C I.Tx Ausbau Flughafen Frankfurt Main

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Ausbau Flughafen Frankfurt Main
Unterlagen zum Planfeststellungsverfahren
C
Gutachten G14
Humantoxikologie
Karlsruhe, 17.12.2006
I.Tx
I.Tx
C
Gutachten G14
Humantoxikologie
Dr. Irene Tesseraux
Band C
Ersteller
Stand
G14 Humantoxikologie
Dr.Tesseraux
17.12.2006
3
0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
I.TX
Verzeichnisse
Inhaltsverzeichnis
0.6
Verzeichnisse
Inhaltsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
Glossar
Literatur- und Quellenverzeichnis
Anhangsverzeichnis
5
5
7
8
10
13
19
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Einführung in das Vorhaben
Gegenstand der Planung
Art und Umfang des Gutachtens
Darstellung der Luftbelastungs-Szenarien
Betrachtete Emissionsquellen
Beschreibung der Relevanz der Emissionsquellen
Untersuchungsgebiet und exponierte Bevölkerung
21
21
21
22
23
24
25
2
2.7
2.8
Auswahl der zu betrachtenden Schadstoffe und toxikologische
Charakterisierung
„Klassische“ Luftschadstoffe
Stickstoffdioxid
Schwefeldioxid
Partikel
Kohlenmonoxid
Sekundärschadstoffe (Ozon)
Ruß
Organische Schadstoffe
Spezielle Stoffe - eventuelle Indikatoren für den Flugbetrieb (Triebwerksemissionen)
Immissions-Messungen zu triebwerksrelevanten Schadstoffen
Flughafen-spezifische Luftbelastungen – Messungen im Bereich von
Großflughäfen
Geruch
Wechselwirkungen
3
3.1
3.2
3.3
3.4
Darstellung der bestehenden Bewertungsmassstäbe
Empfehlungen (WHO) für die betrachteten Luftschadstoffe
Grenzwerte (EU, national)
Richtwerte
Index-Werte
41
41
43
46
48
4
4.1
4.2
Bewertung von Immissionsmessungen
Vergleich mit Messwerten aus der Region
Beurteilung der Immissionsmessungen partikulärer Luftschadstoffe
51
51
52
5
5.1
57
5.1.1
Toxikologische Bewertung der berechneten Gesamtimmissionen
Vergleich der Gesamtimmissionen des Planungsfalls (2020) mit
Ist-Situation (2005) und Prognosenullfall (2020) für alle relevanten Schadstoffe
Bewertung im Untersuchungsgebiet im 1 km-Gitter
Band C
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Stand
Dr.Tesseraux
17.12.2006
2.1
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.1.4
2.1.5
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
27
27
27
28
28
30
30
32
32
33
35
35
37
38
57
57
5
I.TX
5.1.2
Bewertung im Nahbereich im 250 m-Gitter
62
6
Zusammenfassende Ergebnisdarstellung
67
6
I.TX
0.2
Tabellenverzeichnis
Tab. 1-1:
Schadstoffe und Kenngrößen für die berechneten Gesamtimmissionen im
Untersuchungsgebiet
23
Jahresemissionen für die Ist-Situation 2005 des Flughafens Frankfurt Main nach
Quellgruppen (zum Vergleich Umlandemissionen) aus Gutachten 13.1, 13.2 und
13.3
25
Gemessene Schadstoffe und Konzentrationsbereiche (als Mittelwerte) an 5
Messorten im Bereich des Chicagoer Flughafens und im Raum Chicago.
36
Luftqualitäts-Leitwerte der WHO (ausgewählte Stoffe).
42
Geschätzter Anstieg von gesundheitlichen Effekten über eine dreitägige
Beobachtungsperiode bei zwei Partikelkonzentrationen (WHO).
43
EU-Grenzwerte und -Zielwerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit
45
Nationale Grenzwerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit
46
MIK-Werte des VDI
47
Immissionsbegrenzende Werte des LAI
47
Flächenbezogene immissionsbegrenzende Werte des LAI für krebserzeugende
Stoffe
48
Gemessene Immissionen im Bereich des Flughafens
51
Gemessene Immissionen im Umfeld des Flughafens
52
Maximalwerte und Überschreitungen der Beurteilungswerte der im 1 km x 1 kmGitter berechneten Luftkonzentrationen nach Gutachten G13.4
59
Maximalwerte der im 250 m x 250 m-Gitter berechneten Luftkonzentrationen nach
Gutachten G13.4
63
Tab. 1-2:
Tab. 2-1
Tab. 3-1:
Tab. 3-2:
Tab. 3-3:
Tab. 3-4:
Tab. 3-5:
Tab. 3-6:
Tab. 3-7:
Tab. 4-1:
Tab. 4-2
Tab. 5-1:
Tab. 5-2:
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17.12.2006
7
0.3
Abkürzungsverzeichnis
APU
Auxilliary Power Unit (Hilfsaggregate)
BaP
Benzo(a)pyren
I.TX
BlmSchG Bundes-Immissionsschutzgesetz
BImSchV
Verordnung zum Bundesimmissionsschutzgesetz
CO
chemische Formel für Kohlenmonoxid
DFG
Deutsche Forschungs-Gemeinschaft
EG
Europäische Gemeinschaft
EU
Europäische Union
fg
Femtogramm = 10-15 Gramm
HC
(engl.) Hydrocarbons = Kohlenwasserstoffe
ICAO
International Civil Aviation Organization (Internationale Organisation der zivilen
Luftverkehr betreibenden Länder)
LAI
Länderausschuss für Immissionsschutz
Leq
äquivalenter Dauerschallpegel (Maß für die durchschnittliche Lärmbelastung, bei
der Häufigkeit, Dauer und Pegel der einzelnen Schallereignisse berücksichtigt werden)
MAK
Maximale Arbeitsplatzkonzentration
MIK
Maximale Immissionskonzentration
mg
Milligramm = 10-3 Gramm
µg
Mikrogramm = 10-6 Gramm
ng
Nanogramm = 10-9 Gramm
NMVOC
non-methan volatile organic compounds (Nicht-Methan flüchtige organische Verbindungen)
NOX
chemische Formel für Stickstoffoxide
NO
chemische Formel für Stickstoffmonoxid
NO2
chemische Formel für Stickstoffdioxid
8
I.TX
O3
chemische Formel für Ozon
ROV
Raumordnungsverfahren
PAH
(engl.) Polycyclic Aromatic Hydrocarbons
PAK
Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe
PFV
Planfeststellungsverfahren
PM
(engl.) particulate matter = partikelförmiger Staub
pg
Pikogramm = 10-12 Gramm
ppb
(engl.) parts per billion (Teile pro 1 Billion, entspricht einer deutschen Milliarde)
SO2
chemische Formel für Schwefeldioxid
TA Luft
Technische Anleitung Luft
TCDD
Tetrachlordibenzodioxin
TRK-Wert Technische Richtkonzentration (für krebserzeugende Luftschadstoffe am Arbeitsplatz)
UR
Unit Risk, s. Glossar
VOC
(engl.) Volatile organic compounds (flüchtige organische Verbindungen)
VDI
Verein Deutscher Ingenieure
WHO
World Health Organization = Weltgesundheitsorganisation
ZNS
Zentralnervensystem
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17.12.2006
9
0.4
I.TX
Glossar
Alveolär
die Lungenbläschen betreffend
Annex
engl. Anhang
Antagonistisch
entgegengesetzt, gegensätzlich bezogen auf die Wirkung
Anthropogen
vom Menschen gemacht
Arteriosklerose
Gefäßverkalkung
Auxiliary Power Unit
engl.: (APU) Hilfsturbine zur Versorgung des Flugzeuges (am Boden) mit elektrischer Energie
Bronchodilatoren
Bronchien erweiternde Medikamente
BImSchG
Abk. für Bundes-Immissionschutzgesetz; dieses Gesetz legt in
seinen untergesetzlichen Regelwerken verbindliche Grenzwerte
für verschiedene Luftschadstoffe fest
Cardio-pulmonal
Herz und Lunge betreffend
Cardio-vasculär
Herz und Gefäße betreffend
Dezibel (A); dB(A)
benannt nach dem Erfinder des Telefons, Graham Bell, dient das
Dezibel der logarithmischen Darstellungsweise von Schalldruckpegeln; der Schalldruckpegel kennzeichnet das Druckverhältnis
eines Schallereignisses zur menschlichen Hörschwelle; dB(A) bedeutet, dass die Frequenzabhängigkeit des menschlichen Hörempfindens berücksichtigt ist; der A-bewertete Schalldruckpegel
hat sich als zweckmäßig erwiesen und ist mittlerweile international
normiert
Dioxine und Furane
hochgiftige polychlorierte Verbindungen, die bei der Verbrennung
von chlorhaltigen Stoffen sowie als Begleitstoffe bei chemischen
Prozessen zur Herstellung von hochchlorierten Verbindungen z.B.
