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Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 1
Verursacher und Tendenzen
für PM2,5 in Sachsen
Schriftenreihe, Heft 8/2012

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 2
Verursacher, flächenhafte Belastung und
Tendenzen für PM2,5 in Sachsen
Diana Bretschneider, Wolfram Schmidt, Dr. rer. nat. Ingo Düring, Helmut Lorentz
unter Mitarbeit der TU Dresden, Lehrstuhl für Verkehrsökologie,
und dem Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg GmbH

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 3
Inhaltsverzeichnis
1
Aufgabenstellung.......................................................................................................................................................12
2
Ermittlung der Tendenzen für die PM2,5-Belastung in Sachsen im Vergleich zum bundesdeutschen Trend ..12
2.1
Bewertung von PM2,5-Konzentrationen ......................................................................................................................12
2.2
Statistische Analyse der sächsischen Daten ...............................................................................................................13
2.2.1
Datenverfügbarkeit.......................................................................................................................................................13
2.2.2
Trends der PM2,5-Jahresmittelwerte...........................................................................................................................16
2.3
Vergleich mit bundesdeutschen Daten ........................................................................................................................23
2.4
Quantifizierung des meteorologischen Einflusses........................................................................................................26
2.4.1
Datengrundlage, Datenverdichtung und Ausreißereliminierung...................................................................................26
2.4.1.1
Anzahl der trockenen Tage nach Niederschlag ...........................................................................................................26
2.4.1.2
Hauptwindrichtungsklassen .........................................................................................................................................27
2.4.2
Korrelationsanalyse .....................................................................................................................................................27
2.4.3
Multiple lineare Regressionsanalyse............................................................................................................................28
2.5
Prüfung eines möglichen Bedarfs für die Weiterentwicklung des sächsischen Luftmessnetzes..................................30
2.5.1
Rahmenbedingungen der 39. BImSchV.......................................................................................................................30
2.5.2
Redundante und für die flächenhafte Aussage in IMMIKART wichtige Messstandorte................................................30
3
Wissenschaftlicher Stand der PM2,5-Emissionsbestimmung ...............................................................................35
3.1
Verursacher/Quellen....................................................................................................................................................35
3.2
Straßenverkehrsbedingte PM2,5-Emissionen..............................................................................................................35
3.2.1
Motorbedingte PM2,5-Emissionsfaktoren ....................................................................................................................37
3.2.2
Nicht motorbedingte PM2,5-Emissionsfaktoren ...........................................................................................................40
3.2.3
Schlussfolgerungen aus der PM2,5-Literaturrecherche für Straßenverkehr ................................................................50
3.3
Flug- und Schienenverkehrsbedingte PM2,5-Emissionen ...........................................................................................51
3.4
Schiffsbedingte PM2,5-Emissionen .............................................................................................................................52
3.5
PM2,5-Emissionen aus Industrie, Gewerbe und Hausbrand .......................................................................................52
3.5.1
Gesetzliche emissionsseitige Regelungen zur Begrenzung von Staubbelastungen....................................................52
3.5.2
Industrie/Gewerbe (Großfeuerungsanlagen, genehmigungsbedürftige Anlagen, sonstige Feuerungsanlagen)..........52
3.5.2.1
Genehmigungsbedürftige Anlagen/Industrielle Produktionsprozesse..........................................................................52
3.5.2.2
Großfeuerungsanlagen................................................................................................................................................53
3.5.2.3
Kleinfeuerungsanlagen (Haushalte, Kleinverbraucher)................................................................................................53
3.5.2.4
Landwirtschaft (Tierhaltung) ........................................................................................................................................54
3.6
Maschinen und Geräte in Land- und Bauwirtschaft .....................................................................................................55
3.7
PM2,5-Emissionen und Trendentwicklung vom Jahr 2000 bis 2020 für Deutschland..................................................56
4
Abschätzung verkehrsbedingter PM2,5-Emissionsfaktoren an sächsischen Messstationen ............................60
4.1
Methoden zur Bestimmung von PMx-Emissionsfaktoren.............................................................................................60
4.1.1
Die Tracer-Methode.....................................................................................................................................................62
4.1.2
Rückrechnung mit einem Ausbreitungsmodell.............................................................................................................62
4.2
Abgeleitete PM2,5-Emissionsfaktoren .........................................................................................................................63
5
Vorschlag zur Bestimmung der sächsischen PM2,5-Emissionen.........................................................................64
5.1
Verkehrsbedingte PM2,5-Emissionen..........................................................................................................................64
5.1.1
Straßenverkehr............................................................................................................................................................64
5.1.2
Schienen-, Luft- und Schiffsverkehr.............................................................................................................................64
5.1.3
Landwirtschaftlicher Verkehr........................................................................................................................................65
5.2
Landwirtschaft..............................................................................................................................................................65
5.2.1
Feldarbeit und Nachbereitung der Ernte......................................................................................................................65
5.2.2
Tierhaltung...................................................................................................................................................................67
5.3
Bautätigkeit..................................................................................................................................................................67
5.4
Industrie, Feuerungsanlagen .......................................................................................................................................68
5.4.1
Genehmigungsbedürftige Anlagen/Industrie................................................................................................................68

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 4
5.4.2
Großfeuerungsanlagen................................................................................................................................................69
5.4.3
Kleinfeuerungsanlagen ................................................................................................................................................70
6
PM2,5-Immissionskarten für 2008, 2015 und 2020..................................................................................................70
7
Schlussfolgerungen für Maßnahmen zur Minderung der PM2,5-Belastungen.....................................................73
7.1
Verursacher der PM2,5-Belastungen (Emissionsbilanzen)..........................................................................................73
7.2
Schlussfolgerungen für Minderungsmaßnahmen der PM2,5-Emissionen ...................................................................75
8
Literatur......................................................................................................................................................................77
Anhang A1: PM
x
-Emissionsanteile (Industrie) .........................................................................................................................82
Anhang A2: PM
x
-Emissionsanteile (Großfeuerungsanlagen).................................................................................................85
Anhang A3: PM
x
-Emissionsanteile (kleine Feuerungsanlagen) .............................................................................................87
Anhang A4: PMx-Emissionsanteile (Tierhaltung) ....................................................................................................................89
Anhang A5: Auswertung von Immissionsdaten an sächsischen Stationen..........................................................................91
A5.1
Leipzig - Station Mitte (Willy-Brandt-Platz/Am Hallischen Tor).....................................................................................91
A5.1.1
Beschreibung der örtlichen Gegebenheiten.................................................................................................................91
A5.1.2
Hintergrundbelastung...................................................................................................................................................93
A5.1.3
Ergebnis.......................................................................................................................................................................93
A5.2
Dresden – Messstation Nord (Schlesischer Platz).......................................................................................................93
A5.2.1
Beschreibung der örtlichen Gegebenheiten.................................................................................................................93
A5.2.2
Hintergrundbelastung...................................................................................................................................................95
A5.2.3
Berechnung mit dem Strömungs- und Ausbreitungsmodell MISKAM..........................................................................95
A5.2.3.1 Vorgehensweise und Rechengebiet ............................................................................................................................95
A5.3.1
Beschreibung der örtlichen Gegebenheiten.................................................................................................................98
A5.3.2
Hintergrundbelastung...................................................................................................................................................98
A5.3.3
Berechnung mit dem Strömungs- und Ausbreitungsmodell MISKAM........................................................................101
A5.3.3.1 Vorgehensweise und Rechengebiet ..........................................................................................................................101

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 5
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1:
Trends der PM2,5-, Ruß- und
PM10-Jahresmittelwerte an Stationen in Dresden und Umgebung.....................17
Abbildung 2:
Trends der PM2,5-, Ruß- und PM10-Jahresmittelwerte
an Stationen in Chemnitz und Leipzig sowie
Schwartenberg ...................................................................................................................................................18
Abbildung 3:
Lineare Korrelationen zwischen den verfügbaren PM2,5- und
PM10- (oben) bzw. NOx-Jahresmittelwerten
(unten) für die sächsischen Stationen ................................................................................................................19
Abbildung 4:
Durch Nullpunkt verlaufende Lineare Korrelationen
zwischen den verfügbaren PM2,5- und PM10-
Jahresmittelwerten für die sächsischen Stationen..............................................................................................20
Abbildung 5:
Aus den PM10-Jahresmittelwerten abgeschätzte PM2,5-Jahresmittelwerte
für 2008 und 2009 an
sächsischen Messstationen................................................................................................................................22
Abbildung 6:
Aus den PM10-Jahresmittelwerten abgeschätzte PM2,5-Jahresmittelwerte
für 2010 an sächsischen
Messstationen ....................................................................................................................................................23
Abbildung 7:
PM2,5-Jahresmittelwerte
an bundesdeutschen Messstationen (Auswahl) in den Jahren 2006 und 2008 .........24
Abbildung 8:
PM2,5-Jahresmittelwerte 2010 an bundesdeutschen Messstationen nach ausgewählten Gebietskategorien ...25
Abbildung 9:
Lage und Art der PM2,5- bzw.
PM10-Messstationen in Sachsen und Umgebung .............................................30
Abbildung 10:
PM2,5-Jahresmittelwerte, Sensitivitätsberechnung
mit IMMIKART mit tschechischen und polnischen
Messstationen, mit der Messstation Riesa, aber ohne die Messstation Brockau ...............................................33
Abbildung 11:
PM2,5-Jahresmittelwerte, Sensitivitätsberechnung
mit IMMIKART mit tschechischen und polnischen
Messstationen, ohne die Messstationen Riesa und Brockau..............................................................................33
Abbildung 12:
PM2,5-Jahresmittelwerte, Sensitivitätsberechnung
mit IMMIKART ohne tschechische und polnische
Messstationen, ohne die Messstation Riesa, aber mit der Messstation Brockau ...............................................34
Abbildung 13:
PM2,5-Jahresmittelwerte, Sensitivitätsberechnung
mit IMMIKART ohne tschechische und polnische
Messstationen, ohne die Messstationen Riesa und Brockau..............................................................................34
Abbildung 14:
Bestandsanteile Diesel-PKW
2010 nach Bundesländern (Quelle: KBA-Statistik)...............................................37
Abbildung 15:
PKW-Emissionsfaktoren für Auspuffpartikel nach Abgaskonzepten...................................................................38
Abbildung 16:
Emissionsfaktoren Auspuffpartikel
nach Fahrzeugkategorien ............................................................................38
Abbildung 17:
Motorbedingte PM10-Emissionsfaktoren PKW nach ausgewählten Verkehrssituationen ..................................39
Abbildung 18:
Einfluss Streckenlängsneigung
auf Emissionsfaktoren [HBEFA3.1]...................................................................40
Abbildung 19:
Abhängigkeit der PM10-Emissionsfaktoren infolge Reifenabrieb
von den Fahrzeuggeschwindigkeiten für die
Fahrzeugklassen PKW (PC), leichte Nutzfahrzeuge (LDV), Schwerverkehr (HDV) mit 20 % bzw. 100 %
Beladung (LF) sowie Motorräder (Quelle: CORINAIR 2007)..............................................................................42
Abbildung 20:
Abhängigkeit der PM10-Emissionsfaktoren infolge Bremsabrieb
von den Fahrzeuggeschwindigkeiten für die
Fahrzeugklassen PKW (PC), leichte Nutzfahrzeuge (LDV), Schwerverkehr (HDV) mit 20 % bzw. 100 %
Beladung (LF) sowie Motorräder (Quelle: CORINAIR 2007)..............................................................................43
Abbildung 21:
Fahrleistungsanteile der Achszahl
für den Schwerverkehr auf Autobahnen in Anlehnung an HBEFA3.1..........44
Abbildung 22:
Fahrleistungsanteile der Achszahl für den Schwerverkehr auf Außerortsstraßen in Anlehnung an HBEFA3.1.45
Abbildung 23:
Fahrleistungsanteile der Achszahl für den Schwerverkehr
auf Innerortsstraßen in Anlehnung an HBEFA3.1..45
Abbildung 24:
Nicht motorbedingte PM2,5-Emissionsfaktoren
für Abriebe entsprechend CORINAIR (2007) für HBEFA3.1-
Innerortsverkehrssituationen ..............................................................................................................................46
Abbildung 25:
Nicht motorbedingte PM2,5-Emissionsfaktoren
für Abriebe entsprechend CORINAIR (2007) für HBEFA3.1-
Außerorts- und Autobahnverkehrssituationen ....................................................................................................46
Abbildung 26:
Vergleich der aus Messdaten abgeleiteten PM2,5-Emissionsfaktoren
mit den aus verschiedenen
Emissionsansätzen ermittelten...........................................................................................................................51
Abbildung 27:
Schematische Darstellung des Lee-Luv-Konzeptes an Straßen
ohne Randbebauung; Quelle: Gehrig et al.
2003 ...................................................................................................................................................................61
Abbildung 28:
Schematische Darstellung des Lee-Luv-Konzeptes in einer
Straßenschlucht; Quelle: Palmgren 2003;
TPT=Traffic produced Turbulenz........................................................................................................................61
Abbildung 29:
PM2,5-Jahresmittelwerte
in Sachsen für das Bezugsjahr 2008..........................................................................71
Abbildung 30:
PM2,5-Jahresmittelwerte in Sachsen für das Bezugsjahr 2015..........................................................................72
Abbildung 31:
PM2,5-Jahresmittelwerte
in Sachsen für das Bezugsjahr 2020..........................................................................72

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 6
Abbildung 32:
Zusammensetzung PM2,5-Emissionen
in Sachsen 2008 nach Emittenten........................................................74
Abbildung 33:
Motorbedingte PM2,5 Emissionsfaktoren und Fahrleistungsanteile PKW nach Konzepten
...............................75
Abbildung 34:
PM2,5-Emissionsbilanzen des Straßenverkehrs für 2008, 2015 und 2020 ........................................................76
Abbildung 35:
Übersicht Leipzig-Mitte
.......................................................................................................................................92
Abbildung 36:
Blick auf die Einmündung der
Straße „Am Hallischen Tor“, Messcontainer links ...............................................93
Abbildung 37:
Blick von der Antonstraße auf den Schlesischen
Platz, Messcontainer in der Mitte links hinter den
Fahrrädständern .................................................................................................................................................94
Abbildung 38:
Übersichtsplan Dresden-Nord
............................................................................................................................95
Abbildung 39:
Digitale Gebäudekonfiguration auf dem MISKAM-Rechengitter für Dresden-Nord
............................................96
Abbildung 40:
Übersichtsplan Chemnitz-Leipziger Straße
........................................................................................................99
Abbildung 41:
Blick in die Leipziger Straße mit Messcontainer stadtauswärts
(oben) und stadteinwärts (unten)....................100
Abbildung 42:
Digitale Gebäudekonfiguration auf dem MISKAM-Rechengitter für Chemnitz-Leipziger Straße ......................101

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 7
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1:
Luftmessnetz Sachsen Stationsübersicht
(03/2011) U = urban, S = suburban, R = rual, RB = rual backround.
Grün = Messung noch aktiv. Rot = Messung abgeschaltet.....................................................................................14
Tabelle 2:
Stationseinstufung sowie verfügbare Messwerte
für die Analyse für Dresden........................................................15
Tabelle 3:
Stationseinstufung sowie verfügbare Messwerte für die Analyse für Leipzig..........................................................15
Tabelle 4:
Stationseinstufung sowie verfügbare Messwerte
für die Analyse für Chemnitz ......................................................16
Tabelle 5:
Abgeschätzte Zusammensetzung der
PM2,5-Belastung an sächsischen Verkehrmessstationen für die Jahre
2006, 2008 und 2010..............................................................................................................................................21
Tabelle 6:
Ausgewertete Messstationen; in Klammern:
verwendete Stationskennung............................................................26
Tabelle 7:
Zuordnung der Hauptwindrichtungsklassen............................................................................................................27
Tabelle 8:
Korrelationskoeffizienten (Corr.
Coef.) zwischen der PM2,5 Konzentration und den meteorologischen
Parametern; in Klammern: Anzahl der Wertepaare (Pairwise frequency)...............................................................28
Tabelle 9:
Standardkoeffizienten (Std. Coef.), Prognosegenauigkeit (Adj. squ. multiple
R), Standardfehler (Standard error)
und Anzahl der Datensätze (N) aus Regressionsanalysen der PM2,5 Konzentration und den meteorologischen
Parametern .............................................................................................................................................................29
Tabelle 10:
Sensitivitätsberechnungen zu
Grunde gelegte PM2,5-Werte für das Prognosejahr 2015 ......................................31
Tabelle 11:
Relevante Quellen für die Entstehung
von Feinstäuben sind vor allem der Betrieb von Dieselmotoren im Verkehr,
die Verfeuerung der festen Brennstoffe Kohle und Holz und einige Prozesse in der Primärindustrie (Quelle:
Pregger 2006).........................................................................................................................................................36
Tabelle 12:
Nicht motorbedingte PM2,5-Emissionsfaktoren
nach Lükewille et al. (2002)..........................................................41
Tabelle 13:
Nicht motorbedingte PMx-Emissionsfaktoren im Schweizer
System zur Modellierung der PM2,5- und PM10-
Immissionskarten (BUWAL 2003) ...........................................................................................................................47
Tabelle 14:
Nicht motorbedingte PMx-Emissionsfaktoren
im LOTOS-EUROS-Modell (TNO 2009)..........................................47
Tabelle 15:
Gegenüberstellung der in europäischen Datenbanken
verwendeten nicht motorbedingten PM2,5-
Emissionsfaktoren...................................................................................................................................................47
Tabelle 16:
Verkehrsstärken und Gesamtemissionsfaktoren
am Messquerschnitt B 10 bei Karlsruhe. Der Emissionsfaktor
PM10 wurde aus den kontinuierlichen ½-h-Mittelwerten abgeleitet, der PM2,5- bzw. PM(2.5-10)-Wert aus den
gravimetrischen Anteilen PM2,5 an PM10 bestimmt. n = Anzahl der Analysetage; (Quelle: BASt 2005) ...............48
Tabelle 17:
Verkehrsmengen und PMx-Emissionsfaktoren für die Merseburger
Straße in Halle und den HC-Andersens-
Blvd in Kopenhagen; Bezugsjahre jeweils 2003/2004; (Quelle: Ketzel et al. 2007) ................................................49
Tabelle 18:
Verkehrsmengen und PMx-Emissionsfaktoren für die Marylebone
Road in London; Bezugsjahre jeweils
2002/2003; (Quelle: Jones et al. 2006)...................................................................................................................49
Tabelle 19:
Verkehrsmengen und PMx-Emissionsfaktoren für den Märkischen
Ring in Hagen. Bezugsjahr 2006;
abgeleitet aus Ludes et al. (2008)...........................................................................................................................50
Tabelle 20:
Anteil PM2,5 am PM10 für Flugverkehr;
(Quelle: BUWAL 2003)............................................................................51
Tabelle 21:
Anteil PM2,5 am PM10 für Schienenverkehr; (Quelle: BUWAL 2003)....................................................................52
Tabelle 22:
Zusammenfassende Übersicht der Anteile [in %] von PM10
und PM2,5 am Gesamtstaub; Quellen: Pregger
(2006), KTBL (2006), Klimont et. al (2002) .............................................................................................................55
Tabelle 23:
Referenzszenarios für die PM2,5-Emissionen in der BRD nach Jörß et al. (2007).................................................58
Tabelle 24:
Zusätzliche Minderungspotenziale zur Minderung der PM2,5-Emissionen nach Jörß et al. (2007)........................59
Tabelle 25:
Ermittelte PM2,5-Emissionsfaktoren für die beiden Messstellen
und je zwei Bezugsjahre; zu den Messdaten
und Modellrechnungen siehe Anhang A5 ...............................................................................................................63
Tabelle 26:
Auswahl der Emissionsfaktoren für Verkehr
auf befestigter Straßen [mg/km] ........................................................65
Tabelle 27:
Auswahl der Emissionsfaktoren für Nutzung unbefestigter Feldwege [g/km]..........................................................65
Tabelle 28:
Zusammenfassung PM10-Emissionsfaktoren
für Feldarbeit [kg PM10/ha].............................................................66
Tabelle 29:
Zusammenfassung PM2,5-Emissionsfaktoren
für Feldarbeit [kg PM2,5/ha]...........................................................66
Tabelle 30:
Auswahl Emissionsfaktoren in der Bauwirtschaft
[t/ha-Monat]................................................................................67
Tabelle 31:
Annahmen zur Berechnung der Gesamtemissionen in
der Bauwirtschaft ..............................................................68
Tabelle 32:
Feinstaubanteile der Emissionen aus genehmigungsbedürftigen Anlagen nach Verfahrensart/Anlagentyp (ART)
und Abgasreinigung (AGR) (Abschätzungen basierend auf Literaturauswertungen); Quelle: Pregger (2006)........69

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 8
Tabelle 33:
In den Immissionsberechnungen mit IMMIKART verwendete
PM2,5-Jahresmittelwerte (über fünf Jahre gemittelt)
für die Bezugsjahre 2008, 2015 und 2020; Lage der Messstationen siehe Abbildung 9.........................................71
Tabelle 34:
PM2,5-Emissionsbilanz Sachsen 2008...................................................................................................................74
Tabelle 35:
Übersicht Emissionsfaktoren Feinstaub (PM10, PM2,5) für die Tierhaltung
...........................................................90
Tabelle 36:
Messwerte, Eingangsdaten und Berechnungsergebnisse
für NOx, PM10 und PM2,5 an der Station
Dresden-Nord .........................................................................................................................................................97
Tabelle 37:
Messwerte, Eingangsdaten und Berechnungsergebnisse
für NOx, PM10 und PM2,5 an der Station Chemnitz-
Leipziger Straße....................................................................................................................................................102

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 9
Abkürzungsverzeichnis
ABMG
Autobahnmautgesetz für schwere Nutzfahrzeuge
Adj. squ. multiple R
Prognosegenauigkeit
AO außerorts
BASt
Bundesanstalt für Straßenwesen
BImSchV Bundesimmissionsschutzverordnung
Corr. Coef.
Korrelationskoeffizienten
DTV
Durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke
EF Emissionsfaktor
EG Europäische Gemeinschaft
EWG Europäische Wirtschaftsgemeinschaft
f
Brems
Anteil der Partikelfraktion an TSP
FIS
Fachinformationssystem Umwelt und Verkehr
GFA Großfeuerungsanlagen
HBEFA
Handbuch für Emissionsfaktoren
HDV Schwerverkehr
HWR Hauptwindrichtung
HWR_KL Hauptwindrichtung_Kaltluft
IMMIKART Immissionskataster
IO innerorts
JM Jahresmittel
KL Kaltluft
KBA Kraftfahrtbundesamtes
Kfz Kraftfahrzeug
KraftStG Kraftfahrzeugsteuergesetz
LCF
Beladungsgrad
LDV leichte Nutzfahrzeuge
LF Beladung
LKW Lastkraftwagen
LNF leichte Nutzfahrzeuge
LOS
Level of service
MLuS
Merkblattes für Luftverunreinigungen an Straßen
N
Anzahl der Datensätze
NA_NS
Anhaltende Tage ohne Niederschlag
NO
x
Stickoxid
NO
2
Stickstoffdioxid
PC
Fahrzeuggeschwindigkeiten für die Fahrzeugklassen PKW
PKW Personenkraftwagen
PM Feinstaubpartikel
PM0.1
Feinstaubpartikel kleiner 0.1 μm
PM1
Feinstaubpartikel kleiner 1.0 μm
PM2,5
Feinstaubpartikel kleiner als 2.5 μm
PM10
Feinstaubpartikel kleiner als 10 μm
PMx
Feinstaubpartikel unbestimmter Größe
R² Korrelationswert
RPA
relative positive acceleration
S
Brems
(v) Geschwindigkeitskorrekturfaktor
StVZO Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung
SVOC
halbflüchtige organische Verbindungen
TSP Gesamtstaub

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 10
TPT
Traffic produced Turbulenz
UBA Umweltbundesamt
VDI
Verein Deutscher Ingenieure
VOC
flüchtige bzw. halbflüchtige organische Verbindungen
WG Windgeschwindigkeit
ZB Zusatzbelastung

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 11
Glossar
Emission/Immission
Als Emission bezeichnet man die von einem Fahrzeug ausgestoßene Luftschadstoffmenge in Gramm Schadstoff pro Kilometer
oder bei anderen Emittenten in Gramm pro Stunde. Die in die Atmosphäre emittierten Schadstoffe werden vom Wind verfrachtet
und führen im umgebenden Gelände zu Luftschadstoffkonzentrationen, den so genannten Immissionen. Diese Immissionen
stellen Luftverunreinigungen dar, die sich auf Menschen, Tiere, Pflanzen und andere Schutzgüter überwiegend nachteilig aus-
wirken. Die Maßeinheit der Immissionen am Untersuchungspunkt ist μg (oder mg) Schadstoff pro m³ Luft (μg/m³ oder mg/m³).
Hintergrundbelastung/Zusatzbelastung/Gesamtbelastung
Als Hintergrundbelastung werden im Folgenden die Immissionen bezeichnet, die bereits ohne die Emissionen des Straßenver-
kehrs auf den betrachteten Straßen an den Untersuchungspunkten vorliegen. Die Zusatzbelastung ist diejenige Immission, die
ausschließlich vom Verkehr auf dem zu untersuchenden Straßennetz oder der zu untersuchenden Straße hervorgerufen wird.
Die Gesamtbelastung ist die Summe aus Hintergrundbelastung und Zusatzbelastung und wird in μg/m³ oder mg/m³ angegeben.
Grenzwerte/Vorsorgewerte
Grenzwerte sind zum Schutz der menschlichen Gesundheit vom Gesetzgeber vorgeschriebene Beurteilungswerte für Luft-
schadstoffkonzentrationen, die nicht überschritten werden dürfen, siehe z. B. Neununddreißigste Verordnung zur Durchführung
des Bundes-Immissionsschutzgesetzes. Vorsorgewerte stellen zusätzliche Beurteilungsmaßstäbe dar, die zahlenmäßig niedri-
ger als Grenzwerte sind und somit im Konzentrationsbereich unterhalb der Grenzwerte eine differenzierte Beurteilung der Luft-
qualität ermöglichen.
Jahresmittelwert/98-Perzentilwert/Kurzzeitwert (Äquivalenzwert)
An den betrachteten Untersuchungspunkten unterliegen die Konzentrationen der Luftschadstoffe in Abhängigkeit von Windrich-
tung, Windgeschwindigkeit, Verkehrsaufkommen etc. ständigen Schwankungen. Die Immissionskenngrößen Jahresmittelwert,
98-Perzentilwert (=Konzentrationswert, der in 98 % der Zeit des Jahres unterschritten wird) und weitere Kurzzeitwerte charakte-
risieren diese Konzentrationen. Der Jahresmittelwert stellt den über das Jahr gemittelten Konzentrationswert dar. Eine Ein-
schränkung hinsichtlich Beurteilung der Luftqualität mit Hilfe des Jahresmittelwertes besteht darin, dass er nichts über Zeiträu-
me mit hohen Konzentrationen aussagt. Eine das ganze Jahr über konstante Konzentration kann zum gleichen Jahresmittelwert
führen wie eine zum Beispiel tagsüber sehr hohe und nachts sehr niedrige Konzentration. Der Gesetzgeber hat deshalb zusätz-
lich zum Grenzwert für Jahresmittel so genannte Kurzzeitgrenzwerte der Konzentrationen eingeführt. Die Neununddreißigste
Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (39. BImSchV) fordert die Einhaltung von Kurzzeitgrenz-
werten in Form des Stundenmittelwertes der NO
2
-Konzentrationen von 200 μg/m³, der nicht mehr als 18 Stunden pro Jahr ü-
berschritten werden darf, und des Tagesmittelgrenzwertes der PM10-Konzentration von 50 μg/m³, der maximal an 35 Tagen
überschritten werden darf. Weil diese Werte derzeit nicht direkt berechnet werden können, erfolgt die Beurteilung hilfsweise
anhand von abgeleiteten Äquivalenzwerten auf Basis der 98-Perzentil- bzw. Jahresmittelwerte. Diese Äquivalenzwerte sind aus
Messungen abgeleitete Kennwerte, bei deren Unterschreitung auch eine Unterschreitung der Kurzzeitgrenzwerte erwartet wird.
Verkehrssituation
Emissionen und Kraftstoffverbrauch der Kraftfahrzeuge (Kfz) hängen in hohem Maße vom Fahrverhalten ab, das durch unter-
schiedliche Betriebszustände wie Leerlauf im Stand, Beschleunigung, Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit, Bremsverzögerung
etc. charakterisiert ist. Das typische Fahrverhalten kann zu so genannten Verkehrssituationen zusammengefasst werden. Ver-
kehrssituationen sind durch die Merkmale eines Straßenabschnitts wie Geschwindigkeitsbeschränkung, Ausbaugrad, Vorfahrt-
regelung etc. charakterisiert. In der vom Umweltbundesamt herausgegebenen Datenbank „Handbuch für Emissionsfaktoren des
Straßenverkehrs HBEFA“ sind für verschiedene Verkehrssituationen Angaben über Schadstoffemissionen angegeben.
Feinstaub/PM10/PM2,5
Mit Feinstaub bzw. PM10/PM2,5 werden alle Partikel bezeichnet, die einen größenselektierenden Lufteinlass passieren, der für
einen aerodynamischen Partikeldurchmesser von 10 μm bzw. 2.5 μm eine Abscheidewirksamkeit von 50 % aufweist. Die PM10-
Fraktion wird auch als inhalierbarer Staub bezeichnet. Die PM2,5-Fraktion gelangt bei Inhalation vollständig bis in die Alveolen
der Lunge; sie umfasst auch den wesentlichen Masseanteil des anthropogen erzeugten Aerosols wie Partikel aus Verbren-
nungsvorgängen und Sekundärpartikel.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 12
1 Aufgabenstellung
Das Sächsische Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) ist u. a. zuständig für die Überwachung der Luft-
qualität und die Prüfung von Maßnahmen zur Einhaltung von Grenzwerten bzw. zur Verminderung von Luftverunreinigungen.
Mit der 39. BImSchV (2010) werden Ziel- und Grenzwerte für die Luftqualität mit Bezug auf die PM2,5-Konzentration festgelegt.
PM2,5 in der Außenluft wird in Sachsen seit 1999 gemessen. Es liegen nur zur PM10-, nicht zur PM2,5-Emission, Erkenntnisse
vor. In Vorbereitung auf die Anforderungen der o. g. Verordnung sollen die Datengrundlagen zu PM2,5 für Sachsen verbessert
werden, um bei Bedarf geeignete Maßnahmen zur Minderung der PM2,5-Belastung ableiten zu können.
Wegen des langen Prognosezeitraumes (bis 2020) sollen auch die Auswirkungen der weiteren technischen Entwicklung auf die
PM2,5-Immissionsbelastung abgeschätzt werden. Perspektivisch soll auch der Einfluss sich ändernder meteorologischer Be-
dingungen (Klimawandel) grob abgeschätzt werden.
Es sollen folgende Ziele erreicht werden:
Ermittlung der Tendenzen für die PM2,5-Belastung in Sachsen im Vergleich zum bundesdeutschen Trend, Abschätzung des
meteorologischen Einflusses auf die PM2,5-Belastung
Ermittlung der wesentlichen Verursacher für die PM2,5-Belastung in Sachsen, Vergleich mit deutschlandweiten Daten (inkl.
einer Übersicht zu vorhandenen PM2,5-Emissionsfaktoren)
Entwicklung einer Methodik zur flächenhaften Feststellung der PM2,5-Belastung auf der Basis der vorhandenen Immissions-
messungen, des Immissionskatasters für PM10 und der Erkenntnisse aus dem laufenden Projekt
Prognose der PM2,5-Belastung in Sachsen bis 2015 und 2020
Ableitung von Schlussfolgerungen für Maßnahmen zur Minderung der PM2,5-Belastung und für die Fortschreibung der Mess-
netzkonzeption
2 Ermittlung der Tendenzen für die PM2,5-
Belastung in Sachsen im Vergleich zum
bundesdeutschen Trend
2.1 Bewertung von PM2,5-Konzentrationen
In der Bundesrepublik werden Beurteilungswerte für Partikel in der 39. BImSchV definiert. Für PM2,5 werden u. a. zwei Beurtei-
lungswerte festgelegt:
ein Grenzwert von 25 μg/m
3
im Jahresmittel, der ab 2015 einzuhalten ist und
als Zielwert einen PM2,5-Jahresmittelwert von 25 μg/m³, der bereits heute eingehalten werden sollte
Um den Immissionsgrenzwert für PM2,5 von 25 μg/m³ ab 2015 einzuhalten, wird eine Toleranzmarge von 5 μg/m³ erlassen, die
sich ab dem 1. Januar 2009 jährlich um ein Siebentel (ca. 0.7 μg/m³) vermindert.
In der 39. BImSchV wird weiterhin als nationales Ziel gefordert, ab 2015 den Indikator für die durchschnittliche PM2,5-
Exposition von 20 μg/m³ im Jahresmittel einzuhalten. Die durchschnittliche PM2,5-Exposition für das Referenzjahr 2010 ist vom
UBA festzustellen und basiert auf dem gleitenden Jahresmittelwert der Messstationen im städtischen und regionalen Hinter-
grund für die Jahre 2008 bis 2010. Ab dem Jahr 2020 soll als Zielwert eine reduzierte durchschnittliche PM2,5-Exposition ein-
gehalten werden. Das Reduktionsziel beträgt in Abhängigkeit vom Ausgangswert im Referenzjahr 2010 bis zu 20 %, mindes-
tens jedoch soll das Ziel von 18 μg/m³ erreicht werden.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 13
2.2 Statistische Analyse der sächsischen Daten
Der Freistaat Sachsen betreibt zur Überwachung und Beurteilung der Luftqualität ein stationäres Luftgütemessnetz mit ca.
30 Messstationen. Erfasst werden an diesen Stationen neben den Stickoxiden (NO, NO
2
) zum Teil auch Feinstäube PM10
sowie PM2,5. Teilweise wird Ruß als Bestandteil der PM10-Partikel analysiert. Zusätzlich werden an allen Stationen auch me-
teorologische Komponenten gemessen.
Für die vom Auftraggeber bereitgestellten Messdaten (neben PM2,5 werden auch PM10, Ruß und NO
x
mitbetrachtet) wurden
statistische Analysen durchgeführt. Die Ergebnisse der Analyse werden in Hinblick auf weitere Parameter (Klassifikation der
Messstellen, Lage der jeweiligen Station relativ zu Emittenten, Bebauung, Verkehrsmengen, Verkehrsfluss, Meteorologie etc.)
diskutiert. Ziel der Analyse der Daten ist es, Informationen über den Einfluss dieser Parameter zu erhalten und Gemeinsamkei-
ten bzw. Gründe bei Unterschieden untereinander sowie zu anderen Messstationen in Deutschland zu identifizieren.
2.2.1 Datenverfügbarkeit
Die
Tabelle 1
gibt eine Übersicht über alle verfügbaren Messdaten des Luftmessnetzes Sachsens. PM2,5-Messdaten lagen nur
an wenigen Messstationen und in unterschiedlichen Messzeiträumen vor. Mehrjährige Messreihen gibt es an den Stationen
Chemnitz-Nord (02/1998–31.12.2009),
Schwartenberg (10/1998)–31.12.2009),
Dresden-Nord (ab 6/2001),
Leipzig-Mitte (ab 2/1999),
Chemnitz-Leipziger Str. (ab 1/2005) sowie
Dresden-Bergstraße (ab 1/2005).

