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23-01-2018 | Emissionen | Im Fokus | Article

Reizthema Umweltzone

Author:
Christiane Köllner

Zu viel Bürokratie, zu wenig Nutzen: Der Sinn von Umweltzonen ist umstritten. Neue Messungen bringen auch kein eindeutiges Ergebnis. Die Umweltzone wirkt, und wirkt auch nicht. 

Seit Januar 2008 gibt es in Deutschland Umweltzonen. Indem Fahrverbote für besonders umweltschädliche Fahrzeuge erlassen wurden, sollte die Luftbelastung durch die Schadstoffe Stickstoffdioxid sowie Feinstaub gesenkt werden. Mittlerweile gibt es in vielen deutschen Städten solche Luftreinhaltezonen. In diesem Jahr kommen weitere hinzu: Mit dem 15. Januar 2018 wurde in Regensburg eine Umweltzone eingerichtet, eine weitere folgt in Limburg an der Lahn am 31. Januar 2018. In Deutschland gibt es dann 58 Umweltzonen. In 57 davon sind nur Fahrzeuge mit grüner Plakette zulässig. In die Umweltzone Neu-Ulm darf man noch mit gelber Plakette einfahren. Weitere Umweltzonen sind in Diskussion. 

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Die Stadt Leipzig hat eine Umweltzone am 1. März 2011 eingeführt, von Beginn an mit der höchsten Regulierungsstufe. Seitdem dürfen nur noch Fahrzeuge mit grüner Plakette in das Gebiet einfahren. Es umfasst rund zwei Drittel der Stadtfläche bis an den Autobahnring und ist damit größer als Umweltzonen in anderen Städten. Für diese Maßnahme wurde die Stadt Leipzig damals heftig kritisiert. Wie bei vielen Umweltzonen hieß es auch hier: zu wenig Nutzen. Stimmt das? Das Landesumweltamt Sachsen (LfULG) und das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (Tropos) haben nun nach jahrelangen Messungen ihren Abschlussbericht zur "Wirkung der Umweltzone auf die Luftqualität" vorgestellt. Das Ergebnis ist zweischneidig.

Weniger Ultrafeinstaub, gleich viel Stickoxide

Seit Einrichtung der Umweltzone in Leipzig ist nach Angabe der Forscher die Belastung mit den besonders gesundheitsgefährlichen Bestandteilen im Feinstaub, der in deutschen Städten zu einem großen Teil durch den Straßenverkehr erzeugt wird, deutlich gesunken. Die Konzentrationen der krebserzeugenden Verbrennungspartikel der Dieselfahrzeuge seien um mehr als die Hälfte reduziert worden. Die Gesamtmasse des Feinstaubes ist jedoch durch die Modernisierung der Fahrzeuge nur wenig vermindert worden. Die Belastung mit Stickoxiden sei trotz der modernen Dieselkraftfahrzeuge nahezu konstant geblieben. 

Die Wissenschaftler des LfULG und des Tropos hatten die Einführung der Umweltzone von Anfang mit einem Sondermessprogramm begleitet und über sieben Jahre wissenschaftlich untersucht. Insgesamt wurden 13 Messstationen in Sachsen einbezogen. An sieben von ihnen hat das Team zusätzlich Ruß und Ultrafeinstaub gemessen. Denn gerade diesen kleinen Partikel können schädlich für die Gesundheit sein. Dabei gilt: Je kleiner ein Partikel, desto tiefer kann es in die Lunge eindringen. Einen Großteil der winzigen Partikel verursacht der Straßenverkehr, wie finnische Forscher der Tampere University of Technology im Fachblatt "Proceedings" der US-nationalen Akademie der Wissenschaften (PNAS) schreiben. Die Messungen der Forscher des LfULG und des Tropos wurden im Rahmen der wissenschaftlichen Untersuchungen zusätzlich erfasst, weil sie gesetzlich nicht vorgeschrieben sind. 