Pestiziden entstehen
Emissionen
allgemein die von einer Quelle (Emittent) ausgehenden Verunreinigungen der Luft, Geräusche, Erschütterungen, Wärme, Strahlen
und ähnliche Erscheinungen; § 3 Abs. 3 Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG)
Emittent
Verursacher einer Emission
Gentoxizität
Schädigende Wirkung auf das Erbgut von Körperzellen
Gesamtbelastung
sie ergibt sich aus der Summe von Æ Vorbelastung und Æ Zusatzbelastung
10
I.TX
Hämoglobin
roter Blutfarbstoff
Humantoxikologisch
gesundheitsschädigend für den Menschen
Immissionen
auf Menschen, Tiere und Pflanzen, den Boden, das Wasser, die
Atmosphäre sowie Kulturgüter und sonstige Sachgüter einwirkende Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen, Licht,
Wärme, Strahlen und ähnliche Umwelteinwirkungen
(§ 3 Abs. 2 BImSchG)
Immissionskonzentration in der Umgebungsluft gemessene Konzentration
Ischämisch
Blutverarmend
Isophone
Linie gleichen Schalldruckpegels (Isolinie) in Lärmkarten
Jahresmittelwert
Durchschnittswert aller gemessenen Werte eines Jahres
Kanzerogen
krebserzeugend
Krebsinzidenz
Häufigkeit des Auftretens von Krebserkrankungen oder Krebstodesfällen
Leitwert
Ein auf fachlicher Basis abgeleiteter Wert als Empfehlung für
rechtliche Regelungen (die EU benutzt die Leitwerte der WHO als
Basis für ihre Grenz- und Zielwertfestlegungen)
Morbidität
Erkrankungshäufigkeit
Mortalität
Sterblichkeit
Mutagen
erbgutverändernd
Perzentil
Wert der Summenhäufigkeit einer Grundgesamtheit (alle betrachteten Werte), die unterhalb eines genannten Prozentwertes liegen
z.B.:
98%-Wert: 98% aller betrachteten Werte liegen unterhalb dieses
Wertes
98-Perzentil
Photooxidantien
Stoffe die bei UV-Lichteinwirkung aus Luftschadstoffen entstehen
Synergistisch
zusammen wirkend, sich in der Wirkung ergänzend
Worst case
engl. schlechtester Fall = Abschätzungen unter ungünstigsten Annahmen
Unit risk
engl. Einheitsrisiko. Maß für die krebserzeugende Potenz eines
Stoffes. Geschätztes Zusatzrisiko eines Kollektivs (einer Bevölkerung) an Krebs zu erkranken/sterben, wenn eine andauernde inhalative Exposition über die gesamte Lebenszeit (70 Jahre) in Höhe
von 1 µg/m³ besteht.
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11
12
I.TX
0.5
I.TX
Literatur- und Quellenverzeichnis
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17.12.2006
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Band C
Ersteller
Stand
Dr.Tesseraux
17.12.2006
15
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Amtsbl. Europ. Gem. L 163/41
Richtlinie 2000/69/EG des Europäischen Parlaments und des Rates (2000)
über Grenzwerte für Benzol und Kohlenmonoxid in der Luft. Amtsbl. Europ. Gem. L
313/12
16
I.TX
über den Ozongehalt der Luft. Amtsbl. Europ. Gem. L 67/14
über Arsen, Kadmium, Quecksilber, Nickel und poyzyklische
Kohlenwasserstoffe in der Luft. Amtsbl. Europ. Union L23/3
aromatische
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VDI-Verlag
Band C
Ersteller
Stand
Dr.Tesseraux
17.12.2006
17
I.TX
Maximale Immissions-Werte zum Schutz des Menschen. Maximale ImmissionsKonzentrationen für Ozon. VDI Blatt 15, Düsseldorf, VDI-Verlag
Maximale Immissions-Werte zum Schutz des Menschen. Maximale ImmissionsKonzentrationen für Stickstoffdioxid. VDI Blatt 12, Düsseldorf, VDI-Verlag
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18
0.6
I.TX
Anlagenverzeichnis
Anlage 1: Stand der Ozonproblematik. IVU Umwelt GmbH, 2006
Anlage 2: Immissionen durch partikuläre Luftverunreinigungen im Bereich des
Flughafens Frankfurt Main. Prof. Dr. Ulrich Ewers, Hygiene-Institut des
Ruhrgebietes, Institut für Umwelthygiene und Umweltmedizin, Gelsenkirchen, 2004
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17.12.2006
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I.TX
Anlass der Aktualisierung
Mit Schreiben vom 16. Dezember 2005 ist die Fraport AG durch das Hessische Ministerium für
Wirtschaft, Verkehr und Landesentwicklung (HMWVL) aufgefordert worden, die Luftverkehrsprognose zu aktualisieren und die Auswirkungsbetrachtungen an etwaige neue Prognoseergebnisse anzupassen. Dies betrifft insbesondere den in Blick zu nehmenden Planungshorizont,
der gemäß dem Schreiben mindestens auf das Jahr 2020 zu erweitern ist.
Dieser Anforderung wird mit der vorliegenden Aktualisierung der Planfeststellungsunterlagen
unter Betrachtung der Szenarien Ist-Situation 2005 sowie Prognosenullfall und Planungsfall
2020 nachgekommen.
Zudem wurden einige Planänderungen vorgenommen. Hierbei sind unter anderem die Reduzierung des Flächenumfangs für den variantenunabhängigen Südbereich, der Einbezug der geplanten Veränderungen im Nordbereich sowie die Verschwenkung der Rollbrücke West zu nennen.
20
1
I.TX
Einführung in das Vorhaben
1.1
Gegenstand der Planung
Im Rahmen der Daseinsvorsorge ist entsprechend der prognostizierten Nachfrage
vorgesehen den Flughafen Frankfurt Main bedarfsgerecht auszubauen.
Vorgesehen ist als Kernstück des kapazitiven Ausbaus der Neubau einer Landebahn nordwestlich des bestehenden Flughafens mit den dazugehörigen Rollbahnen. Um den hieraus veränderten Betrieb auf dem Flughafen gewährleisten zu
können, müssen auch die Vorfelder und das Rollfeld entsprechend angepasst werden.
Darüber hinaus ist eine Erweiterung der sonstigen Einrichtungen im notwendigen
Umfang vorgesehen. Hierzu zählen vor allem die Neuerrichtung von Passagieranlagen (Terminal 3), Frachtanlagen (Hallen für Frachtabfertigung) und Flugzeugserviceanlagen sowie die notwendigen Betriebsgebäude.
Infolge der genannten Maßnahmen werden auch verschiedene Anpassungsmaßnahmen an der Erschließung des Flughafens notwendig. Im verkehrlichen Bereich
ist dies in erster Linie die Anpassung der Straßen und die Erweiterung des Passagier-Transfer-Systems. Zu den notwendigen Straßenanpassungen gehören sowohl
Änderungen öffentlicher Straßen außerhalb des Flughafengeländes als auch Änderungen an flughafeninternen Straßen.
Neben diesen Anpassungen an der verkehrlichen Erschließung sind auch Anpassungen an den Ver- und Entsorgungseinrichtungen erforderlich.
1.2
Art und Umfang des Gutachtens
Im Rahmen des Planfeststellungsverfahrens (PFV) zum Ausbau des Flughafens
Frankfurt Main sind Analysen und Prognosen zur Luftschadstoffbelastung auf dem
Flughafengelände und in der Umgebung berechnet worden. Gegenstand dieses
Gutachtens ist die humantoxikologische Bewertung dieser Belastungen in den unterschiedlichen Szenarien. Das bedeutet eine Darstellung der gesundheitlichen Risiken durch Einzelschadstoffe und durch die Summe der Schadstoffe, für die im
Untersuchungsraum Immissionskonzentrationen berechnet wurden und eine Bewertung für die im Untersuchungsraum lebende Bevölkerung. Die Bewertung bezieht sich auf die berechneten Gesamtimmissionen aus dem Gutachten 13.4 zum
PFV (IVU, 2006). Ferner wird zusätzlich auf Ergebnisse des Berichts über Messungen von „Immissionen durch partikuläre Luftverunreinigungen im Bereich des Flughafens Frankfurt/Main“ (Anlage 2) eingegangen sowie auf den Bericht zum „Stand
der Ozonproblematik“ (siehe Anlage 1).
Nicht berücksichtigt werden hier Expositionen beim beruflichen Umgang mit Schadstoffen von Beschäftigten im Bereich des Flughafens und auch nicht Besucher und
Personen, die sich im Flughafenbereich kurzfristig und vorübergehend aufhalten.
