzelnen Vorbeifahrten auszeichnet, läßt sich die Störwirkung des Schiffsverkehrslärms nicht mit dem Straßenverkehrslärm, sondern eher mit Schienenverkehrslärm vergleichen. Bei der Bewertung der Schallimmissionen während der Bauphase erhöhte der GERMANISCHE LLOYD den nach der AVV Baulärm heranzuziehenden Immissionsrichtwert um 5 dB(A), da die Bauphase zeitlich befristet ist und im Sinne des Immisssionsschutzes als "seltenes" Ereignis5.) eingestuft werden kann. Die Ermittlung der Differenz D zur Bewertung der Geräuschimmissionen durch den fließenden Schiffsverkehr und die während der Bauphase eingesetzten Bagger umfaßt folgende Rechenschritte:
 

Ermittlung der Differenz D
SchiffsverkehrBeurteilungspegel - Ruhe-Bonus von 5 dB(A) - Orientierungswert nach DIN 18005
BauphaseBeurteilungspegel - [Richtwert nach AVV Baulärm + 5 dB(A)]

7.6.2.3 Beschreibung der Schallquellen Schiffsverkehr auf der Elbe Bei den auf der Unterelbe verkehrenden Schiffen handelt es sich um Seeschiffe, seegängige Binnenschiffe und Binnenschiffe. Die Kategorie der Seeschiffe umfaßt neben den Containerschiffen auch Tankerschiffe, Massengutfrachter (Bulkcarrier), Stückgutfrachter, Passagierschiffe etc. von z.T. sehr unterschiedlicher Größe und Bauart. Die Hauptgeräuschquelle dieser Schiffe ist das Maschinengeräusch, das über den Schornstein und die stählerne Außenhaut (oder direkt über offenstehende Maschinenraumtüren) abgestrahlt wird. Bei größeren Seeschiffen können vor allem in größeren Entfernungen die durch den Bugschwell am Schiff verursachten Wassergeräusche die Maschinengeräusche überlagern. Die Berechnung der schiffsbedingten Schallimmissionen erfolgt nach einem in der DIN 18005, Teil 1 enthaltenen Berechnungsverfahren. Für den fließenden Verkehr der Berufsschiffahrt wird hier unabhängig von der Art der Schiffe ein längenbezogener Schalleistungspegel (LWA') von 75 dB(A) angenommen. Um zu überprüfen, ob sich dieser Wert auch auf den Schiffsverkehr der Unterelbe übertragen läßt, führte der GERMANISCHE LLOYD im Oktober 1995 auf der westlichen Mole des Mühlenberger Jollenhafens Messungen der Vorbeifahrtpegel verschiedener Schiffe durch. Die Messungen ergaben bei den Seeschiffen keine Überschreitung des längenbezogenen Schalleistungspegels von 75 dB(A), wobei sich insbesondere die Containerschiffe unabhängig von ihrer Größe durch eher niedrige Schalleistungspegel von 71 dB(A) (bei 260 TEU) bis 72 dB(A) (bei 3300 TEU) auszeichnen. Binnenschiffe fallen demgegenüber durch höhere Vorbeifahrtpegel von bis zu 78 dB(A) auf, die vermutlich aus der kleineren Bauart und der damit verbundenen geringeren Abschirmung des Maschinengeräusches resultieren. Aus den Ergebnissen der Messungen läßt sich somit der Schluß ziehen, daß ein Überschreiten von 75 dB(A) auch bei den zukünftigen Containerschiffen (mit über 4000 TEU) nicht zu erwarten ist. Da ein längenbezogener Schalleistungspegel von 75 dB(A) sogar noch einen geringen "Puffer" beinhaltet, eignet sich dieser Wert zur Berechnung der Schallemissionen des Schiffsverkehrs. Hopperbagger Hinsichtlich der Emission von Schall unterscheidet sich ein Hopperbagger praktisch nicht von einem langsam fahrenden Seeschiff mittlerer Größe. Abgesehen vom gelegentlichen Ablassen des überflüssigen Spülwassers verursacht der Hopperbagger oberhalb der Wasseroberfläche keine zusätzlichen Geräuschemissionen. Die auf der Grundlage von Vorbeifahrtmessungen an einem Hopperbagger (Laderaumkapazität 2500 m3) berechneten längenbezogenen Schalleistungspegel betragen 73 dB(A). Analog zur Vorgehensweise beim Schiffsverkehr wird der Ausbreitungsrechnung ein längenbezogener Schalleistungspegel von 75 dB(A) zugrundegelegt, den aller Voraussicht nach auch Hopperbagger mit einer Laderaumkapazität von 4000 m3 einhalten. Bei der Bestimmung des Vorbeifahrtpegels wurden nicht die Pegelmaxima berücksichtigt, die beim Ablassen von überflüssigem Spülwasser entstehen (seltenes Ereignis, das von anderen natürlichen Wassergeräuschen kaum zu unterscheiden ist) oder sich auf Quietschgeräusche der Saugtrossen zurückführen lassen (Geräusche treten bei entsprechender Wartung nicht auf). Eimerkettenbagger Die Geräuschemissionen eines Eimerkettenbaggers resultieren im wesentlichen aus

