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Donnerstag, 14. Dezember 2017

Umwelt

Gefährlichen Teilchen auf der Spur

Von Rainer Kurlemann | 12. Oktober 2017 | Ausgabe 41

Mit dem Messwagen unterwegs durch Deutschlands Feinstaub-Hauptstadt Stuttgart.

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Foto: R. Kurlemann

Die Messsonde am Mobilab erfasst Schwefeldioxid, Feinstaubpartikel unterschiedlicher Größe, Ammoniak, Kohlenwasserstoffe, Ozon und weitere Parameter.

Auf dem Stuttgarter Marienplatz genießen gerade ein paar Gäste ihr Eis vor dem kleinen Café. Der Verkehrslärm erreicht sie kaum, obwohl die Bundesstraße 14 nur 100 m entfernt ist. Jeden Tag quält sich hier der Verkehr durch Stuttgart, vom Heslacher Tunnel in der Nähe des Marienplatzes quer durch die Innenstadt. Vorbei am Rathaus und am Schloss – und vorbei an Deutschlands bekanntester Messstelle für Luftschadstoffe, dem Neckartor. Diese Straße hat der Stadt einen unangenehmen Titel beschert. Wegen der B 14 gilt Stuttgart als Deutschlands Feinstaub-Hauptstadt, auch die zulässigen Werte für Stickstoffdioxid werden am Neckartor regelmäßig überschritten.

Grenzwert für Stickstoffdioxid

Doch hier am Marienplatz gibt es an diesem Dienstagmorgen keinen Grund zur Sorge. Diesen Eindruck vermittelt zumindest Robert Wegener mit dem Blick auf seinen Laptop, der auf dem Beifahrersitz des Lkw liegt. Zwischen 25 µg/m³ und 28 µg/m³ schwankt der Messwert für Stickstoffdioxid in diesem Moment (s. Kasten re.).

„Wir messen binnen Sekunden mehr als ein Dutzend Luftschadstoffe mit großer Genauigkeit und in hoher Zeitauflösung“, sagt der Wissenschaftler vom Forschungszentrum Jülich. Schwefeldioxid, Feinstaubpartikel unterschiedlicher Größe, Ammoniak, Kohlenwasserstoffe, Ozon, Methan und noch einige mehr. Jeder Schadstoff hat seine eigene Technik.

Die Messkampagne

Wegeners silberner Lkw ist vollgestopft mit Messgeräten, die die Luft analysieren, die über einen Trichter von draußen angesaugt wird. Große Batterien liefern die Energie für Computer und Analytik. Eine speziell entwickelte Klimaanlage sorgt dafür, dass es der Ausrüstung trotz der Dauerbelastung nicht zu heiß wird.

Foto: R. Kurlemann

Wie Teekesselchen muten Teile des Equipments an. Darin werden Luftproben gespeichert, die später analysiert werden.

„Ein Fahrzeug mit dieser Ausstattung können Sie nicht kaufen“, sagt Wegener nicht ohne Stolz. „Unser Mobilab ist eine Eigenentwicklung des Forschungszentrums.“ Vor allem die konstante Stromversorgung des Equipments hat den Entwicklern schlaflose Nächte bereitet.

Zwei Wochen lang ist Wegener mit seinem Lkw mehrmals pro Tag in Stuttgart unterwegs. Das rollende Labor liefert seine Messwerte sogar im fließenden Verkehr. Die Jülicher Forscher wollen wissen, wie sich die Schadstoffe an einem gewöhnlichen Tag verteilen und wie sie abgebaut werden. Sie stehen mit dem Mobilab morgens und abends mit den Pendlern im Stau auf der B 14, freuen sich mittags über etwas weniger Verkehr, fahren aber auch durch Nebenstraßen und die Vororte. „Wir messen, welche Schadstoffbelastung tatsächlich situativ vorhanden ist“, erklärt Wegener.

Foto: R. Kurlemann

Kontrolle der Messinstrumente: Vor Fahrtantritt checkt der Forscher Robert Wegener die Ausrüstung.

Dabei wollen die Forscher keine lokalen Grenzwerte kontrollieren, sie denken in einem anderen Maßstab. „Wir wollen die Prinzipien erkennen, die für die Luft von Großstädten wichtig sind“, erklärt Andreas Wahner, Leiter des Jülicher Instituts für Energie- und Klimaforschung.