image
image
image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 14
Tabelle 1: Luftmessnetz Sachsen Stationsübersicht (03/2011)
U = urban, S = suburban, R = rual, RB = rual backround. Grün = Messung noch aktiv. Rot = Messung abgeschaltet

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 15
Für die Stationen Dresden-Herzogin Garten, Dresden-Mitte, Dresden-Winckelmannstraße, Leipzig-West, Collmberg und Niesky
liegen nur kurze Messreihen vor. Für die folgende statistische Analyse ist es notwendig, nach regionaler Hintergrundstation,
städtischer Hintergrundstation sowie Verkehrsstation zu unterscheiden. Wegen der vorliegenden Datenlage werden die in den
Tabelle 2 bis Tabelle 4 genannten Stationen in den genannten Auswertezeiträumen
in der Auswertung zusammen betrachtet.
Tabelle 2: Stationseinstufung sowie verfügbare Messwerte für die Analyse für Dresden
Stadt
Station
Stationseinstufung
Auswertezeitraum
PM2,5
PM10
NOx
Dresden-Bergstr.
Verkehrsstation
01/2005-12/2010
Dresden-Nord
Verkehrsstation
01/2001-12/2010
Dresden-
HerzoginGarten
Städtischer Hintergrund
09/2006-06/2008
Dresden-
Winckelmannstr.
Städtischer Hintergrund
06/2008-12/2010
Schwartenberg
Ländlicher Hintergrund
01/2005-12/2009
01/2005-12/2010
Niesky
Ländlicher Hintergrund
09/2006-08/2007
09/2006-12/2010
01/2010-12/2010
Dresden
Collmberg Ländlicher Hintergrund 01/2010-12/2010 01/2005-12/2010 01/2000-12/2010
Tabelle 3: Stationseinstufung sowie verfügbare Messwerte für die Analyse für Leipzig
Stadt
Station
Stationseinstufung
Auswertezeitraum
PM2,5
PM10
NOx
Leipzig-Mitte
Verkehrsstation
01/2001-12/2010
Leipzig-West
Städtischer Hintergrund
01/2010-12/2010
01/2000-12/2010
Schwartenberg
Ländlicher Hintergrund
01/2005-12/2009
01/2005-12/2010
Leipzig
Collmberg
Ländlicher Hintergrund
01/2010-12/2010
01/2005-12/2010
01/2000-12/2010

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 16
Tabelle 4: Stationseinstufung sowie verfügbare Messwerte für die Analyse für Chemnitz
Stadt
Station
Stationseinstufung
Auswertezeitraum
PM2,5
PM10
NOx
Chemnitz-Nord
Verkehrsstation
01/2000-12/2009
01/2000-12/2010
Chemnitz-
Leipziger Str.
Verkehrsstation
01/2005-12/2010
Chemnitz-Mitte
Städtischer Hintergrund
-
01/2005-12/2010
Schwartenberg
Ländlicher Hintergrund
01/2005-12/2009
01/2005-12/2010
Chemnitz
Collmberg Ländlicher Hintergrund 01/2010-12/2010 01/2005-12/2010 01/2000-12/2010
2.2.2
Trends der PM2,5-Jahresmittelwerte
Abbildung 1 und Abbildung 2 zeigen die Trends der PM2,5-, PM10- und Ruß-Jahresmittelwerte der Stationen in Dresden,
Chemnitz und Leipzig im Vergleich zur ländlichen Hintergrundmessstelle Schwartenberg auf. Hierbei ist Folgendes festzustel-
len:
Der ab 2015 einzuhaltende Grenzwert von 25 μg/m³ wurde an den Messstationen in Sachsen, für die PM2,5-Messdaten vorlie-
gen, nicht überschritten. Die höchsten PM2,5-Jahresmittelwerte traten hier 2003, 2005 und 2006 mit Werten von 23 μg/m³ bzw.
24 μg/m³ an den Verkehrsstationen Dresden-Nord, Dresden-Bergstraße, Leipzig-Mitte und Chemnitz-Leipziger Straße auf. In
den Jahren 2007 und 2008 lagen die PM2,5-Jahresmittelwerte an allen Stationen unter dem Zielwert von 20 μg/m³. Im Jahre
2010 wurde dieser Wert lediglich an der Station Dresden-Bergstraße mit 20.9 μg/m³ geringfügig überschritten.
Die PM2,5-Jahresmittelwerte an den städtischen Hintergrundmessstellen in Dresden sowie an der Station Niesky lagen bei ca.
15 μg/m³. An der regionalen Hintergrundstation Schwartenberg wurden zwischen 2000 und 2009 ca. 9 bis 12 μg/m³ gemessen,
wobei die Jahresmittelwerte der Jahre 2007 und 2008 etwa das Niveau der Jahre 2000 und 2001 aufweisen. An den Verkehrs-
stationen wurden 17 bis 24 μg/m³ gemessen.
Die Ruß-Jahresmittelwerte liegen bei ca. 3 μg/m³ bis 6 μg/m³ an den Verkehrsstationen sowie bei ca. 1 μg/m³ bis 3 μg/m³ an
den Hintergrundmessstellen. Die PM2,5-Jahresmittelwerte sind also ca. 4- bis 5-mal höher als die Ruß-Jahresmittelwerte. Die
PM10-Jahresmittelwerte liegen bei ca. 23 μg/m³ bis 39 μg/m³ an den Verkehrsstationen, bei ca. 22 μg/m³ bis 27 μg/m³ an den
städtischen Hintergrundmessstellen sowie bei ca. 14 μg/m³ bis 23 μg/m³ im regionalen Hintergrund.
Leider wird in Sachsen (wie auch in anderen Bundesländern) bisher erst an wenigen Stationen PM2,5 gemessen. Eine wesent-
lich bessere räumliche Repräsentanz wäre möglich, wenn das deutlich dichtere Messnetz für die PM10-Fraktionen oder für die
NO
x
-Konzentrationen herangezogen werden könnte. Deshalb werden in der Abbildung 3 die Korrelationen zwischen PM2,5 und
PM10 bzw. NO
x
grafisch dargestellt. Die Regressionsgeraden wurden mit der Zielstellung aufgestellt, eine möglichst geringe
Abweichung zu den vorhandenen Wertepaaren zu erhalten. Das dabei entstandene additive Glied in der dargestellten Funkti-
onsgleichung ist jedoch aus physikalischer Sicht unplausibel, weil die Funktion prinzipiell durch den Nullpunkt verlaufen muss
(siehe Abbildung 4).
Aus den durchgeführten
Auswertungen können folgende Schlüsse gezogen werden:
Die Jahresmittelwerte der PM2,5-Konzentrationen korrelieren mit einem R² von ca. 0.79 gut mit den PM10-Jahresmittelwerten.
Das mittlere Verhältnis zwischen PM2,5 und PM10 liegt nach Abbildung 3 bei ca. 0.61 an den Verkehrsstationen und zwischen
0.63 und
0.85 an den (wenigen Messpunkten der) Hintergrundstationen. Der Anstieg der durch den Nullpunkt verlaufenden
Geraden in Abbildung 4 ergibt einen Anteil von 63 % an den verkehrsnahen Messstationen und 68 % an den Hintergrundmess-
stellen.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 17
Trends der Jahresmittelwerte
0
5
10
15
20
25
30
35
PM2.5-JM [μg/m³]
Grenzwert ab 2015
Grenzwert für die durchschnittliche Exposition ab 2015
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ruß-JM [μg/m³]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Jahr
PM10-JM [μg/m³]
Dresden-Nord
Dresden/Bergstr.
Dresden/Herzog.
Dresden/Winkelm.
Schwartenberg
Niesky
Collmberg
Abbildung 1: Trends der PM2,5-, Ruß- und PM10-Jahresmittelwerte an Stationen in Dresden und Umgebung

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 18
Trends der Jahresmittelwerte
0
5
10
15
20
25
30
35
PM2.5-JM [μg/m³]
Grenzwert ab 2015
Grenzwert für die durchschnittliche Exposition ab 2015
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ruß-JM [μg/m³]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Jahr
PM10-JM [μg/m³]
Chemnitz/Leipzigerstr.
Chemnitz-Nord
Leipzig-Mitte
Schwartenberg
Collmberg
Leipzig-West
Abbildung 2: Trends der PM2,5-, Ruß- und PM10-Jahresmittelwerte an Stationen in Chemnitz und Leipzig sowie
Schwartenberg

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 19
Verhältnis der PM2.5- zu PM10-JM-Werte
y = 0.65x - 0.52
R
2
= 0.79
y = 0.50x + 3.65
R
2
= 0.85
0
5
10
15
20
25
30
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
PM10-JM [μg/m³]
PM2.5-JM [μg/m³]
Dresden-Nord
Dresden/Bergstr.
Dresden/Herzog.
Dresden/Winkelm.
Schwartenberg
Niesky
Leipzig-Mitte
Chemnitz-Nord
Chemnitz/Leipzigerstr.
Verkehrsstationen
Hintergrundstationen
Collmberg
Linear (Verkehrsstationen)
Linear (Hintergrundstationen)
PM2.5-Grenzwert ab 2015
PM2.5-Grenzwert für die durchschnittliche Exposition ab 2015
Verhältnis der PM2.5- zu NOx-JM-Werte
y = 0.05x + 13.27
R
2
= 0.32
y = 0.23x + 7.72
R
2
= 0.75
0
5
10
15
20
25
30
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
NOx-JM [μg/m³]
PM2.5-JM [μg/m³]
Dresden-Nord
Dresden/Bergstr.
Dresden/Herzog.
Dresden/Winkelm.
Schwartenberg
Leipzig-Mitte
Chemnitz-Nord
Chemnitz/Leipzigerstr.
Verkehrsstationen
Hintergrundstationen
Collmberg
Linear (Verkehrsstationen)
Linear (Hintergrundstationen)
PM2.5-Grenzwert ab 2015
PM2.5-Grenzwert für die durchschnittliche Exposition ab 2015
Abbildung 3: Lineare Korrelationen zwischen den verfügbaren PM2,5- und PM10- (oben) bzw. NO
x
-Jahresmittelwerten
(unten) für die sächsischen Stationen

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 20
Verhältnis der PM2.5- zu PM10-JM-Werte
Verkehrsstationen: y = 0.63x
Hintergrundstationen: y = 0.68x
0
5
10
15
20
25
30
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
PM10-JM [μg/m³]
Dresden-Nord
Dresden/Bergstr.
Dresden/Herzog.
PM2.5-JM [μg/m³]
Dresden/Winkelm.
Schwartenberg
Niesky
Leipzig-Mitte
Chemnitz-Nord
Chemnitz/Leipzigerstr.
Verkehrsstationen
Hintergrundstationen
Collmberg
Leipzig-West
Linear (Verkehrsstationen)
Linear (Hintergrundstationen)
PM2.5-Grenzwert ab 2015
PM2.5-Grenzwert für die durchschnittliche Exposition ab 2015
Abbildung 4: Durch Nullpunkt verlaufende Lineare Korrelationen zwischen den verfügbaren PM2,5- und PM10-
Jahresmittelwerten für die sächsischen Stationen
Aus der Korrelation für die Verkehrsstationen nach Abbildung 3 lässt sich ableiten, dass bei PM10-Jahresmittelwerten von ca.
39
μg/m³ mit ca. 50%iger Wahrscheinlichkeit der ab 2015 einzuhaltende PM2,5-Grenzwert von 25 μg/m³ überschritten wird.
Eine PM2,5-Überschreitung von 20 μg/m³ wird bei PM10-Jahresmittelwerten über 32 μg/m³ wahrscheinlich.
Die Korrelationen zwischen PM2,5 und NO
x
sind für die Verkehrsstationen deutlich schlechter als beim PM10, für die Hinter-
grundmessstellen ähnlich gut. Dies gilt analog auch für die Korrelation zu Ruß (hier nicht dargestellt).
Wendet man die Korrelationsgleichung für die Verkehrsstationen auf alle PM10-Jahresmittelwerte für die Jahre 2006, 2008
sowie 2010 an, ergeben sich die in Abbildung 5 sowie Abbildung 6 PM2,5-Jahresmittelwerte. Zum Vergleich sind zusätzlich
noch die
PM2,5-Messwerte, wo vorhanden, eingetragen. Es zeigt sich, dass auch mit dieser Abschätzung an keiner Station der
Grenzwert von 25 μg/m³ überschritten wird. In meteorologisch ungünstigen Jahren wie z. B. 2006 wird er an den Verkehrsstati-
onen mit dichter Randbebauung jedoch fast erreicht.
Mit dieser Methodik lassen sich die unterschiedlichen PM2,5-Belastungsniveaus abschätzen. Dies ist in Tabelle 5 aufgezeigt.
Bei Abschätzung
der PM2,5-Konzentrationen aus den in Abbildung 4 dargestellten mittleren Verhältnissen von PM2,5 zu PM10
würden
die Abweichungen zu den nach der o. g. Vorgehensweise abgeschätzten Werten an den Hintergrundstationen maximal
1.5 μg/m³, an den Verkehrsstationen maximal 0.1 μg/m³ betragen.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 21
Tabelle 5: Abgeschätzte Zusammensetzung der PM2,5-Belastung an sächsischen Verkehrmessstationen für die Jahre
2006, 2008 und 2010
Station
Regionaler
Hintergrund
μg/m³
Städtische
Zusatzbelastung
μg/m³
Lokale
Zusatzbelastung
μg/m³
PM2,5-
Jahresmittelwert
μg/m³
Dresden-
Bergstr.
12
10
14
5
4
4
6
4
3
23 (2006)
18 (2008)
21 (2010
Dresden-Nord
12
10
14
5
4
4
7
3
1
24 (2006)
17 (2008)
19 (2010)
Leipzig-Mitte
12
10
14
4
3
2
8
4
6
24 (2006)
17 (2008)
22 (2010)
Leipzig-Lützner
Straße
12
10
4
3
8
7
24 (2006)
20 (2008)
Chemnitz-
Leipziger Str.
12
10
14
4
3
3
7
4
3
23 (2006)
17 (2008)
20 (2010)
Chemnitz-Nord 12
10
4
3
2
<1
18 (2006)
13 (2008)

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 22
Abbildung 5: Aus den PM10-Jahresmittelwerten abgeschätzte PM2,5-Jahresmittelwerte für 2008 und 2009 an
sächsischen Messstationen

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 23
Abbildung 6: Aus den PM10-Jahresmittelwerten abgeschätzte PM2,5-Jahresmittelwerte für 2010 an sächsischen
Messstationen
Demnach liegt der Anteil regionaler PM2,5-Hintergrundbelastung an der Gesamtbelastung der Verkehrsstationen bei ca. 50 %
bis 75 %. Der Anteil städtischer Zusatzbelastung liegt bei etwa 20 %. Der Anteil lokaler PM2,5-Zusatzbelastungen liegt zwi-
schen ca. 5 % bis 10 % (Chemnitz-Nord) und 25 % bis 33 % (Leipzig-Mitte).
2.3 Vergleich mit bundesdeutschen Daten
Abbildung 7 und Abbildung 8 vergleichen die an sächsischen Messstationen (orange hervorgehoben) erhobenen PM2,5-
Jahresmittelwerte mit vorliegenden bundesweiten Messdaten des Jahres 2006, 2008 und 2010. Eine umfangreichere Zusam-
menstellung und Bewertung findet sich in B
RUCKMANN et al. (2009). Es kann Folgendes festgestellt werden:
Insgesamt ist das PM2,5-Messnetz deutlich lückenhafter als beispielsweise für PM10.
Nur an wenigen Stationen wurde der ab 2015 einzuhaltende Grenzwert von 25 μg/m³ überschritten. Dies betrifft im Jahr 2008
z. B. die Stationen Stuttgart-Neckartor, Stuttgart-Mitte und Mannheim-Straße. Im (ungünstigeren) Jahr 2006 betrifft dies dar-
über hinaus die Stationen Mannheim-Straße, Freiburg-Straße und Stuttgart-Bad Cannstadt sowie entsprechend B
RUCKMANN
et al. (2009) Cottbus-Bahnhofstraße sowie Frankfurt/Oder-Leipziger Straße (diese Daten lagen den Autoren nicht vor). Im
Jahre 2010 wird der Grenzwert lediglich an der Station Stuttgart-Neckartor knapp überschritten. An der Station Cottbus-
Bahnhofstraße entspricht der gemessene Jahresmittelwert mit 25 μg/m³ genau der Höhe des Grenzwertes.
Die PM2,5-Jahresmittelwerte an den sächsischen Stationen liegen in allen drei Betrachtungsjahren etwa im Mittelfeld der
bundesdeutschen Konzentrationsniveaus in der jeweiligen Gebietskategorie.

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 24
Abbildung 7: PM2,5-Jahresmittelwerte an bundesdeutschen Messstationen (Auswahl) in den Jahren 2006 und 2008