Die Wohnbevölkerung im Umfeld des Flughafens ist das Schutzgut dieses Gutach-
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tens (im Umfeld des Flughafens arbeitende Bevölkerung nur wenn für sie keine anderen, den Arbeitsplatz betreffenden Regelungen gelten). Nicht eingegangen wird
ferner auf Immissionsauswirkungen auf Vegetation oder Boden. Solche Untersuchungen geben wertvolle Hinweise auf den Umwelteinfluss eines Emittenten wie
des Flughafens und möglicherweise Hinweise auf Stoffe, deren Immissionskonzentrationen aus humantoxikologischen Gründen zu messen wären. Die Ergebnisse
solcher Messungen selbst lassen aber keine Rückschlüsse auf eine Exposition des
Menschen zu und sind humantoxikologisch nicht zu bewerten.
Für die humantoxikologische Beurteilung werden außer der Kenntnis und Darstellung des toxikologischen Profils der Stoffe, d. h. ihrer Wirkungen auf den Menschen, Daten zur Expositionshöhe (Luftschadstoffkonzentrationen als Spitzenkonzentrationen oder Langzeitkonzentrationen oder beides) herangezogen. Dargestellt
und erläutert werden die gesundheitlichen Wirkungen von Luftschadstoffen und die
bestehenden Bewertungsmaßstäbe. Schließlich werden mögliche weitere Einflussfaktoren auf die Gesundheit wie Gerüche (Daten zur Geruchsbelastung werden
dem Gutachten G20 Geruchsprognose entnommen, argumet 2006) und die prinzipielle Möglichkeit von Kombinationswirkungen von Schadstoffen untereinander und
von Schadstoffen mit Lärm aufgezeigt.
1.3
Darstellung der Luftbelastungs-Szenarien
Alle drei Szenarien - Ist-Situation 2005, Prognosenullfall 2020, Planungsfall
2020 -, für die die Luftbelastungen ermittelt wurden, sind berechnet. Die jeweiligen
Verfahren einschließlich der Berechnung des NO2-Anteils aus NOx sind in den jeweiligen Gutachten dargestellt (G13.1 „Luftschadstoffe - Flugverkehr“, IBJ 2006;
G13.2 „Luftschadstoffe – Kfz-Verkehr und stationäre Quellen auf dem Flughafengelände“, MUVEDA 2006; G13.3 „Luftschadstoffe – Kfz-Verkehr und stationäre Quellen im Umland, IVU 2006; G13.4 „Luftschadstoffgutachten – Gesamtimmissionen“,
IVU 2006). Die Grundlagen der Berechnungen werden hier nicht dargelegt. Die folgende Tabelle 1-1 zeigt im Überblick, für welches Szenario welche Schadstoffe und
Kenngrößen für die hier zu bewertenden Gesamtimmissionen (G13.4) berechnet
wurden und welche davon für eine humantoxikologische Bewertung genutzt werden
können. Die Konzentrationen der Schadstoffe und deren Kenngrößen sind für das
Untersuchungsgebiet (40 km x 40 km) im Raster 1 km x 1 km ermittelt worden und
zusätzlich für den Nahbereich (14 km x 14 km) in einem Raster von 250 m x 250 m.
Die Schadstoffe / Kenngrößen, für die eine Bewertung aus toxikologischer Sicht
sinnvoll ist, sind markiert (√).
Sowohl für das gesamte Untersuchungsgebiet als auch für den Nahbereich wurden
jeweils die gleichen Immissionskenngrößen ermittelt. Die als Summenparameter für
flüchtige organische Verbindungen ohne Methan ergänzend ermittelten NMVOC
sind toxikologisch nicht zu bewerten. Gleiches gilt für die Jahresmittelwerte von CO
und SO2, da für beide Komponenten die Kurzzeiteffekte im Vordergrund stehen. Eine Beziehung zwischen Langzeitwert und Kurzzeitwert ist grundsätzlich gegeben,
und diese kann abgeschätzt werden. Da die prognostizierten Jahresmittelwerte wie
auch die gemessenen Konzentrationen sehr niedrig sind und darüber hinaus keine
Quellen bekannt sind, die zu kurzfristig unerwartet hohen Spitzenkonzentrationen
führen könnten, sind Kurzzeitkonzentrationen im Bereich toxikologisch relevanter
Wirkungsschwellen für beide Schadstoffe hier für alle Szenarien äußerst unwahrscheinlich.
22
I.TX
Tab. 1-1:
Schadstoffe und Kenngrößen für die berechneten Gesamtimmissionen im Untersuchungsgebiet
(aus Gutachten G 13.4)
Ist-Situation
(2005)
Prognosenull- Planungsfall
fall
(2020)
(2020)
NMVOC Jahresmittel μg/m3
CO Jahresmittel μg/m3
SO2 Jahresmittel μg/m3
NOx Jahresmittel μg/m3
NO2 Jahresmittel μg/m3
√
√
√
NO2 Überschreitungswahrscheinlichkeit mehr als 18
mal >200 µg/m³ in %
√
√
√
Benzol Jahresmittel μg/m3
√
√
√
PM10 Jahresmittel µg/m³
√
√
√
PM10 Überschreitungshäufigkeit des 24-Std.Grenzwertes
√
√
√
Ruß Jahresmittel μg/m3
√
√
√
BaP Jahresmittel ng/m3
√
√
√
Die hier betrachteten Schadstoffe sind mit √ markiert.
1.4
Betrachtete Emissionsquellen
Auch wenn für die gesundheitliche Bewertung letztlich die Immissionskonzentrationen als Maß für die Exposition entscheidend sind, ist die Kenntnis der Emissionsquellen von Bedeutung, da bei den jeweiligen Prozessen (im Wesentlichen
Verbrennungsprozesse und Verdunstungsemissionen von Lösemitteln, Treib- und
Kraftstoffen) ein unterschiedliches Spektrum an Stoffen emittiert werden kann. Aus
den Emissionsquellen lässt sich ableiten, mit welchen toxikologisch relevanten Stoffen in der Luft zu rechnen ist.
In drei Teilgutachten (G13.1; G13.2; G13.3) sind die Luftschadstoffkenngrößen für
die drei Szenarien und für verschiedene Emittentengruppen, sowie dann im Gutachten G13.4 die Gesamtimmissionen ermittelt worden. Die ersten drei Gutachten
befassen sich mit verschiedenen Quellgruppen. In den drei Teilgutachten werden
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für die gleichen Schadstoffe jeweils nur Jahresmittelwerte berechnet. Die betrachteten Schadstoffe sind: NMVOC, CO, NOx Stickoxide, Benzol, BaP, PM10, Ruß und
SO2. Das Rechennetz für die Immissionskonzentrationen war jeweils das 40 km x
40 km große Untersuchungsgebiet mit einer Auflösung von 1km und der 14 km x
14 km große Nahbereich mit einer Auflösung von 250 m.
Im ersten Gutachten (G 13.1 Luftschadstoffe - Flugverkehr, Ingenieurbüro Janicke)
werden die Emissionen und Immissionen durch den Flugverkehr berechnet. Betrachtete Emittenten sind hier die Flugzeugbewegungen während des LTO-Zyklus
(landing and take off = Anflug, Rollbewegungen, Start und Abflug), sowie die APUs
(Hilfsaggregate) und Probeläufe der Triebwerke. Die Anzahl der zu Grunde gelegten Flugbewegungen beträgt für die Ist-Situation insgesamt 495.626, für den Prognosenullfall 520. 000 und für den Planungsfall 701.000.
Im Gutachten G13.2 (Kfz-Verkehr und stationäre Quellen auf dem Flughafengelände, HBVC) werden die Emissionen des Kfz-Verkehrs und von stationären Quellen
auf dem Flughafengelände untersucht. Die Quellgruppen sind: die Abgas- und Verdunstungsemissionen des Kfz-Verkehrs auf dem Flughafengelände, Emissionen
aus stationären Quellen wie Feuerungsanlagen, Netzersatzanlagen, Tanklager und
Tankstellen, Emissionen beim Betanken der Flugzeuge sowie beim Lösemitteleinsatz.
Im Gutachten G13.3 (Kfz-Verkehr und stationäre Quellen im Umland, IVU) werden
die nicht-flughafenspezifischen Emissionen und daraus resultierende Immissionen
behandelt. Die wesentlichen Quellgruppen sind: Hausbrand, Industrie und Kleingewerbe sowie die straßenverkehrsbedingten Emissionen im Umland.
Das Gutachten G13.4 stellt die aus allen betrachteten Quellen und der Hintergrundbelastung resultierenden Gesamtimmissionen der Luftschadstoffe dar und
zwar für die Ist-Situation, den Prognosenullfall und den Planungsfall. Dieses Gutachten ist die eigentliche Grundlage der hier vorgenommenen Bewertung, da für
die Wirkungen auf die menschliche Gesundheit entscheidend ist, was insgesamt
eingeatmet wird.