Sämtliche Messwerte fließen gemeinsam mit den Wetterdaten in ein Computermodell über die Verteilung von Schadstoffen in Großstädten. Daraus könnten sich neue Strategien für die Stadtplanung ergeben, durch die die Luft in unseren Innenstädten schließlich sauberer werden soll. „Wenn Sie das berechnen wollen, reicht es nicht aus, sich mit den Abgaswerten einzelner Fahrzeuge zu beschäftigen“, sagt Wahner. „Dann müssen Sie vor Ort möglichst kleinräumig messen.“

Zudem können die Fahrten des Mobilabs ein Missverständnis ausräumen, unter dem nicht nur Stuttgart leidet. „Die gängige Vorstellung ist, dass, wenn in einer Stadt die Grenzwerte an einer festen Messstation überschritten werden, dann die Luftqualität in der ganzen Stadt entsprechend schlecht ist“, sagt der Forscher. Das stimme aber nicht. „Auf stark befahrenen Straßen herrscht oft eine deutlich andere Belastungssituation als in der Querstraße, obwohl beide Straßen nur durch eine Häuserreihe getrennt sind“, ergänzt Wahner. So ist es auch an diesem Dienstag am Marienplatz, als Robert Wegener sich auf den Weg macht. Ein leichter Wind weht über den Platz, die Luft vermischt sich deshalb schneller und die Konzentrationen der ab einem bestimmten Wert für den Menschen gefährlichen Gase sinkt. Während Wegener sich auf den Verkehr konzentriert, zeigt der Laptop die aktuellen Werte an. Die Stickoxide sind der spannendste Wert während der Fahrt durch die Stadt, alle anderen Messungen werden aber ebenfalls vom Mobilab aufgezeichnet.

Foto: Robert Wegener/FZ Jülich

Stinker von rechts? Etwa die Hälfte der Stickoxide in deutschen Innenstädten stamme von Diesel-Lkw und -Bussen, sagt Robert Wegener vom Forschungszentrum Jülich.

Zwei Straßen weiter haben sich die niedrigen Werte kaum verändert, dann aber zeigen sich doch die Auswirkungen der morgendlichen Rushhour. Wegener fährt durch die Kolbstraße, eine kleine Seitenstraße, die hoch zur B 14 führt. Je weiter sich das rollende Labor der Ampel nähert, desto mehr klettern die Messwerte nach oben. „Hier merkt man schon den Einfluss der Bundesstraße“, sagt Wegener. Der Wert für Stickstoffdioxid auf dem Display steigt von 30 µg/m³ auf 180 µg/m³. An der Ampel zeigt der Blick nach links, warum die Forscher hier von einem „Street Canyon“ sprechen. Die Bundesstraße lässt an dieser Stelle kaum Platz für Bürgersteige, die Häuser sind mehrere Stockwerke hoch.

Solch langen Häuserschluchten fehlt die Dynamik einer freien Fläche. „Hier kann es je nach der Wetterlage 5 min und mehr dauern, bis sich die Luft der Straße mit der Luft über den Häusern vermischt“, erklärt Wegener. Ob es gesundheitsschädlich ist, hier zu wohnen, will der Forscher nicht kommentieren. „Um das zu bewerten, gibt es offizielle Grenzwerte, die zulässige Jahresmittelwerte und Tagesmaxima festlegen. Unser Konzept der Messfahrten ist dafür nicht geeignet.“

Wegener fährt rechts, die B 14 stadtauswärts Richtung Heslacher Tunnel. Als der Lkw in die 2,3 km lange Röhre fährt, klettern die Messwerte sofort. Sie steigen und steigen. Die Stickstoffdioxid-Belastung beträgt über 3000 µg/m³. Wegener stellt die Lüftung des Autos auf Innenluft um. „Das empfehle ich generell, wenn man mit dem Auto durch einen Tunnel fährt“, sagt er.

Der extrem hohe Wert überrascht ihn nicht mehr. Angesichts des dichten Verkehrs kann die Lüftung nicht genug Frischluft in den Tunnel bringen. 3000 µg/m³, das ist morgens in der Rushhour eher der Normalfall als die Ausnahme. „Straßentunnel sind von den gesetzlichen Regelungen explizit ausgenommen“, sagt Wegener. Der Gesetzgeber geht davon aus, dass die kurze Zeit, die Menschen in Tunneln verbringen, für die Belastung mit Umweltgiften keine Rolle spielt.

Für die Jülicher Forscher bergen die Zahlen dennoch eine Reihe von Informationen. „Hier messen wir nicht einzelne Fahrzeuge, sondern den Fingerprint der gesamten Fahrzeugflotte“, erklärt Wegener. Der Tunnel liefert einen repräsentativen Querschnitt, welche Schadstoffe der Verkehr hinterlässt. Hier können die Forscher beispielsweise erkennen, wie gut Katalysatoren arbeiten. So sollte der Wert für Kohlenwasserstoffe trotz des dichten Verkehrs niedrig sein, der Wert für Stickoxide ist es nicht. Am Wochenende, wenn weniger Lkw unterwegs sind, messen die Geräte eine deutlich andere Verteilung der einzelnen Komponenten als an einem gewöhnlichen Wochentag, berichtet Wegener.