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 25
Abbildung 8: PM2,5-Jahresmittelwerte 2010 an bundesdeutschen Messstationen nach ausgewählten Gebietskategorien
Auch BRUCKMANN et al. (2009) korrelierten PM2,5 mit PM10-Jahresmittelwerten (82 deutsche Stationen aus 2006 und 2007), um
Abschätzungen der PM2,5-Jahresmittelwerte an allen Messpunkten des PM10-Messnetzes durchführen zu können. Sie kamen
dabei zu folgenden Schlüssen:
Die Jahresmittel der Feinstaubfraktionen PM10 und PM2,5 korrelieren mit R² zwischen 0.81 und 0.92 eng miteinander.
Das mittlere Verhältnis zwischen PM2,5 und PM10 liegt über alle Stationen zwischen 0.64 (2007) und 0.66 (2006). Nur für die
Verkehrsstationen ergab sich für die Jahre 2006/2007 ein Wert von 0.60. Dieser liegt damit in der Größenordnung der aus
den sächsischen Messdaten (0.61 siehe oben) abgeleiteten. Für die Hintergrundstationen ergab sich ein Wert von 0.66. Die-
ser ordnet sich in das Spektrum der an den sächsischen Stationen abgeleiteten Verhältnisse (zwischen 0.63 und 0.85 siehe
oben) ein.
Werte der PM2,5 zu PM10-Verhältnisse zwischen 0.5 und 0.8 (im Mittel 0.62) für die Jahre 2004 bis 2006 erhielten D
E LEEUW et
al. (2009) bei der Auswertung europäischer Messdaten.
Auch B
RUCKMANN et al. (2009) kamen zu dem Schluss, dass ab einem PM10-Jahresmittelwert von 40 μg/m³ der ab 2015 einzu-
haltende PM2,5-Grenzwert mit 50%iger Wahrscheinlichkeit überschritten sein wird. Unterhalb eines PM10-Jahresmittels von
36 μg/m³ liegt die Wahrscheinlichkeit einer Grenzwertüberschreitung für PM2,5 bei 5 % an verkehrsnahen Stationen.
Hinweis: Diese beiden PM10-Schwellenwerte liegen noch deutlich über dem PM10-Äquivalenzwert zur Bewertung des PM10-
Tagesgrenzwertes. Hier wird davon ausgegangen, dass bei einem PM10-Jahresmittelwert von ca. 31 μg/m³ mit 50%iger Wahr-
scheinlichkeit der PM10-Tagesgrenzwert überschritten ist. Dieser PM10-Tagesgrenzwert ist somit deutlich schärfer als der
Grenzwert für das PM2,5-Jahresmittel von 25 μg/m³. Anders verhält es sich mit dem PM2,5-Grenzwert für die durchschnittliche
Exposition (d. h. im städtischen Hintergrund) von 20 μg/m³. Dieser kann in Sachsen bei einem PM10-Jahresmittel von ca.
32 μg/m³ erreicht werden. Hier wären der PM10-Tagesgrenzwert und der PM2,5-Grenzwert für das Jahresmittel im städtischen
Hintergrund etwa gleichwertig.
Ein PM10-Jahresmittelwert von 40 μg/m³ wurde in den letzten Jahren an sächsischen Messstationen nicht überschritten. Der
PM10-Schwellenwert von 36 μg/m³ wurde 2006 in Leipzig-Mitte, Dresden-Nord und Leipzig-Lützner Straße überschritten, 2008
und 2010 nicht. Ein PM10-Jahresmittelwert von 32 μg/m³ wurde 2006 in Plauen, Görlitz, Dresden, Chemnitz und Leipzig, 2008
in Dresden-Nord und Leipzig-Mitte sowie 2010 in Leipzig und Görlitz erreicht bzw. überschritten.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 26
2.4 Quantifizierung des meteorologischen Einflusses
Aus verschiedenen Untersuchungen (z. B. LOHMEYER 2004; ANKE et al. 2002) ist bekannt, dass die Meteorologie insbesondere
bei der kurzfristigen Variation der PM10-Konzentrationen eine entscheidende Rolle spielt (LOHMEYER et al. 2006). Entsprechend
wurden auch hier, basierend auf dem PM2,5-Niveau des aktuellen Tages, die unmittelbare und längerfristige Wirkung der fol-
genden meteorologischen Faktoren untersucht:
Einfluss des Niederschlages
Einfluss der relativen Luftfeuchte
Einfluss der Globalstrahlung
Einfluss der Temperatur
Einfluss der Windgeschwindigkeit
Einfluss der Windrichtung
2.4.1
Datengrundlage, Datenverdichtung und Ausreißereliminierung
Die vom LfULG zur Verfügung gestellten Datensätze lagen im Wesentlichen als Halbstundenmittelwerte vor. Zur weiteren Bear-
beitung wurden die Stundenwerte zu Tagesmittelwerten aufbereitet. Dabei wurden Tageswerte mit einer unvollständigen Da-
tenverfügbarkeit der Stundenwerte nicht berücksichtigt. In Tabelle 6 sind die bei der Untersuchung ausgewerteten
Messstatio-
nen aufgeführt.
Tabelle 6: Ausgewertete Messstationen; in Klammern: verwendete Stationskennung
Dresden
Leipzig
Chemnitz
Winckelmannstraße (WINCK)
Mitte (MITTE)
Leipziger Straße (LPZSTR)
Bergstraße (BERG)
West (WEST)
Nord (NORD)
HerzoginGarten (HERZ)
Nord (NORD)
Die aufbereiteten Daten wurden einer optische Prüfung unterzogen, um ggf. unplausible Ausreißer zu identifizieren. Dabei wur-
den zum Beispiel „Missing Data Values“ wie der Wert „-999“ gesucht und eliminiert. Zusätzlich erfolgte eine Kennzeichnung von
Situationen, für die zu erwarten war, dass die PM2,5-Konzentrationen nicht maßgeblich von meteorologischen und/oder „nor-
malen’’ Emissionssituationen bestimmt waren. Dies betraf jeweils den 31. Dezember und 1. Januar wegen der erhöhten PM2,5-
Konzentrationen infolge der Silvesterfeuerwerke.
2.4.1.1 Anzahl der trockenen Tage nach Niederschlag
Verschiedene Untersuchungen (z. B. S
CHULZE 2002; LOHMEYER 2004; ANKE et al. 2004) haben aufgezeigt, dass an Tagen mit
Niederschlag die Partikelkonzentrationen signifikant niedriger sind als an trockenen Tagen. Diese Minderung stellt sich bereits
bei Tagesniederschlagssummen von 0.1 mm ein (S
CHULZE 2002). Die Abhängigkeit der Partikelminderung von der Regenmen-
ge wurde nicht betrachtet, weil aus o. g. Untersuchungen die Länge einer Trockenperiode einen höheren Einfluss auf die Parti-
kelkonzentrationen hatte als die Niederschlagsintensität selbst.
Entsprechend wurde ein Parameter (NA_NS) eingeführt, der sich um 1 erhöht, wenn der vorhergehende Tag trocken war und
der betrachtete Tag ebenfalls trocken ist. Der DWD bezeichnet als Regentag einen Tag mit Niederschlagssumme größer/gleich
0.1 mm. Deswegen wurden alle Tage mit Niederschlagssummen <0.1 mm als trockene Tage (Parameterwert = 0), sonst als
Niederschlagstage (Parameterwert = Anzahl Tage ohne Niederschlag), gekennzeichnet.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 27
2.4.1.2 Hauptwindrichtungsklassen
Zur Untersuchung des Einflusses des großräumigen Windes wurden für Dresden die Messwerte der Station Radebeul-
Wahnsdorf, für Leipzig die Messwerte der Station Schkeuditz und für Chemnitz die Messwerte der Station Carlsfeld verwendet.
Die an den jeweiligen Messstationen (vgl. Kapitel 2.4.1) gemessenen Windrichtungen lagen als Tageswerte vor. Zur Beurteilung
der Windrichtung wurde die vorherrschende Windrichtung acht 45 Grad-Windrichtungssektoren zugeordnet. Weil die PM2,5-
Konzentrationen nicht linear mit den Windrichtungssektoren korrelieren, wurde der zusätzliche Parameter
HWR_KL = Hauptwindrichtungsklasse der Gesamtbelastung eingeführt. Hierzu wurde beispielsweise der Hauptwindrichtungs-
sektor 3 mit der im Mittel höchsten PM2,5-Gesamtbelastung der HWR_KL = 1 zugeordnet. Der Windrichtungssektor 2 mit der
im Mittel zweithöchsten PM2,5-Gesamtbelastung der HWR_KL = 2 zugeordnet usw. Somit war eine Linearisierung der Wind-
richtungsabhängigkeit möglich (Tabelle 7) (L
OHMEYER et al. 2006).
Tabelle 7: Zuordnung der Hauptwindrichtungsklassen
HWR_KL Radebeul-Wahnsdorf
N
(1)
NO (2)
O
(3)
SO (4)
S (5)
SW (6)
W (7)
NW (8)
DD Winck
3
5
4
2
1
8
7
6
DD Berg
3
5
2
4
1
8
6
7
DD Herz
4
3
1
2
8
5
6
7
DD Nord
3
4
5
2
1
8
7
6
HWR_KL Schkeuditz
N (1)
NO (2)
O (3)
SO (4)
S (5)
SW (6)
W (7)
NW (8)
Lpz Mitte
3
2
4
5
1
6
8
7
Lpz West
2
5
3
4
1
6
8
7
HWR_KL
Carlsfeld
N (1)
NO (2)
O (3)
SO (4)
S (5)
SW (6)
W (7)
NW (8)
Chm LpzStr
4
3
5
2
1
6
7
8
Chm Mitte 4 3 5 2 1 7 8 6
Für die Messstationen Dresden-Bergstraße und Chemnitz-Leipziger Straße lagen keine Messwerte für Globalstrahlung und
Windgeschwindigkeit vor. Hier wurden entsprechend der Messzeiträume ersatzweise die Messwerte der Station Dresden-Nord
bzw. der Station Chemnitz-Nord verwendet. Des Weiteren lagen für Chemnitz nur unzureichende Niederschlagsinformationen
vor, weshalb der Parameter NA_NS (Anhaltende Tage ohne Niederschlag) für die Messstationen Chemnitz-Leipziger Straße
und Chemnitz-Nord nicht ausgewertet werden konnte.
2.4.2 Korrelationsanalyse
Zu einer ersten Analyse der Eingangsgrößen wurden in dem Statistikprogramm „SYSTAT 11“ der Firma „StatSoft“ einzelne
Korrelationskoeffizienten (Pearson) zwischen der PM2,5-Konzentration und einer zweiten Variable (Eingangsgröße) bestimmt.
Dies erfolgte über die entsprechende Programmfunktion „Einfache Korrelation“. Der Korrelationskoeffizient hat einen Wertebe-
reich von -1 bis +1 und stellt ein lineares Bestimmtheitsmaß dar. Das bedeutet, bei einem R = 0 besteht kein linearer Zusam-
menhang, die Variablen sind statistisch unabhängig voneinander. Die Grenzwerte -1 bzw. +1 verdeutlichen eine direkte negati-
ve bzw. positive Abhängigkeit der Variablen. Tabelle 8 zeigt die Korrelationskoeffizienten (Corr. Coef.) zwischen der PM2,5
Konzentration
und dem jeweiligen meteorologischen Parameter.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 28
Tabelle 8: Korrelationskoeffizienten (Corr. Coef.) zwischen der PM2,5 Konzentration und den meteorologischen Para-
metern; in Klammern: Anzahl der Wertepaare (Pairwise frequency)
PM2,5
Dresden-
WINCK
Dresden
BERG
Dresden
HERZ
Dresden
NORD
Leipzig
MITTE
Leipzig
WEST
Chemn.
LPZSTR
Chemn.
NORD
Parameter
Corr. Coef.
Corr. Coef.
Corr. Coef.
Corr. Coef.
Corr. Coef.
Corr. Coef.
Corr. Coef.
Corr. Coef.
NA_NS
0.141
(823)
0.19
(1233)
0.262
(196)
0.22
(2120)
0.295
(2076)
0.318
(348)
rel. Luftfeuchte
0.214
(811)
0.242
(653)
0.134
(192)
0.207
(2085)
0.142
(2044)
0.271
(326)
0.111
(622)
0.049
(1598)
Global-
strahlung
-0.288 (813)
-0.213
(1217)
-0.09
(192)
-0.222
(2083)
-0.127
(771)
-0.211
(346)
-0.121
(1206)
-0.082
(1597)
Temp.
Maximum
-0.467
(823)
-0.389
(1218)
-0.194
(196)
-0.351
(2120)
-0.255
(2074)
-0.493
(348)
-0.317
(1196)
-0.2
(1618)
Temp.
Minimum
-0.558
(817)
-0.475
(1214)
-0.277
(196)
-0.438
(2113)
-0.343
(2096)
-0.574
(344)
-0.424
(1193)
-0.188
(381)
Temp.
Mittel
-0.518
(811)
-0.439
(1202)
-0.244
(192)
-0.405
(2085)
-0.301
(2045)
-0.54
(344)
-0.373
(1185)
-0.267
(1598)
WG
Maximum
-0.191
(823)
-0.108
(1218)
-0.096
(196)
-0.28
(2120)
-0.267
(2057)
-0.136
(348)
-0.28
(1204)
-0.235
(1618)
HWR_KL
-0.326
(824)
-0.240
(1211)
-0.352
(195)
-0.336
(2099)
-0.253
(1461)
-0.261
(352)
-0.285
(1173)
-0.340
(1532)
Der Wertebereich der berechneten unabhängigen Korrelationskoeffizienten liegt zwischen -0.574 (Temp. Minimum/Leipzig-
West) und 0.318 (NA_NS/Leipzig-West). Ausgenommen der Parameter NA_NS (Anhaltende Tage ohne Niederschlag) und der
relativen Luftfeuchte zeigen alle anderen Parameter an alle untersuchten Messstationen eine negative statistische Abhängigkeit
zur PM2,5 Konzentration. Der Einfluss des Temperaturminimums auf die PM2,5 Konzentration ist an allen Messstationen, aus-
genommen Chemnitz-Nord, am größten. Die zweithöchsten Abhängigkeiten, ebenfalls an allen Messstationen, weist der Tem-
peraturmittelwert auf. Dagegen haben die Globalstrahlung, die relative Luftfeuchte und das Windgeschwindigkeitsmaximum nur
einen verhältnismäßig geringen direkten Einfluss auf die PM2,5 Konzentration.
2.4.3
Multiple lineare Regressionsanalyse
„Sie untersucht die lineare Abhängigkeit zwischen einer metrisch skalierten abhängigen Variablen (auch endogene Variable,
Prognosevariable oder Regressand genannt) und einer oder mehreren metrisch skalierten unabhängigen Variablen (auch exo-
gene Variablen, Prädiktorvariablen sowie Regressoren genannt). Mit Hilfe der linearen Regressionsanalyse können somit Zu-
sammenhänge aufgedeckt und Prognosen erstellt werden.“ (S
KIERA et al. 1998). Mit diesem Analysetool wurden mittels
„SYSTAT“ die Abhängigkeiten der meteorologischen Parameter auf die PM2,5 Konzentration untersucht. Das Tool berechnet
Regressionskoeffizienten, Standardkoeffizienten und Standardfehler der jeweiligen Größen sowie Prognosegenauigkeiten,
Konstanten, den Toleranzbereich und Vieles mehr. Hierbei spielen die Prognosegenauigkeiten (Adjusted squared multiple R),
und die Standardkoeffizienten (Std. Coef.) eine wesentliche Rolle. Zur Bestimmung der kombinierten Abhängigkeit der Pa-
rameter wurde die PM2,5-Tagesmittelkonzentration entsprechend als Regressand verwendet. Wichtig für die Bewertung der
Sensitivität der jeweiligen physikalischen Parameter ist deren Einfluss auf den Prognosewert. Dies kann durch die Ermittlung
der so genannten Standardkoeffizienten erreicht werden. Diese standardisierten Koeffizienten „… werden durch die Multipli-
kation des (unstandardisierten) Regressionskoeffizienten (…) mit der Standardabweichung der dazugehörigen unabhängigen
Variablen (...) und anschließender Division mit der Standardabweichung der abhängigen Variablen (...) errechnet.“ (S
KIERA et al.
1998). Diese Normierung der Wertebereiche der einzelnen Parameter ermöglicht dann deren Vergleichbarkeit. Die Absolutwer-
te der Standardkoeffizienten verdeutlichen so die Einflussstärken der unabhängigen Variablen. Hohe positive oder negative

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 29
Werte weisen auf einen hohen Einfluss der einzelnen Größen hin, Werte nahe Null beeinflussen das Ergebnis dagegen nur
wenig. Die Ergebnisse der hier durchgeführten Regressionsanalyse sind in Tabelle 9 darstellt. Im Gegensatz zur Korrelations-
analyse
ist hier, bei Betrachtung der kombinierten Abhängigkeiten der Eingangsgrößen, der Einfluss der Temperaturminima
kaum relevant, wohingegen die maximalen Temperaturen deutlich an Bedeutung gewinnen und einen Vorzeichenwechsel auf-
zeigen.
Der geringe Einfluss der Globalstrahlung, der relativen Luftfeuchte und der maximalen Windgeschwindigkeiten wird hier auch
durch die Regressionsanalyse bestätigt. Die Parameter „NA_NS“ und „HWR_KL“ zeigen als abgeleitete Größen hier in Kombi-
nation mit den anderen Eingangsgrößen einen etwas geringeren Einfluss als bei der Korrelationsanalyse. Der bereits angespro-
chene starke negative Zusammenhang zwischen der PM2,5-Konzentration und der Tagesmitteltemperatur kommt auch hier
deutlich zum Ausdruck. Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass (abwärtsgerichtete) thermodynamische Vertikalbewe-
gungen der Luft einen wesentlichen Einfluss auf die PM2,5-Konzentration haben. Weiterhin lässt der mit negativem Vorzeichen
behaftete Einfluss der Hauptwindrichtungsklasse (HWR_KL) auf erhöhte PM2,5-Konzentrationen bei Ost- bzw. Südostwetterla-
gen schließen. So kann davon ausgegangen werden, dass im Winter, bei niedrigen Temperaturen und geringen Windge-
schwindigkeiten mit erhöhten PM2,5-Feinstaubbelastungen zu rechnen ist. Im Sommer kann dieser Trend, wenn auch geringer,
ebenfalls angenommen werden, wobei der höhere Einfluss der Maximumtemperaturen auf eine vermehrte Bildung von sekun-
dären Aerosolen hinweisen könnte. Die Bedingungen hierfür sind allerdings aufgrund der hohen Komplexität noch nicht endgül-
tig geklärt (vgl. W
INIWARTER et al. 2001).
Weitere relevante Parameter wie die vertikale Mischungsschichthöhe bzw. die Dauer von Inversionsereignissen konnten in die
Betrachtung nicht einbezogen werden, weil diese leider nicht vorlagen.
Tabelle 9: Standardkoeffizienten (Std. Coef.), Prognosegenauigkeit (Adj. squ. multiple R), Standardfehler (Standard
error) und Anzahl der Datensätze (N) aus Regressionsanalysen der PM2,5 Konzentration und den meteorologischen
Parametern
PM2,5
Dresden
WINCK
Dresden
BERG
Dresden
HERZ
Dresden
NORD
Leipzig
MITTE
Leipzig
WEST
Chemn.
LPZSTR
Chemn. NORD
Parameter
Std. Coef.
Std. Coef.
Std. Coef.
Std. Coef.
Std. Coef.
Std. Coef.
Std. Coef.
Std. Coef.
NA_NS
0.159
0.203
0.265
0.195
0.186
0.234
rel. Feuchte
0.058
0.183
0.150
0.046
0.142
0.047
-0.057
-0.038
Globalstrahlung
0.082
0.130
-0.033
-0.084
0.131
0.109
0.087
0.004
Temp. Maximum
0.953
1.303
1.270
1.190
0.864
1.326
1.419
0.637
Temp. Minimum
0.005
-0.123
0.280
0.205
-0.180
0.271
-0.049
-0.016
Temp.Mittel
-1.533
-1.680
-1.701
-1.707
-1.031
-2.206
-1.899
-0.895
WG Maximum
-0.190
-0.103
-0.068
-0.175
-0.120
-0.200
-0.165
-0.240
HWR_KL
-0.167
-0.109
-0.315
-0.191
-0.118
-0.080
-0.176
-0.333
Adj. squ. multiple R
0.437
0.367
0.258
0.358
0.257
0.486
0.365
0.266
Standard error
10.515
10.734
8.317
10.217
11.422
10.566
10.033
8.127
N
812
644
191
2054
775
326
607
342

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 30
2.5 Prüfung eines möglichen Bedarfs für die Weiterentwicklung
des sächsischen Luftmessnetzes
2.5.1
Rahmenbedingungen der 39. BImSchV
Der Gesetzgeber legt in der 39. BImSchV die Anzahl und Lage von Probenahmestellen fest. Die Kriterien für die Mindestanzahl
der Probenahmestellen enthält Anlage 5 der 39. BImSchV. Für die diffusen Quellen wird klassifiziert zwischen Gebieten- bzw.
Ballungsräumen, in denen die Belastungen oberhalb der oberen Beurteilungsschwelle (17 μg/m³) bzw. zwischen oberer und
unterer (12 μg/m³) Beurteilungsschwelle liegen sowie nach Bevölkerungsanzahl in diesen Gebieten/Ballungsräumen.
Anhand der vorliegenden Messungen bzw. aus den aus PM10-Messdaten für 2008 und 2010 abgeleiteten PM2,5-
Jahresmittelwerten lassen sich die Gebiete identifizieren, in denen o. g. Bedingungen erfüllt sind (siehe hierzu im Vorgriff auch
das Kapitel 6). Darin zeigt sich, dass der o. g. Beurteilungswert von 17
μg/m³ weder im Bezugsjahr 2008 noch in den Prognose-
jahren 2015 und 2020 überschritten wird. Die Details für die Anforderungen an die Lage von Messstellen sind in der Anlage 3
der 39. BImSchV festgelegt.
2.5.2
Redundante und für die flächenhafte Aussage in IMMIKART wichtige Messstandorte
In Abbildung 9 ist die Lage und die Art der Messstationen in Sachsen sowie
südlich und westlich angrenzender Länder darge-
stellt, an denen PM2,5 bzw. PM10 gemessen wird. Zur Aussage flächenhafter Belastungen mit IMMIKART werden davon je-
doch lediglich die Stationen mit der Gebietscharakteristik „Freiland“, „Kleinstadt, wenig Emission in unmittelbarer Nähe“ sowie
„Großstadt, relativ wenig Emission in unmittelbarer Nähe“ in die Berechnung einbezogen.
Abbildung 9: Lage und Art der PM2,5- bzw. PM10-Messstationen in Sachsen und Umgebung

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 31
Von den entsprechend der Gebietscharakteristik relevanten zwölf sächsischen Stationen werden an fünf Stationen neben PM10
auch PM2,5 gemessen. An den übrigen Stationen wurden die PM2,5-Werte über die in Abschnitt 2.2.2 beschriebenen Regres-
sionsfunktionen
auf der Basis von PM10-Daten berechnet (siehe Kapitel 6).
Danach zeigt sich, dass an den betrachteten Stationen in den letzten Jahren weder die gemessenen noch die berechneten
PM2,5-Werte über dem Zielwert von 20 μg/m³ liegen. Dementsprechend liegen die maximalen Konzentrationswerte der flä-
chenhaften Belastung bei ca. 19 μg/m³ (vgl. Kapitel 6). Zu Untersetzung der IMMIKART-Berechnung wird
empfohlen, Messsta-
tionen aus der nördlichen und östlichen Umgebung außerhalb Sachsens in die Berechnung einzubeziehen.
Zur Beurteilung der lokalen Belastungen wird die Anzahl und Art der Messstationen in den potenziellen Schwerpunkten Dres-
den, Chemnitz und Leipzig mit jeweils mindestens einer verkehrsnahen und einer städtischen Hintergrundstation als ausrei-
chend erachtet. Auf Grund der relativ guten Korrelation von PM2,5 und PM10 (R
2
=0.79 für Verkehrsstationen/R
2
=0.85 für Hin-
tergrundstationen) können auch die Daten der zahlreichen PM10-Messstationen zur Beurteilung der PM2,5-Belastungssituation
mit ausreichender Genauigkeit einbezogen werden.
Um den Aufwand für die Bereitstellung von Messdaten für das Interpolationsverfahren von IMMIKART gering zu halten, ist es
von Vorteil, so wenig wie möglich Messstationen betreiben bzw. Daten von Stationen aus Tschechien oder Polen abrufen zu
müssen. Dazu wurden Sensitivitätsberechnungen mit IMMIKART durchgeführt, um folgende Messstationen auf ihre Relevanz
hin zu überprüfen:
Relevanz der Station Riesa
Relevanz einer Messstation in Südwest-Sachsen
Relevanz der Messstationen in Tschechien bzw. Polen
Den Sensitivitätsberechnungen wurden die Emissionen für das Prognosejahr 2015 aus Abschnitt 5.1.1 zu Grunde gelegt. Es
wurden
verschiedene IMMIKART-Berechnungen durchgeführt, wobei einzelne oder mehrere Messstationen aus dem Interpola-
tionsverfahren ausgeblendet wurden. Für alle Rechenfälle wurden die PM2,5-Werte aus der Tabelle 33 verwendet. Um die
Relevanz
der Station Riesa zu beurteilen, wurde der PM2,5-Wert der entsprechenden Messstation aus Tabelle 10 (Nr. 2) ein-
und ausgeblendet.
Im Südwesten Sachsens wird seit Januar 2011 PM2,5 in Brockau gemessen. Für die Sensitivitätsbetrach-
tung der Station Brockau wurde der PM2,5-Wert gemittelt über 01.01.-10.10.2011 aus Tabelle 10 (Nr. 1) verwendet. Die Mess-
stationen
in Tschechien und Polen wurden mit den PM2,5-Werten aus Tabelle 10 (Nr. 3-14) auf ihre Relevanz hin überprüft.
Die
Ergebniskarten wurden visuell miteinander verglichen und bewertet.
Tabelle 10: Sensitivitätsberechnungen zu Grunde gelegte PM2,5-Werte für das Prognosejahr 2015
Nr.
Rechtsw.
Hochw.
H
K
PM2,5 2015
Name der Station
[m]
[m]
[m]
[μg/m³]
1
4515050
5608070
430
1
12,1
Brockau (01.01.- 10.10.2011)
2
4589100
5685555
113
5
13,3
Riesa
3
4713800
5640480
535
1
13,7
Albrechtice u Frydl
4
4528580
5547670
488
2
8,7
Cheb
5
4612520
5617600
739
1
9,2
Flaje
6
4699230
5640170
250
2
11,7
Hradek nad Nisou
7
4561780
5567050
429
2
15,7
Karlovy Vary
8
4630550
5619150
533
1
15,2
Krupka

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 32
Nr.
Rechtsw.
Hochw.
H
K
PM2,5 2015
Name der Station
[m]
[m]
[m]
[μg/m³]
9
4580420
5588610
827
1
8,7
Medenec
10
4543920
5581880
905
1
8,7
Prebuz
11
4600620
5605860
840
1
8,7
Rudolice v Horach
12
4646640
5630300
588
1
12,2
Sneznik
13
4547970
5559790
476
2
9,7
Sokolov
14
4675860
5651280
438
1
14,2
Valdek
Riesa
Die einmal mit und einmal ohne der Messstation Riesa berechneten PM2,5-Jahresmittelwerte (Abbildung 10 und Abbildung 11)
lassen keine Unterschiede erkennen. Daraus lässt sich der Schluss ziehen, dass die Messstation in Riesa für das Interpolati-
onsverfahren von IMMIKART keine Relevanz hat.
Südwest-Sachsen
Die Ergebniskarten der IMMIKART-Berechnungen einmal mit und einmal ohne der Station Brockau (Abbildung 12 und
Abbildung 13) zeigen im Vergleich, dass der Gradient hin zum Westerzgebirge
mit der Station Brockau deutlicher ausgeprägt ist
als ohne die Berücksichtigung der Station Brockau. Ohne die Station Brockau werden die mit IMMIKART berechneten PM2,5-
Jahresmittelwerte in West-Sachsen unterschätzt, weil die relativ niedrigen PM2,5-Werte der Freilandstationen im Westerzgebir-
ge überrepräsentiert werden. Die Messstation Brockau wird benötigt, um den Gradient hin zum Westerzgebirge der PM2,5-
Jahresmittelwerte mit IMMIKART besser abbilden zu können.
Tschechien und Polen
Beim Vergleich der mit IMMIKART berechneten PM2,5-Jahresmittelwerte einmal mit und einmal ohne die Berücksichtigung aller
polnischen und tschechischen Messstationen (Abbildung 10 und Abbildung 13) zeigt sich, dass ohne die tschechischen und
polnischen Messstationen die berechneten PM2,5-Jahresmittelwerte
in gesamt Sachsen leicht höher liegen. Bei den in IMMI-
KART berücksichtigten tschechischen und polnischen Messstationen handelt es sich um überwiegend Freilandstationen, die
relativ niedrige Werte aufweisen und daher zu einem generell niedrigeren Niveau in ganz Sachsen führen. Die tschechischen
und polnischen Messstationen sollten nicht bei dem Interpolationsverfahren von IMMIKART berücksichtigt werden. Es wäre
jedoch hilfreich, wenn auf polnischer Seite eine repräsentative Freilandstation zur Verfügung stünde, die mit den Messungen
der Station Niesky vergleichbare Werte liefert. Bei Berücksichtigung einer solchen Station könnte der im Bereich Niesky zur
polnischen Grenze vorhandene, aber nicht plausible Gradient verhindert werden.
Die Berechnungen der PM2,5-Jahresmittelwerte in Abschnitt 6 für die Prognosejahre 2010, 2015 und 2020 wurden nur mit den
Messstationen aus Tabelle 33, aber ohne die polnischen und tschechischen
Messstationen sowie ohne die Messstationen Rie-
sa und Brockau durchgeführt.

image
image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 33
Abbildung 10: PM2,5-Jahresmittelwerte, Sensitivitätsberechnung mit IMMIKART mit tschechischen und polnischen
Messstationen, mit der Messstation Riesa, aber ohne die Messstation Brockau
Abbildung 11: PM2,5-Jahresmittelwerte, Sensitivitätsberechnung mit IMMIKART mit tschechischen und polnischen
Messstationen, ohne die Messstationen Riesa und Brockau

image
image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 34
Abbildung 12: PM2,5-Jahresmittelwerte, Sensitivitätsberechnung mit IMMIKART ohne tschechische und polnische
Messstationen, ohne die Messstation Riesa, aber mit der Messstation Brockau
Abbildung 13: PM2,5-Jahresmittelwerte, Sensitivitätsberechnung mit IMMIKART ohne tschechische und polnische
Messstationen, ohne die Messstationen Riesa und Brockau

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 35
3 Wissenschaftlicher Stand der PM2,5-
Emissionsbestimmung
Zum wissenschaftlichen Stand der PM2,5-Emissionsbestimmung erfolgte eine umfangreiche Literaturrecherche und Auswer-
tung. Die Ergebnisse werden im Folgenden quellgruppenspezifisch zusammengefasst.
3.1 Verursacher/Quellen
Grundsätzlich kann zwischen primären und sekundären Partikeln unterschieden werden. Erstere werden als primäre Emissio-
nen direkt in die Atmosphäre abgegeben, letztere entstehen durch luftchemische Prozesse aus gasförmig emittierten Vorläufer-
substanzen. Die bedeutendsten Vorläufersubstanzen sind einerseits Ammoniak, Schwefeldioxid und Stickstoffoxide, die anor-
ganisches Ammoniumnitrat bzw. Ammoniumsulfat bilden, andererseits flüchtige bzw. halbflüchtige organische Verbindungen
(VOC bzw. SVOC) (S
CHNEIDER & LORBEER 2002).
Primäre Partikel können durch mechanische oder thermische Prozesse entstehen. Zahlreiche anthropogene Prozesse verursa-
chen Partikel, die anteilig durch beide Mechanismen gebildet werden (P
REGGER 2006).
Bei den thermischen Prozessen haben neben den meist industriellen Verfahren wie Schmelzen, Rösten, Sintern, Brennen oder
Trocknen die Verbrennungsprozesse zur Wärme- und Energieerzeugung (Feuerungsanlagen und Prozessfeuerungen) die
größte Bedeutung. Die Partikelemissionen aus Verbrennungsprozessen beinhalten hohe Anteile an Fein- und Ultrafeinstäuben.
Zahlreiche Einflussfaktoren bedingen die Feinstaubbildung bei Verbrennungsprozessen wie Brennstoffart und -eigenschaften
(z. B. Schwefel- und Aschegehalt), die Verfahrensart, der Typ und Betriebszustand der Anlage, Betriebsbedingungen wie Tem-
peratur, Druck und Luftzahl sowie die Abgasreinigung.
Anthropogene Emissionen aus mechanischen Prozessen entstehen beispielsweise durch den Umschlag von staubenden Gü-
tern und vielfältige Prozesse der Verarbeitung und Bearbeitung von festen Materialien wie Holz, Metall und mineralischen Bau-
stoffen. Wesentliche Einflussfaktoren der Staubbildung sind die Art und Weise der Krafteinwirkung und die Staubungsneigung
der beteiligten Materialien.
Je nach Saison kann der Anteil der verschiedenen Quellengruppen an den Gesamtemissionen unterschiedlich sein. Auch rep-
räsentieren diese Emissionsanteile nicht unbedingt den jeweiligen Anteil an der Exposition (Immission) der Bevölkerung. So
erfolgen z. B. die straßenverkehrlichen Emissionen näher an einem größeren Teil der Bevölkerung als z. B. die Emissionen von
Land- und Forstmaschinen. Tabelle 11 zeigt eine Übersicht über die wesentlichsten PM2,5-Emissionsquellen,
die nachfolgend
näher betrachtet werden.
3.2 Straßenverkehrsbedingte PM2,5-Emissionen
Die PM2,5-Emissionen setzen sich aus „motorbedingten“ und „nicht motorbedingten“ (Reifenabrieb, Staubaufwirbelung etc.)
Emissionsfaktoren zusammen. In der Fortschreibung des Merkblattes für Luftverunreinigungen an Straßen (MLuS) durch ein
Forschungsvorhaben der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) wird eine Literaturrecherche zum Thema ausgewertet (L
OH-
MEYER
2009). Die wesentlichen Ergebnisse werden im Folgenden aufgeführt und methodisch fortgeschrieben.