1.5
Beschreibung der Relevanz der Emissionsquellen
Gegenübergestellt werden in der Tabelle 1-2 die Emissionen des Flugverkehrs und
die Emissionen auf dem Flughafen verursacht durch Kfz-Verkehr und stationäre
Quellen. Zum Vergleich sind in der rechten Spalte der Tabelle die Gesamtemissionen im Umland, hervorgerufen durch Kfz-Verkehr und stationäre Quellen, gezeigt,
die für alle Komponenten deutlich höher sind als alle Emissionen auf dem Flughafen zusammen genommen. Die Emissionsbeiträge der verschiedenen Quellen zeigen, dass der Flugverkehr gegenüber dem Kfz-Verkehr und den stationären Quellen auf dem Flughafen deutlich im Vordergrund steht (siehe Tabelle 1-2). Zu berücksichtigen ist, dass neben den Triebwerks- und Kfz-Abgasemissionen auch Verdunstungsemissionen beim Betanken der Flugzeuge und durch Tankatmung der
Kfz hinzukommen. Eine weitere schwer zu beziffernde Emissionsquelle besonders
für Staub und Feinstaub ist der Reifen- und Fahrbahn-Abrieb beim Starten und
Landen der Flugzeuge sowie der dabei wieder aufgewirbelte Staub.
24
I.TX
Tab. 1-2:
Jahresemissionen für die Ist-Situation 2005 des Flughafens Frankfurt Main nach
Quellgruppen (zum Vergleich Umlandemissionen) aus Gutachten 13.1, 13.2 und
13.3
Schadstoff t/a
CO
NOx
SO2
NMVOC/ HC
Ruß
PM10 / Partikel
Benzol
BaP (g/a)
Flugverkehr
(einschließlich
APU, Triebwerkstarts)
2.597
2.900
185
611
6,3
12,7
9,1
(856)
Kfz-Verkehr
und stationäre
Quellen auf
dem Flughafen
361
384
2,6
193,2
5,6
12,8
1,8
(920)
FlughafeninduKfz-Verkehr
zierter Kfz.und stationäre
Verkehr im Um- Quellen im Umland
land *
2.523
95.565
1.038
48.410
1
9.484
123
30.624
17
524
33
2.420
7
266
(2)
(418.000)
* Enthält flughafeninduzierten Verkehr
Im Vergleich der Emissionen auf dem Flughafen überwiegen neben den COEmissionen mengenmäßig die der Stickoxide. Aber auch bei Kohlenwasserstoffen
und SO2 sind der Flugverkehr und der Kfz-Verkehr auf dem Flughafen nahezu alleinige Verursacher mit einem deutlich höheren Beitrag durch den Flugverkehr. Bei
Ruß und BaP werden durch den Flugverkehr und den Kfz-Verkehr mit stationären
Quellen auf dem Flughafen ähnliche Emissionen verursacht. Für alle betrachteten
Komponenten werden sich die Emissionen des Flugverkehrs im Planungsfall 2020
gegenüber der Ist-Situation und auch dem Prognosenullfall erhöhen (Abb. 6-1 aus
Gutachten 13.1). Die Emissionen des Kfz-Verkehrs dagegen verringern sich bei allen Komponenten außer NMVOC und BaP deutlich im Prognosenullfall und etwas
weniger ausgeprägt im Planungsfall gegenüber der Ist-Situation (Tab. 8-1 aus Gutachten 13.2). Bei den Emissionen des Umlandes sind für alle Komponenten ebenfalls Abnahmen zu erwarten (Tab. 3-11 aus Gutachten 13.3).
1.6
Untersuchungsgebiet und exponierte Bevölkerung
Das Untersuchungsgebiet umfasst ein Areal von 40 km x 40 km um den Flughafen.
Es schließt das Stadtgebiet von Frankfurt und nach Süden den größten Teil Darmstadts ein. Die Darstellungen der Immissionsfelder weisen aus, dass die von Flugverkehr und Flughafenbetrieb ausgehenden Emissionen sich immissionsseitig besonders in der unmittelbaren Flughafenumgebung auswirken. Im weiteren Umfeld
fallen die hervorgerufenen Immissionen deutlich ab. Daher können sich die Aussagen im bewertenden Kapitel jeweils auf die Gemeinden beschränken, die von bestimmten Luftschadstoffkonzentrationsbereichen betroffen sind.
Es liegen Erhebungen für die Bevölkerungsgröße vor, die von bestimmten Fluglärmpegeln betroffen ist. Diese lassen sich aber nicht mit den Luftbelastungskonzentrationen korrelieren, da die Struktur der Lärmimmissionsfelder sich völlig von
den Luftschadstoffausbreitungen unterscheidet.
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I.TX
2
Auswahl der zu betrachtenden Schadstoffe und
toxikologische Charakterisierung
2.1
„Klassische“ Luftschadstoffe
Zu den klassischen Luftschadstoffen gehören die Leitkomponenten des Wintersmogs (London-Smog) und des Sommersmogs (Los-Angeles-Smog): Stickstoffdioxid (NO2), Schwefeldioxid (SO2), der Schwebstaub oder Partikel, Kohlenmonoxid
(CO) und als sekundäre Luftbelastung bei intensiver Sonneneinstrahlung Ozon.
2.1.1
Stickstoffdioxid
Stickoxide (NOx) entstehen bei allen Verbrennungsprozessen in Triebwerken, Motoren oder Kraftwerken zunächst als Stickstoffmonoxid (NO) durch Verbrennung
des Luftstickstoffes. Stickstoffdioxid (NO2) ist streng genommen ein Sekundärschadstoff, es bildet sich in der Atmosphäre durch Oxidation aus Stickstoffmonoxid
(NO), das selbst gesundheitlich kaum von Bedeutung ist. Die Menge der entstehenden Stickoxide steigt mit der Leistung und bei Triebwerken mit dem Lastzustand.
NO2 hat eine geringe Wasserlöslichkeit und dringt deshalb beim Einatmen in die tieferen Lungenbereiche vor. Die toxische Wirkung besteht in einer Reaktion von NO2
mit den wässrigen Grenzschichten in diesen Bereichen der Lunge. Die akute Wirkung ist als Aktivierung von Entzündungsprozessen zu verstehen. Der Mechanismus bei chronischer Belastung ist noch unklar. Nachgewiesen sind Gewebeveränderungen im Atemtrakt, insbesondere nach längerer Einwirkungsdauer, sowie Veränderungen der Lungenfunktion und eine erhöhte Infektanfälligkeit.
Bei epidemiologische Studien, in denen als Maß für die Belastung die Konzentrationswerte in der Außenluft herangezogen werden, ist immer auch eine Belastung
mit anderen gleichzeitig in Luft vorkommenden Schadstoffen gegeben. Eine Abschätzung der Auswirkungen der einzelnen Luftschadstoffe ist nicht möglich. Eine
detaillierte statistische Auswertung von Zeitreihenanalysen von Mortalitätsdaten ergab, dass bei einem Anstieg des Tagesmittelwertes der NO2-Konzentration um 100
µg/m³ eine 1-3 %-ige Zunahme der Sterblichkeit zu erwarten ist (Zmirou, 1998). Die
statistische Analyse der Krankenhausaufnahmen ergab ebenfalls einen positiven
Zusammenhang zwischen NO2-Konzentrationen und der Zahl der Krankenhausaufnahmen. Die akuten Wirkungen des NO2 betreffen vor allem Personen mit Vorerkrankungen wie Asthma, Bronchitis oder Herzkreislauferkrankungen. Die kurzzeitigen Effekte korrelieren eher mit den Tagesmittelwerten als mit Stundenmittelwerten.
Entscheidend verbessert haben sich die Kenntnisse zur Wirkung nach dauerhafter
Einwirkung. Die dabei nachgewiesenen Wirkungen nach dauerhafter Einwirkung
von NO2 betreffen chronische Atemwegsbeschwerden, Beeinträchtigungen der
Lungenfunktion und die Sterblichkeit auch durch Lungenkrebs (Beeson, 1998). Die
Studien zur NO2-Wirkung bei langfristiger Einwirkung zeigen auch, dass eine Wirkungsschwelle nicht gefunden werden kann. Das bedeutet, dass die Ableitung ei-
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27
I.TX
nes Empfehlungs- oder Richtwertes an sich eine Risikobeurteilung ist, wie sich dies
schon bei den Partikeln (siehe Kap. 2.1.3) für einen „klassischen“ Luftschadstoff
gezeigt hatte. So beträgt nach Abschätzungen aus Studien das relative Risiko für
die Zunahme des Auftretens von Bronchitiden bei Kindern 10 % pro 10 µg/m³ Anstieg der NO2-Belastung (Braun-Fahrländer, 1997). Für Erwachsene gelten ähnliche Abschätzungen für eine Verschlechterung der Lungenfunktion und häufigere
Bronchitis mit dem Anstieg Langzeit-NO2-Konzentration in der Luft. Die WHO hat
eine Empfehlung für einen Langzeitwert gegeben, den die EU als Grenzwert übernommen hat. Dieser Wert beträgt mit 40 µg/m³ nur noch 50% des bisherigen Langzeitwertes in der TA Luft von 1986.