dem Quietschen der Eimerkette bei ungeschmierter Kette,

dem Umschlagen der Eimer am höchsten Punkt sowie

dem Poltern von Steinen und Geröll im Schüttkanal. Zur Ermittlung des Schalleistungspegels führte der GERMANISCHE LLOYD Emissionsmessungen an zwei vom Amt Strom- und Hafenbau im Rahmen der Unterhaltungsbaggerei eingesetzten Eimerkettenbaggern durch. Im Vergleich zu den Hopperbaggern zeichnen sich die Eimerkettenbagger durch wesentlich höhere Geräuschemissionen aus, wobei die absoluten Pegelspitzen von der Art des gebaggerten Materials abhängen. So erreicht der mit einer geschmierten Eimerkette ausgestattete "Donar" bei der Entnahme von sandigen Sedimenten einen mittleren Schalleistungspegel von 107 dB(A). Bei geröllhaltigem Material erhöht sich der Pegel auf 117 dB(A). Bei dem mit einer ungeschmierten Kette operierenden "Heimdall" beträgt der mittlere Schalleistungspegel beim Baggern von Schlick 113 dB(A). Da im Verlauf der Messung am "Heimdall" nur Schlick gebaggert wurde und andere Daten nicht zur Verfügung standen, mußte der Schalleistungspegel beim Baggern von Geröll auf Grundlage der am "Donar" gemessenen Daten berechnet werden. Der auf diese Art ermittelte Schalleistungspegel beträgt 119 dB(A) und wird der Schallausbreitungsberechnung zugrunde gelegt. Dieser Schalleistungspegel könnte sich allerdings als zu niedrig erweisen, da nach Aussagen der TdV die Ausbauarbeiten bei privaten Baggerunternehmen in Auftrag gegeben werden. Die von Privatunternehmen angebotenen Eimerkettenbagger sind aus Kostengründen i.d.R. nicht mit einer geschmierten Eimerkette ausgestattet und haben Eimer mit einem Fassungsvermögen von bis zu 1000 l. Bei einem Einsatz privat betriebener Eimerkettenbagger ist daher allein aufgrund des Kettenquietschens mit noch höheren Schallemissionen zu rechnen. Tab. 7.6 - 11: Schallemissionskenngrößen von Eimerkettenbaggern mit ungeschmierter bzw. geschmierter Eimerkette
 

Gerät Fassungsvermögen der Eimer Material LWA [dB(A)]
DONAR Geschmierte Eimerkette 650 l Sand 107
Mergel 117
HEIMDALL Ungeschmierte Eimerkette 500 l Schlick 113
Mergel 119*

Erläuterungen:

LWA mittlerer Schalleistungspegel (inkl. Impulszuschlag) * berechneter Wert (vgl. Text)

7.6.2.4 Beschreibung und Bewertung der derzeitigen Lärmbelastung Die Beschreibung und Bewertung der aktuellen Lärmbelastung bezieht sich ausschließlich auf den fließenden Schiffsverkehr. Den Anteil der Unterhaltungsbaggerungen an der Immissionsbelastung schätzt der GERMANISCHE LLOYD wegen der Seltenheit der Baggereinsätze gegenüber dem ständig einwirkenden Schiffsverkehr als vernachlässigbar ein. Die Bewertung der Schallimmissionen erfolgt nach der in Kap.7.6.2.2 beschriebenen Methodik. Zur Ermittlung der schiffsbedingten Schallbelastung wurde auf Grundlage der von den TdV zur Verfügung gestellten Schiffsverkehrsdaten zunächst eine Schallausbreitungsrechnung durchgeführt und in einem Schallimmissionsplan dargestellt. Im Bereich der Hamburger Delegationsstrecke führte der GERMANISCHE LLOYD darüber hinaus Einzelpunktberechnungen für insgesamt 14 Immissionspunkte durch (vgl. Abb. 7.6 -4 ). Abb. 7.6 - 4: Lage der Immissionspunkte