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 36
Tabelle 11: Relevante Quellen für die Entstehung von Feinstäuben sind vor allem der Betrieb von Dieselmotoren im
Verkehr, die Verfeuerung der festen Brennstoffe Kohle und Holz und einige Prozesse in der Primärindustrie
(Quelle: P
REGGER 2006)

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 37
3.2.1 Motorbedingte PM2,5-Emissionsfaktoren
Die motorbedingten Emissionen können nach vorliegenden Erkenntnissen (z. B.
KLINGENBERG et al. 1991; ISRAËL et al. 1994;
G
EHRIG et al. 2003) zu 100 % Partikelgrößen kleiner 1 μm (aerodynamischer Durchmesser) zugeordnet werden und fallen somit
auch voll in die PM2,5-Fraktion.
Die Berechnung der motorbedingten Partikelemissionen erfolgt mithilfe des „Handbuchs für Emissionsfaktoren des Straßenver-
kehrs“ (HBEFA). Diese Emissionsfaktorendatenbank wurde erstmals 1995 veröffentlicht und liegt derzeit in der vierten Aktuali-
sierungsversion aus dem Jahre 2010 als HBEFA3.1 vor. Damit hat sich die Datenbasis zur Berechnung der motorbedingten
Emissionen gegenüber der Situation zu Beginn der Projektbearbeitung im Jahre 2009 wesentlich geändert, weil in HBEFA3.1
nicht nur Daten aktualisiert bzw. ergänzt wurden, sondern die gesamte Struktur der Verkehrssituationen geändert wurde. Aus
diesem Grunde wurden abschließend sämtliche Berechnungen der Straßenverkehrsemissionen im Rahmen dieses Projektes
auf der Basis des HBEFA3.1 durchgeführt bzw. aktualisiert.
In HBEFA werden die Auspuff-Partikelemissionen nur in der Größenklasse PM10 ausgewiesen, die Modellierung der motorbe-
dingten PM2,5-Emissionen erfolgt deshalb unter der oben genannten Annahme, dass alle motorbedingten PM10-Partikel zu
100 % in die Größenklasse PM2,5 fallen.
HBEFA enthält Emissionsfaktoren in verschiedenen Disaggregationsstufen der Fahrzeuge für eine Vielzahl von Verkehrssituati-
onen sowie Streckenlängsneigungsklassen. Dabei gliedert sich der Fahrzeugbestand zunächst nach Fahrzeugkategorien wie
z. B. PKW, LKW oder Busse. Jede dieser Kategorien setzt sich aus Fahrzeugschichten zusammen, die ein annähernd gleiches
Emissionsverhalten aufweisen. Gliederungskriterien sind dabei im Wesentlichen die Antriebsart, die EURO-Abgasnormen sowie
der Hubraum bzw. das Fahrzeuggewicht. So gliedert sich beispielsweise die Fahrzeugkategorie PKW in 75 unterschiedliche
Fahrzeugschichten. Für jede dieser einzelnen Schichten liegen Emissionsfaktoren vor, die - bei gleichem Fahrverhalten - zum
Teil sehr unterschiedlich sind. So ist der PM10-Emissionsfaktor eines Diesel-PKW EURO1 im Innerortsverkehr ca. 60-fach
höher als der eines Diesel-PKW EURO4 mit Partikelfilter. Zur Ermittlung eines repräsentativen Emissionsfaktors für eine Kate-
gorie sind deshalb die
Fahrleistungsanteile der einzelnen Schichten innerhalb ihrer Kategorie relevant. In HBEFA werden dazu
standardmäßig Deutschland-Mittelwerte verwendet.
Dass die regionalen Abweichungen zum bundesdeutschen Durchschnitt relativ groß sein können, zeigt beispielhaft der Be-
standsanteil an Diesel-PKW nach deutschen Bundesländern in Abbildung 14. Danach liegen in allen fünf neuen Bundesländern
die
Diesel-Anteile deutlich unter dem bundesdeutschen Durchschnitt - Sachsen weist mit 19 % im Bundesvergleich sogar den
geringsten Anteil auf. Der Bestandsanteil beträgt in HBEFA3.1 im Bundesdurchschnitt 27 %, dieser Wert wird durch die statisti-
schen Daten des Kraftfahrt-Bundesamtes (KBA) bestätigt.
Bestand an Diesel-PKW 2010 nach Bundesländern
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
Bundesland
Bestandsanteil
Dieselanteil
29% 30% 19% 20% 24% 28% 28% 22% 27% 26% 27% 26% 19% 20% 28% 22%
27% 27%
BW BY B BB HB HH HE MV NS NW RP SA SN ST SH TH BRD
HBE
FA
3.1
Abbildung 14: Bestandsanteile Diesel-PKW 2010 nach Bundesländern
(Quelle: KBA-Statistik)

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 38
In Anbetracht der in Abbildung 15 exemplarisch dargestellten großen Unterschiede der Emissionsfaktoren innerhalb der Diesel-
schichten,
vor allem aber, weil motorbedingte Partikelemissionen überwiegend durch dieselgetriebene Fahrzeuge verursacht
werden, sind diese regionalen Abweichungen vom Bundesdurchschnitt nicht zu vernachlässigen. Vielmehr sollte mit einer regi-
onalspezifischen, dem realen Fahrzeugbestand des Bezugsjahres möglichst genau entsprechenden Flottenzusammensetzung
gerechnet werden. Eine gute Datengrundlage liefert dazu die Statistik des KBA.
PM10-Motor-Emissionsfaktoren PKW 2010
Agglo/HVS/50/fluessig / 0% [HBEFA3.1]
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
2T EE
4T EE
B- <ECE
B-
Ucat
B- Euro-1
B- Euro-2
B- Euro-3
B- Euro-4
B- Euro-5
B- Euro-6
D- 1986-1988
D- Euro-1
D- Euro-2
D- Euro-3
D- Euro-3 (DPF)
D- Euro-4
D- Euro-4 (DPF)
D- Euro-5
D- Euro-6
Antriebsart - Emissionskonzept
EFA (g/km)
Abbildung 15: PKW-Emissionsfaktoren für Auspuffpartikel nach Abgaskonzepten
Die gewichteten Emissionsfaktoren der einzelnen Fahrzeugkategorien sind auf Grund der spezifischen Bauart und Motorleis-
tung sehr unterschiedlich (siehe Abbildung 16). Zur Berechnung eines Emissionsfaktors,
der das gesamte Fahrzeugkollektiv
widerspiegeln soll, sind deshalb genaue Angaben zur Verkehrszusammensetzung, das heißt den Anteilen der einzelnen Fahr-
zeugkategorien am Gesamtverkehr notwendig. Datenquellen sind dazu automatische Pegelzählstellen, mobile automatische
Zählgeräte mit Fahrzeuglängenklassenerfassung oder auch manuelle Erhebungen.
PM10-Motor-EFA nach Fahrzeugkategorien
Agglo/HVS/50/fluessig / 2010 [HBEFA3.1]
0,000
0,011
0,071
0,078
0,128
0,203
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
KR/MR
PKW
LNF
SNF
LBus
RBus
Fahrzeugkategorie
EFA (g/km)
Le ichtve rke hrskate gorie n
Schwe rve rke hrskate gorie n
Abbildung 16: Emissionsfaktoren Auspuffpartikel nach Fahrzeugkategorien
Die Emissionshöhe hängt außerdem stark vom Fahrverhalten ab (siehe Abbildung 17). In HBEFA wird das Fahrverhalten über
Verkehrssituationen
beschrieben.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 39
x
v
a
dt
RPA
T
i
i
=
+
0
(
)
Aus Kombination der Kriterien
Gebiet (Agglomerationsraum/ländlicher Raum),
Straßentyp (Erschließungsstraße, Hauptverkehrsstraße, Autobahn ...),
Tempolimit und
Level of service (LOS) (flüssig, dicht, gesättigt, stop+go)
werden im HBEFA3.1 insgesamt 276 Verkehrssituationen definiert. Als Fahrverhaltenskennwerte werden dazu jeweils
Reisegeschwindigkeit,
Standanteil und
RPA (relative positive acceleration)
angegeben.
Der RPA ist die geschwindigkeitsbezogene durchschnittliche positive Beschleunigung der Fahrzeuge und wird folgendermaßen
berechnet:
Dabei stellt T die Gesamt-Fahrzeit, x die Gesamt-Fahrstrecke, v die Momentangeschwindigkeit und a die Momentanbeschleuni-
gung dar. In Abbildung 17 ist exemplarisch der Einfluss der Verkehrssituation
auf die motorbedingten PM10-Emissionsfaktoren
der PKW dargestellt.
PM10-Motor-Emissionsfaktoren PKW 2010 nach Verkehrssituationen
[HBEFA3.1]
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
HVS/50/stop+go
HVS/50/gesaettigt
HVS/50/dicht
HVS/50/fluessig
AB/80/fluessig
AB/100/fluessig
AB/120/fluessig
AB/>130/fluessig
EFA (g/km)
0
20
40
60
80
100
120
140
v (km/h)
EFA
v_Reise
Abbildung 17: Motorbedingte PM10-Emissionsfaktoren PKW nach ausgewählten Verkehrssituationen
Die Bestimmung der Verkehrssituation – insgesamt die Bestimmung des LOS - ist mit z. T. großen Unsicherheiten verbunden.
Eine exakte Ermittlung kann nur durch messtechnische Erfassungen aller genannten Fahrverhaltenskennwerte erfolgen. Zur
Berücksichtigung des Einflusses der Streckenlängsneigung liegen in HBEFA Emissionsfaktoren für die Längsneigungsklassen
2 %, 4 % und 6 % vor. Wie in Abbildung 18 dargestellt, erhöhen sich die Emissionsfaktoren bei 6 % Steigung um bis zu 100 %.
Bei Gefälle
sinkt der Emissionsfaktor zwar, jedoch nicht in gleichem Maße, wie er bei Steigung zunimmt, sodass es bei Straßen
mit einer Streckenlängsneigung, auf denen der Verkehr im Tagesmittel in beiden Richtungen nahezu gleich verteilt ist, zu einer
generellen Erhöhung des
Emissionsfaktors kommt. Im HBEFA ist für diesen Fall der Längsneigungseinfluss für Steigung und

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 40
Gefälle standardmäßig gemittelt. Wegen des relativ steilen Verlaufs der Funktionen bei Steigungen kann angenommen werden,
dass es bei Straßen mit einer Streckenlängsneigung von über 6 % zu einer weiteren Erhöhung des Emissionsfaktors kommen
muss. Für diese Anwendungsfälle liegen jedoch im HBEFA3.1 Daten vor. Eventuelle Extrapolationen aus den vorhandenen
Werten sind mit Unsicherheiten verbunden.
Einfluss Streckenlängsneigung auf PM10-Motor-Emissionen
PKW, SNF / 2010 / Agglo/HVS/50/flüssig
-80%
-60%
-40%
-20%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
-8%
-6%
-4%
-2%
0%
2%
4%
6%
8%
Streckenlängsneigung
EFA-Änderung bzgl. Ebene
PKW
SNF
Abbildung 18: Einfluss Streckenlängsneigung auf Emissionsfaktoren [HBEFA3.1]
3.2.2 Nicht motorbedingte PM2,5-Emissionsfaktoren
Untersuchungen der verkehrsbedingten Partikelimmissionen zeigen, dass neben den Partikeln im Abgas auch nicht motorbe-
dingte Partikelemissionen zu berücksichtigen sind, hervorgerufen durch Straßen-, Kupplungs- und Bremsbelagabrieb, Aufwirbe-
lung von auf der Straße aufliegendem Staub etc. Diese Emissionen sind im HBEFA nicht enthalten, sie sind auch derzeit nicht
mit zufriedenstellender Aussagegüte zu bestimmen. Die Ursache hierfür liegt in der Vielfalt der Einflussgrößen, die bisher noch
nicht systematisch parametrisiert wurden und für die es derzeit auch keine verlässlichen Aussagen gibt.
Ansätze in europäischen Datenbanken
L
ÜKEWILLE et al. (2002) gibt für die PM2,5-Emissionen aus Abrieben (Reifen, Bremsen, Straßenbelag) folgende Werte an:
Reifenabrieb
PM2,5 (g/km)
Leichte Nutzfahrzeuge:
0.0003
PKW: 0.0003
Schwere Nutzfahrzeuge: 0.0020
Motorräder:
0.0001
Bremsabrieb
PM2,5 (g/km)
Leichte Nutzfahrzeuge:
0.0022
PKW: 0.0022
Schwere Nutzfahrzeuge: 0.0071
Motorräder: 0.0003
Straßenabrieb
PM2,5 (g/km)
Leichte Nutzfahrzeuge:
0.0042
PKW: 0.0042
Schwere Nutzfahrzeuge: 0.0209
Motorräder:
0.0016

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 41
Diese Emissionsfaktoren für Reifen- und Bremsabrieb basieren im Wesentlichen auf Untersuchungen von B
AUMANN & ISMEIER
(1997), GARBEN et al. (1996), GEBBE et al. (1997), RAUTERBERG-WULFF (1999a und 1999b) sowie HÜGLIN et al. (2000) und Infor-
mationen der US-EPA (1995). Die Emissionsfaktoren für Straßenabrieb entstammen dem holländischen Emissionskataster. Zur
Aufteilung auf die PM2,5-Fraktion wurden die Faktoren der US-EPA (1995) verwendet. Eine Differenzierung in Verkehrssituati-
onen erfolgte nicht. Die Resuspension von eingetragenem Straßenstaub ist in diesen Emissionsfaktoren nicht enthalten. Dies
wird damit begründet, dass dieser Partikelanteil im Wesentlichen aus gröberen Partikeln besteht und somit nur im coarse mode
(PM2,5 bis PM10) beinhaltet ist und somit keinen relevanten Beitrag zur PM2,5-Emission liefert. Kupplungsabrieb wird weitest-
gehend in den Kupplungsgehäusen zurückgehalten und liefert keinen relevanten Anteil zur PM2,5-Emission.
Die Summe aller Abriebe (Reifen, Bremsen und Straße) ergibt somit entsprechend o. g. Randbedingungen die in Tabelle 12
aufgeführten
PM2,5-Emissionsfaktoren.
Tabelle 12: Nicht motorbedingte PM2,5-Emissionsfaktoren nach L
ÜKEWILLE et al. (2002)
Nicht motorbedingte PM2,5-Emissionsfaktoren [mg/km]
LNF
6.7
PKW
6.7
Schwerverkehr
30
Motorräder
2.0
Es sei darauf verwiesen, dass insbesondere die Emissionsfaktoren für Straßenabrieb von den Autoren wegen fehlender syste-
matischer Untersuchungen mit sehr großen Unsicherheiten bewertet wurden. P
ALMGREN et al. (2003) setzen z. B. die PM2,5-
Straßenabriebsemissionen auf Basis von Untersuchungen von TNO aus dem Jahr 1997 zu null.
Im Emission Inventory Guidebook von EMEP/CORINAIR (Stand 2007) werden ebenfalls PMx-Emissionsfaktoren für Abriebe
angegeben. Diese basieren auf der Empfehlung einer Arbeitsgruppe, welche anhand von Literaturauswertungen aus dem Jahr
2003 Methoden für deren Berechnung erarbeitet hat. Eine Differenzierung in die verschiedenen Verkehrssituationen ist durch
eine dort angegebene Abhängigkeit von der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit (für Reifen und Bremsabrieb) möglich. Für die
Berücksichtigung von Reifenabrieb
wird von den Autoren Folgendes vorgeschlagen:
EF
Reifen
[mg/(Fzg
km)] = f
Reifen
EF
TSPReifen
S
reifen
(v)
(3.1)
f
Reifen
= Anteil der Partikelfraktion an TSP
EF
TSPReifen
= TSP-Emissionsfaktor Reifenabrieb bei einer Geschwindigkeit von 80 km/h
S
reifen
(v)
= Geschwindigkeitskorrekturfaktor, welcher von der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit abhängt
mit
v < 40 km/h:
S
reifen
(v) =1.39
40 km/h <= v <=90 km/h: S
reifen
(v) = -0.00974.v + 1.78
v > 90 km/h:
S
reifen
(v) = 0.902
Für EF
TSPReifen
werden in Abhängigkeit von der Fahrzeugklasse folgende Größen vorgeschlagen:
Reifenabrieb
EF
TSPReifen
[mg/km]
PKW: 10.7
Leichte Nutzfahrzeuge:
16.9
Schwere Nutzfahrzeuge:
45.0*
Motorräder: 4.6
*(falls Anzahl der Achsen und Beladungsgrad nicht bekannt sind, sonst EF
TSPReifen
(LKW) = Anzahl Achsen
.
LCF
.
EF
TSPReifen
(PKW)/2;
LCF = 1.38
.
Beladungsgrad+1.41).

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 42
Wesentliche Festlegungen bei der Ableitung der Emissionen waren neben den aus der Literatur zusammengefassten Emissi-
onsfaktoren für Gesamtstaub (TSP), Gesamtabrieb bzw. PM10 z. B. ein 10 %er Anteil PM10 am Gesamtreifenabrieb sowie ein
60 %iger Anteil PM10 an TSP-Reifenabrieb. Die Ableitung für die Geschwindigkeits- bzw. für die Beladungskorrektur wurde
nicht erläutert.
Die Parameter für die Partikelgrößen werden unabhängig von der Fahrzeugklasse wie folgt festgelegt:
TSP
:
f
Reifen
= 1.000
PM10
:
f
Reifen
= 0.600
PM2,5
:
f
Reifen
= 0.420
PM1
:
f
Reifen
= 0.060
PM0.1
:
f
Reifen
= 0.048
Die Abbildung 19 zeigt beispielhaft die PM10-Emissionsfaktoren in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Es ist fest-
zustellen,
dass bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten, wie sie z. B. im Stadtverkehr gefahren werden, höhere Reifenab-
riebsemissionen angesetzt werden als bei höheren (z. B. bei Tempo 30 ca. 36 % mehr als bei Tempo 80). Wahrscheinlich wer-
den hier nicht reine Geschwindigkeitsabhängigkeiten im Sinne von Fahrten mit konstanter Geschwindigkeit als Basis verwen-
det, sondern die Bedingungen bei verschiedenen Verkehrszuständen. Dies wurde wie erwähnt allerdings nicht erläutert.
Abbildung 19: Abhängigkeit der PM10-Emissionsfaktoren infolge Reifenabrieb von den Fahrzeuggeschwindigkeiten für
die Fahrzeugklassen PKW (PC), leichte Nutzfahrzeuge (LDV), Schwerverkehr (HDV) mit 20 % bzw. 100 % Beladung (LF)
sowie Motorräder
(Quelle: CORINAIR 2007)
Für die Berücksichtigung von Bremsabrieb
wird von den Autoren folgende Vorgehensweise vorgeschlagen:
EF
Brems
[mg/(Fzg
km] = f
Brems
EF
TSPBrems
S
Brems
(v)
(3.2)
f
Brems
= Anteil der Partikelfraktion an TSP
EF
TSPBrems
= TSP-Emissionsfaktor Bremsabrieb bei einer Geschwindigkeit von 65 km/h
S
Brems
(v)
= Geschwindigkeitskorrekturfaktor, welcher von der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit abhängt.
mit
v < 40km/h:
S
Brems
(v) =1.67
40km/h <= v <=95km/h:
S
Brems
(v) = -0027.v + 2.75
v > 90km/h:
S
Brems
(v) = 0.185

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 43
Für EF
TSPBrems
werden in Abhängigkeit von der Fahrzeugklasse folgende Größen vorgeschlagen:
Bremsabrieb
EF
TSPBrems
[mg/km]
PKW: 7.5
Leichte Nutzfahrzeuge:
11.7
Schwere Nutzfahrzeuge:
32.7*
Motorräder: 3.7
*(falls Beladungsgrad nicht bekannt ist, sonst
EF
TSPBrems
(LKW) = 3.13
.
LCF
.
EF
TSPBrems
(PKW);
LCF = 0.79
.
Beladungsgrad+1.0)
Die Parameter für die Partikelgrößen werden unabhängig von der Fahrzeugklasse wie folgt festgelegt:
TSP
:
f
Brems
= 1.00
PM10
:
f
Brems
= 0.98
PM2,5
:
f
Brems
= 0.39
PM1
:
f
Brems
= 0.10
PM0.1
:
f
Brems
= 0.08
Die Abbildung 20 zeigt beispielhaft die PM10-Emissionsfaktoren in Abhängigkeit
von der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Abbildung 20: Abhängigkeit der PM10-Emissionsfaktoren infolge Bremsabrieb von den Fahrzeuggeschwindigkeiten für
die Fahrzeugklassen PKW (PC), leichte Nutzfahrzeuge (LDV), Schwerverkehr (HDV) mit 20 % bzw. 100 % Beladung (LF)
sowie Motorräder
(Quelle: CORINAIR 2007)
Wesentliche Festlegungen bei der Ableitung dieser Emissionsfaktoren waren neben den aus der Literatur zusammengefassten
Emissionsfaktoren für TSP, Gesamtabrieb bzw. PM10 z. B. ein 50 %er Anteil PM10 am Gesamtbremsabrieb sowie ein 98 %iger
Anteil PM10 an TSP-Bremsabrieb. Die Ableitung für die Geschwindigkeits- bzw. für die Beladungskorrektur wurde hier ebenfalls
nicht erläutert.
Für den Straßenabrieb lagen lt. der Autoren nur sehr wenige Informationen vor. Hier wird auf die Arbeiten von L
ÜKEWILLE et al.
(2002, siehe oben) verwiesen. Für EF
TSPStraße
werden in Abhängigkeit von der Fahrzeugklasse folgende Größen vorgeschlagen:
Straßenabrieb
EF
TSPStraße
[mg/km]
PKW: 15.0
Leichte Nutzfahrzeuge:
15.0
Schwere Nutzfahrzeuge:
76.0
Motorräder: 6.0

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 44
Die Parameter für die Partikelgrößen werden unabhängig von der Fahrzeugklasse wie folgt festgelegt:
TSP: f
Straße
= 1.00
PM10
:
f
Straße
= 0.5
PM2,5
:
f
Straße
= 0.27
Auf Grundlage des in Gleichung (3.1) und (3.2) dargestellten Geschwindigkeitseinflusses und der in HBEFA zur Beschreibung
der Verkehrssituationen enthaltenen Angaben zur mittleren Reisegeschwindigkeit können die Emissionsfaktoren für Reifen- und
Bremsabrieb den Verkehrssituationen des HBEFA3.1 zugeordnet werden. Für den Straßenabrieb erfolgt in CORINAIR keine
Geschwindigkeitskorrektur, somit sind diese Emissionsfaktoren nicht verkehrssituationsabhängig.
Für den Schwerverkehr sind die PM2,5-Emissionen auch von der Achsanzahl und dem Beladungsgrad abhängig. Der Bela-
dungsgrad wird entsprechend HBEFA3.1 zu 0.5 (entspricht 50 %) angesetzt.
Die mittlere Achszahl der Schwerverkehrfahrzeuge wird ebenfalls auf Basis des HBEFA3.1 berechnet. Dazu werden die Fahr-
leistungsanteile der Größenklassen auf Autobahn, Außerorts- und Innerortsstraßen verwendet. Die Achszahlen der Linien- und
Reisebusse werden dabei direkt ausgewiesen. Die Achszahlen der LKW und Sattelzüge werden auf Basis des zulässigen Ge-
samtgewichts und der in der Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung vorgeschriebenen Mindestachszahl abgeschätzt. Die Er-
gebnisse sind für die Bezugsjahre 1994 bis 2030 in den Abbildung 21 bis Abbildung 23 dargestellt.
Für
alle Straßenkategorien ist ab etwa 2010 kein deutlicher Trend zu größeren Fahrzeugen (mehr Achsen) erkennbar. Aus dem
Mittelwert der Verteilung werden für die Berechnung mittels CORINAIR (2009) deshalb für die Autobahnen und Außerortsstra-
ßen fünf Achsen sowie für die Innerortsstraßen drei Achsen unabhängig vom Bezugsjahr festgelegt.
Der Kupplungsanteil wird auch hier, wie in RAINS (siehe L
ÜKEWILLE et al. 2002), zu Null gesetzt (siehe oben). Es wird auch hier
von den Autoren darauf verwiesen, dass insbesondere die Emissionsfaktoren für Straßenabrieb wegen fehlender systemati-
scher Untersuchungen mit sehr großen Unsicherheiten bewertet worden sind. Die Emissionsfaktoren nach CORINAIR (2007)
sind als Summe aller Abriebe (Reifen, Bremsen und Straße) für alle im FIS enthaltenen HBEFA3.1-Verkehrssituationen in
Abbildung 24 bis Abbildung 25 dargestellt.
Fahrleistungsanteil Schwerverkehr (inkl. Busse) Autobahn
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
2008
2010
2012
2014
2016
2018
2020
2022
2024
2026
2028
2030
Bezugsjahr
Fahrleistungsanteil
2 Achsen AB
3 Achsen AB
4 Achsen AB
5 Achsen AB
5 Achsen
Abbildung 21: Fahrleistungsanteile der Achszahl für den Schwerverkehr auf Autobahnen in Anlehnung an HBEFA3.1

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 45
Fahrleistungsanteil Schwerverkehr (inkl. Busse) Außersorts
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
2008
2010
2012
2014
2016
2018
2020
2022
2024
2026
2028
2030
Bezugsjahr
Fahrleistungsanteil
2 Achsen AO
3 Achsen AO
4 Achsen AO
5 Achsen AO
5 Achsen
Abbildung 22: Fahrleistungsanteile der Achszahl für den Schwerverkehr auf Außerortsstraßen in Anlehnung an
HBEFA3.1
Fahrleistungsanteil Schwerverkehr (inkl. Busse) Innerorts
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
2008
2010
2012
2014
2016
2018
2020
2022
2024
2026
2028
2030
Bezugsjahr
Fahrleistungsanteil
2 Achsen IO
3 Achsen IO
4 Achsen IO
5 Achsen IO
3 Achsen
Abbildung 23: Fahrleistungsanteile der Achszahl für den Schwerverkehr auf Innerortsstraßen in Anlehnung an
HBEFA3.1

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 46
PM2,5-Abriebs-Emissionsfaktoren für FIS-relevante HBEFA3.1 Verkehrssituationen
auf Innerortsstraßen
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
Erschliessung/30/d
Erschliessung/30/f
Erschliessung/30/g
Erschliessung/40/d
Erschliessung/40/f
Erschliessung/40/g
Erschliessung/50/d
Erschliessung/50/f
Erschliessung/50/g
FernStr-City/50/d
FernStr-City/50/f
FernStr-City/50/g
FernStr-City/60/d
FernStr-City/60/f
FernStr-City/60/g
FernStr-City/70/d
FernStr-City/70/f
FernStr-City/70/g
HVS/50/d
HVS/50/f
HVS/50/g
HVS/60/d
HVS/60/f
HVS/60/g
HVS/70/d
HVS/70/f
HVS/70/g
Sammel/50/d
Sammel/50/f
Sammel/50/g
Sammel/60/d
Sammel/60/f
Sammel/60/g
stop+go Innerorts
Verkehrssituation
g/km
PKW
LNF
SNF
Abbildung 24: Nicht motorbedingte PM2,5-Emissionsfaktoren für Abriebe entsprechend CORINAIR (2007) für
HBEFA3.1-Innerortsverkehrssituationen
PM2,5-Abriebs-Emissionsfaktoren für FIS-relevante HBEFA3.1 Verkehrssituationen
auf Autobahnen und Außerortsstraßen
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
AB/80/d
AB/80/f
AB/80/g
AB/90/d
AB/90/f
AB/90/g
AB/100/d
AB/100/f
AB/100/g
AB/110/d
AB/110/f
AB/110/g
AB/120/d
AB/120/f
AB/120/g
AB/130/d
AB/130/f
AB/130/g
AB/>130/d
AB/>130/f
AB/>130/g
stop+go Autobahn
FernStr/70/d
FernStr/70/f
FernStr/70/g
FernStr/80/d
FernStr/80/f
FernStr/80/g
FernStr-City/80/d
FernStr-City/80/f
FernStr-City/80/g
FernStr-City/90/d
FernStr-City/90/f
FernStr-City/90/g
HVS-kurv./80/d
HVS-kurv./80/f
HVS-kurv./80/g
stop+go Außerorts
Verkehrssituation
g/km
PKW
LNF
SNF
Abbildung 25: Nicht motorbedingte PM2,5-Emissionsfaktoren für Abriebe entsprechend CORINAIR (2007) für
HBEFA3.1-Außerorts- und Autobahnverkehrssituationen
Diese Werte sind damit etwa 2- bis 3-mal höher als die von
LÜKEWILLE et al. (2002) verwendeten.
Die Schweizer BUWAL (2003) erstellt seit 2003 Konzentrationskarten u. a. für PM10 und PM2,5. Dort werden die in Tabelle 13
aufgeführten,
nicht motorbedingten PM2,5- bzw. PM10-Emissionsfaktoren angesetzt. Diese setzen sich aus Beiträgen von
Reifen- und Bremsabrieb sowie aus Straßenabrieb und Staubaufwirbelung zusammen. Der Kupplungsabrieb wird ver-
nachlässigt, weil er im Allgemeinen im Fahrzeug zurückgehalten wird. Der Anteil PM2,5/PM10 wird beim Reifenabrieb zu 10 %,
beim Bremsabrieb zu 30 % und beim Straßenabrieb/Staubaufwirbelung zu 25 % angesetzt. Diese Werte werden unabhängig
vom Straßentyp und unabhängig vom Verkehrsfluss angesetzt.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 47
Tabelle 13: Nicht motorbedingte PMx-Emissionsfaktoren im Schweizer System zur Modellierung der PM2,5- und PM10-
Immissionskarten (BUWAL 2003)
Nicht motorbedingte PM2,5/PM10-Emissionsfaktoren [mg/km]
PKW
LNF
LKW
Reifenabrieb
1.3 / 13.2
2.5 / 24.7
20 / 200
Bremsabrieb
0.5 / 1.8
1.5 / 4.9
1.0 / 3.5
Straßenabrieb/Staubaufwirbelung
7.4 / 29.7
7.4 / 29.7
113 / 450
Summe
9.2 / 45
11.4 / 59
134 / 650
Die hier angesetzten PM2,5-Emissionsfaktoren sind bei den PKW vergleichbar mit den Werten von L
ÜKEWILLE et al. (2002), aber
tendenziell niedriger als bei CORINAIR (2007). Beim Schwerverkehr sind die BUWAL-Emissionsfaktoren ca. 2- bis 3-mal höher
als bei CORINAIR (2007) bzw. 4-mal so hoch wie bei L
ÜKEWILLE et al. (2002).
TNO (2009) benutzt im Rahmen des PAREST-Projektes (siehe
www.parest.de)
als Resultat einer Literaturrecherche die in
Tabelle 14 aufgeführten, nicht motorbedingten PM10-Emissionsfaktoren.
Die nicht motorbedingten PM2,5-Emissionsfaktoren
werden pauschal mit 10 % der nicht motorbedingten PM10-Emissionsfaktoren angesetzt (T
HORPE et al. 2007).
Tabelle 14: Nicht motorbedingte PMx-Emissionsfaktoren im LOTOS-EUROS-Modell (TNO 2009)
Nicht motorbedingte PM2,5/PM10-Emissionsfaktoren [mg/km]
Autobahn
Außerortsstraßen
Innerortsstraßen
PKW inkl. LNF
2.2 / 22
4.8 / 48
4.8 / 48
Schwerverkehr
20 /198
43 / 432
43 / 432
Diese PM2,5-Emissionsfaktoren sind für alle Fahrzeuggruppen niedriger als die in den Tabelle 12 und Tabelle 13 aufgeführten.
Die Tabelle 15 fasst die PM2,5-Emissionsfaktoren zusammen.
Tabelle
15: Gegenüberstellung der in europäischen Datenbanken verwendeten nicht motorbedingten PM2,5-
Emissionsfaktoren
Nicht motorbedingte PM2,5-Emissionsfaktoren [mg/km]
PKW
BAB
Innerorts
LNF
BAB
Innerorts
LKW
BAB
Innerorts
LÜKEWILLE et al. (2002)
6.7
6.7
30
CORINAIR (2007)
9 bis 15
13 bis 16
11 bis 22
18 bis 22
48 bis 75 55 bis 61
BUWAL (2003)
9.2
11.4
134
TNO (2009)
2.2
4.8
2.2
4.8
20
43