2.1.2
Schwefeldioxid
Schwefeldioxid (SO2) wird bei der Verbrennung schwefelhaltiger Brenn-, Kraft- und
Treibstoffe freigesetzt. Es ist ein relativ leicht wasserlösliches Reizgas und wirkt vor
allem auf die Schleimhäute der Augen und oberen Atemwege. In Wassertröpfchen
kommt es zur Bildung von schwefeliger Säure, bzw. nach Oxidation von SO2 zu
SO3 in der Atmosphäre zur Bildung von Schwefelsäure. Diese so gebildeten sauren
Aerosole sind vermutlich für einen Teil der Wirkung des SO2 verantwortlich.
Die Reizwirkung des SO2 tritt innerhalb weniger Minuten ein. Asthmatiker sind besonders empfindlich gegenüber SO2 (Englert, 2000). Die Wirkungen von SO2 waren
bei Exposition in der Außenluft - vor allem in der Vergangenheit, als Kohleverbrennung die Luftbelastung dominierte - immer in Kombination mit Schwebstaub zu sehen. Die Frage der Bedeutung der Wirkung von SO2 im Verhältnis zur Wirkung von
Schwebstaub ist heute wegen des Rückgangs von SO2 nicht klar. In den westlichen
Industrieländern dominieren heute die Schwebstaubwirkungen. Die akuten Wirkungen stehen beim SO2 eindeutig im Vordergrund. Die Wirkungen nach langfristiger
Einwirkung, insbesondere die Mortalität in epidemiologischen Studien, korrelieren
oft besser mit den Partikelkonzentrationen als mit den SO2-Konzentrationen. Ein
Langzeitwert zum Schutz der menschlichen Gesundheit wurde daher in der EURichtlinie 1999/30/EG nicht festgesetzt.
2.1.3
Partikel
Partikel entstehen bei Verbrennungsprozessen direkt oder sekundär aus der Gasphase. Sie werden auch durch Abrieb von Reifen, Straßenbelag und durch Aufwirbelung von Staub freigesetzt und können atmosphärisch weit transportiert werden,
wie anhand von Staubverwehungen aus der Sahara oder anhand des Ferntransports von Aschepartikeln aus Vulkanausbrüchen nachgewiesen wurde. Einatembarer Schwebstaub oder Partikel können von sehr unterschiedlicher Zusammensetzung sein mit verschiedenen chemischen und physikalischen Eigenschaften. Ebenso vielfältig sind die Wirkungen. Sie reichen von Reizwirkungen, entzündlichen Reaktionen bis zu mutagenen und kanzerogenen Wirkungen. Der Wirkort hängt stark
von der Partikelgröße ab. Partikel mit Durchmessern größer 10 µm gelangen nur in
den Nasen-Rachenraum. Je kleiner die Partikel sind, desto tiefer dringen sie in den
Atemtrakt vor und verbleiben dort auch länger. Eine Vielzahl von Studien belegt,
dass insbesondere von Partikeln mit Durchmessern von 10 µm und kleiner gesundheitliche Wirkungen ausgehen. Da auch die Messverfahren für Partikel variieren –
so gibt es in den USA schon seit längerem Messstationen, an denen PM10 und
28
I.TX
PM2,5 gemessen werden – liegen die meisten Studien zu den gesundheitlichen
Auswirkungen von Feinstaubbelastungen aus den USA vor. Aus vielen Studien
geht hervor, dass Anstiege der Tagesmittelwerte der atembaren Partikel mit erhöhter Mortalität und verstärkter Morbidität (Zunahme von Krankenhauseinweisungen,
vermehrter Medikamentengebrauch bei Asthmatikern, Beeinträchtigungen der Lungenfunktion) einhergehen. Diese Wirkungen treten bereits bei sehr niedrigen Konzentrationen auf. Es lässt sich aus den vorliegenden Untersuchungen kein Schwellenwert ableiten, unterhalb dessen keine Wirkungen mehr auftreten (WHO, 2000).
Nach dem derzeitigen Kenntnisstand kann noch nicht eindeutig beurteilt werden,
welche Partikelfraktionen das größte gesundheitliche Risiko bergen. Es ist auch
nicht abschließend geklärt, welche Partikeleigenschaften (Größe, Oberfläche, Zahl)
die größte Schadwirkung haben und welche demzufolge zu messen wären. Die ultrafeinen (< 0,1 nm Durchmesser) Partikel gelangen am tiefsten in die Atemwege bis
in die Alveolen, an den Ort des Gasaustausches, und können dort sehr lange verweilen (1 Jahr und länger). Sie können von dort auch in angrenzende Gewebe übertreten und systemische Wirkungen auslösen.
Cardio-vaskuläre Wirkungen, d.h. Wirkungen auf Herz und Kreislauf, sind experimentell nachgewiesen worden bei Konzentrationen, die noch keine entzündlichen
Reaktionen in der Lunge auslösen und zwar sowohl im Tierversuch als auch bei
gesunden Testpersonen (Gordon & Reibman, 2000). In epidemiologischen Studien
sind Wirkungen auf die Plasmaviskosität und auf die Herzfrequenz nachgewiesen
(Peters et al., 2000). Eine erhöhte cardio-vaskuläre Erkrankungsrate im Zusammenhang mit der Luftschadstoff-Belastung ist in einer Londoner Studie (Atkinson et
al., 1999) gefunden worden. Die Häufigkeit an cardio-vaskulären Erkrankungen
(auch Infarkte) korrelierte dabei am besten mit den Schadstoffen CO und Partikeln
(gemessen als black smoke). Damit ist anzunehmen, dass Partikelbelastungen der
Luft (vermutlich die eher feinen und ultrafeinen Fraktionen) einen Beitrag zur Erhöhung des Herzinfarktrisikos leisten.
Zu den Langzeitauswirkungen von Partikeln liegen einige Studien vor. Sie ergeben
Hinweise auf einen Zusammenhang von Partikelkonzentrationen und Lungenkrebs
(Abbey et al., 1999). Eindeutig scheint ein Einfluss von Partikeln auf die Häufigkeit
an cardio-pulmonalen (Herz- und Atemwegs-) Erkrankungen. Von diesen Wirkungen sind nicht nur Personen mit bereits bestehenden Erkrankungen betroffen, sondern ein weit größerer Personenkreis. Dies wird angenommen, da eine höhere Belastung der Luft eine stärkere Beladung des Lungengewebes generell bewirkt. Das
heißt, Personen, die in stärker mit Partikeln belasteter Luft gelebt haben, weisen eine höhere Beladung des Lungengewebes auf als solche aus Reinluftgebieten
(Brauer et al., 2001). Eine Wirkung auf die Lungenfunktion bei Kindern ist bei dauerhaft erhöhter Partikelbelastung der Luft belegt. Diese Risiken und das Risiko einer verkürzten Lebenserwartung bestehen laut WHO bereits bei durchschnittlichen
Jahreswerten von unter 20 µg PM2,5/m³ und für PM10 bei unter 30 µg/m³ (WHO,
1997). Die WHO gibt keinen Langzeitempfehlungswert, sondern verweist auf die
Risikoschätzungen für eine Grenzwertsetzung. In einem Report der WHO zu einer
Tagung über gesundheitliche Wirkungen von Luftverschmutzung im Januar 2003
wurden diese Aussagen bestätigt (WHO, 2003).
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2.1.4
I.TX
Kohlenmonoxid
Kohlenmonoxid (CO) entsteht als Produkt unvollständiger Verbrennung (Sauerstoffmangel). Je besser die Verbrennung, d. h. je vollständiger der Brenn- oder
Treibstoff ausgenutzt wird um so weniger CO entsteht. Bei Triebwerken bedeutet
dies eine Abnahme des CO-Ausstoßes mit zunehmendem Lastzustand, d.h. im
Leerlauf oder beim Rollen läuft die Verbrennung des Treibstoffs in den Triebwerken
nicht vollständig ab, beim Starten dagegen wird die volle Leistung benötigt, und der
Treibstoff wird optimal verbrannt. Bedingt durch Kfz-Abgase können bei mangelnder Ventilation, in Tunneln, Garagen oder Kfz-Innenräumen erhöhte Konzentrationen auftreten, die nicht wahrgenommen werden, da CO geruchlos ist. CO galt früher als alleiniger und bester Indikator für Kfz-Emissionen. Bei heutiger Motorentechnik (einschließlich Katalysator) sind die CO-Emissionen wesentlich geringer,
und aus toxikologischer Sicht sind andere Stoffe wie Stickoxide, Benzol und Partikel in den Vordergrund getreten.