In den ufernahen Wohngebieten zwischen Othmarschen und Blankenese erreicht der derzeitige schiffsbedingte Beurteilungspegel Werte von 45 dB(A) bis 50 dB(A). Nach Abzug des Ruhe-Bonus ergeben sich bei dem Vergleich mit dem hier anzusetzenden Orientierungswert für reine Wohngebiete Unterschreitungen von 5 bis 10 dB(A) [Differenz D : -5 bis -10 dB(A)], was tagsüber einer geringen Belastung und somit der Wertstufe 2 entspricht. In Gebieten, die mehr als 200 m (Raum Blankenese und Nienstedten) bzw. mehr als 120 m (Raum Othmarschen) vom Ufer entfernt liegen, beträgt die Richtwertunterschreitung mehr als 10 dB(A) und es herrscht eine sehr geringe Lärmbelastung (Wertstufe 1). Obwohl sich die Beurteilungspegel in der Nacht nicht verändern, sind die Lärmimmissionen aufgrund des nachts um 10 dB(A) niedrigeren Richtwertes anders zu bewerten: In den ufernahen Wohngebieten führt dies zu einer Verschiebung der Wertstufe von 2 auf 4, d.h. eine tagsüber geringe Belastung wird nachts zu einer hohen Belastung (vgl. Tab. 7.6 - ). Mit zunehmender Entfernung vom Ufer nimmt wiederum die Belastung ab, so daß in einer Entfernung von ca. 200 m (Blankenese und Nienstedten) bzw. ca. 120 m (Othmarschen) die Wertstufe 3 erreicht wird. Tab. 7.6 - 12: Bewertung der Lärmimmissionen durch den derzeitigen Schiffsverkehr an ausgewählten Immissionspunkten entlang der Hamburger Delegationsstrecke
 

Immissionspunkt Beurteilungspegel [dB(A)] Tag Nacht
Differenz D Wertstufe Differenz D Wertstufe
IP 1 46,7 -8,3 2 +1,7 4
IP 5 46,6 -8,4 2 +1,6 4
IP 7 47,3 -7,7 2 +2,3 4
IP 8 48,9 -6,1 2 +3,9 4
IP 14 45,6 -9,4 2 +0,6 4

Erläuterungen:

IP 1 Immissionspunkt Differenz D Beurteilungspegel - Ruhe-Bonus von 5 dB(A) - Orientierungswert nach DIN 18005

Inwieweit die betroffenen Anwohner die schiffsbedingten Schallimmissionen in der Nacht tatsächlich als Belästigung empfinden, konnte im Rahmen des Fachgutachtens nicht geklärt werden. Neben dem Schiffsverkehr tragen in diesen Gebieten vor allem der Straßenverkehr (Elbchaussee) und der von den Containerumschlaganlagen im Hamburger Hafen ausgehende Gewerbe- und Industrielärm zur Gesamtbelastung bei. Vermutlich spielen diese Geräuschquellen auch für das subjektive Empfinden der Betroffenen die größere Rolle. Die für die Hamburger Delegationsstrecke getroffenen Aussagen gelten ebenfalls für die Unterelbe bis zum Hafen Bützfleth. Um die Auswirkungen des derzeitigen Schiffsverkehrs auf die Lärmbelastung in diesem Abschnitt unterhalb Hamburgs zu beurteilen, soll eine auf der Insel Lühesand vorhandene Siedlung mit Wochenendhäusern näher betrachtet werden. Bei Wochenendhäusern und Ferienhaussiedlungen gelten nach DIN 18005 die gleichen Richtwerte wie in reinen Wohngebieten. Da sich die Wochenendhäuser auf der Insel Lühesand in einem Abstand von ca. 400 m zum Fahrrinnenrand befinden, beträgt der am Immissionsort vorhandene Beurteilungspegel 42,6 dB(A)6.), was tagsüber einer sehr geringen und nachts einer mittleren Belastung entspricht. Unterhalb des Hafens Bützfleth steigen mit der Anzahl der Schiffspassagen auch die Beurteilungspegel. Die Erhöhung gegenüber dem untersuchten Teilbereich der Hamburger Delegationsstrecke beträgt zwischen dem Elbehafen Brunsbüttel und dem Nord-Ostsee-Kanal maximal 1,5 dB(A) und bei Cuxhaven maximal 3,0 dB(A). Bei der Bewertung der schiffsbedingten Schallimmissionen in diesen Bereichen sind neben der Entfernung zwischen Fahrrinnenrand und Immissionsort vor allem die in Abhängigkeit von der Nutzung unterschiedlich hohen Richtwerte zu beachten. Da es sich überwiegend um ländlich geprägte Gebiete handelt, gelten überwiegend auch die im Vergleich zu den reinen Wohngebieten nach DIN 18005 um 10 dB(A) höheren Richtwerte für Mischgebiete. Die Entfernung zwischen Fahrrinnenrand und Immissionsort beträgt unterhalb von Bützfleth mindestens 300 m Luftlinie. Tabelle 7.6 - läßt sich entnehmen, daß bei dieser Entfernung der durch den derzeitigen Schiffsverkehr verursachte Beurteilungspegel 45,6 dB(A) beträgt. Bezogen auf die für reine Wohngebiete definierten Richtwerte herrscht somit tagsüber eine geringe (Wertstufe 2) und nachts eine hohe Lärmbelastung (Wertstufe 4). In ländlich geprägten Gebieten ergibt sich hingegen aufgrund des um 10 dB(A) höheren Richtwertes für Mischgebiete tagsüber eine sehr geringe (Wertstufe 1) und nachts eine geringe Belastung (Wertstufe 2). Die tatsächliche Lärmbelastung in diesen Gebieten wird allerdings vermutlich niedriger sein, da die Wohnbebauung in der Regel hinter einem Deich liegt, der wie eine Lärmbarriere wirkt und die Schallimmissionen reduziert. Tab. 7.6 - 13: Bewertung der Lärmimmissionen durch den derzeitigen Schiffsverkehr im Bereich Brunsbüttel
 