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 48
Ergebnisse von Einzeluntersuchungen
In BASt (2005) wird aus Immissionsdaten an der B 10 bei Karlsruhe für das Jahr 2003 PM10- und PM2,5-Emissionsfaktoren
entsprechend Tabelle 16 abgeleitet. Die PM10-Emissionsfaktoren
wurden dabei aus den kontinuierlichen 1/2-
Stundenmittelwerten unter stabilen Luv-Lee-Bedingungen übernommen. Die Aufteilung in PM2,5 und PM2,5-10 wurde anhand
der Differenzen (Lee minus Luv) der Konzentrationsanteile der gravimetrischen Proben (Tagesmittelwerte) bestimmt. Diese
Emissionsfaktoren sind getrennt nach mittlerem Werktag (Montag bis Freitag), Samstag sowie Sonntag in der Tabelle 16 zu-
sammen mit den
zugehörigen Verkehrsstärken aufgezeigt.
Der PM2,5-Anteil am PM10 liegt hier somit bei ca. 50 %. Ca. 80 % (werktags) bzw. 50 % (sonntags) der PM2,5-Emissionen
können mit den Auspuffemissionen nach HBEFA 2.1 erklärt werden.
KETZEL et al. (2007) geben auf Grundlage der Auswertung
von Daten von Dauermessstellen in Straßenschluchten die in Tabelle 17 angegebenen Partikelemissionsfaktoren an. Der
PM2,5-Anteil
am PM10 liegt hier somit bei ca. 33 %. Ca. 70 % (Merseburger Straße) bzw. 97 % (HC-Andersens-Blvd.) der
PM2,5-Emissionen können mit den Auspuffemissionen erklärt werden.
Tabelle 16: Verkehrsstärken und Gesamtemissionsfaktoren am Messquerschnitt B 10 bei Karlsruhe. Der Emissionsfak-
tor PM10 wurde aus den kontinuierlichen ½-h-Mittelwerten abgeleitet, der PM2,5- bzw. PM(2.5-10)-Wert aus den gravi-
metrischen Anteilen PM2,5 an PM10 bestimmt. n = Anzahl der Analysetage;
(Quelle: BASt 2005)
Mo bis Fr
n = 28
Sonntag
n = 7
DTV [Kfz/d]*
79 000
51 500
Schwerverkehr [Kfz/d]*
12 700 (16 %)
1 200 (2 %)
PKW [Kfz/d]*
62 500 (79 %)
48 500 (94 %)
Lieferwagen [Kfz/d]*
3 800 (5 %)
1 800 (4 %)
PM10-Efaktor [mg/(km
Fzg)]*
86
67
PM2,5-Efaktor [mg/(km
Fzg)]*
43
31
PM(2.5-10)-Efaktor [mg/(km
Fzg)]*
43
37
PM-Efaktor nach HBEFA2.1 [mg/(km
Fzg)] für BAB 100km/h
34
15
PM2,5 minus PM nach HBEFA2.1 [mg/(km
Fzg)]
9
16

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 49
Tabelle 17: Verkehrsmengen und PMx-Emissionsfaktoren für die Merseburger Straße in Halle und den HC-Andersens-
Blvd in Kopenhagen; Bezugsjahre jeweils 2003/2004
; (Quelle: K
ETZEL et al. 2007)
Merseburger
Straße/Halle
HC-Andersens-
Blvd./Kopenhagen
DTV [Kfz/d]
35 000
60 000
Schwerverkehr [Kfz/d]
1 400 (4 %)
2 700 (4.5 %)
PKW inkl. Lieferwagen [Kfz/d]
33 600 (96 %)
57 300 (95.5 %)
PM10-Efaktor [mg/(km
Fzg)]
89
206
PM2,5-Efaktor [mg/(km
Fzg)]
29
70
PM(2.5-10)-Efaktor [mg/(km
Fzg)]
60
136
PM-Efaktor Auspuff [mg/(km
Fzg)] für HVS2
20
68
PM2,5 minus PM Auspuff [mg/(km
Fzg)]
9
2
Auf Basis einer umfangreichen Datenauswertung an der sechsstreifigen Marylebone Road (Straßenschlucht) in London gaben
J
ONES et al. (2006) die in Tabelle 18 aufgeführten mittels NO
x
-Tracermethode gewonnenen PMx-Emissionsfaktoren an. Der
Anteil des PM2,5- am PM10-Emissionsfaktor liegt hier bei 30 % (PKW) bzw. 50 % (Schwerverkehr inkl. Busse), im Flottenmittel
bei 40 %. Angaben zu motorbedingten PMx-Emissionen werden nicht gemacht.
Aus Ergebnissen von Messdatenauswertungen am Märkischen Ring in Hagen leiteten L
UDES et al. (2008) die in Tabelle 19
aufgeführten PMx-Emissionsfaktoren für das Bezugsjahr 2006 ab. Der Anteil des PM2,5- am PM10-Emissionsfaktor liegt hier
bei 40 % (PKW) bzw. ca. 60 % (Schwerverkehr), für die Gesamtflotte bei 46 %. Ca. 60 % der PM2,5-Emissionen können durch
die Auspuffpartikel erklärt werden (46 % bei PKW und 73 % beim Schwerverkehr).
Tabelle 18: Verkehrsmengen und PMx-Emissionsfaktoren für die Marylebone Road in London; Bezugsjahre jeweils
2002/2003;
(Quelle: J
ONES et al. 2006)
Gesamtflotte
PKW inkl. LNF
Schwerverkehr
Schwerverkehr [Kfz/d]
8000
PKW inkl. Lieferwagen [Kfz/d]
72.000
PM10-Efaktor [mg/(km
Fzg)]
67
33
±
6
370
±
32
PM2,5-Efaktor [mg/(km
Fzg)]
27
10
±
4
179
±
22
PM(2.5-10)-Efaktor [mg/(km
Fzg)]
43
23
±
5
191
±
29

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 50
Tabelle 19: Verkehrsmengen und PMx-Emissionsfaktoren für den Märkischen Ring in Hagen. Bezugsjahr 2006; abgelei-
tet aus
LUDES et al. (2008)
Gesamtflotte
PKW inkl. LNF
Schwerverkehr
Schwerverkehr [Kfz/d]
1600
PKW inkl. Lieferwagen [Kfz/d]
37.900
PM10-Efaktor [mg/(km
Fzg)]
57
38.5
478
PM2,5-Efaktor [mg/(km
Fzg)]
26
15.5
272
PM(2.5-10)-Efaktor [mg/(km
Fzg)]
31
23
206
PM-Efaktor Auspuff [mg/(km
Fzg)] für LSA1
15
7.1
200
PM2,5 minus PM Auspuff [mg/(km
Fzg)]
11
8.4
72
Die IVU GmbH aus Freiburg verwendet in ihrem IMMIS-Luft-Emissionsmodul einen nicht motorbedingten PM2,5-Anteil an den
nicht motorbedingten PM10-Emissionen von 54 %. Dieser Wert wurde aus Emissionsbilanzen einer Studie des Umweltbundes-
amtes (J
ÖRß et al. 2007) abgeleitet. Die nicht motorbedingten PM2,5-Emissionsfaktoren variieren damit zwischen 12 und
49 mg/km (PKW) bzw. 108 bis 432 mg/km (LKW).
L
AWRENCE et al. (2009) werteten PMx-Messungen aus November und Dezember 2006 im Tunnel bei Hatfield (England) aus. Bei
einer dort vorhandenen Verkehrsmenge von 48.000 Kfz/Tag und einer Fahrgeschwindigkeit von 110 km/h wurde ein PM2,5-
Emissionsfaktor von 12.2 mg/km abgeleitet. Der Anteil an den PM10-Emissionen (35.9 mg/km) lag hier bei 34 %. 27 % der
PM10-Emissionen konnten durch Abgasemissionen (10.6 mg/km) erklärt werden. Daraus lässt sich ein nicht motorbedingter
PM2,5-Emissionsfaktor von ca. 2 mg/km (entspricht etwa 16 % der PM2,5-Emissionen) bzw. ein nicht motorbedingter PM10-
Emissionsfaktor von 25.3 mg/km (entspricht etwa 70 % der PM10-Emissionen) ableiten.
Bezüglich der Auswertung an sächsischen Messstationen sei im Vorgriff auf das Kapitel 4 verwiesen. Weitere relevante Litera-
turstellen zu nicht motorbedingten PM2,5-Emissionsfaktoren auf befestigten Straßen in Europa wurden nicht gefunden.
3.2.3
Schlussfolgerungen aus der PM2,5-Literaturrecherche für Straßenverkehr
Zunächst kann festgestellt werden, dass alle Fachleute davon ausgehen, dass auch die PM2,5-Emissionen neben den Motor-
emissionen einen Anteil Emissionen aus Abrieben und ggf. der Wiederaufwirbelung von Straßenstaub beinhalten.
Die Bandbreite der angegebenen PM2,5-Emissionsfaktoren sowie der Anteil an den PM10-Emissionen streut erheblich. So wird
der Anteil der nicht motorbedingten PM2,5-Emissionen an den nicht motorbedingten PM10-Emissionen mit 10 % bis 54 % an-
gegeben.
Es gibt nur wenige, aus Immissionsmessdaten abgeleitete PM2,5-Emissionsfaktoren. Einen Vergleich dieser Emissionsfaktoren
mit den oben diskutierten Emissionsansätzen zeigt die Abbildung 26. Hierbei ist festzustellen, dass es wie erwartet große
Streuungen
gibt. Die Ansätze von BUWAL (2003) und IMMIS-Luft überschätzen die Messdaten deutlich. Der Ansatz von TNO
(2009) unterschätzt tendenziell.

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 51
Abbildung 26: Vergleich der aus Messdaten abgeleiteten PM2,5-Emissionsfaktoren mit den aus verschiedenen Emissi-
onsansätzen ermittelten
Die Ansätze von LÜKEWILLE et al. (2002) und CORINAIR (2007) vergleichen sich am besten mit den (wenigen) Messdaten, wo-
bei davon der Ansatz aus CORINAIR keinen Messwert unterschätzt. Es wird deshalb vorgeschlagen, bezüglich der nicht motor-
bedingten PM2,5-Emissionen den Ansatz aus CORINAIR (2007) ins sächsische Emissionskataster zu integrieren. Solange
keine eigenständige PM2,5-Emissionsberechnung im E-Kataster möglich ist, sollte die nicht motorbedingte PM2,5-Emission aus
den nicht motorbedingten PM10-Emissionen für alle Fahrzeugklassen und Straßenkategorien mittels Faktor von 0.5 abge-
schätzt werden.
Um eine deutliche Verbesserung der Aussagesicherheit zu erhalten, sind dringend weitere PM2,5-
Immissionsdatenauswertungen nötig.
3.3 Flug- und Schienenverkehrsbedingte PM2,5-Emissionen
Das Schweizer BUWAL (2003) setzt auf Grundlage eigener Untersuchungen in seinem PM10-Emissionskataster für den Flug-
verkehr folgende Anteile PM2,5 an PM10 (Tabelle 20) an:
Tabelle
20: Anteil PM2,5 am PM10 für Flugverkehr;
(Quelle: BUWAL 2003)
Quellgruppe
Anteil PM2,5 an PM10
Motorbedingte Partikel
100 %
Reifenabrieb
10 %
Abrieb von Rollfeld
25 %
Im Rahmen von Bewertungen der Partikelimmissionen am Flughafen Frankfurt/Main setzten IER (2003) einen PM2,5-Anteil an
der Gesamt PM10-Emission von 80 % an. Diese Anteile übernimmt auch P
REGGER (2006) in seiner Systematisierung.
P
REGGER (2006) bezieht sich in seiner Systematisierung schienengebundener Partikelemissionen auf Untersuchungen des
BUWAL (2001) und gibt PM2,5-Anteile an Gesamtstaub von 15 % sowie an PM10 zwischen 15 % (Fahrleitungsabrieb) und

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 52
50 % (Bremsabrieb) an. Das Schweizer BUWAL (2003) setzt auf Grundlage eigener aktuellerer Untersuchungen in seinem
PM10-Emissionskataster für den Schienenverkehr folgende Anteile PM2,5 an PM10 (Tabelle 21) an:
Tabelle
21: Anteil PM2,5 am PM10 für Schienenverkehr;
(Quelle: BUWAL 2003)
Quellgruppe
Anteil PM2,5 an PM10
Motorbedingte Partikel
100 %
Schienen und Radabrieb
10 %
Bremsen und Fahrleitung
20 %
Aufwirbelung
25 %
Weitere Hinweise wurden nicht gefunden. In Emissionsanalysen des Umweltbundesamtes (J
ÖRß et al. 2007) werden diese
PM2,5-Emissionen nicht behandelt. Auch CORINAIR (2007) und die US-EPA geben keine nicht motorbedingten PM2,5-
Emissionen durch Flug- und Schienenverkehr an. Ebenso sind diese Emissionsbeiträge nicht im dänischen Emissionskataster
enthalten.
3.4 Schiffsbedingte PM2,5-Emissionen
Schiffsbedingte PM2,5-Emissionen resultieren nur aus motorbedingten Emissionen. Diese können zu 100 % der PM2,5-
Fraktion zugeordnet werden.
3.5 PM2,5-Emissionen aus Industrie, Gewerbe und Hausbrand
3.5.1
Gesetzliche emissionsseitige Regelungen zur Begrenzung von Staubbelastungen
Für die stationären Quellen in Deutschland werden gesetzliche Anforderungen an die Staubemissionen vom Bundes-
Immissionsschutzgesetz (BImSchG) bzw. den darauf basierenden Verordnungen (BImSchV) und der Verwaltungsvorschrift
TA Luft gestellt. Neben Verordnungen, die Grenzwerte für besondere Quellgruppen enthalten, wie etwa die 13. BImSchV für
Großfeuerungen, nennt die TA Luft (2002) weitere Emissionsgrenzwerte für genehmigungsbedürftige Anlagen, deren Über-
schreiten nach dem Stand der Technik vermeidbar ist. Die Grenzwerte wurden im Rahmen der Novellierung der TA Luft bis
Mitte 2002 überarbeitet und an den bestehenden Stand der Technik angepasst.
Bislang existieren lediglich Reglementierungen des Gesamtstaubs. Für die Staubfraktionen PM10 und PM2,5 gibt es im deut-
schen Umweltrecht keine weiteren Anforderungen. Bei Kraftwerken und anderen genehmigungsbedürftigen Quellen wird viel-
mehr von hohen PM10-, aber auch PM2,5-Anteilen ausgegangen, sodass geringere Emissionswerte für Gesamtstaub auch
bezüglich PM10 für annähernd wirksam gehalten werden.
3.5.2
Industrie/Gewerbe (Großfeuerungsanlagen, genehmigungsbedürftige Anlagen, sonstige Feuerungsanlagen)
3.5.2.1 Genehmigungsbedürftige Anlagen/Industrielle Produktionsprozesse
Bei industriellen Produktionsprozessen entstehen Partikelemissionen in der Regel durch mehrere Anlagen bzw. Prozessstufen,
die Partikel aus unterschiedlichen Entstehungsmechanismen und dadurch mit unterschiedlicher Partikelgrößenverteilung und
chemischer Zusammensetzung beitragen. Emissionen entstehen auch durch die Prozessfeuerung und eventuell vor- oder
nachgelagerte Transport- oder mechanische Aufbereitungsschritte (siehe hierzu auch Tabelle 11).

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 53
In der Regel werden die Stäube von einer oder mehreren zentralen Abgasreinigungen erfasst. Es können aber auch diffuse
Emissionen durch ungereinigtes Abgas, beispielsweise über Dachreiter oder Hallenöffnungen, entstehen. Auch mechanische
Prozesse im Freien auf dem Betriebsgelände, beispielsweise zur Aufbereitung von Einsatzstoffen oder Anlieferung/Abfuhr,
können diffuse Emissionen verursachen.
Aus mehreren Messprogrammen liegen zum Teil sehr detaillierte Informationen über die Feinstaubemissionen aus industriellen
Prozessen vor. Zur Darstellung der PM2,5-Anteile sind allerdings bei einigen Prozessen noch keine Messdaten verfügbar. In
diesen Fällen werden häufig Anhaltswerte von vergleichbaren Prozessen angesetzt (P
REGGER 2006).
Bei den Produktionsprozessen sind die wesentlichen Quellen energieintensive Prozesse in der Primärindustrie, vor allem zur
Herstellung von Metallen und Baustoffen. Der Umschlag staubender Güter führt zu hohen Gesamtstaubemissionen, die aber
nur relativ geringe Feinstaubanteile besitzen.
Der Umschlag staubender Güter geschieht zu einem Großteil als Teilprozess von industriellen Herstellungsprozessen und ist
zum Teil in den Emissionserklärungen der Betreiber genehmigungsbedürftiger Anlagen mit erfasst. Größere Aktivitäten außer-
halb genehmigungsbedürftiger Anlagen finden beispielsweise in Form des Getreideumschlags bei landwirtschaftlichen Annah-
mestellen und beim Umschlag von Sand und Kies bei Bauprozessen und in Häfen statt. Der Umschlag verursacht Emissionen
mit relativ geringen Feinstaubanteilen und führt vor allem im Nahbereich einer Quelle zu Staubbelastungen. Einflussfaktoren
sind hier lt. Richtlinie VDI 3790, Blatt 3 (E), 2008 das Staubverhalten der bewegten Materialien, der Feuchtegehalt und die Ag-
glomerationsneigung des Materials sowie Parameter der Umschlagtechnik (Fallhöhe, Reibung, Hindernisse o. ä.).
Bei im Auftrag des LfU Bayern (2000) vermessenen Industrieanlagen (Zement-, Glas-, Keramik-, Metallindustrie, Asphaltmisch-
anlagen, Schwerölfeuerungsanlagen) lag der Anteil von PM10 am Gesamtstaub bei durchschnittlich 90 % (Schwankungsbreite
87 % bis 99 %) und der Anteil PM2,5 am Gesamtstaub bei ca. 50 % (Schwankungsbreite 18 % bis 88 %). Die entsprechenden
Einzelwerte finden sich im Anhang A1. Ein signifikanter Einfluss der Art der Abgasreinigung (Elektrofilter oder Gewebefilter) auf
die Korngrößenverteilung konnte nicht festgestellt werden. Die Messergebnisse zeigen, dass der überwiegende Anteil der Ge-
samtstaubemissionen als Feinstaub emittiert wird.
Auch P
REGGER (2006) sowie das Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt (z. B. EHRLICH et al. 2007) setzen sich mit den
Partikelgrößenverteilungen infolge industrieller Prozesse auseinander. Die entsprechenden Anteile PM2,5 am Gesamtstaub
sind ebenfalls im Anhang A1 aufgeführt.
3.5.2.2 Großfeuerungsanlagen
Öffentliche und industrielle Kraft- und Heizwerke und Feuerungsanlagen des übrigen Umwandlungsbereiches stellen zumeist
genehmigungsbedürftige Anlagen dar (Obergruppe 01 „Wärmeerzeugung, Bergbau, Energie“ des Anhangs der 4. BImSchV)
und besitzen in der Regel eine Entstaubung, sofern es sich um den Einsatz fester Brennstoffe handelt. Dementsprechend sind
die in der Literatur zu findenden Emissionsfaktoren relativ niedrig und die Feinstaubanteile relativ hoch. Bedingt durch die hohe
Aktivität dieser Anlagen insgesamt werden nach wie vor bedeutende Partikelemissionen verursacht. Emissionen aus Prozess-
feuerungen der Industrie sind nicht den energiebedingten Emissionen, sondern dem Sektor Produktionsprozesse zugeordnet.
Während bei den öffentlichen Kraft- und Heizwerken die Verfeuerung von Braunkohle (vor allem Rohbraunkohle) und Steinkoh-
le die weitaus höchsten Emissionen verursacht, haben bei den industriellen Kraft- und Heizwerken zudem die Verfeuerung von
schwerem Heizöl und anderen Mineralölprodukten bedeutende Emissionsanteile.
Systematisierungen von Partikelemissionsfaktoren bzw. deren Partikelaufteilung in PM10 und PM2,5 finden sich in P
REGGER
(2006) sowie EHRLICh et al. (2007) und werden im Anhang A2 tabellarisch aufgeführt.
3.5.2.3 Kleinfeuerungsanlagen (Haushalte, Kleinverbraucher)
Feuerungen von Haushalten und Kleinverbrauchern sind eine bedeutende Quellgruppe, die größtenteils aus nicht genehmi-
gungsbedürftigen, durch die 1. BImSchV geregelten Anlagen besteht. Bei den Haushalten und Kleinverbrauchern verursacht
der Einsatz von Brennholz die weitaus höchsten Emissionen (H
AUSMANN 2010). Die Emissionen aus den privaten Haushalten

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 54
liegen hierbei deutlich höher als die der Kleinverbraucher. Bei den Haushaltsfeuerungen haben auch die verbliebenen Kohle-
feuerungen und aufgrund der großen Aktivität die Ölfeuerungen bedeutende Emissionen (siehe z. B. P
REGGER 2006; UBA 2008;
J
ÖRß et al. 2007).
Die Emissionen aus Hausbrandfeuerungsanlagen (speziell Holzfeuerungen) können die lokale Partikelkonzentration in der Luft
erhöhen. Weil Hausbrandfeuerungsanlagen dort vorkommen, wo Menschen einen Großteil ihrer Zeit verbringen, war es Anlass
für detaillierte Untersuchungen (UBA 2008; G
LASIUS et al. 2006). In Europa verursachten die Haushalte im Jahr 2000 ca. 30 %
der PM10-Emissionen bzw. ca. 40 % der PM2,5-Emissionen (UBA 2007). In Deutschland werden derzeit für das Bezugsjahr
2000 ca. 18 % der PM2,5-Emissionen den Kleinfeuerungsanlagen zugeschrieben. Für die Jahre 2010 und 2020 werden eben-
falls 18 % bei absolut sinkenden Emissionen abgeschätzt (J
ÖRß et al. 2007).
Zusammenstellungen von PM10- sowie PM2,5-Emissionsanteilen an Gesamtstaub sind im Anhang A3 aufgeführt. Diese Werte
beziehen sich auf Angaben aus P
REGGER (2006), EHRLICH et. al (2007) und UBA (2008).
3.5.2.4 Landwirtschaft (Tierhaltung)
Das Umweltbundesamt (2010) gibt für das Jahr 2007 den Anteil der Landwirtschaft an der jährlichen Emissionsmenge für PM10
(Ackerbau und Viehhaltung) mit 18 % und für PM2,5 (nur Ackerbau) mit 4 % an.
Bezüglich PM10 wird die Tierhaltung als größte Quelle innerhalb der Landwirtschaft gesehen. In EMEP/EEA (2009) wird abge-
schätzt, dass die Tierhaltung zwischen 9 % und 35 % der gesamten Feinstaubemissionen (PM10) bezogen auf das EMEP-
Gebiet erzeugt. Wiederum werden Geflügel- und Schweinezucht als Hauptverursacher für Feinstaubemissionen (PM10:
ca. 85 -90 %, PM2,5: ca. 80 % Anteil an Tierhaltung) in der Tierhaltung angesehen (EMEP 2007 und 2009).
Faktoren, die die Staubkonzentrationen hauptsächlich beeinflussen sind Tierart, Haltungsform, Fütterung, Tierzahl und Stallkli-
ma (C
AMBRA-LOPEZ 2010).
Die größte Datenbasis für Emissionsfaktoren zur Abschätzung der durch die Tiere mechanisch erzeugten Feinstaubemissionen
(PM10, PM2,5) aus der Tierhaltung liefert das EMEP (European Monitoring and Evaluation Programme). Hier sind die umfas-
sendsten Angaben zu verschiedenen Tierarten und eine Differenzierung für die häufigsten Haltungsformen (z. B. Festmist vs.
Flüssigmist, Käfig vs. Voliere) gegeben. Die EMEP-Emissionsfaktoren (EEA/EMEP 2007, 2009) für PM10 und PM2,5 beziehen
sich auf Untersuchungen von S
CHNEIDER & BÜSCHER (2006), HINZ (2005, 2007) und HINZ & TAMOSCHAT-DEPOLT (2007). Die
EMEP-Emissionsfaktoren wurden auch für die Berechnung der Feinstaubemissionen aus der deutschen Landwirtschaft (Be-
reich Tierhaltung) im aktuellen Nationalen Emissionsbericht (H
AENEL 2010) herangezogen. Im Tabellenband des Nationalen
Emissionsberichtes werden darüber hinaus mittlere nationale (deutsche) bzw. mittlere länderspezifische (u. a. sächsische) Wer-
te für PM10 - und PM2,5 - Emissionsfaktoren aufgeführt.
Weitere Angaben zu PM10-Emissionfaktoren sind z. B. im Entwurf der Richtlinie VDI 3894 Blatt 1 (2009), der KTBL-Schrift 447
(KTBL 2006) oder Veröffentlichungen des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG 2007
und 2008) zu finden. Zu den Untersuchungen die neben PM10 auch PM2,5 berücksichtigen zählt neben EMEP (EEA/EMEP
2009) v.a. P
REGGER (2006). Es sind dort nur mittlere Emissionsfaktoren für eine bestimmte Tierart angegeben, ohne weitere
Unterscheidung nach Haltungsformen o. Ä. P
REGGER bezieht sich hierbei auf Untersuchungen von TAKAI et al. (1998) und
BRANDL et al. (2000).
Eine Übersicht zu den tierplatzbezogenen PM10- und PM2,5-Emissionfaktoren liefert die Tabelle 35 im Anhang A4. Zusätzlich
sind in
Tabelle 22 die Anteile von Feinstaub (PM10, PM2,5) an Gesamtstaub
verschiedener Studien zusammengefasst. Anhand
der PM2,5-Anteile der Tabelle 22 wurden für einige Untersuchungen zusätzlich PM2,5-Emissionsfaktoren aus den PM10-
Faktoren abgeleitet (in Tabelle 35 hellgrün hinterlegt).