Das eingeatmete CO bindet an den roten Blutfarbstoff (Hämoglobin) und vermindert
damit die Aufnahme-Kapazität des Blutes für Sauerstoff. Beim Menschen hat CO
eine 250-fach höhere Affinität zum Hämoglobin als der Sauerstoff. Beim Einatmen
CO-haltiger Luft steigt das COHb (CO-Hämoglobin) in Abhängigkeit von der Konzentration anfänglich schnell, dann langsamer an bis ein Gleichgewichtszustand erreicht wird. Mittelungszeiträume unter einer Stunde sind daher wenig sinnvoll. Abhängig von der Konzentration können alle durch eine verminderte Sauerstoffversorgung der Organe bedingten Symptome auftreten. Überwiegend betroffen sind
jedoch die Funktionen des Herz-Kreislaufsystems und des zentralen Nervensystems. Besonders gefährdet sind Personen mit Erkrankungen der Herzkranzgefäße
und der Fötus im Mutterleib (WHO, 1979). Auch langfristige, irreversible Wirkungen
gehen von hohen Spitzenbelastungen aus, dagegen sind langfristige Wirkungen
von dauerhaften niedrigen Belastungen nicht bekannt. Es gibt Hinweise für einen
Zusammenhang zwischen CO-Exposition und der Entstehung von Arteriosklerose
(Thorn & Ischiropoulos, 2000).
Wegen der Wirkungscharakteristik ist nach derzeitigem Kenntnisstand eine Kurzzeitbegrenzung (kein Jahresmittelwert) ausreichend zum Schutz der menschlichen
Gesundheit. Der 8-Stunden-Leitwert der WHO von 10 mg/m³ wurde von der EU als
Grenzwert übernommen.
2.1.5
Sekundärschadstoffe (Ozon)
Ozon (O3) und andere Photooxidantien entstehen bei Sonnenlicht (UV-Licht –
Einstrahlung) unter Mitwirkung von Vorläuferstoffen wie NO2 und flüchtigen Kohlenwasserstoffen (VOC). Da diese Vorläufer überwiegend vom motorisierten Verkehr - auch Flugverkehr - emittiert werden, spielen diese Quellen bei Ozonminderungs-Strategien eine wichtige Rolle. Wegen der komplexen Auf- und Abbauprozesse und des Ferntransportes sind häufig in Emittenten-fernen, ländlichen Bereichen länger anhaltende höhere Konzentrationen festzustellen als in Ballungsräumen. Die höchsten Jahresmittelwerte werden in den Höhenlagen der Berge gefunden.
Ozon ist schwer wasserlöslich, wird daher nicht von den feuchten Schleimhäuten
der oberen Atemwege abgefangen und dringt tief in die Lunge ein. Die Hauptwir-
30
I.TX
kungen bestehen in entzündlichen Reaktionen, die damit möglicherweise Wegbereiter für die Entstehung von Allergien und Beeinträchtigung der Lungenfunktion
sind. Besonders empfindlich reagieren ca. 10-20% der Bevölkerung ohne besondere weitere Charakteristika, aus denen diese Empfindlichkeit vorhersagbar wäre
(Kappos et al., 1992). Generell besteht ein höheres Risiko bei erhöhter eingeatmeter Dosis, d.h. für im Freien Ausdauersport treibende Personen und auch für Kinder, die im Freien toben, was beides mit einer erhöhten Atmung verbunden ist.
Zahlreiche Studien beschreiben auch Langzeiteffekte von häufigen erhöhten Spitzenbelastungen. Diese reichen von einem Einfluss auf das Lungenwachstum bei
Kindern und Jugendlichen bis zu einer erhöhten Krebsmortalität. Eine aktuelle Übersicht über die Wirkungen im deutschen Sprachraum bietet die überarbeitete VDI
– Richtlinie (2310, Bl. 15: 2000).
Wegen der Schwierigkeit der Zuordnung von Ozon-Immissionskonzentrationen zu
bestimmten Verursachern ist im Rahmen dieses Vorhabens auf eine quantitative
Betrachtung verzichtet worden. Dennoch leistet der Flughafen mit seinen erheblichen Emissionen an VOC und Stickoxiden sicher einen Beitrag zur Ozonbildung bei
entsprechenden Wetterlagen.
Zu dieser Fragestellung ist im Rahmen des Planfeststellungsverfahrens ein Bericht
zum „Stand der Ozonproblematik“ verfasst worden, der hier im Anhang enthalten ist
(IVU, 2006). Die wesentlichen Aussagen des Berichtes sind:
•
•
•
Eine wesentliche Ozonbildung durch Flugzeugemissionen findet im kleinräumigen Skalenbereich nicht statt.
Im regionalen Bereich um den Flughafen ist im Dekakilometerbereich um
den Flughafen bei geeigneten meteorologischen Bedingungen eine Ozonbildung unter Beteiligung der Flughafenemissionen möglich.
Der überregionale Bereich umfasst die nationale bis zur hemisphärischen
Skala und wurde nicht betrachtet.
Nach Modellrechnungen zeigt sich, dass der Flughafen eher eine Ozonsenke bildet, da die hohen NOx-Emissionen des Flughafenbetriebes als Folge der schnellen
Reaktion des NO mit O3 zu einem Ozonabbau führen. Abgeschätzt wird, dass das
Ozonbildungspotenzial des Flughafens unter heutigen (2005) Bedingungen bei den
Ozonspitzenwerten zwischen 5 und höchstens 15 µg/m³ liegt und „damit keinen
außergewöhnlich hohen Beitrag zur lokalen Ozonbildung liefert“. Für die Prognose
der Ozonbelastung im Planungsjahr 2020 wird ausgesagt, dass die Ozonbelastung
insgesamt sinkt. Die flughafenspezifischen Emissionen an Vorläufersubstanzen
werden zwar zunehmen, diese werden aber durch die starke Abnahme insbesondere der Emissionen aus dem Kfz-Verkehr kompensiert. Es wird dennoch auch im
Jahr 2020 zu Überschreitungen des Zielwertes der EU zum Schutz der menschlichen Gesundheit im näheren und weiteren Umfeld des Flughafens kommen können. Dies gilt insbesondere für Bereiche im Lee des Flughafens.
Die Güte dieser Aussagen ist begrenzt durch die Schwierigkeit, Immissionen für einen Sekundärschadstoff wie Ozon zu berechnen. Aus humantoxikologischer Sicht
ist es irrelevant, durch welche Maßnahmen eine Minderung der Ozonkonzentrationen erreicht wird, wenn jedoch die Ozonvorläufersubstanzen aus dem
Flugverkehr zunehmen werden, bleibt auch bei Kompensation durch Abnahme der
Vorläufersubstanzen im Kfz-Bereich ein Ozonbildungspotenzial bestehen.
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2.2
I.TX
Ruß
Ruß ist ein Produkt unvollständiger Verbrennung und besteht im Wesentlichen aus
elementarem Kohlenstoff. An diesen können jedoch auch organische Bestandteile
angelagert sein. Ruß ist ein partikelförmiger Schadstoff und als solcher wird er bei
Partikel-Messungen mit erfasst. Wirkungsseitig ist Ruß ein wesentlicher Bestandteil
der Partikel, da er unlöslich ist und von unlöslichen Bestandteilen die eigentliche
„Partikel“-Wirkung ausgeht. Es liegen Untersuchungen zu Ruß (insbesondere Dieselruß) als Einzelschadstoff vor, daher erscheint es gerechtfertigt ihn gesondert zu
betrachten. Zum Schutz vor chronischer alveolärer Entzündung beim Menschen
wurde in der WHO ein Wert von 5,6 µg/m³ (als Jahresmittelwert) diskutiert, aber
nicht als Leitwert übernommen. Die bei Umweltkonzentrationen wahrscheinlich vorrangige Wirkung ist die krebserzeugende Wirkung von Ruß. Da hierfür die Langzeitbelastung maßgeblich ist, sind zur Bewertung von Immissionsbelastungen Jahresmittelwerte heranzuziehen.
Vor allem Tierversuche, aber auch einige neuere epidemiologische Studien (SollJohanning et al., 1998; Crump, 1999) weisen Dieselruß als krebserzeugend aus.
Das Krebsrisiko geht von den Rußkernen (aus Kohlenstoff) und nur zu einem geringen Teil von den angelagerten organischen Stoffen aus. Abschätzungen des
krebserzeugenden Potentials - UR - aus Rattenversuchen liegen zwischen 2,1 und
8,4 x 10-5 (µg/m³)-1 (LAI, 1992). Damit ist Ruß ein vergleichsweise starkes Kanzerogen.
Rußpartikel haben einen Durchmesser von überwiegend kleiner 1µm. Ob mit der
Regulierung der Feinstaubkonzentrationen (PM10 und PM2,5) ein Schutz vor den
krebserzeugenden Wirkungen der darin enthaltenen Kohlenstoffpartikel gegeben
ist, kann noch nicht sicher abgeschätzt werden. Ruß ist ein guter Indikator für die
Belastungen der Luft insbesondere durch den Diesel-Kfz-Verkehr und somit durchaus relevant als Schadstoff im Flughafenbereich.
2.3
Benzol
Quellen der Luftbelastung mit Benzol sind Verbrennungen, insbesondere KfzMotoren (Ottomotoren) und Verdunstung von Kraftstoff. Zumindest in der Vergangenheit konnte Benzol als typischer Indikator für die Kfz-verkehrsbedingte Luftbelastung gelten. Die Benzolkonzentrationen in der Luft sind rückläufig zum einen
wegen der Reduzierung des Benzolgehaltes im Benzin (von maximal 5% auf 1%)
und wegen des immer größeren Anteils an Fahrzeugen mit geregeltem Katalysator.