Um die Wirkung der Umweltzone besser beurteilen zu können, wurde die Minderung der Motoremissionen durch einen Vergleich der Konzentrationen an der Straße mit denen im städtischen Hintergrund ermittelt. Der größte Minderungseffekt für Ruß und Ultrafeinstaub konnte an der Messstation Leipzig-Mitte aufgezeigt werden, die im verkehrsreichen Zentrum des Innenrings der Stadt liegt. Die Masse der krebserregenden Ruß-Partikel sei dort um etwa 60 Prozent gesunken; die Anzahl der ultrafeinen-Partikel habe sich um etwa 70 Prozent reduziert. "Damit hat sich besonders der im Feinstaubmix enthaltene gesundheitsgefährdende Anteil der Partikel deutlich reduziert", betont Professor Alfred Wiedensohler vom Tropos. "Gemessen an der Feinstaubmasse entspricht das zwar nur fünf Prozent. Da diese aber zum hoch toxischen Anteil im Feinstaub gehören, wird das Gesundheitsrisiko der Bevölkerung deutlich reduziert", ergänzt der Luftexperte Dr. Gunter Löschau vom LfULG. Neben der voranschreitenden Modernisierung der Kfz-Flotte in Leipzig speise sich die Abnahme der Rußmassenkonzentration den Erkenntnissen der Forscher zufolge auch aus verkehrsvermeidenden Effekten. So habe zum Beispiel die Zahl des Leipzig durchquerenden Schwerverkehrs spürbar abgenommen.

Auf die genaue Messung kommt es an

Auch wenn die Gesamtmasse des Feinstaubes durch die Modernisierung der Fahrzeuge nur wenig vermindert wurde, werten die Tropos-Wissenschaftler die Umweltzone als Erfolg, da vor allem die Masse der krebserregenden Ruß-Partikel und die Anzahl der ultrafeinen Partikel gesunken sind. Die Wirkung der Umweltzonen lässt sich also belegen – vorausgesetzt, man misst ganz genau. Denn bei den üblichen Feinstaubmessungen gilt alles als Feinstaub, was kleiner ist als 10 Mikrometer (PM10). Kleinere Partikel werden bei diesen Messungen aber gar nicht quantifiziert. Genau diese Partikel aber konnten die Tropos-Wissenschaftler dank spezieller Messgeräte sichtbar machen, also Partikel mit Durchmessern von 30 bis 200 Nanometer, gemessen als Partikelanzahl (PN30-200nm) und daraus berechneter Partikelmasse (PM30-200nm).

Daher sind Luftüberwachungsprogramme, die sich auf die Gesamtmasse aller Partikel kleiner als 10 Mikrometer (PM10) beziehungsweise 2,5 Mikrometer (PM2.5) beschränken sowie Ruß und ultrafeine Partikel nicht gesondert betrachten, sehr grob. Sie sind eigentlich zu unpräzise, um die Wirkungskraft von Umweltzonen zu beurteilen. "Die Limitierung der Messgröße PM10 besteht darin, dass sie eine Gesamtfeinstaubmasse darstellt, die durch viele weitere Faktoren (zum Beispiel Klima) beeinflusst wird, die außerhalb des Handlungsspielraums einer Kommune liegen", erklären die Tropos-Forscher. 

H.-Erich Wichmann vom Helmholtz-Zentrum München bringt es bereits 2008 im Artikel Schützen Umweltzonen unsere Gesundheit oder sind sie unwirksam? aus der Zeitschrift Umweltmedizin in Forschung und Praxis auf den Punkt: Die Diskussion der Wirksamkeit der Umweltzonen "ist geprägt vom Blick auf die gemessenen Feinstaubkonzentrationen, übersieht aber völlig die Wirkungsaspekte in Hinblick auf die Gesundheit". Eine Reduktion der hoch toxischen Komponenten bringt also im Hinblick auf die menschliche Gesundheit etwas, eine Reduktion der harmlosen Komponenten nichts. Und gerade Feinstaub aus den Abgasen des Kfz-Verkehrs und insbesondere aus Diesel-Pkw und -Lkw sei toxikologisch erheblich relevanter als Feinstaub aus den meisten anderen Quellen, so Wichmann.

Für Stickstoffdioxid besteht weiterhin großer Handlungsbedarf

Zur Wahrheit gehört aber auch: Während bei den Partikeln die Zahlen in der Leipziger Umweltzone nach unten gehen, stagnieren sie allerdings bei den gasförmigen Stickoxiden (NOx) nach wie vor auf einem Niveau, das zu hoch ist. Hintergrund ist laut den Tropos-Forschern die durch die Umweltzone beschleunigte Modernisierung der Fahrzeugflotte mit der auch der Anteil der in Leipzig zugelassenen Dieselkraftfahrzeuge angestiegen sei – zwischen 2010 und 2016 von 19 auf 26 Prozent.