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 55
Tabelle 22: Zusammenfassende Übersicht der Anteile [in %] von PM10 und PM2,5 am Gesamtstaub;
Quellen: P
REGGER (2006), KTBL (2006), KLIMONT et. al (2002)
Gesamtstaub
PM10
PM2,5
Schweine
100
31 - 45
8 - 12
Geflügel
100
15 - 46
20
Masthühner
100
40 - 58
9
Legehennen
100
30 - 60
3
Rinder
100
30 - 64
10
Schafe
100
40
12
Pferde
100
40
12
Enten/Gänse
100
58
9
Truthühner/Puten
100
25 - 58
9
alle Tiere
100
45
8 - 10
Die Spannbreiten der recherchierten PM2,5-Emissionsfaktoren sind in Tabelle 35 in Spalte 18 angegeben. Eine Vergleichbar-
keit der recherchierten PM2,5-Emissionsfaktoren untereinander ist hauptsächlich für die mittleren Emissionsfaktoren möglich.
Der Faktor zwischen Minimum und Maximum der Spannbreite der zusammengestellten PM2,5-Werte liegt zwischen 1.5 und 8.
Eine Ausnahme bilden die PM2,5-Emissionsfaktoren für Milchkühe (Flüssigmist) mit Faktor 20
.
3.6 Maschinen und Geräte in Land- und Bauwirtschaft
Beim Betrieb von Maschinen in der Land- und Bauwirtschaft entstehen neben den Auspuffemissionen auch Partikelemissionen
durch Abrieb an Reifen-, Bremsen- und Straßenbelag sowie durch Aufwirbelung von Staub (Baustellen, Ackerflächen, Straßen).
Zusätzlich entstehen Partikelemissionen auf dem Gelände eines landwirtschaftlichen Betriebes bei Prozessen wie Abladen,
Reinigen und Trocknen.
Emissionsfaktoren für diese Prozesse wurden für das Emissionskataster Sachsen bereits 2004 (siehe IFEU 2004) abgeleitet.
Methodik und Datengrundlage zur Ableitung dieser Emissionsfaktoren werden in diesem Arbeitsbericht mit Fokus auf PM2,5
aktualisiert. Zusätzlich wird das Verhältnis von PM2,5 zu PM10 näher betrachtet, weil bei einigen Partikelquellen (z. B. Reifen-
abrieb) nur Werte für die verursachten PM10-Emissionen vorliegen.
Die Emissionsfaktoren wurden entsprechend der bisher für das sächsische Emissionskataster verwendeten Aktivitätsraten (z. B.
Baustellenanzahl, genutzte landwirtschaftliche Flächen) abgeleitet und ermöglichen damit eine Bilanzierung der Gesamtemissi-
onen. Im Einzelnen werden Faktoren für nichtauspuffbedingte PM10- und PM2,5-Emissionen bei
Fahrten zum Feld (Straßen und Feldwege),
Arbeit auf dem Feld (Bodenbearbeitung und Ernte) und dem landwirtschaftlichen Betrieb (Trocknen, Reinigen und Abladen
von Getreide) und
Arbeit auf Baustellen
abgeleitet. Andere Quellen von Partikelemissionen in der Landwirtschaft wie Tierhaltung, Abgasemissionen der Maschinen oder
Bodenerosion werden hier ausdrücklich nicht berücksichtigt.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 56
Auf Basis einer umfangreichen Literaturrecherche werden neue Ansätze und Datengrundlagen dargestellt und die für das Emis-
sionskataster vorgeschlagenen Emissionsfaktoren gegebenenfalls angepasst. Diese Arbeiten wurden durch das Institut für
Energie und Umweltforschung Heidelberg (IFEU 2004) durchgeführt.
Wichtige Änderungen zum Bericht 2004
Deutliche Änderungen ergeben sich im Bereich Landwirtschaft vor allem bei den Partikelemissionen durch Aufwirbelung auf
unbefestigten Feldwegen und für die Feldarbeit. So liegt der aktualisierte PM10-Emissionsfaktor für die Nutzung unbefestigter
Feldwege nun etwa viermal höher als 2004 geschätzt. Aufgrund des gegenüber der 2004er-Studie geringeren PM2,5/PM10-
Verhältnisses liegt der PM2,5-Emissionsfaktor jedoch nur etwa 50 % höher als bisher ermittelt. Auch der für Feldarbeiten ermit-
telte Emissionsfaktor für PM
10
liegt nun etwas höher. Dies ist vor allem durch die Berücksichtigung weiterer Prozesse begrün-
det. Wegen des geringeren PM2,5/PM10-Verhältnisses liegt hier der PM2,5-Emissionsfaktor unter dem 2004 abgeleiteten Wert.
In der Bauwirtschaft wurden für den Bau von Straßen und Nichtwohngebäuden höhere PM10-Emissionsfaktoren abgeleitet als
bisher. Auch hier liegen die PM2,5-Emissionsfaktoren jedoch unter den bisher ermittelten Werten, weil auf Basis neuer Er-
kenntnisse ein geringerer Anteil von PM2,5 an PM10 angesetzt wurde.
Unsicherheiten
Messtechnisch und methodisch bleibt die präzise Ermittlung diffuser Staubemissionen schwierig. Durch die Aktualisierung konn-
ten die Emissionsfaktoren aber auf eine breitere Grundlage gestellt werden als bisher. Mit der Darstellung der landwirtschaftli-
chen Feldarbeit (EMEP/EEA 2009) liegen nun für Europa einheitliche Emissionsfaktoren vor. Die abgeleiteten Faktoren beinhal-
ten jedoch zahlreiche Annahmen und basieren auf Werten aus wenigen Feldmessungen.
Es verbleiben also Unsicherheiten, in der Größenordnung wurden die bisher abgeleiteten Emissionsfaktoren jedoch bestätigt.
Darüber hinaus müssen in der Anwendung aber auch zusätzliche vereinfachende Annahmen gemacht werden, deren Unsi-
cherheiten oft mit den Unsicherheiten bei den Emissionsfaktoren selbst vergleichbar sind. So konnten die Emissionsfaktoren für
die betrachteten Bereiche in einigen Fällen - wie z. B. beim Verkehr auf unbefestigten Feldwegen - nur über Analogieschlüsse
aus anderen Bereichen ermittelt werden.
In anderen Bereichen wie z. B. der Bauwirtschaft hängen die Gesamtemissionen wiederum entscheidend von zusätzlichen
Annahmen zur durchschnittlichen Baustellenfläche und zur durchschnittlichen Baudauer ab. Letztere kann insbesondere im
Straßenbau kaum konsistent angegeben werden. Die Bedeutung des Straßenneubaus nimmt jedoch immer weiter ab, sodass
diese Unsicherheit in der Gesamtbilanz nur noch wenig ins Gewicht fällt. So können die dargestellten Emissionsfaktoren trotz
der beschriebenen Unsicherheiten helfen, die mengenmäßige Bedeutung des Beitrags der Land- und Bauwirtschaft zu den Ge-
samtemissionen einzuordnen (siehe IFEU 2011).
3.7 PM2,5-Emissionen und Trendentwicklung vom Jahr 2000
bis 2020 für Deutschland
JÖRß et al. (2007) stellten die Ergebnisse des UFOPLAN-Projektes 204 42 202/2 zur Emissions- und Maßnahmenanalyse Fein-
staub der Jahre 2000 bis 2020 zusammen. Darin wurden alle bis zum 31.12.2005 beschlossenen umweltpolitischen Maßnah-
men berücksichtigt. Die bedeutendsten der berücksichtigten Maßnahmen sind:
Stationäre Feuerungen und Industrieprozesse
13. BImSchV (Großfeuerungsanlagen-Verordnung), in der auch alle Novellen der EU-Großfeuerungsanlagen-Richtlinie um-
gesetzt sind
17. BImSchV (Verordnung über die Verbrennung von Abfällen)
1. BImSchV (Verordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen)
3. BImSchV (Verordnung über den Schwefelgehalt flüssiger Kraft- und Brennstoffe), in der auch die Richtlinie 1999/32/EG
umgesetzt wird

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 57
TA Luft (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft), in der u. a. Emissionsgrenzwerte für genehmigungsbedürftigen An-
lagen festgelegt sind und die einen Teil der Umsetzung der IVU-Richtline 96/61/EG darstellt
Mobile Quellen
Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung (StVZO), in der die technischen Anforderungen für die Zulassung von Kraftfahrzeugen
in Deutschland festgelegt sind. Durch die StVZO wird auch die Gesetzgebung der Europäischen Union zur Verminderung von
Schadstoffen aus Kfz-Abgasen in nationales Recht umsetzt, z. B. bei PKW und leichten Nutzfahrzeugen: Richtlinien
91/441/EWG und 93/59/EWG (Euro 1), 94/12/EG und 96/69/EG (Euro 2) sowie 98/69/EG (Euro 3, Euro 4)
Schwere Nutzfahrzeuge und Busse: Richtlinien 91/542/EWG (Euro 1, Euro 2) und 1999/96/EG (Euro 3 - Euro 5)
Motorisierte Zweiräder: Richtlinien 97/24/EG (Euro 1 und Euro 2 bei Kleinkrafträdern, Euro 1 bei Krafträdern), 2002/51/EG
(Euro 2, Euro 3 bei Krafträdern)
Land- und forstwirtschaftliche Zugmaschinen: Richtlinie 2000/25/EG
Kraftfahrzeugsteuergesetz (KraftStG), in dem die Besteuerung von PKW und LKW in Abhängigkeit u. a. von der Grenzwert-
stufe festgelegt ist, womit im Pkw-Sektor eine gewisse Lenkungswirkung zur vorzeitigen Einführung neuer Grenzwertstufen
ausgeübt wird
28. BImSchV, (Verordnung über Emissionsgrenzwerte für Verbrennungsmotoren), in der die Gesetzgebung der Europäischen
Union zur Verminderung von Schadstoffen aus Abgasen mobiler Maschinen und Geräte sowie dieselbetriebener Lokomotiven
und Triebwagen umgesetzt wird, z. B. für neue Dieselmotoren: Richtlinien 97/68/EG, 2004/26/EG und für neue Ottomotoren
>18kW: Richtlinie 2002/88/EG
3. BImSchV (Verordnung über den Schwefelgehalt flüssiger Kraft- und Brennstoffe), in der auch die Richtlinie 1999/32/EG
umgesetzt wird
10. BImSchV (Verordnung über die Beschaffenheit und die Auszeichnung der Qualitäten von Kraftstoffen), in der auch die
Richtlinie 2003/17/EG umgesetzt wird
Nicht berücksichtigt: LKW-Maut
seit 01.01.2005 gilt in Deutschland auf Bundesautobahnen eine Maut für LKW >12 t. Grundlage dafür ist das Gesetz über die
Erhebung von streckenbezogenen Gebühren für die Benutzung von Bundesautobahnen mit schweren Nutzfahrzeugen
(ABMG) aus dem Jahr 2002. Zum Abschluss der Referenzprognose waren noch keine verlässlichen Aussagen zur Wirkung
der Maut auf Bestände und Fahrleistungen von Lkw im Straßengüterverkehr möglich. Daher ist diese Maßnahme in der Refe-
renzprognose nicht berücksichtigt.
Nicht berücksichtigt: Richtlinie 2005/69/EG
Mit der EU-Richtlinie 2005/69/EG soll sich ab 2010 die Zusammensetzung von Fahrzeugreifen hinsichtlich der Weichmacher-
anteile ändern. Dies dürfte auch Einfluss auf die Abriebemissionen des Straßenverkehrs haben. Weil aber in der Emissions-
modellierung des UBA für die Abriebemissionen mangels besserer Wissensbasis ohnehin mit den zeitlich konstanten Default-
Emissionsfaktoren des CORINAIR-Guidebook gerechnet wird, konnte die Richtlinie 2005/69/EG nicht berücksichtigt werden.
Die folgende Tabelle 23 listet die entsprechenden PM2,5-Emissionen für
die Referenzszenarien auf. Es ist zu erkennen, dass
die wesentlichen emissionsverursachenden Quellgruppen bei PM2,5 in der BRD im Jahr 2000 der Straßenverkehr, die Klein-
feuerungsanlagen, die mobilen Maschinen, die Großfeuerungsanlagen und die Eisen- und Stahlindustrie sind. Bis zum Jahr
2020 reduzieren sich die PM2,5-Emissionen um 40 %. Die größten Beiträge zur Minderung liefern der Straßenverkehr und die
mobilen Maschinen sowie die Kleinfeuerungsanlagen. Das o. g. Projekt setzt sich auch mit der Wirkung zusätzlicher Emissi-
onsminderungsmaßnahmen auseinander. Die entsprechenden Minderungspotenziale sind in der Tabelle 24 aufgeführt.
Wesentliche Maßnahmen sind:
Verschärfung des Emissionsgrenzwertes auf 10 mg/m³ für Großfeuerungsanlagen ab 2015
Novellierung der 1. BImSchV mit Senkung der Staubgrenzwerte sowie einer Senkung der Leistungsgrenze für den Geltungs-
rahmen dieser Grenzwerte bei Holzfeuerungsanlagen. Allerdings ist zusätzlich zu berücksichtigen, dass gegenüber dem o. g.

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 58
Referenzszenario mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Zunahme der Verwendung von Holz als Energieträger in Haushal-
ten ausgegangen werden muss. Dies führt dazu, dass bezogen auf das o. g. Referenzszenario 2020 von einer Erhöhung der
PM2,5-Emissionen dieser Quellgruppe um ca. 5 kT ausgegangen werden muss.
Die Förderung schwefelarmen Heizöls könnte bei angenommener Verdopplung des Marktanteiles im Jahr 2020 zu einer Min-
derung um 0.2 kT führen.
Die Wirkung der Einführung von Schwerverkehr-EUROVI, LKW-Maut und Partikelfilternachrüstung wird mit 1.8 kT im Jahr
2020 angegeben.
Maßnahmen bei PKW und LNF (Einführung EURO5 und 6, Nachrüstung Partikelfilter, Angleichung Dieselsteuer an Benzin
etc.) hat ein Minderungspotenzial von ebenfalls 1.8 kT im Jahr 2020
Tabelle 23: Referenzszenarios für die PM2,5-Emissionen in der BRD nach J
ÖRß et al. (2007)

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 59
Tabelle 24: Zusätzliche Minderungspotenziale zur Minderung der PM2,5-Emissionen nach J
ÖRß et al. (2007)

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 60
4 Abschätzung verkehrsbedingter PM2,5-
Emissionsfaktoren an sächsischen Mess-
stationen
Es wurden für Messstationen des sächsischen Luftschadstoffmessnetzes Datenauswertungen und Modellrechnungen mit
MISKAM durchgeführt. Der Schwerpunkt dieser Auswertung lag entsprechend der Datenlage auf den Verkehrsmessstationen
Dresden-Nord und Chemnitz/Leipziger Straße. Mittels NO
x
-Tracermethode bzw. durch Rückrechnung mit dem geeigneten
mikroskaligen Strömungs- und Ausbreitungsmodell werden nachfolgend die PM2,5-Emissionsfaktoren abgeleitet und diskutiert.
Details zu den Messdaten und Modellrechnungen sind dem Anhang 6 zu entnehmen.
4.1 Methoden zur Bestimmung von PMx-Emissionsfaktoren
Zur Bestimmung von standortspezifischen PMx-Emissionsfaktoren infolge Straßenverkehrs können im Allgemeinen drei vonein-
ander unabhängige Methoden angewendet werden:
1.
die so genannte Tracer Methode
2.
die Rückrechnung mittels Ausbreitungsmodell
3.
die Massenbilanzierung in einem Tunnel (wird im Folgenden nicht weiter betrachtet, zu Details siehe z. B. I
SRAEL et
al. 1994)
Es muss bei den Methoden 1 und 2 durch eine entsprechende Anordnung von Immissionsmessstationen die Möglichkeit ge-
schaffen werden, aus der in Straßennähe gemessenen Konzentration (=Gesamtbelastung) die so genannte Vorbelastung (also
diejenige Konzentration, die ohne den verursachenden Verkehr bereits vorhanden ist) zu separieren. Die Differenz zwischen
der Gesamtbelastung und der Vorbelastung stellt die Zusatzbelastung dar, die durch den lokal vorbeifahrenden Straßenverkehr
verursacht wird. Diese Zusatzbelastung dient dann zusammen mit den Verkehrszahlen (möglichst aufgelöst nach Schwerver-
kehr, PKW und LNF) zur Berechnung der mittleren Emissionsfaktoren für diese Fahrzeugtypen.
Eine eindeutige Bestimmung der Vorbelastung gestaltet sich im Allgemeinen unter realen Bedingungen vor Ort schwierig. Für
Straßen ohne oder mit lockerer Randbebauung wird idealerweise das sog. Lee-Luv-Konzept (Abbildung 27) realisiert.
Beide
Messstationen/Messwagen sollten in geringem Abstand zur Straße (möglichst außerhalb des Einflussbereiches der fahr-
zeugerzeugten Turbulenzen) aufgestellt werden. Welche Station sich in Lee und welche in Luv befindet, muss über eine zeitlich
korrelierte Windrichtungsmessung bestimmt werden. An Straßen mit dichter Randbebauung ist dort wegen der besonderen
Strömungsverhältnisse (Strömungswalze) eine ideale Lee-Luv-Differenzierung nur mit einer Überdachstation (Vorbelastung
siehe Station 1 in Abbildung 28 und einer oder zwei Messstationen am Straßenrand
durchzuführen. Weil die in der Straßen-
schlucht emittierten Schadstoffe innerhalb der Strömungswalze im Durchschnitt ca. zwei- bis dreimal zirkulieren, ehe sie die
Strömungswalze verlassen, ist eine saubere Trennung der Vorbelastung von der Gesamtbelastung nur mit zwei Straßenstatio-
nen (2 und 3 in Abbildung 28) nicht möglich.

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 61
Abbildung 27: Schematische Darstellung des Lee-Luv-Konzeptes an Straßen ohne Randbebauung;
Quelle: G
EHRIG et al. 2003
Abbildung 28: Schematische Darstellung des Lee-Luv-Konzeptes in einer Straßenschlucht;
Quelle: P
ALMGREN 2003;
TPT=Traffic produced Turbulenz
Hilfsweise können analoge Informationen sowohl an Straßen ohne Randbebauung als auch in Straßenschluchten, aber auch
mit einem Messkonzept erhalten werden, in welchem statt der Lee-Luv-Differenzen die Differenzen eines direkt verkehrsbelas-
teten Standortes und eines nahe gelegenen „Hintergrundstandortes“ gebildet werden.
Eine direkte Berechnung von Emissionsfaktoren aus den gemessenen Konzentrationsdifferenzen ist nicht ohne weiteres mög-
lich, weil diese auch für vergleichbare Verkehrsstärken und -zusammensetzungen je nach meteorologischen Verhältnissen
(Ausbreitungsbedingungen werden im Wesentlichen geprägt durch Windrichtung, Windgeschwindigkeit und Stabilität der Atmo-
sphäre) stark schwanken können. Deshalb ist zur Ableitung der Emissionsfaktoren entweder die Analyse eines Tracer-Stoffes
oder die Kenntnis der Variation des Ausbreitungsverhaltens notwendig.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 62
4.1.1 Die Tracer-Methode
Bei dieser Methode wird vorausgesetzt, dass die Emissionsfaktoren der Tracersubstanz bekannt sind. Im Allgemeinen werden
hierbei die Stickoxide (NO
x
) verwendet, weil diese derzeit die am besten untersuchten verkehrsbezogenen Emissionsfaktoren
darstellen und das Verhältnis zwischen verkehrsbedingter Zusatzbelastung zu Vorbelastung im Nahbereich von Straßen ausrei-
chend groß ist. Die Berechnung der NO
x
-Emissionsfaktoren kann mittels Handbuch für Emissionsfaktoren (HBEFA) in der aktu-
ellsten Version erfolgen. Das Verhältnis zwischen NO
x
-Emissionsdichte und NO
x
-Zusatzbelastung stellt das so genannte Ver-
dünnungsverhältnis dar. Weiterhin wird begründet angenommen, dass sich PM2,5 aufgrund seiner kleinen Partikelgrößen quasi
wie ein Gas ausbreitet und dass deshalb das für NO
x
abgeleitete Verdünnungsverhältnis auch für PMx gilt. Wird dann die
messtechnisch erfasste PMx-Zusatzbelastung mit dem Verdünnungsfaktor multipliziert, erhält man die PMx-Emissionsdichte:
NO
x
-ZB / E(NO
x
) = PM2,5-ZB / E(PM2,5) = Verdünnungsfaktor = konst. bzw.
E(PM2,5) = PM2,5-ZB * E(NO
x
)/NO
x
-ZB,
wobei ZB die Differenz zwischen Gesamtbelastung und Vorbelastung kennzeichnet und E die jeweilige Emissionsdichte. Mittels
Division der Emissionsdichte durch die Fahrzeugmengen erhält man dann den gesuchten Emissionsfaktor.
Der Vorteil dieser Methode liegt in der Unabhängigkeit von einem Ausbreitungsmodell und dessen Fehlern bzw. Unsicherheiten
in der Modellierung. Bei dieser Methode wird allerdings davon ausgegangen, dass die jeweils verwendeten NO
x
-
Emissionsfaktoren die Realität richtig widerspiegeln.
4.1.2
Rückrechnung mit einem Ausbreitungsmodell
Das o. g. Verdünnungsverhältnis kann auch mit entsprechenden, situationsangepassten Ausbreitungsmodellen bestimmt wer-
den. Hierzu wird zunächst eine (beliebige) PMx-Emissionsdichte vorgegeben und unter Berücksichtigung der meteorologischen
und ggf. weiterer (z. B. Bebauung) Verhältnisse Ausbreitungsberechnungen (z. B. mit dem Strömungs- und Ausbreitungsmodell
MISKAM) durchgeführt. Die somit berechnete PMx-Zusatzbelastung wird mit der vor Ort gemessenen Zusatzbelastung vergli-
chen. Aus der Abweichung des Rechenwertes vom Messwert kann auf die ,,tatsächliche’’ PMx-Emissionsdichte rückgerechnet
werden.
Bei dieser Methode wird vorausgesetzt, dass das Ausbreitungsmodell die Ausbreitung von PMx ausreichend genau beschrei-
ben kann. Der Vorteil bei Anwendung dieser Methode ist, dass eine Emissionsfaktorenbestimmung auch erfolgen kann, wenn
keine Konzentrationsmessungen eines Referenzstoffes (z. B. NO
x
) vorhanden sind. Nachteil ist, dass meist der Fehler des
Ausbreitungsmodells nicht bekannt ist.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 63
4.2 Abgeleitete PM2,5-Emissionsfaktoren
Die Ergebnisse der Emissionsbestimmung sind in der Tabelle 25 aufgeführt. Daraus lassen sich folgende Schlussfolgerungen
ziehen:
Tabelle 25: Ermittelte PM2,5-Emissionsfaktoren für die beiden Messstellen und je zwei Bezugsjahre; zu den Messdaten
und Modellrechnungen siehe Anhang A5
Messstation
Dresden-Nord
Chemnitz/Leipziger Straße
Bezugsjahr
2007
2009
2005
2009
DTV [Kfz/d] (Mo-So)
20 998
20 776
55 470
42 805
SV >3.5 t [%] (Mo-So)
3.5
4.3
2.1
3.6
Fahrmuster
s. Anhang A5
s. Anhang A5
s. Anhang A5
s. Anhang A5
PM2,5-Emissionsfaktor entsprechend Abschnitt 3.2 in mg/(Fzg km)
44.8
49.6
44.9
38.0
PM2,5-Emissionsfaktor-Gesamt rückgerechnet mit MISKAM [mg/(Fzg km)]
35.9
57.3
39.3
18.7
Motorbedingter PM2,5-Emissionsfaktor entsprechend HBEFA3.1 [mg/(Fzg km)]
27.1
31.0
27.5
21.3
PM2,5-Emissionsfaktor-Auf/Ab rückgerechnet mit MISKAM [mg/(Fzg km)]
8.8
26.3
11.8
-2.6
PM2,5-Emissionsfaktor-Gesamt aus NO
x
-Tracer [mg/(Fzg km)]
38.8
57.1
46.0
18.7
Motorbedingter PM2,5-Emissionsfaktor entsprechend HBEFA3.1 [mg/(Fzg km)]
27.1
31.0
27.5
21.3
PM2,5-Emissionsfaktor-Auf/Ab aus NO
x
-Tracer [mg/(Fzg km)]
11.7
26.1
18.5
-2.6
Dresden-Nord
Der ermittelte PM2,5-Gesamtemissionsfaktor für Dresden-Nord liegt zwischen ca. 35 mg/km (2007) und ca. 60 mg/km (2009).
Die Unterschiede zwischen der Rückrechnung mit MISKAM und der NO
x
-Tracermethode sind gering (kleiner 10 %).
Diese aus den Immissionsmessdaten abgeleiteten PM2,5-Geamtemissionsfaktoren vergleichen sich auch gut mit denen aus
dem Emissionsansatz (Abschnitt 3.2) abgeleiteten. Der Unterschied ist hier kleiner 25 %.
Zieht man vom PM2,5-Gesamtemissionsfaktor die Emissionsfaktoren entsprechend HBEFA3.1 ab, so erhält man ein Maß für
die nicht motorbedingten PM2,5-Emissionen (maßgeblich Abriebe). Gemäß MISKAM-Rückrechnung liegt dieser Emissions-
anteil zwischen ca. 30 % (2007) und 50 % (2009).
Die Veränderung der abgeleiteten PM2,5-Gesamtemissionsfaktoren vom Jahr 2007 auf 2009 war höher als dies aus dem
Emissionsmodell erwartet wurde.
Chemnitz/Leipziger Straße
Der ermittelte PM2,5-Gesamtemissionsfaktor für die Leipziger Straße liegt zwischen ca. 39 bis 46 mg/km (2005) und ca. 19
mg/km (2009). Die Unterschiede zwischen der Rückrechnung mit MISKAM und der NO
x
-Tracermethode sind für das Jahr
2005 etwas höher als an der Station Dresden-Nord (ca. 20 %).
Diese aus den Immissionsmessdaten abgeleiteten PM2,5-Gesamtemissionsfaktoren vergleichen sich für das Jahr 2005 so-
wohl bei Rückrechnung mit MISKAM als auch bei Anwendung der NO
x
-Tracermethode gut mit denen aus dem Emissions-
ansatz (Abschnitt 3.2) abgeleiteten (max. 12 %). Im Jahre 2009 liefert sowohl die NO
x
-Tracermethode als auch die Rückrech-
nung mit MISKAM ca. 50 % kleinere Werte als mit dem genannten Emissionsansatz berechnet wurden.
Zieht man vom PM2,5-Gesamtemissionsfaktor die Emissionsfaktoren entsprechend HBEFA3.1 ab, so erhält man ein Maß für
die nicht motorbedingten PM2,5-Emissionen (maßgeblich Abriebe). Gemäß MISKAM-Rückrechnung liegt dieser Emissions-
anteil zwischen ca. 30 % (2005) und 0 % (2009).

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 64
Die Veränderung der abgeleiteten PM2,5-Gesamtemissionsfaktoren vom Jahr 2005 auf 2009 war höher, als dies aus dem
Emissionsmodell erwartet wurde.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass mit dem Emissionsansatz aus Abschnitt 3.2 die Immissionsmessdaten der be-
trachteten Stationen bei Berechnungen mit Ausbreitungsmodellen mit guter Genauigkeit reproduziert werden können (Abwei-
chungen hier bei Anwendung von MISKAM in der PM2,5-Gesamtbelastung kleiner 20 %).
Die aus den Immissionsmessdaten abgeleiteten PM2,5-Emissionsfaktoren unterscheiden sich um weniger als 25 % (Rückrech-
nung mit MISKAM) bzw. weniger als 50 % (NO
x
-Tracermethode) von denen aus dem Emissionsansatz des Abschnitts 3.2.
5 Vorschlag zur Bestimmung der sächsi-
schen PM2,5-Emissionen
5.1 Verkehrsbedingte PM2,5-Emissionen
5.1.1 Straßenverkehr
Motorbedingte Emissionen
Die Berechnung der Straßenverkehrsemissionen erfolgt für Sachsen am LfULG im „Fachinformationssystem Umwelt und Ver-
kehr“ (FIS) auf der Grundlage der Emissionsfaktoren des HBEFA3.1. Die in Abschnitt 3.2.1 beschriebenen emissionsrelevanten
Parameter sind
darin georeferenziert enthalten, sodass die Ergebnisse strecken- oder gemeindefein ausgewiesen werden.
Die Berechnung erfolgt für die drei Szenarien 2008, 2015 und 2020. Die Wichtung der Emissionsfaktoren erfolgt dabei für das
Jahr 2008 auf Basis der sächsischen Flottenzusammensetzung, für die Prognosejahre 2015 und 2020 wird die bundesdeutsche
Flottenzusammensetzung aus HBEFA3.1 angenommen. Die Verkehrsmengen werden auf Basis der sächsischen Gesamtver-
kehrsmengen des Jahres 2008 sowie der streckenspezifischen Verkehrsmengen für die Jahre 2009 und 2020 berechnet.
Die Datenqualität zur Verkehrssituation ist im FIS sehr unterschiedlich. Im Außerortsbereich und im ländlichen Gebiet werden
die Verkehrssituationen auf der Basis formaler Kriterien wie Straßenlage oder DTV zugeordnet, für Stadtgebiete hingegen lie-
gen differenziertere Daten zur Verkehrssituationen vor, die z. T. - wie in Dresden und Chemnitz - durch Messfahrten ermittelt
wurden. Die vorliegenden Verkehrssituationen werden bei der Berechnung der drei Emissionsszenarien als konstant ange-
nommen.
Nicht motorbedingte Emissionen
Zur Berechnung nicht motorbedingte PM2,5-Emission des Straßenverkehrs wurde der Ansatz aus CORINAIR (2007) entspre-
chend Tabelle 16 im FIS integriert. Der Geschwindigkeitseinfluss wurde
dazu auf die Verkehrssituationen des HBEFA3.1 ent-
sprechend Abbildung 24 und Abbildung 25 übertragen.
5.1.2 Schienen-, Luft- und Schiffsverkehr
Motorbedingte Emissionen
Die motorbedingten PM2,5-Emissionen entsprechen denen der PM10-Partikelfraktion und können deshalb aus den PM10-
Berechnungen übernommen werden.
Nicht motorbedingte Emissionen
Es wird mangels Alternativen vorgeschlagen, die Umrechnungsfaktoren aus Tabelle 19 und Tabelle 20 zu verwenden.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 65
5.1.3 Landwirtschaftlicher Verkehr
Motorbedingte Emissionen
Die motorbedingten PM2,5-Emissionen entsprechen denen der PM10-Partikelfraktion und können deshalb aus den PM10-
Berechnungen übernommen werden.
Nicht motorbedingte Emissionen auf befestigten und unbefestigten Straßen bzw. Wegen
Nach IFEU (2011) werden die Emissionsfaktoren für Verkehr auf befestigten Straßen und unbefestigten Feldwegen entspre-
chend Tabelle 26 und
Tabelle
27 vorgeschlagen.
Tabelle 26: Auswahl der Emissionsfaktoren für Verkehr auf befestigter Straßen [mg/km]
Emission in [mg/km]
PM2,5
Quelle
Reifenabrieb
26
[CORINAIR 2007]
Bremsabrieb
29
[CORINAIR 2007]
Straßenabrieb
30
[CORINAIR 2007]
Summe
85
Tabelle 27: Auswahl der Emissionsfaktoren für Nutzung unbefestigter Feldwege [g/km]
Quelle
PM10 in [g/km]
PM2,5 in [g/km]
Verhältnis PM2,5/PM10
[IFEU, 2004]
105
27.7
0.27
[EPA, 2006] SNF
412
41.2
0.1
[EPA, 2006] LNF
77
7.7
0.1
IFEU 2009
412
41.2
0.1
5.2 Landwirtschaft
5.2.1
Feldarbeit und Nachbereitung der Ernte
Für die Feldbearbeitung können nun gegenüber 2004 differenziertere Emissionsfaktoren berücksichtigt werden. So werden vier
Getreidearten unterschieden und zusätzlich Prozesse der Nachbearbeitung erfasst. Die Emissionsfaktoren (siehe Tabelle 28
und Tabelle 29) liegen sowohl für PM10
als auch für PM2,5 in der derselben Größenordnung (IFEU 2004).