Benzol ist akut wenig toxisch. Bei chronischer Einwirkung hoher Benzolkonzentrationen (> 30mg/m³) kommt es - offenbar durch Schädigung des Knochenmarks – zu
einer Verminderung der Zahl von Blutzellen. Chromosomenveränderungen in peripheren Lymphozyten wurden bereits bei Expositionen im Bereich von 4 – 7 mg/m³
festgestellt. Benzol kann im Tierversuch und beim Menschen Leukämien auslösen
und ist als eindeutig krebserzeugend für den Menschen eingestuft (WHO/IPCS,
1993). Die Abschätzungen der krebserzeugenden Potenz in Form des UR aus Humandaten liegen zwischen 4,4 x 10-6 (Paustenbach et al., 1992) und 7,5 x 10-6
(Crump, 1994) pro µg/m³. Damit ist Benzol ein schwaches Kanzerogen. Als Mitte-
32
I.TX
lungszeitraum für die Bewertung der gesundheitlichen Risiken ist der Jahresmittelwert angemessen und ausreichend, ein Kurzzeitwert ist nicht erforderlich.
Toluol
Toluol kommt in der Außenluft im Abgas von Ottomotoren vor. Bei Kfz-typischer Belastung liegt das Verhältnis von Benzol zu Toluol bei ca. 1 : 2. Da Toluol als Lösemittel Verwendung findet, können in der Nähe Lösemittel verwendender Betriebe
auch höhere Konzentrationen als durch den Straßenverkehr bedingt auftreten. Die
Wirkungen von Toluol betreffen nach akuter und chronischer Exposition vorwiegend
das zentrale Nervensystem. Es ist nach vorliegenden Erkenntnissen nicht krebserzeugend. Die üblichen Außenluftkonzentrationen – auch an höher belasteten
Messorten (straßennah) - liegen unterhalb der Wirkungsschwelle. Grenzwerte sind
daher bisher nicht abgeleitet worden. Die WHO empfiehlt, einen Wochenwert von
260 µg/m³ zum Schutz vor schädlichen Wirkungen einzuhalten (WHO, 2000).
Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK)
PAK entstehen als Produkte unvollständiger Verbrennung oder bei Pyrolyse organischen Materials. Sie sind damit sowohl ein Indikator abnehmenden Maßes (wegen der dort eingeführten emissionsmindernden Maßnahmen) für die Energieerzeugung aus Gas, Kohle und Öl generell, aber anhaltend für den Hausbrand (vor
allem bei Holzverbrennung im Winter), als auch ganzjährig für den motorisierten
Verkehr. PAK sind ein komplexes Gemisch aus Hunderten von Verbindungen, einschließlich Derivaten wie Nitro-PAK. Die Wirkeigenschaften vieler dieser Verbindungen sind unbekannt. Die wesentlichen Wirkungen von einzelnen Verbindungen
und PAK-Gemischen sind Gentoxizität und Kanzerogenität. Da die Exposition am
Arbeitsplatz und in der Außenluft stets eine Exposition gegenüber komplexen Gemischen von PAK ist, von denen nicht alle gemessen werden können, werden in
der Regel einzelne PAK als Indikatorsubstanzen gemessen. Wichtigste Indikatorsubstanz ist Benzo(a)pyren (BaP), das mit die stärkste kanzerogene Wirksamkeit
hat. Dass dieser Indikator für die Beurteilung von PAK-Belastungen der Außenluft
geeignet ist, wurde in einer Analyse der PAK-Profile von Außenluftmessdaten gezeigt (Fertmann et al., 2002). Abschätzungen des Lungenkrebsrisikos durch Außenluftverunreinigungen beziehen sich ebenfalls auf BaP als Indikator für das Gemisch. Sie unterscheiden sich nicht wesentlich trotz unterschiedlicher Modelle und
zugrunde gelegter Studien. Basierend auf Untersuchungen an Kokereiarbeiterstudien wird das UR für BaP als Indikatorsubstanz von atmosphärischen PAKGemischen auf 8,7 x 10-5 (ng/m³)-1 geschätzt (WHO, 2000). Quantitativ betrachtet
haben PAK eine starke kanzerogene Potenz. Als Mittelungszeitraum ist der Jahresmittelwert angemessen, da kaum akute Wirkungen zu erwarten sind.
2.4
Spezielle Stoffe - eventuelle Indikatoren für den Flugbetrieb (Triebwerksemissionen)
Für den Kfz-Verkehr gibt es einige Komponenten, die zumindest in der Außenluft
als spezifisch für Motoremissionen gelten können, wie Benzol, Rußpartikel und zu
einem gewissen Grade auch Stickoxide. Die Suche nach einem Indikator, der spezifisch nur oder hauptsächlich von Flugzeugtriebwerken emittiert wird, hat bisher
keine Anhaltspunkte für einen solchen Indikator ergeben. In einer Analyse der in
der Literatur verfügbaren Daten wurde (Freie und Hansestadt Hamburg, 1996, Tesseraux et al., 1998) an Hand von Emissionsprofilen aus Triebwerken von Militärmaschinen (Spicer et al. 1994) keine Komponente gefunden, die ausschließlich oder
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I.TX
überwiegend die Flugzeugemissionen charakterisieren würde. Eickhoff et al. (1998)
haben die organischen Bestandteile von zivilen Triebwerken in einer ausführlichen
Studie untersucht. Dabei wurden die Emissionen an organischen Stoffen von zwei
Triebwerken im Triebwerkprüfstand bei verschiedenen Lastzuständen untersucht.
Die Profile der Emissionen wurden mit denen aus Dieselmotoren verglichen. Eine
Auswertung nach toxikologischer Relevanz (Tesseraux, 2000) ergab nach chemischen Gruppen unterteilt folgende Beurteilung:
Von den aliphatischen Kohlenwasserstoffen dominieren in den Triebwerksabgasen mengenmäßig die Stoffe n-Nonan, n-Dekan und n-Dodekan. Bei Dieselmotoremissionen spielen Aliphaten im Abgas während der Fahrt kaum eine Rolle.
Bei den Aromaten, zu denen auch das krebserzeugende Benzol zählt, finden sich
eine Reihe von geruchsintensiven Stoffen. Die Emissionen sind im Leerlauf höher
als bei höheren Lastzuständen und damit vollständigerer Verbrennung.
Bei den Carbonylen (Aldehyden und Ketonen), die wie die Aromaten geruchsintensive Stoffe enthalten, wurden keine Unterschiede im Vergleich zu Motoremissionen beobachtet. Im Leerlauf treten höhere Konzentrationen auf als bei höheren
Lastzuständen. Benzaldehyd und 4-Methylbenzaldehyd beispielsweise werden vom
Dieselmotor während der Fahrt in gleicher Menge wie von Triebwerken emittiert.
PAK wurden ebenfalls in Triebwerksemissionen analysiert. Die PAK-Emissionen
von Triebwerken zeigen keinen generellen Zusammenhang mit dem Schub, ein
spezifisches Profil mit einer oder mehreren dominierenden Komponenten konnte
nicht festgestellt werden. Aus der Literatur sind Untersuchungen bekannt, die nach
Flugzeugabgas-spezifischen PAK oder PAK-Muster geforscht haben. Spicer (1992
und 1994) und Dannecker (1983) stellten fest, dass die 20 in Triebwerksemissionen
identifizierten PAK genau denen entsprechen, die auch aus Quellen wie KfzVerkehr emittiert werden. Lediglich im Verhältnis mancher Einzelverbindungen unterscheiden sich die Emissionsprofile verschiedener PAK-Quellen. So wird Benzo(b)fluoranthen bei der Verbrennung im Triebwerk stärker gebildet als Benzo(j)fluoranthen, während es bei der Verbrennung im Kfz-Motor umgekehrt ist. Weiterhin wird betont, dass sich das PAK-Profil mit der Zeit, d. h. durch photochemische Reaktionen in der Atmosphäre verändern kann. Außerdem können bei der
Verbrennung mit Luft stickstoffhaltige PAK sogenannte Nitro-PAK entstehen. Bei
den Dieselmotoremissionen sind die Stoffe 1-Nitropyren und Nitrobenzanthron bekannt. Die Nitro-PAK werden überwiegend in der Gas-Phase gefunden, die toxikologisch relevanten PAK eher in der Partikelphase. Insgesamt werden jedoch in den
Emissionen viel weniger Nitro-PAK (wenige ng/m³) als PAK (wenige µg/m³) gefunden. Dem gegenüber steht eine meist geringere mutagene oder kanzerogene Wirksamkeit der Nitro-PAK im Vergleich zu den nicht substituierten PAK.