Bei Dieselmotoren besteht ein Zielkonflikt, den Springer-Autor Heinz Jost Oelschlegel im Kapitel Dieselmotorische Verbrennung aus dem Handbuch Dieselmotoren beschreibt: Stickoxide entstehen in relevantem Umfang besonders dann, wenn diese Motoren ihren Kraftstoff bei sehr hohen Temperaturen verbrennen, die dafür sorgen, dass sich wenig Feinstaub bildet. 

Was kann man gegen die hohen Stickoxid-Werte tun? Saubere Dieselmotoren sind zwar technisch möglich – auch unter RDE-Bedingungen – aber die Entwicklungskosten für eine verbesserte Abgasreinigung machen ihn immer teurer. Mit RDE wird für den Diesel die Abgasnachbehandlung komplizierter und eine Kombination aus Speicherkat und SCR-System wahrscheinlich obligatorisch, um unter allen Randbedingungen die NOx-Grenzwerte einzuhalten. Um die Attraktivität des Dieselmotors zu erhalten, setzen zum Beispiel Wissenschaftler der TU Dresden auf innermotorische Maßnahmen zur Schadstoffreduktion. Neben den aktuell in Serien eingesetzten Technologien – wie der Abgasrückführung – ist für sie die Wassereinspritzung eine mögliche Alternative. 

Daneben liegt noch Potenzial zur Stickoxidminderung in einem verbesserten Verkehrsfluss. Bei flüssigem Verkehr ist der Stickstoffdioxidausstoß je nach Straßentyp und Geschwindigkeit um 29 bis 55 Prozent geringer als bei Stop and Go, wie das Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI bereits 2011 herausgefunden hat. Neuste Ergebnisse des LfULG unter Verweis auf die Studie Stickoxidemissionen von Kfz an Steigungsstrecken der TU Dresden, bestätigen das: Eine "grüne Welle" und Tempokontrollen an Steigungsstrecken verkehrsreicher Straßen helfen, die Luftqualität zu verbessern.

Rußpartikel aus Direkteinspritzern

Doch um die Luftqualität nachhaltig zu verbessern, darf man nicht nur bei Dieselmotoren ansetzen. Vor allem Ottomotoren mit Direkteinspritzung sind besonders umweltschädlich. Eine neue Untersuchung unter der Leitung von Empa-Forschern kommt zu dem Schluss: Benzin-Direkteinspritzer stoßen gleich viele Rußpartikel aus wie ungefilterte Diesel vor 15 Jahren. Die Partikel aus den Benzinmotoren sind im Mikroskop ähnlich klein wie Rußpartikel: Es sind Primärpartikel mit 10 bis 20 Nanometer Größe, die sich zu 80 bis 100 Nanometer großen Partikelagglomeraten zusammenlagern, bevor sie den Auspuff verlassen. Dazu kommt: An den Partikeln hängen verschiedene Krebs erregende Substanzen. Partikelfilter könnten Abhilfe verschaffen.

Fazit

Das Leipziger Sondermessprogramm ist in der Lage, einen Nutzen der Umweltzone für die Bevölkerung sichtbar zu machen, obwohl dies mit den offiziellen Messgrößen PM10 nicht bestätigt werden kann. Allerdings gibt es noch Probleme beim Stickstoffdioxid. Unter anderem könnten hier Maßnahmen zur Verbesserung des Verkehrsflusses Emissionsminderungen bringen. Auch bei Ottomotoren mit Direkteinspritzung besteht Handlungsbedarf. Umweltzonen sind also kein Allheilmittel. Sie tragen aber ihren Teil zur Luftreinhaltung bei, wenn man genau misst, und sollten nicht per se verteufelt werden. Im Blick sollte man auch behalten, dass Feinstaubemissionen neben dem Straßenverkehr auch auf eine Vielzahl von weiteren Quellen zurückführen sind, wie etwa Baumaschinen, Holzfeuerungen und Binnenschiffe. Eine Ausweitung der Umweltzonen auf diese Bereiche wäre zu prüfen.  

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