E Beurtei- lungspegel [dB(A)] Differenz D [dB(A)] Wertstufe RW Wertstufe MI
RW MI
Tag Nacht Tag Nacht Tag Nacht Tag Nacht
50 m 51,4 -3,6 +6,4 -13,6 -3,6 3 5 1 3
100 m 49,9 -5,1 +4,9 -15,1 -5,1 2 4 1 2
150 m 48,6 -6,4 +3,6 -16,4 -6,4 2 4 1 2
200 m 47,5 -7,5 +2,5 -17,5 -7,5 2 4 1 2
300 m 45,6 -9,4 +0,6 -19,4 -9,4 2 4 1 2
400 m 44,1 -10,9 -0,9 -20,9 -10,9 1 3 1 1
500 m 42,9 -12,1 -2,1 -22,1 -12,1 1 3 1 1

Erläuterungen:

E Entfernung zwischen Fahrrinnenrand und Immissionsort RW reine Wohngebiete MI Mischgebiete Differenz D Beurteilungspegel - Ruhe-Bonus von 5 dB(A) - Orientierungswert nach DIN 18005

  Fußnoten: 1.) Der Standort Hohe Schaar wurde 1993 aufgelöst, so daß hier nur Daten für den Zeitraum von 1990 bis 1992 vorliegen.   2.) Die Jahresberichte des Hamburger Luftmeßnetzes enthalten keine statistisch aufbereiteten Tagesmittel- und Halbstundenwerte.   3.) Bei den Verkehrszahlen der Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt -Außenstelle Nord- werden Behörden-, Bau- und Sportfahrzeuge, Fischkutter sowie der Fährverkehr zwischen den Elbufern nicht erfaßt; die Schiffsdaten-Datei des Amtes Strom- und Hafenbau berücksichtigt nur Schiffe über 1000 Bruttoregistertonnen (BRT).   4.) Die Angabe bezieht sich wiederum auf die Schiffe über 1000 BRT.   5.) Die Sportanlagenlärmschutzverordnung (18. BImSchV) definiert Ereignisse als selten, wenn Richtwertüberschreitungen an nicht mehr als 18 Tagen des Jahres auftreten. Nach der Musterverwaltungsvorschrift (MVWV) zur Ermittlung, Beurteilung und Vermeidung von Geräuschimmissionen (LAI 1995) treten schädliche Umwelteinwirkungen erst auf, wenn u.a. an mehr als zehn Tagen eines Kalenderjahres der Beurteilungspegel aller durch Anlagen hervorgerufenen Geräusche tagsüber 70 dB(A) überschreitet.   6.) Der Wert von 42,6 dB(A) ergibt sich aus dem für den Bereich Brunsbüttel bei einer Entfernung von 400 m ermittelten Beurteilungspegel von 44,1 dB(A) (vgl. Tab. 7.6 - ) abzüglich 1,5 dB(A) aufgrund der geringeren Anzahl der Schiffspassagen oberhalb des Hafens Bützfleth.