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 66
Tabelle 28: Zusammenfassung PM10-Emissionsfaktoren für Feldarbeit [kg PM10/ha]
IFEU 2004
IFEU 2009
IFEU 2009
IFEU 2009
Anmerkung
2*Bo + Er
2*Bo + Er
Gesamt
Gesamt
Weizen
1.36
0.99
1.74
1.67
Roggen
0.87
1.4
Gerste
0.91
1.5
Hafer
1.12
2.03
Andere Feldfrucht
-
0.25
nur Bo
Gras
-
0.5
nur Bo + Er
Er = Ernte, Bo = Bodenbearbeitung, Tr =Trocknen, Re = Reinigen
Gesamt = Summe aus Er, Bo, Tr und Re
Tabelle 29: Zusammenfassung PM2,5-Emissionsfaktoren für Feldarbeit [kg PM2,5/ha]
IFEU 2004
IFEU 2009
IFEU 2009
IFEU 2009
Anmerkung
2*Bo + Er
2*Bo + Er
Gesamt
Gesamt
Weizen
0.30
0.05
0.227
0.21
Roggen
0.045
0.164
Gerste
0.046
0.183
Hafer
0.055
0.265
Andere Feldfrucht
0.015
nur Bo
Gras
0.025
nur Bo + 1*Er
Er = Ernte, Bo = Bodenbearbeitung, Tr =Trocknen, Re = Reinigen
Gesamt = Summe aus Er, Bo, Tr und Re
Zur Berechnung der Gesamtemissionen in der Landwirtschaft müssen folgende Aktivitäts- bzw. Flächendaten vorliegen:
von landwirtschaftlichen Fahrzeugen zurückgelegte Kilometer sowohl auf Straßen als auch auf unbefestigten Feldwegen
landwirtschaftlich genutzte Fläche, möglichst differenziert nach Getreidearten bzw. dort angebauter Feldfrucht
Daten zur landwirtschaftlichen Nutzfläche, differenziert nach Kultur- und Fruchtarten, können den Erhebungen des Statisti-
schen Landesamtes (StaLA
2009a) entnommen werden. Zur Abschätzung der von landwirtschaftlichen Fahrzeugen zurückge-
legten Kilometer auf Hektar-Basis kann auf die Annahmen von IFEU (2004) zurückgegriffen werden. Basierend auf LfULG
(2004) beträgt die pro Hektar und Arbeitsgang zurückzulegende Entfernung 0.17 km, wobei 12.5 Arbeitsgänge pro Jahr an-
gesetzt werden. Darunter befinden sich dann auch Arbeitsgänge, die keine Feldarbeit im Sinne der oben berücksichtigten
Prozesse darstellen (Düngung, Pestizidausbringung etc.). Aufgrund fehlender Daten wird angenommen, dass die Wegstrecke
zur einen Hälfte auf befestigten Straßen und zur anderen Hälfte auf unbefestigten Feldwegen zurückgelegt wird. Beispiel-
rechnungen sind im Anhang 4 zu finden.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 67
5.2.2 Tierhaltung
Wegen der umfangreicheren und detaillierteren Datenlage schlagen die Autoren vor, die Werte aus EMEP (EEA/EMEP 2009)
bzw. dem Nationalen Emissionsbericht (H
AENEL 2010) zu übernehmen. Darin nicht vorhandene Faktoren für Schafe und Lege-
hennen (Bodenhaltung/Kotbunker) werden aus den jeweiligen Studien ergänzt (Tabelle 35 im Anhang
A4). Die empfohlenen
EMEP-Emissionsfaktoren repräsentieren überwiegend die maximalen ermittelten Werte (Rinder, Ferkel, Mastschweine, Lege-
hennen). Nur bei den mittleren Emissionsfaktoren für Schweine, Geflügel, Puten/Truthühner, Enten/Gänse stellen die Empfeh-
lungswerte den unteren Spannbreitenwert dar. Von Vorteil ist darüber hinaus, dass mit den empfohlenen Emissionsfaktoren ein
Inventar entsteht, welches national vergleichbar ist. Aus diesem Grund wurde bei den mittleren Emissionsfaktoren den deut-
schen Durchschnittswerten der Vorzug gegenüber regionalen sächsischen Werten gegeben, zumal die Unterschiede eher mar-
ginal sind.
Voraussetzung zur Emissionsermittlung sind die Tierplatzzahlen (zur Produktion besetzte Tierplätze). Je nach Datenlage kann
zur Emissionsabschätzung für die verschiedenen Tierhaltungen entweder der Tierarten-spezifische mittlere PM2,5-
Emissinsfaktor oder der differenzierte PM2,5-Emissionsfaktor (z. B. bei Informationen zur Häufigkeitsverteilung von Gülle- und
Festmistverfahren) verwendet werden.
5.3 Bautätigkeit
In der Bauwirtschaft werden Emissionen aus Arbeitsvorgängen im Hoch- und im Tiefbau betrachtet. Im Hochbau werden dabei
Gebäudetypen unterschieden, während im Tiefbau ausschließlich der Neubau von Straßen betrachtet wird. Es werden Emissi-
onsfaktoren für die nicht-auspuffbedingten Partikelemissionen, die durch Abrieb und Aufwirbelungen beim Betrieb von Maschi-
nen auf Baustellen entstehen, abgeleitet. Emissionen werden im Bauprozess vor allem durch Erdbewegungen und Befahren
von nicht befestigten Flächen verursacht (siehe Tabelle 30).
Tabelle
30: Auswahl Emissionsfaktoren in der Bauwirtschaft [t/ha-Monat]
IFEU (2004)
IFEU (2011)
PM10
PM2,5
PM10
PM2,5
Wohnhäuser
0.035
0.007
0.035
0.0035
Apartments
0.125
0.025
0.125
0.0125
Nichtwohngebäude
0.125
0.025
0.21
0.021
Straßenbau
0.27
0.054
0.47
0.047
Es wird dabei die Methodik der U.S. EPA zur Erfassung der Emissionen beibehalten. Der Emissionsfaktor wird in t PM10/ha
Monat angegeben Die Baudauer und die durch den Bau betroffene Fläche sind damit wichtige Parameter für die Berechnung
der Gesamtemissionen.
Gegenüber 2004 hat sich der PM10-Emissionsfaktor bei Nichtwohngebäuden und im Straßenbau deutlich erhöht. Im Straßen-
bau ist dies durch die Annahme begründet, dass für die Emissionen fast ausschließlich die schweren Erdbewegungen verant-
wortlich sind. Aufgrund der Absenkung des PM2,5-/PM10-Verhältniswertes auf 0.1 (nach MRI 2006) sind die PM2,5-
Emissionsfaktoren dieser Bereiche jedoch niedriger als 2004 abgeleitet. Die Berechnung der Gesamtemissionen erfolgt über
die
Anzahl der neu errichteten Gebäude und deren durchschnittliche Grundfläche,
Länge der neuen Straßen und die Breite der dadurch beeinträchtigten Fläche,
Baudauer in Monaten für Gebäude und Straßen.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 68
Weil zu diesen Parametern keine neuen Erkenntnisse vorliegen, wird vorgeschlagen, die Werte aus IFEU (2004) zu überneh-
men. Weil beim Hochbau deutlich mehr als nur die Gebäudegrundfläche betroffen ist, wird vorgeschlagen, die doppelte in
Tabelle 31 angegebene Fläche als durch die Baustelle
beeinträchtigt anzusetzen.
Tabelle 31: Annahmen zur Berechnung der Gesamtemissionen in der Bauwirtschaft
Grundfläche/Baustellenbreite
Baudauer
Einfamilienhäuser
100 m
2
15 Monate
Zweifamilienhäuser
120 m
2
18 Monate
Mehrfamilienhäuser
200 m
2
21 Monate
Wohnheime
400 m
2
24 Monate
Nichtwohngebäude
*
15 Monate
Straßenbau
7 m Bundesstraßen,
12 m Autobahnen**
1 Monat
* Über Gesamtfläche berechnet
** Beeinträchtigte Breite
5.4 Industrie, Feuerungsanlagen
5.4.1 Genehmigungsbedürftige Anlagen/Industrie
Hier wird vorgeschlagen, die Systematisierung von PREGGER (2006) zu übernehmen. Er differenziert hierbei nach Anlagenart/-
typ (ART) und Abgasreinigung (AGR) und weist diesen mittlere PM10- bzw. PM2,5-Anteile am Gesamtstaub zu (siehe folgende
Tabelle 32).
Die entsprechenden
PM2,5-Anteile an Gesamtstaub finden sich für eine große Anzahl von Prozessen im Anhang A1. Für die im
sächsischen Emissionskataster aufgeführten Prozesse können die entsprechenden Anteilsfaktoren übernommen werden.

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 69
Tabelle 32: Feinstaubanteile der Emissionen aus genehmigungsbedürftigen Anlagen nach Verfahrensart/Anlagentyp
(ART) und Abgasreinigung (AGR) (Abschätzungen basierend auf Literaturauswertungen);
Quelle: P
REGGER (2006)
5.4.2 Großfeuerungsanlagen
Die im Anhang A2 aufgeführten PM2,5-Anteile bei untersuchten Großfeuerungsanlagen variieren je nach untersuchter Anlage
und Einsatzstoff. Es werden folgende PM10 bzw. PM2,5-Anteile am Gesamtstaub vorgeschlagen, die sich im Wesentlichen an
den Obergrenzen der angegebenen Bandbreiten bzw. bei Holz (wegen der höheren Anzahl vorliegender Messungen) am Mit-
telwert orientieren:
Gaskraftwerke: 100 % (PM10) sowie 100 % (PM2,5)
Braunkohlekraftwerke, Steinkohlekraftwerke, Ölkraftwerke und Abfallverbrennung: 95 % (PM10) sowie 80 % (PM2,5)
Holzverbrennung: 95 % (PM10) sowie 70 % (PM2,5).

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 70
5.4.3 Kleinfeuerungsanlagen
Die im Anhang A3 aufgeführten PM2,5-Anteile bei untersuchten Kleinfeuerungsanlagen variieren je nach untersuchter Anlage
und Einsatzstoff. Es werden folgende PM10- bzw. PM2,5-Anteile am Gesamtstaub vorgeschlagen, die sich im Wesentlichen an
den Werten des UBA (2008) bzw. bei Holz (wegen der höheren Anzahl vorliegender Messungen) am Mittelwert orientieren:
Gas- und Ölfeuerung: 100 % (PM10) sowie 100 % (PM2,5)
Braunkohle, Steinkohle: 95 % (PM10) sowie 85 % (PM2,5)
Holzfeuerung: 95 % (PM10) sowie 85 % (PM2,5)
6 PM2,5-Immissionskarten für 2008, 2015
und 2020
Die Berechnung der PM2,5-Immissionskarten erfolgte mittels des Programmsystems IMMIKART. Folgende Vorgehensweise
wurde hierzu gewählt:
Das LfULG stellte als notwendige Eingangsdaten über fünf Jahre gemittelte PM10- und PM2,5-Jahresmittelwerte für sächsi-
sche (Tabelle 33 und Abbildung 9) für die Jahre 2008 und 2010 zur Verfügung. Für die Messstationen, an denen nur PM10
gemessen
wurde, wurden die PM10-Jahresmittelwerte mit der Regressionsgleichung aus Abbildung 3 in PM2,5-Werte umge-
rechnet.
Für die Prognosejahre 2015 und 2020 wurden die für 2010 repräsentativen PM2,5-Hintergrundwerte mittels Informa-
tionen aus deutschlandweiten PM2,5-Immissionsberechnungen für die Jahre 2000, 2010 und 2020 (S
TERN 2006) reduziert.
Diese Berechnungen weisen für Sachsen und für deren grenznahen Bereiche Reduktionen der PM2,5-Jahresmittelwerte im
regionalen und urbanen Hintergrund zwischen den Jahren 2010 und 2020 von 1 bis 2 μg/m³ auf. Für das Bezugsjahr 2015
wurden deshalb ausgehend von 2010 die PM2,5-Hintergrundwerte um 1 μg/m³ und für das Jahr 2020 um 2 μg/m³ reduziert.
Die Tabelle 33 stellt diese Werte zusammen.
Die für die Jahre 2008, 2015 und 2020 ermittelten Messdaten wurden für IMMKART aufbereitet und dienen als Grundlage für
das in IMMIKART implementierten Interpolationsverfahrens.
Die TU Dresden stellte aus dem FIS unter Anwendung der Vorgehensweise aus Abschnitt 5.1.1 die verkehrlichen PM2,5-
Emissionsdaten für 2008, 2015 und 2020 zur Verfügung.
Mit diesen Daten wurden die Berechnungen mit IMMIKART durchgeführt.
Die entsprechenden PM2,5-Immissionskarten für 2008, 2015 und 2020 sind in Abbildung 29 bis
Abbildung
31 dargestellt.
Im städtischen Hintergrund von Leipzig und Dresden werden 2008 PM2,5-Jahresmittelwerte zum Teil zwischen 16 und
19 μg/m³ berechnet. Sonst liegen die PM2,5-Jahresmittelwerte deutlich unter 19 μg/m³, im ländlichen Hintergrund zwischen 10
und 14 μg/m³ (siehe Abbildung 29).
Die mit
IMMIKART für 2015 berechneten PM2,5-Jahremittelwerte weisen im städtischen Hintergrund von Leipzig und Dresden
leicht niedrigere Werte (15 und 18 μg/m³) als die für 2008 berechneten Wert auf (siehe
Abbildung 30). Auch im ländlichen Hintergrund liegen die berechneten PM2,5-Jahresmittelwerte niedriger als 2008.
Die berechneten PM2,5-Jahresmittelwerte sind 2020 niedriger als 2015 und 2008. Im städtischen Hintergrund von Leipzig und
Dresden werden für 2020 PM2,5-Jahresmittelwerte zwischen 14 und 16 μg/m³ prognostiziert. Sonst liegen die PM2,5-
Jahresmittelwerte unter 14 μg/m³, im ländlichen Hintergrund bei weniger als 12 μg/m³ (siehe
Abbildung 31).

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 71
Tabelle 33: In den Immissionsberechnungen mit IMMIKART verwendete PM2,5-Jahresmittelwerte (über fünf Jahre ge-
mittelt) für die Bezugsjahre 2008, 2015 und 2020; Lage der Messstationen siehe Abbildung 9
Nr.
Rechtsw.
Hochw.
H
K
PM2,5 2008
PM2,5 2010
PM2,5 2015
PM2,5 2020
Name der Station
[m]
[m]
[m]
[μg/m³]
[μg/m³]
[μg/m³]
[μg/m³]
1
4543530
5588620
896
1
10,4
10,4
9,4
8,4
Carlsfeld
2
4570510
5685900
313
1
13,0
13,7
12,7
11,7
Collmberg
3
4564720
5633430
300
5
15,0
15,0
14,0
13,0
Chemnitz-Mitte
4
4621309
5659163
112
5
17,1
16,2
15,2
14,2
Dresden-Winckelmannstraße
5
4656900
5702620
117
2
15,3
15,3
14,3
13,3
Hoyerswerda
6
4520770
5687150
115
5
14,5
15,8
14,8
13,8
Leipzig-West
7
4617350
5666310
246
1
14,4
14,4
13,4
12,4
Radebeul-Wahnsdorf
8
4603680
5614710
787
1
10,7
11,3
10,3
9,3
Schwartenberg
9
4623740
5623320
877
1
11,1
11,1
10,1
9,1
Zinnwald
10
4691926
5686984
148
1
14,6
15,3
14,3
13,3
Niesky
Landesgrenze
Straßen
PM2.5 Immissionen 2008
Jahresmittel [μg/m³]
> 20
<= 20
<= 19
<= 18
<= 16
<= 15
<= 14
<= 13
<= 12
<= 11
<= 10
Leipzig
Dresden
Chemnitz
Zwickau
Plauen
Freiberg
Görlitz
Abbildung 29: PM2,5-Jahresmittelwerte in Sachsen für das Bezugsjahr 2008

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 72
Landesgrenze
Straßen
PM2.5 Immissionen 2015
Jahresmittel [μg/m³]
> 20
<= 20
<= 19
<= 18
<= 16
<= 15
<= 14
<= 13
<= 12
<= 11
<= 10
Leipzig
Dresden
Chemnitz
Zwickau
Plauen
Freiberg
Görlitz
Abbildung 30: PM2,5-Jahresmittelwerte in Sachsen für das Bezugsjahr 2015
Landesgrenze
Straßen
PM2.5 Immissionen 2020
Jahresmittel [μg/m³]
> 20
<= 20
<= 19
<= 18
<= 16
<= 15
<= 14
<= 13
<= 12
<= 11
<= 10
Leipzig
Dresden
Chemnitz
Zwickau
Plauen
Freiberg
Görlitz
Abbildung 31: PM2,5-Jahresmittelwerte in Sachsen für das Bezugsjahr 2020

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 73
7 Schlussfolgerungen für Maßnahmen zur
Minderung der PM2,5-Belastungen
7.1 Verursacher der PM2,5-Belastungen (Emissionsbilanzen)
Die Bilanzen der sächsischen PM2,5-Emissionen werden jährlich vom LfULG im Rahmen der Berichtserstellung zur Emissions-
situation in Sachsen auf Basis des Emissionskatasters erstellt.
In Tabelle 34 ist die PM2,5-Emisionsbilanz des Jahres 2008 nach
Emittenten dargestellt. Dazu wurden die Emissionen der
Groß- und Kleinfeuerungsanlagen sowie die landwirtschaftlichen Emissionen aus der Tierhaltung und dem verkehrsbedingten
Dieselverbrauch aus dem sächsischen Emissionskataster entnommen (
1
).
Die Emissionen der Bauwirtschaft sowie der Landwirtschaftsemissionen aus den Bereichen Pflanzenbau und nicht motorbe-
dingtem Verkehr wurden in IFEU (2011) berechnet (
2
). Dazu ist anzumerken, dass die dargestellten Emissionen der Bauwirt-
schaft lediglich die durch den Hochbau verursachten Emissionen beinhalten. Die Emissionen des Straßenbaus konnten auf
Grund nicht vorliegender Aktivitätsdaten für das Jahr 2008 nicht berechnet werden. Zur Relevanzabschätzung wurden die Stra-
ßenbauemissionen auf Basis der aktualisierten Emissionsfaktoren und der vorliegenden Aktivitätsdaten aus dem Jahre 2004
berechnet. Danach betragen die Straßenbauemissionen mit 2.26 t nur ca. 12 % der Hochbauemissionen.
Die verkehrlichen PM2,5-Emissionen wurden entsprechend der in Abschnitt 5.1 erläuterten Vorgehensweise im FIS berechnet
(
3
).
Die grafische Darstellung der Anteile der einzelnen Emittenten in Abbildung 32 zeigt, dass der überwiegende Teil der PM2,5-
Emissionen
mit ca. 44 % durch den Straßenverkehr sowie mit 26 % durch Kleinfeuerungsanlagen aus Haushalten verursacht
werden. Die Straßenverkehrsemissionen setzen sich wiederum zu ca. 40 % aus nicht motorbedingten und 60 % mo-
torbedingten Emissionen zusammen. Bei den Kleinfeuerungsanlagen in Haushalten wird mit ca.80 % der größte Teil durch
Holzfeuerung emittiert.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 74
Tabelle 34: PM2,5-Emissionsbilanz Sachsen 2008
Emittent
PM2,5-Emissionen (t)
Großfeuerungsanlagen (GFA)
1
235
Emissionserklärungspflichtige Anlagen (ohne GFA und Tierhaltungsanlagen)
1
423
Kleinverbraucher (Feuerungen)
1
84
Haushalte (Feuerungen) - Gas, Öl
1
33
Haushalte (Feuerungen) - Holz
1
875
Haushalte (Feuerungen) - Kohle
1
197
Verkehr - Straße motorbedingt
3
1 162
Verkehr - Straße nicht motorbedingt
3
707
Verkehr - Schiene
3
106
Verkehr - Flug
3
5
Verkehr - Binnenschifffahrt
3
9
Landwirtschaftlicher Verkehr (Dieselverbrauch)
1
116
Landwirtschaftlicher Verkehr (nicht motorbedingt)
2
34
Landwirtschaft (Tierhaltung)
1
193
Landwirtschaft (Pflanzenbau, inkl. Dauergrünland und Mähweide)
2
100
Bauwirtschaft (nur Hochbau)
2
19
gesamt
4 297
PM2.5-Emissionen nach Emittenten in Sachsen 2008
5%
10%
2%
20%
1%
4%
2%
3%
0.4%
1%
3%
28%
16%
5%
Großfeuerungsanlagen (GFA)
Emissionserklärungspflichtige Anlagen
(ohne GFA und Tierhaltungsanlagen)
Kleinverbraucher (Feuerungen)
Haushalte (Feuerungen) - Gas, Öl
Haushalte (Feuerungen) - Holz
Haushalte (Feuerungen) - Kohle
Verkehr - Straße motorbedingt
Verkehr - Straße nicht motorbedingt
übriger Verkehr (Flug, Schiene,
Binnenschiff)
Landw irtschaftlicher Verkehr
(Dieselverbrauch)
Landw irtschaftlicher Verkehr (nicht
motorbedingt)
Landw irtschaft (Tierhaltung)
Landw irtschaft (Pflanzenbau, inkl.
Dauergrünland und Mähw eide)
Bauw irtschaft (nur Hochbau)
Abbildung 32: Zusammensetzung PM2,5-Emissionen in Sachsen 2008 nach Emittenten

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 75
7.2 Schlussfolgerungen für Minderungsmaßnahmen der
PM2,5-Emissionen
Prinzipiell kann festgestellt werden, dass der ab 2015 geltende Grenzwert für den PM2,5-Jahresmittelwert von 25 μg/m
3
in den
Jahren 2006 bis 2010 an keiner der sächsischen PM2,5-Messstationen überschritten wurde. Auch der ab 2015 geltende Wert
von 20 μg/m
3
als Indikator für die durchschnittliche PM2,5-Exposition, d. h. der Wert an den Hintergrundmessstellen, wurde in
diesem Zeitraum nicht überschritten. Minderungen sind jedoch zum Erreichen des in LfULG (2011) für 2020 anvisierten nationa-
len Zielwertes für die durchschnittliche PM2,5-Exposition von 13,6μg/m
3
notwendig, weil dieser Wert derzeit an allen sächsi-
schen Messstationen im städtischen Hintergrund überschritten wird. Darüber hinaus zeigen auch die mit IMMIKART flächende-
ckend berechneten PM2,5-Werte diese Überschreitungen (siehe Abbildung 29 bis
Abbildung
31).
Hauptverursacher der PM2,5-Emissionen waren im Jahre 2008 der Straßenverkehr mit ca. 44 % sowie Holzkleinfeue-
rungsanlagen mit ca. 20 %.
Die fahrleistungsspezifischen Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs nehmen auf Grund der ständigen Flottenmodernisierung
perspektivisch ab. Diese Modernisierung wirkt sich jedoch nur auf die motorbedingten Emissionen aus, weil die Abriebsemissi-
onen nach dem derzeitigen Stand der Technik als bezugsjahrunabhängig betrachtet werden. Abbildung 33 zeigt exemplarisch
für PKW
die Entwicklung des Flottenemissionsfaktors in Abhängigkeit vom Fahrleistungsanteil der verschiedenen EURO-
Normen. So sinkt der PKW-Flottenemissionsfaktor trotz steigenden Dieselanteils von 39 % im Jahre 2008 auf 50 % bzw. 53 %
in den Jahren 2015 bzw. 2020 auf Grund des steigenden Fahrleistungsanteils der EURO5 und EURO6 Fahrzeuge um ca. 80 %
im Jahre 2020 gegenüber 2008.
motorbedingte PM2.5 Emissionsfaktoren und Fahrleistungsanteile PKW
nach Konzepten
(Verkehrssituation: Deutschland mittel)
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
B-Euro-0
B-Euro-1
B-Euro-2
B-Euro-3
B-Euro-4
B-Euro-5
B-Euro-6
D-Euro-0
D-Euro-1
D-Euro-2
D-Euro-3
D-Euro-4
D-Euro-5
D-Euro-6
PKW 2008
PKW
2015
PKW 2020
PM2.5 EFA (g/km)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
Fahrleistungsanteil
EFA
FL-Anteil 2008
FL-Anteil 2015
FL-Anteil 2020
Abbildung 33: Motorbedingte PM2,5 Emissionsfaktoren und Fahrleistungsanteile PKW nach Konzepten;
Quelle: HBEFA3.1
So nehmen unter Annahme der bundesdeutschen Flottenentwicklung in HBEFA3.1 die Gesamtemissionen in Sachsen gegen-
über 2008 im Jahre 2015 um 42 % sowie im Jahre 2020 um 55 % ab (Abbildung 34). Der Anteil nicht motorbedingter Emissio-
nen steigt
jedoch von 38 % im Jahre 2008 auf 57 % im Jahre 2015 sowie 74 % im Jahre 2020.

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PM2.5-Emissionsbilanzen Straßenverkehrsszenarien Sachsen
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
LV
SV
LV
SV
LV
SV
2008
2015
2020
Bezugsjahr / Fahrzeugart
PM2.5-Emissionen (t/a)
PM2.5 motorbedingt
PM2.5 nicht motorbedingt
Abbildung 34: PM2,5-Emissionsbilanzen des Straßenverkehrs für 2008, 2015 und 2020
Die Minderung der motorbedingten PM2,5-Emissionen könnte demnach durch eine Förderung der frühzeitigeren Einführung
von EURO6-Fahrzeugen beschleunigt werden, auf Grund des relativ großen Anteils der nicht motorbedingten Emissionen wäre
die Wirkung dieser Maßnahme bzgl. der Gesamtemissionen jedoch eher gering. Maßnahmen zur Reduzierung der Gesamt-
PM2,5-Emissionen sollten vielmehr auf eine Reduktion der Fahrleistung fokussiert sein.
Die Emissionen der Holzkleinfeuerungsanlagen in Sachsen werden zwar nach H
AUSMANN (2010) überwiegend in ländlichen
Gebieten verursacht, in denen kaum Grenzwertüberschreitungen registriert werden, allerdings hat diese regionale Hintergrund-
belastung jedoch mittelbar Auswirkungen auf die Grenzwertüberschreitungen in den Städten.
Mit der in der novellierten 1. BImSchV vorgesehenen Typprüfung für neue Einzelraumfeuerungsanlagen wird mittelfristig eine
Minderung der Emissionen aus HKFA erwartet.

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VDI 3894, Blatt 1 (2009): Entwurf: Emissionen und Immissionen aus Tierhaltungsanlagen - Haltungsverfahren und Emissionen -
Schweine, Rinder, Geflügel, Pferde. Stand: 10/2009.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 82
Anhang A1:
PM
x
-Emissionsanteile (Industrie)

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 83
Anlage
Quelle
Einsatzstoff
Abgasreinigung
EF PM
PM2.5
PM10
%%
Zementwerk
Abgas Lepolofen
Elektrofilter
51
87
Klinkerkühler Lepolofen
Elektrofilter
68
99
Wärmetauscherofen Direktbetrieb
Elektrofilter
84
97
Wärmetauscherofen
Elektrofilter
66
97
Feinkeramik
Isostatische Presse
Gewebefilter
60
88
Glasindustrie
Flachglasherstellung
Kalkzugabe, Elektrofilter
48
94
Behälterglasherstellung
Kalkzugabe, Elektrofilter
56
95
Behälterglasherstellung
Kalkreaktor, Gewebefilter
-
-
Aluminiumschmelze
Schmelzofen
Kalkreaktor, HOK Zugabe, Gewebefilter
75
99
Spänetrockner
TNV, Kühler, Gewebefilter
53
95
Eisengießerei
Kupolofen Obergichtabsaugung
Gewebefilter
47
88
Induktionsofen
Gewebefilter
50
78
Sandaufbereitung Nassguss
Gewebefilter
38
88
Abgas Kupolofen
Zyklon, Venturiwäscher, Rekuperator
88
96
Auspacktrommel mit Gusstransport
Gewebefilter
18
79
Absaugung Sandaufbereitung
Elektrofilter
18
79
Asphaltmischanlage
Abluft Misch- und Trockentrommel
Gewebefilter
33
95
Siliziumherstellung
Elektro-Niederschachtöfen
Gewebefilter
41
96
Schwerölfeuerung
mit SNCR
Additiv
70
91
ohne SNCR
Additiv
66
87
Quelle: LfU Bayern (2000): Grundsatzuntersuchung über die Ermittlung der Korngrößenverteilung im Abgas verschiedener Emittenten (< PM 2.5 und < PM 10)
Düngemittelherstellung
ja
78
95
Düngemittelherstellung
ja
36
97
Brecheranlage
Kalkstein/Dolomit
ja
22
72
Zementherstellung
Drehrohrofen
ja
75
97
Zementherstellung
Klinkerkühlung
ja
4
37
Zementherstellung
Drehrohrofen
ja
51
87
Zementherstellung
Klinkerkühlung
ja
68
99
Eisengießerei
ja
55
99
Eisengießerei
ja
50
97
Holzspantrocknung
ja
95
99
Aluminiumschmelzanlage
ja
75
99
Feinkeramikherstellung
ja
60
94
Flachglasherstellung
ja
48
94
Asphaltmischanlage
ja
33
96
Spritzlackierung von Automobilen
ja
85
98
Quelle: Pregger (2006): Ermittlung und Analyse der Emissionen und Potenziale zur Minderung primärer anthropogener Feinstäube in Deutschland. Tab. 3-19
kg/t
Umschlag Getreide/Futtermittel
0.0625-0.125
14
49
Umschlag sonstige Güter
0.007 - 0.05
5
35
Quelle: Pregger (2006): Ermittlung und Analyse der Emissionen und Potenziale zur Minderung primärer anthropogener Feinstäube in Deutschland. Tab. 3-21
Zementindustrie
Drehrohrofen (DRO), Direktbet
BK-Staub, Altöl
EGR (horizontal)
77 - 88
95 - 98
Zementindustrie
Drehrohrofen (DRO), VerbundbBK-Staub,
Altöl
EGR (horizontal)
65 - 74
95 - 98
Zementindustrie
Rostkühler Messung M1,
Gewebeabscheider
2.5 - 4.7
39 - 48
Zementindustrie
Rostkühler Messung M2,
Gewebeabscheider
1.2 - 3.6
19 - 26
Kupferindustrie
Konverter,
Koks
Schlauchabscheider
76 - 78
95 - 97
Braunkohleveredlung
Industriekraftwerk (IKW),
Extrahierte Trockenbraunko
EGR (horizontal), Wäscher
69 - 80
88 - 93
Zuckerindustrie
Industriekraftwerk (IKW),
Braunkohlenbrikett
EGR (horizontal)
70 - 77
86 -98
Wirbelschichtfeuerung Industriekraftwerk (IKW),
Rohbraunkohle
EGR (horizontal)
63 - 68
94 - 99
KleinfeuerungsemissionDurchbrandofen
Braunkohlenbrikett
76 - 95
88 - 98
Quelle: Feinstaubemissionsuntersuchungen in S-At: PM10-, PM2,5- und PM1,0–Emissionen aus Industrie und Hausbrand. Berichte des LfU Sachsen-Anhalt 2001 - Sonderheft 1
Anlage
Quelle
Einsatzstoff
Abgasreinigung
EF PM
PM2.5
PM10
%%
Zementindustrie
Drehrohrofen (DRO), Direktbet
BK-Staub, Altöl
EGR (horizontal)
82
97
Zementindustrie
Drehrohrofen (DRO), VerbundbBK-Staub,
Altöl
EGR (horizontal)
70
96
Zementindustrie
Lepolofen
Kohle, Altöl, Altreifen
EGR
50
92
Zementindustrie
Wärmetauscher
Schweröl, Altreifen
EGR
75
99
Zementindustrie
Wärmetauscher
Schweröl, Altreifen
EGR
62
100
Zementindustrie
Drehrohrofen (DRO), Direktbet
BK-Staub, Rohmehl
EGR
78
96
Zementindustrie
Drehrohrofen (DRO), Direktbet
BK-Staub, Rohmehl
EGR
56
90
Zementindustrie
Drehrohrofen (DRO), Direktbet
BK-Staub, Rohmehl
EGR
49
91
Zementindustrie
Klinkerkühler
FF
3,8
43,3
Zementindustrie
Klinkerkühler
FF
2,6
23,6
Zementindustrie
Klinkerkühler
EGR, multi-CC, CC
64,5
98
Glasherstellung
Glas
Gas
Kalksorption, EGR
53,5
95,3
Glasherstellung
Flachglas
Gas
EGR, FGD
44,8
93,2
Glasherstellung
Becherglas
Gas
FF
53,3
93,4
Glasherstellung
Becherglas- Bearbeitung
FF
49,5
83,9
Asphaltmischanlage
FF
29,2
93,1
Feinkeramikherstellung
FF
57,4
94,9
Naturstein
Brecher Kalkstein
FF
14,2
69,2
Naturstein
Sieben Kalkstein
FF
5,9
59,2
Sand
Aufbereitung
FF
11,9
68,7
Sand
Trocknung
FF
18,9
87,3
Naturstein
Lehm, Gley
FF
34,4
80,4
Quelle: Ehrlich, C., Noll, G. et al. (2007): PM10, PM2.5 and PM1.0-Emissions from industrial plants - Results from measurement programmes in Germany. Table 2

image
image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 84

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 85
Anhang A2:
PM
x
-Emissionsanteile
(Großfeuerungsanlagen)