Im Stuttgarter Vorort Feuerbach hat sich alles beruhigt. Auf der Stuttgarter Straße zeigt der Laptop 9 µg/m³: der niedrigste Stickstoffdioxid-Wert der ganzen Tour. Wenn der Wert zwischendurch kurz ansteigt, hat Wegener den mutmaßlichen Verursacher häufig direkt vor Augen. „Wir bekommen oft auch den Abgasschlauch von einzelnen Fahrzeugen mit“, berichtet er. Im hessischen Bad Homburg hatten die Jülicher zuvor festgestellt, dass sich wegen der örtlichen Busflotte die strengen Qualitätskriterien für Luftkurorte nicht einhalten ließen. Die Messtechnik verlangt Anpassungen, das Mobilab misst jetzt auch Ammoniak und andere Schadstoffe, die durch neue Katalysatoren bei Dieselfahrzeugen entstehen.

Wieder zurück in der Stuttgarter Innenstadt, am Rosensteintor, zeigt sich, dass viel Verkehr nicht unbedingt hohe Abgaswerte bedeutet. Die große Kreuzung verhält sich an diesem Tag nicht anders als der Marienplatz. Auch hier vermischen sich die Abgase schnell mit frischer Luft.

In Stuttgart messen viele Bürger mittlerweile die Stickoxide mit eigenen Anlagen, die man im Internet erwerben kann. Sie haben ein Netzwerk in der Stadt etabliert, das zeigt, wie groß der Hunger nach solchen Informationen ist.

Wahner begegnet solcher Eigeninitiative mit Skepsis. „So sehr wir das Engagement einzelner Bürger verstehen – es ist sehr schwer, Spurenstoffe korrekt zu messen“, sagt er. So werde etwa die Messung von Stickoxiden durch eine hohe Ozonkonzentration oder die Feuchte der Umgebungsluft verfälscht. Wegener weiß um die politische Dimension seiner Forschung. „Die öffentliche Diskussion ist irgendwie fehlgeleitet“, sagt der Wissenschaftler. „Etwa die Hälfte der Stickoxide in deutschen Innenstädten stammt von Diesel-Lkw und -Bussen“, ergänzt er. Der Gesamtschadstoffausstoß dieser Flotte habe sich in den vergangenen 20 Jahren kaum verändert. Trotzdem stünden bei den Fahrverboten immer die Pkw im Mittelpunkt. „Die Technologie, damit auch Lkw-Abgase sauberer werden, gibt es schon lange“, weiß Wegener.

Die Jülicher können auch Feinstaub je nach Quelle unterscheiden und daraus Empfehlungen ableiten. die deutsche Feinstaub-Hauptstadt Stuttgart hat dazu Messwerte vorgelegt. So entstehen nur 7 % des Feinstaubs durch Abgase sowie 44 % dagegen durch Reifenabrieb und deren Aufwirbelungen. Der mit 30 % zweitgrößte Eintrag wird aus dem Umland in die Stadt getragen, 16 % stammen in Stuttgart aus privaten Feuerungsanlagen wie Heizungen und Kaminen.

Je tiefer man in die Zahlen einsteigt, desto deutlicher wird, dass die lebhafte Debatte über Emissionen in Deutschland nicht immer durch wissenschaftliche Erkenntnisse geleitet wird. Doch je mehr detaillierte Messwerte es gibt, desto weniger kann man darüber hinwegschauen. Als das rollende Messlabor wieder die Stuttgarter Innenstadt erreicht, klettern die Abgaswerte in die Höhe. Auf der B 14 schwankt die Konzentration der Stickoxide erheblich: Ampeln, der Stop-and-go-Verkehr, Unterführungen, anfahrende Lkw, sie alle haben Einfluss. Die Werte auf dem Laptop springen hin und her. Erst als sich die Häuserschluchten am Schlossgarten öffnen, sinken die Werte deutlich. Vielleicht sollte man ein paar Häuser abreißen, damit die Luft besser zirkulieren kann, aber diese Gedanken hat in Stuttgart natürlich niemand.

Am Neckartor und an anderen Stellen in Stuttgart sollen jetzt Wände mit Moosen die Luftqualität verbessern. Wegener glaubt nicht, dass sich die Emissionsprobleme einer Stadt nur mit Bäumen und Moos lösen lassen. „Man muss sich nur überlegen, wie viel Abgase täglich emittiert werden“, sagt er. Wenn Stickoxide kein Gas wären, sondern ein feines Pulver, müsste in den Straßen jeden Tag der Dreck weggefegt werden, so viel Schmutz würde entstehen.

Viele Städte experimentieren mit Pflanzen zur Luftreinigung, womit auf jeden Fall der Wohlfühlfaktor im Zentrum steigt. Stadtbegrünung, Regulation der Verkehrsflüsse, Elektrobusse Nachrüstung von Lkw, neue Reifenmaterialien und Fahrverbote – eines scheint klar zu sein: In vielen Städten lässt sich nur durch die Kombination von Maßnahmen die Luftqualität verbessern.

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