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 86
BRD 2000
Einsatzstoff Art Abgasreinigung EF PM PM PM10 PM2.5 PM1
kg/TJ
kt/a
%
%
Braunkohle
öffentliche Kraft-/Heizwerke
3,86
6
91
77
Steinkohle
öffentliche Kraft-/Heizwerke
3,89
4,7
91
79
Heizöl- und Mineralölprodukte öffentliche Kraft-/Heizwerke
4,35
0,18
90
81
Gase
öffentliche Kraft-/Heizwerke
0,29
0,14
100
100
Braunkohle
industrielle Heiz-/Kraftwerke
16,1
1,47
91
77
Steinkohle
industrielle Heiz-/Kraftwerke
5,25
1,1
90
74
Heizöl- und Mineralölprodukte industrielle Heiz-/Kraftwerke
5,57
1,35
88
79
Gase
industrielle Heiz-/Kraftwerke
0,24
0,17
100
100
Abfallverbrennung
0,5
0,05
100
82
Quelle: Pregger (2006): Ermittlung und Analyse der Emissionen und Potenziale zur Minderung primärer anthropogener Feinstäube in Deutschland. Abb. 4-6 bzw. Anhang Tab. 8-1
Steinkohle
Kraftwerk
ja
91
79
Heizöl S, Erdgas
Industriekraftwerk
ja
93
84
Braunkohle
Industriekraftwerk
ja
91
74-77
Holz, Holzreste
Industriekraftwerk
ja
92
71
Heizöl S
Industriekraftwerk
ja
96
75
Quelle: Pregger (2006): Ermittlung und Analyse der Emissionen und Potenziale zur Minderung primärer anthropogener Feinstäube in Deutschland. Tabb. 3-16
Braunkohle
Kraftwerk 180 MW
ESP, Wäscher
91
76
52
Braunkohle
Wirbelschichtfeuerung 119
MESP, FGD, NOx
97
66
26
Steinkohle
Kraftwerk 1000 MW
ESP, FGD, NOx
88
69
51
Steinkohle
Kraftwerk 1000 MW
ESP, FGD, NOx
91
72
50
Schweröl
Verbrennung 10 MW
Additive
98
82
64
Schweröl
Verbrennung 10 MW
Additive
91
65
50
Schweröl
Verbrennung 10 MW
Additive, SNCR
97
78
56
Schweröl
Verbrennung 10 MW
Additive, SNCR
94
68
51
Dampf, Schweröl
Verbrennung
SNCR
93
69
49
Schweröl
Verbrennung 270 MW
NOx
87
71
63
Schweröl
Verbrennung 270 MW
Additive, Nox
94
86
77
Schweröl
Verbrennung 270 MW
NOx
97
89
76
Schweröl
Verbrennung 270 MW
Additive, Nox
96
87
69
Sägespäne
Rostbefeuerung 1.4 MW
CC
99
70
49
Sägespäne
Rostbefeuerung 1.4 MW
CC
98
68
45
Sägespäne
Rostbefeuerung 0.8 MW
CC
98
63
36
Hackschnitzel
Rostbefeuerung 3 MW
CC
98
92
85
Spanplattenreste
Rostbeschicker 2.3 MW
Multi-CC
95
73
59
Holzstücke, Sägespäne
Rostbefeuerung 1.1 MW
CC
90
55
43
Holzabfall, Hackschnitzel
Rostbefeuerung 2 MW
ESP
98
67
62
Hackschnitzel, Holz
Rostbefeuerung 7-9 MW
ESP
74
54
46
Gas, Holz, Hackschnitzel
Rostbefeuerung 7-9 MW
ESP
81
57
46
Holzabfall, Hackschnitzel
Rostbefeuerung 15 MW
ESP
87
53
34
Hackschnitzel
Rostbefeuerung 1.5 MW
CGC, multi-CC
100
100
96
Hackschnitzel
Rostbefeuerung 1.5 MW
CGC, multi-CC
100
97
93
Dampf, Altholz
Kraftwerk
CC, FF, Nox
80
31
14
Quelle: Ehrlich, C., Noll, G. et al. (2007): PM10, PM2.5 and PM1.0-Emissions from industrial plants - Results from measurement programmes in Germany. Table 2

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 87
Anhang A3:
PM
x
-Emissionsanteile
(kleine Feuerungsanlagen)

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 88

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 89
Anhang A4:
PMx-Emissionsanteile (Tierhaltung)

image
image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 90
Tabelle 35: Übersicht Emissionsfaktoren Feinstaub (PM10, PM2,5) für die Tierhaltung

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 91
Anhang A5:
Auswertung von Immissionsdaten an säch-
sischen Stationen
Es wurden für Messstationen des sächsischen Luftschadstoffmessnetzes Datenauswertungen durchgeführt. Unter Verwendung
der gewählten Ansätze für die Emissionsfaktoren von Feinstaub der Fraktion PM2,5 (siehe Abschnitt 4) und der Daten an
Messstationen des städtischen Hintergrundes bzw. des Daten-Interpolationssystems IMMIKART werden die jeweiligen Kon-
zentrationsbeiträge ermittelt und mit PM2,5-Messwerten an sächsischen Messstationen verglichen. Der Schwerpunkt dieser
Auswertung lag auf hoch belasteten Verkehrsmessstationen in Leipzig, Dresden und Chemnitz, an denen PM2,5 messtech-
nisch erfasst wird bzw. erfasst wurde.
A5.1 Leipzig - Station Mitte (Willy-Brandt-Platz/Am Hallischen
Tor)
A5.1.1 Beschreibung der örtlichen Gegebenheiten
Leipzig-Mitte ist eine innerstädtische Messstelle. Der Messcontainer steht auf einer kleinen Grünfläche am Willy-Brandt-Platz an
der Ecke zur Straße „Am Hallischen Tor“ (siehe Abbildung 36). Direkt vor der Messstelle befindet sich
eine sehr große, Ampel
geregelte Kreuzung (Tröndlinring/Gerberstraße/Am Hallischen Tor) mit mehreren Fahrspuren in jeder Richtung sowie Straßen-
bahnverkehr. Der Straßenraum im Kreuzungsbereich nördlich der Messstelle nimmt inkl. Straßenbahngleise ca. 40 m ein. Die
Straßenbreite von „Am Hallischen Tor“ beträgt ca. 20 m. Die Verkehrsdichte ist hoch (ca. 40.000 bis 50.000 Kfz/Tag).
Die der Messstation nächstgelegene Bebauung ist ein flaches Schnellrestaurant (Höhe ca. 3 m) im Süden. Die weitere Bebau-
ung gestaltet sich großflächig und wird durch mehrgeschossige Büro-, Geschäfts- und Hotelbauten geprägt. In den Jahren 2007
bis 2011 herrschten durch Abriss und Neubau nahegelegener mehrgeschossiger Gebäude (u. a. „Blechbüchse“) wechselnde
Strömungsbedingungen im Nahfeld der Messstelle vor.

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 92
Abbildung 35: Übersicht Leipzig-Mitte
Bearbeitung: Ingenieurbüro Lohmeyer, Geobasisdaten: TK 25 © 2011, Staatsbetrieb Geobasisinformation und Vermessung
Sachsen (GeoSN)

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 93
Abbildung 36: Blick auf die Einmündung der Straße
Am Hallischen Tor
, Messcontainer links
Foto: F. Schimmel (BfUL)
A5.1.2 Hintergrundbelastung
An der Station Leipzig-Mitte gab es keine explizite Hintergrundmessstelle, die kontinuierlich Daten über die Untersuchungszeit-
räume aufzeichnete. In Leipzig ist zur Messung der städtischen Hintergrundbelastung die LfULG-Dauermessstelle Leipzig-West
(Nikolai-Rumjanzew-Str. 100) eingerichtet worden. Die Entfernung zur Messstelle Station Leipzig-Mitte beträgt ca. 6 km. An der
Messstelle Leipzig-West werden neben meteorologischen Daten (z. B. Windrichtung, Windgeschwindigkeit) u. a. kontinuierlich
auch PM10 und NO
x
gemessen, PM2,5 erst seit dem Jahr 2010. Ca. 40 km östlich von Leipzig befindet sich die Station Collm-
berg. Diese repräsentiert die regionale Hintergrundbelastung. Auch hier werden u. a. PM10 und NO
x
kontinuierlich gemessen.
Zudem standen Werte aus dem Daten-Interpolationssystem IMMIKART zur Verfügung.
A5.1.3 Ergebnis
Wegen der wechselnden Strömungsbedingungen im Nahfeld der Messstelle (2007-2011) sowie der unsicheren Hintergrundbe-
lastungen werden die Ergebnisse der Station Leipzig-Mitte nicht in weitere Auswertungen für die Ableitung von PM2,5-
Emissionsfaktoren einbezogen.
A5.2 Dresden – Messstation Nord (Schlesischer Platz)
A5.2.1 Beschreibung der örtlichen Gegebenheiten
Am Schlesischen Platz in Dresden wird vom LfULG die Messstation Dresden-Nord betrieben. Diese Messstation befindet sich
an der Kreuzung Antonstraße/Hansastraße/Hainstraße (Abbildung 38), wobei der Messcontainer selbst an der Antonstraße
(Abbildung 37) steht. In ca. 20 m Entfernung befindet sich die Kreuzung zweier Bundesstraßen (B 6/B 170) mit einem hohen
Verkehrsaufkommen.
Die Antonstraße weist in stadtauswärtiger Richtung zwei Fahrstreifen und einen Parkstreifen, in stadtein-
wärtiger Richtung einen Fahrstreifen auf. Die Verkehrsstärke beläuft sich auf fast 20.000 Kfz/Tag. In der Mitte der Antonstraße

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 94
befindet sich eine Haltestelleninsel der Dresdner Verkehrsbetriebe. Nördlich des Messcontainers schließt der Parkplatz des
Bahnhofes Dresden-Neustadt an. Die Antonstraße weist einen neuwertigen Asphaltbelag auf. Es grenzen zu beiden Seiten
Gehwege bzw. ein Fahrradweg (Breite ca. 3 m) und einseitig eine viergeschossige Bebauung. Die Hansastraße und Hain-
straße, welche die Antonstraße kreuzen, sind ebenfalls zweistreifig je Fahrtrichtung. Die Kreuzung wird durch eine Lichtsignal-
anlage geregelt.
Abbildung 37: Blick von der Antonstraße auf den Schlesischen Platz, Messcontainer in der Mitte links hinter den Fahr-
radständern
Foto: G. Pausch

image
image
image
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Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 95
Abbildung 38: Übersichtsplan Dresden-Nord
Bearbeitung: Ingenieurbüro Lohmeyer, Geobasisdaten: TK 50 © 2011, Staatsbetrieb Geobasisinformation und Vermessung
Sachsen (GeoSN)
A5.2.2 Hintergrundbelastung
Direkte Hintergrundmessungen für die Station Dresden-Nord lagen nicht vor. Ca. 3 km von der Messstelle entfernt befindet sich
die Station Dresden-Winckelmannstraße in der Südvorstadt. Sie stellt eine städtische Hintergrundstation dar, weil sie weitge-
hend unbeeinflusst von umliegenden stark befahrenen Straßen ist. Zudem standen Werte aus dem Daten-Interpolationssystem
IMMIKART zur Verfügung.
A5.2.3 Berechnung mit dem Strömungs- und Ausbreitungsmodell MISKAM
A5.2.3.1 Vorgehensweise und Rechengebiet
Die Immissionsberechnungen erfolgen mit dem Strömungs- und Ausbreitungsmodell MISKAM in Version 5.02 (E
ICHHORN 2005).
MISKAM gehört zu den prognostischen Modellen vom Eulertyp. Es besteht aus zwei Teilen, einem Strömungsteil für die Model-
lierung der Umströmungsverhältnisse der Gebäude und einem Ausbreitungsteil zur Berechnung des Immissionsfeldes.
MISKAM iteriert jeweils solange, bis das Strömungs- bzw. Konzentrationsfeld quasi stationär ist. Bei den Berechnungen wurden
die Hinweise aus E
ICHHORN (2005) sowie der VDI-Richtlinie für prognostische Modelle beachtet (VDI 3783/9, 2005). Die Einhal-
tung des Kriteriums von RICHTLINIE VDI 3783/9 wurde anhand von Sensitivitätsrechnungen für die Göttinger Straße in Hanno-
ver für ein Rechengebiet nachgewiesen, dass zusätzlich zum Untersuchungsgebiet einen Umkreis von ca. 400 m berücksich-
tigt. Das Rechengebiet ist deutlich größer als die Fläche des Untersuchungsgebietes (siehe Abbildung 39). Die Höhe des Re-
chengebietes
wurde auf 500 m festgelegt.
Es wurde auf einem nicht-äquidistanten Rechengitter iteriert, dessen horizontale Auflösung zwischen ca. 1 m in unmittelbarer
Straßennähe und ca. 15 m am äußersten Gebietsrand variiert.

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 96
Abbildung 39: Digitale Gebäudekonfiguration auf dem MISKAM-Rechengitter für Dresden-Nord
Für jeden Schadstoff wurden aus den jeweils 36 Immissionsfeldern mit der Programmoberfläche WinMISKAM (SFI 2001) unter
Verwendung der Windstatistik und der Emissionen infolge des Verkehrs flächendeckend die Jahresmittelwerte der Zu-
satzbelastung für NO
X
, PM10
Motor
(= PM2,5
Motor
), PM10
Auf/Ab
und PM2,5
Auf/Ab
berechnet.
A5.2.3.2 Meteorologie
Die für die Ausbreitungsrechnung verwendete Windrichtungs- und Windgeschwindigkeitsverteilung wird aus Windmessdaten
einer einjährigen Messkampagne (Juli 1993 bis Juni 1994) an der zentral gelegenen Windmessstation „Großer Garten“ und
synchronen Bewölkungsangaben der Wetterstation Dresden-Klotzsche abgeleitet. Die temporäre Station „Großer Garten“ wur-
de im Rahmen der Stadtklimauntersuchung von Dresden durch den Deutschen Wetterdienst betrieben und befand sich im
nordwestlichen Teil des Großen Gartens in einer Höhe von 115 m üNN.
Die mittlere Windgeschwindigkeit der Messstelle Großen Garten beträgt 2,2 m/s. Die Landnutzungsunterschiede zwischen der
Messstation und dem Untersuchungsstandort Dresden-Nord wirken sich auf die Windgeschwindigkeit aus. Aufgrund der aero-
dynamischen Rauhigkeit im Untersuchungsgebiet durch die Bebauungsstrukturen im Vergleich zum Messstandort wurde die
effektive Anemometerhöhe gemäß DWD (2005) auf 25 m erhöht.
A5.2.3.3 Emissionen
Die Ermittlung der motorbedingten Emissionen (NO
X
, PM10
Motor
) erfolgt entsprechend HBEFA Version 3.1 (UBA, 2010). Die
nicht motorbedingten Emissionen aus Abrieben (Reifen, Bremsen, Straßenbelag) werden in der vorliegenden Untersuchung für
PM10 entsprechend L
OHMEYER (2011), für PM2,5 entsprechend der im Emission Inventory Guidebook von EMEP/CORINAIR
(CORINAIR 2007) beschriebenen Vorgehensweise angesetzt.
A5.2.3.4 Ergebnisse
Die Berechnungen wurden für die Bezugsjahre 2007 und 2009 (ausgewählt wegen der Verfügbarkeit von Verkehrszahlen)
durchgeführt.
Die Tabelle 36 zeigt die für die Messstelle Dresden-Nord
die Eingangsdaten (Verkehrszahlen, Fahrmuster) die berechneten
Emissionen, die mit MISKAM berechneten Zusatzbelastungen von NO
X
, PM10
Motor
(= PM2,5
Motor
), PM10
Auf/Ab
und PM2,5
Auf/Ab
,
sowie die jeweiligen ermittelten Gesamtbelastungen und zum Vergleich die Messwerte.
Die berechneten NO
X
-Jahresmittelgesamtbelastungen an der Station Dresden-Nord zeigen in beiden Bezugsjahren eine Über-
schätzung von ca. 5-15 %. Die Jahresmittelwerte von PM10 und PM2,5 werden ebenso überschätzt (ca. 2-15 %) bzw. getroffen
(PM2,5: 2009).

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 97
Messzeitraum
2007
2009
DTV [Kfz/d] (Mo-So)
19 089
17 950
SV >3.5 t [%] (Mo-So)
4.6
6.0
Fahrmuster
Kernstadtmix_HBEFA21;
Agglo/Sammel/50/gesaettigt
Kernstadtmix_HBEFA21;
Agglo/Sammel/50/gesaettigt
PM2.5-Messwert [μg/m³]
17
20
PM10-Messwert [μg/m³]
28
30
NOx-Messwert [μg/m³]
76
80
NO2-Messwert [μg/m³]
39
39
NO-Messwert [μg/m³]
24
27
PM2.5-städtischer Hintergrund [μg/m³]
15
17
PM10-städtischer Hintergrund [μg/m³]
26
24
NOx-städtischer Hintergrund [μg/m³]
33
33
NO2-städtischer Hintergrund [μg/m³]
25
24
NO-städtischer Hintergrund [μg/m³]
56
PM2.5Auf/Ab-Zusatzbelastung (MISKAM)
11
PM10Auf/Ab-Zusatzbelastung (MISKAM)
4.8
4.9
PM10Motor-Zusatzbelastung (MISKAM)
1.5
1.6
NOx-Zusatzbelastung (MISKAM)
47.2
59.5
PM2.5Auf/Ab-Emissionsdichte (mg/m*h)
14.1
14.0
PM10Auf/Ab-Emissionsdichte (mg/m*h)
71.5
75.1
PM10Motor-Emissionsdichte (mg/m*h)
21.5
23.2
NOx-Emissionsdichte (mg/m*h)
665.2
671.5
GB NOx (Berechnung) [μg/m³]
80
93
Berechnung/Messung NOx
105%
115%
GB PM10 (Berechnung) [μg/m³]
32
31
Berechnung/Messung PM10
115%
102%
GB PM2.5 (Berechnung) [μg/m³]
18
20
Berechnung/Messung PM2.5
103%
98%
Dresden-Nord
(Schlesischer Platz)
Tabelle 36: Messwerte, Eingangsdaten und Berechnungsergebnisse für NO
x
, PM10 und PM2,5 an der Station Dresden-
Nord

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 98
A5.3 Chemnitz - Leipziger Straße
A5.3.1 Beschreibung der örtlichen Gegebenheiten
Die Messstelle befindet sich an der Leipziger Straße (B 95) im Chemnitzer Stadtteil Schloßchemnitz zwischen Glauchauer
Straße und Altendorfer Straße (siehe dazu Abbildung 40). Der Messcontainer steht stadteinwärts
auf dem rechten Bürgersteig
der Leipziger Straße (Abbildung 41)
.
Der Abstand der Messstelle zu den nächsten Ampelkreuzungen beträgt in stadtauswärti-
ger ca. 60 m und in stadteinwärtiger Richtung ca. 100 m.
Die Leipziger Straße (B 95) verbindet als eine der Hauptverbindungsstraßen die Autobahn A 4 aus westlicher Richtung mit der
Innenstadt mit einem entsprechenden hohen Verkehrsaufkommen (ca. 30.000 bis 35.000 Kfz/Tag). Die Leipziger Straße weist
im o. g. Bereich einen vierstreifigen Ausbau (je zwei Fahrspuren pro Fahrtrichtung) auf. Die Fahrspurbreite direkt an der Mess-
stelle beträgt jeweils ca. 3,50 m. In dem angrenzenden östlichen Kreuzungsbereich Leipziger Straße/Altendorfer Straße weitet
sich die stadtauswärtige Richtungsfahrbahn bis ca. 10 m auf. Auf beiden Seiten der Leipziger Straße schließen sich an die
Fahrbahnen Fußwege (Breite jeweils ca. 3 m) an. Die Straßenschluchtbreite an der Messstelle beträgt ca. 22 m.
Der Untersuchungsort ist durch eine dichte, einseitig geschlossene und einseitig unterbrochene Randbebauung sowohl an der
Leipziger Straße (bis 20 m Höhe) als auch an den einmündenden Straßen geprägt.
A5.3.2 Hintergrundbelastung
Direkte Hintergrundmessungen für die Station Chemnitz-Leipziger Straße lagen nicht vor. Ca. 1,5 km von der Messstelle ent-
fernt befindet sich die Station Chemnitz-Mitte. Sie stellt eine städtische Hintergrundstation dar, weil sie weitgehend unbeein-
flusst von umliegenden stark befahrenen Straßen ist. Zudem standen Werte aus dem Daten-Interpolationssystem IMMIKART
zur Verfügung.

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Abbildung 40: Übersichtsplan Chemnitz-Leipziger Straße
Bearbeitung: Ingenieurbüro Lohmeyer, Geobasisdaten: TK 100 © 2011, Staatsbetrieb Geobasisinformation und Vermessung
Sachsen (GeoSN)

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Abbildung 41: Blick in die Leipziger Straße mit Messcontainer stadtauswärts (oben) und stadteinwärts (unten)
Foto: W. Schmidt (Ingenieurbüro Lohmeyer)

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A5.3.3 Berechnung mit dem Strömungs- und Ausbreitungsmodell MISKAM
A5.3.3.1 Vorgehensweise und Rechengebiet
Siehe Abschnitt A6.2.3.1.
Das Rechengebiet ist deutlich größer als die Fläche des Untersuchungsgebietes (siehe Abbildung 42). Die Höhe des Rechen-
gebietes
wurde auf 500 m festgelegt. Es wurde auf einem nicht-äquidistanten Rechengitter iteriert, dessen horizontale Auflö-
sung zwischen ca. 1 m in unmittelbarer Straßennähe und ca. 15 m am äußersten Gebietsrand variiert.
Abbildung 42: Digitale Gebäudekonfiguration auf dem MISKAM-Rechengitter für Chemnitz-Leipziger Straße
Für jeden Schadstoff wurden aus den jeweils 36 Immissionsfeldern mit der Programmoberfläche WinMISKAM (SFI 2001) unter
Verwendung der Windstatistik und der Emissionen infolge des Verkehrs flächendeckend die Jahresmittelwerte der Zu-
satzbelastung für NO
x
, PM10Motor (= PM2,5Motor), PM10Auf/Ab und PM2,5Auf/Ab berechnet.
A5.3.3.2 Meteorologie
Die für die Ausbreitungsrechnung verwendete Windrichtungs- und Windgeschwindigkeitsverteilung wird aus der Ausbreitungs-
klassenzeitreihe 2006 der Messstation des Deutschen Wetterdienstes in Chemnitz abgeleitet. Die dort gemessenen Winddaten
(Messhöhe 15 m) sind für Freilandwerte im Umland von Chemnitz repräsentativ. Die mittlere Windgeschwindigkeit der Messstel-
le Chemnitz beträgt 4,1 m/s. Im Stadtgebiet von Chemnitz werden aufgrund von erhöhter Rauhigkeit im Allgemeinen niedrigere
Windgeschwindigkeiten erwartet. Dies zeigt auch eine flächendeckende Windfeldmodellierung für Chemnitz (L
OHMEYER 2000).
In 10 m Höhe werden dort für das Untersuchungsgebiet Leipziger Straße Windgeschwindigkeiten von 3,4 m/s bis 3,6 m/s ermit-
telt.
Die Landnutzungsunterschiede zwischen der Messstation und dem Untersuchungsstandort Chemnitz - Leipziger Straße wirken
sich auf die Windgeschwindigkeit aus. Aufgrund der aerodynamischen Rauhigkeit im Untersuchungsgebiet durch die Bebau-
ungsstrukturen im Vergleich zum Messstandort wurde die effektive Anemometerhöhe gemäß DWD (2005) auf 28 m erhöht.
A5.3.3.3 Emissionen
Siehe Abschnitt A6.2.3.3
A5.3.3.4 Ergebnisse
Die Berechnungen wurden für die Bezugsjahre 2005 und 2009 (ausgewählt wegen der Verfügbarkeit von Verkehrszahlen)
durchgeführt.
Die Tabelle 37 zeigt die für die Messstelle Dresden-Nord
die Eingangsdaten (Verkehrszahlen, Fahrmuster) die berechneten
Emissionen, die mit MISKAM berechneten Zusatzbelastungen von NO
X
, PM10
Motor
(= PM2,5
Motor
), PM10
Auf/Ab
und PM2,5
Auf/Ab
sowie die jeweiligen ermittelten Gesamtbelastungen und zum Vergleich die Messwerte.
Die berechneten NO
X
- und PM10-Jahresmittelgesamtbelastungen an der Station Dresden-Nord zeigen im Bezugsjahr 2009
eine gute Übereinstimmung (leichte Überschätzung von ca. 1-4 %). Die Jahresmittelwerte von PM10 und PM25 im Bezugsjahr
2005 werden um ca. 1 bis 2 μg/m³ (ca. 7-8 %) überschätzt. Für die NO
X
-Jahresmittelwerte in 2005 und die PM2,5-
Jahresmittelwerte in 2009 werden ca. 14 % (NO
X
) bzw. 18 % (PM2,5) höhere Werte berechnet.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 8/2012 | 102
Messzeitraum
2005
2009
DTV [Kfz/d] (Mo-So)
35 312
31 685
SV >3.5 t [%] (Mo-So)
5.6
3.0
Fahrmuster
Agglo/FernStr-City/50/dicht;
Agglo/HVS/50/fluessig
Agglo/FernStr-City/50/dicht;
Agglo/HVS/50/fluessig
PM2.5-Messwert [μg/m³]
23
17
PM10-Messwert [μg/m³]
34
29
NOx-Messwert [μg/m³]
161
124
NO2-Messwert [μg/m³]
64
47
NO-Messwert [μg/m³]
63
50
PM2.5-städtischer Hintergrund [μg/m³]
16
14
PM10-städtischer Hintergrund [μg/m³]
24
21
NOx-städtischer Hintergrund [μg/m³]
43
42
NO2-städtischer Hintergrund [μg/m³]
29
27
NO-städtischer Hintergrund [μg/m³]
9
10
PM2.5Auf/Ab-Zusatzbelastung (MISKAM)
3.1
2.7
PM10Auf/Ab-Zusatzbelastung (MISKAM)
7.5
5.7
PM10Motor-Zusatzbelastung (MISKAM)
4.9
3.4
NOx-Zusatzbelastung (MISKAM)
140.1
82.2
PM2.5Auf/Ab-Emissionsdichte (mg/m*h)
25.6
22.0
PM10Auf/Ab-Emissionsdichte (mg/m*h)
56.6
43.2
PM10Motor-Emissionsdichte (mg/m*h)
40.5
28.2
NOx-Emissionsdichte (mg/m*h)
1139.5
670.9
GB NOx (Berechnung) [μg/m³]
183
125
Berechnung/Messung NOx
114%
101%
GB PM10 (Berechnung) [μg/m³]
36
30
Berechnung/Messung PM10
107%
104%
GB PM2.5 (Berechnung) [μg/m³]
24
20
Berechnung/Messung PM2.5
104%
118%
Chemnitz
Leipziger Straße
Tabelle 37: Messwerte, Eingangsdaten und Berechnungsergebnisse für NO
x
, PM10 und PM2,5 an der Station Chemnitz-
Leipziger Straße

Herausgeber:
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG)
Pillnitzer Platz 3, 01326 Dresden
Telefon: + 49 351 2612-0
Telefax: + 49 351 2612-1099
E-Mail: lfulg@smul.sachsen.de
www.smul.sachsen.de/lfulg
Autoren:
Diana Bretschneider, Wolfram Schmidt, Dr. Ingo Düring, Helmut Lorentz
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG
Mohrenstr. 14, 01445 Radebeul
Telefon: + 49 351 83914-0
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E-Mail: info.dd@lohmeyer.de
Redaktion:
Dr. Andrea Hausmann
LfULG, Abteilung Klima, Luft, Lärm, Strahlen/Referat Luftqualität
Pillnitzer Platz 3, 01326 Dresden
Telefon: + 49 351 2612-5100
Telefax: + 49 351 2612-5199
E-Mail: andrea.hausmann@smul.sachsen.de
Fotos:
Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG, Radebeul; G. Pausch; F. Schimmel
Redaktionsschluss:
30.11.2011
ISSN:
1867-2868
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