Schließlich ist zu erwähnen, dass aus Flugzeugtriebwerken kaum mit Emissionen
von PCB und halogenierten Dioxinen oder Furanen zu rechnen ist. Dies haben
auch Analysen von Eickhoff (1998) gezeigt. Ferner ist durch den Flugbetrieb ebenfalls nicht mit einer Belastung mit Schwermetallen im Abgas zu rechnen, da weder
der Treibstoff selbst noch Additive solche Stoffe enthalten. Welche Metalle möglicherweise in Partikeln z. B. durch Reifenabrieb vorkommen können, ist bisher nicht
bekannt (siehe hierzu die später in Kapitel 4.2 diskutierten aktuellen Untersuchungen).
34
2.5
I.TX
Immissions-Messungen zu triebwerksrelevanten Schadstoffen
1999 wurde im Rahmen des Mediationsverfahrens ein Gutachten „Humantoxikologische Bewertung der Emissionen“ (Ö9, Ökoinstitut, 1999) für den Frankfurter
Flughafen erstellt. Danach wurden die Stoffe „Benzol, Ethylbenzol, Mesitylen,
Naphthalin, PAK, Phenol, Styrol, Toluol und Xylole“ in Triebwerksemissionen
(nach den Messungen von Eickhoff et al., 1998) mengenmäßig für relevant gehalten. Mit Ausnahme des Mesitylen wurden für diese Stoffe „vorsorgeorientierte Umweltstandards“ abgeleitet und die duldbare Zusatzbelastung (als 1% gemäß der alten TA Luft) angegeben. Dieser Vorgehensweise kann nicht gefolgt werden, da 1%
- Zusatzbelastung keine toxikologische Begründung ist. Für eine Reihe dieser Stoffe bestehen (und bestanden) toxikologisch begründete und vorsorgeorientierte
Werte, die in Kapitel 3 dieses Gutachtens dargestellt werden. Darüber hinaus ist die
duldbare Zusatzbelastung nach der neuen TA Luft (2002) auf 3% angehoben worden.
Weiterhin wurden einige dieser – für relevant erachteten - Stoffe (Ethylbenzol, Styrol, 1,3,5-Trimethylbenzol = Mesitylen, Naphthalin und Phenol) in einem SonderMessprogramm an drei Messpunkten im Bereich des Flughafens Frankfurt in der
Luft gemessen (TÜV Umwelt Service, Süddeutschland, 1999, und in der Dokumentation zum 4. Seminar Luftschadstoffe der Kommission zur Abwehr des Fluglärms
für den Flughafen Frankfurt vom 9. Mai 2000 Vortrag Liebl, K.). Alle wurden mittels
aktiver Probenahme, die Komponenten Ethylbenzol, Styrol und 1,3,5Trimethylbenzol zusätzlich mittels passiver Probenahme, erfasst. Die meisten
Messwerte lagen unter der Nachweisgrenze. Etwas höhere Werte traten am Messpunkt in der Nähe des Kfz-Verkehrs auf verglichen mit den Messpunkten in der Nähe der Start- und Landebahn. Toxikologisch sind alle gemessenen Konzentrationen
unbedenklich. Des weiteren wird durch diese Messungen gezeigt, dass es sich bei
den ausgewählten Stoffen nicht um typischerweise oder gar spezifisch von Triebwerken emittierte Stoffe handelt, sondern diese vorwiegend vom Kfz-Verkehr freigesetzt werden.
2.6
Flughafen-spezifische Luftbelastungen – Messungen im Bereich von Großflughäfen
Hervorzuheben ist hier eine aktuelle Untersuchung über die Luftbelastung im Umfeld eines der größten Verkehrsflughäfen der Welt, dem Chicagoer O´Hare Airport
(Illinois Environmental Protection Agency, 2002). Von Juni bis Dezember 2000
wurden Luftschadstoffkonzentrationen in einem Messprogramm in der Nähe des
Flughafens und an anderen Orten im Chicagoer Raum erfasst. Diese Messungen
sind Teil einer US-amerikanischen Strategie, die im Rahmen des Federal Clean Air
Act (dem US-amerikanischen Bundesgesetz für saubere Luft) entwickelt wurde. Sie
sieht vor, gesundheitsgefährdende Luftschadstoffe zu identifizieren, zu messen und
das Risiko durch solche Stoffe zu reduzieren. Bestandteil dieser Strategie ist ein
Plan, der das Ziel hat, 75% der Krebsinzidenz durch Luftschadstoffe aus stationären Quellen reduzieren, unter besonderer Berücksichtigung der städtischen Luftbelastung. In der Tabelle 2-1 sind die Konzentrationsbereiche der gemessenen Stoffe
oder Stoffgruppen an 5 Messorten dargestellt (nicht aufgeführt sind Stoffe, die nicht
nachweisbar waren: Acrolein, 1,1,2,2-Tetrachlorethan, Vinylchlorid oder die hier
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nicht relevant erschienen, da hier nicht mit nennenswerten Konzentrationen in der
Außenluft zu rechnen ist: Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Ethylendichlorid) .
Tab. 2-1
Gemessene Schadstoffe und Konzentrationsbereiche (als Mittelwerte) an 5 Messorten im Bereich des Chicagoer Flughafens und im Raum Chicago.
(Illinois Environmental Protection Agency, 2002)
Schadstoff
Konzentrationsbereich
Einheit
Acetaldehyd
1,1 – 2,0
µg/m³
Formaldehyd
1,8 – 4,2
µg/m³
1,3-Butadien
0,05 – 0,22
µg/m³
Benzol
1,0 – 21,8
µg/m³
Toluol
3,0 – 7,6
µg/m³
Xylole
1,8 – 4,0
µg/m³
Methylenchlorid (=Dichlormethan)
0,4 - 1,4
µg/m³
Perchlorethylen
3,5 – 4,1
µg/m³
Trichlorethylen
0,5 – 7,6
µg/m³
Arsen
0,7 – 1,1
ng/m³
Beryllium
0,1 – 0,5
ng/m³
Cadmium
2,0 – 2,7
ng/m³
Chrom
2,9 – 9,2
ng/m³
Blei
12,0 – 22,7
ng/m³
Mangan
17,5 – 139,9
ng/m³
Nickel
4,6 – 8,6
ng/m³
PAK gesamt
140 - 298
ng/m³
Dioxine gesamt
1,4 – 2,4
pg/m³
Die Ergebnisse dieses Messprogramms können wie folgt zusammengefasst werden:
• Die durchschnittlichen Konzentrationen der gemessenen Stoffe auf dem
O´Hare Flughafen sind vergleichbar mit den an anderen Messstellen im
Chicagoer Raum ermittelten Werten. Die Werte sind typisch für die derzeitige Luftbelastung in anderen großen US-amerikanischen Städten.
• Von allen Chicagoer Messorten wies nicht der Messpunkt nahe am Flughafen die höchsten Werte auf, sondern der im industrialisierten Südosten Chicagos.
• Die Emissionen des Flughafens haben einen Einfluss auf die Luftqualität in
den angrenzenden Gemeinden, aber die Immissionskonzentrationen sind
nicht höher als in einer typischen städtischen Umgebung.
36
I.TX
Diese Messungen zeigen, dass selbst bei einem sehr verkehrsreichen Flughafen
die Luftbelastung in der Umgebung nicht höher ist als in großen Städten oder in der
Umgebung von Industrieanlagen. Weiterhin kann festgestellt werden, dass keine
der gemessenen Schadstoffkomponenten als typisch für Flughafenemissionen angesehen werden kann.
2.7
Geruch
Viele der organischen Stoffe, die in Triebwerks- und Kfz-Emissionen vorhanden
sind und auch beim Verdunsten von Kraft- und Treibstoff frei werden, haben einen
typischen Geruch. Die Mischung der geruchsintensiven Stoffe ist für die Nase meist
gut erkennbar und einem Emittenten zuzuordnen. Der Geruch von Triebwerksemissionen und der von Dieselfahrzeugen ist unterscheidbar – zumindest für Personen
mit geübtem Geruchssinn. Aus Sicht der Chemie ist es weit weniger eindeutig, dem
Geruch eines Stoffgemischs bestimmte Verbindungen zuzuordnen. Als geruchsintensiv sind Aromaten und Aldehyde bekannt. Für die Ermittlung einer möglichen
Belästigung durch Geruch verlässt man sich daher auf die Nase. In der Geruchsimmissionsrichtlinie (GIRL, 1998) wird nach festgelegtem Begehungsprotokoll die
Geruchshäufigkeit mit Hilfe von Probanden bestimmt. Die GIRL ist das derzeit national anerkannte maßgebliche Regelwerk zur Feststellung von Geruchsimmissionen. Sie wurde 1998 vom LAI verabschiedet. Die im Rahmen des PFV durchgeführte Geruchsprognose (argumet, 2006, Gutachten G20) kommt auf Basis von Berechnungen und Messungen zu folgenden Ergebnissen:
•
•
•
Im Planungsfall kommen die höchsten Geruchswahrnehmungs-Häufigkeiten
im Bereich der Ortschaft Kelsterbach vor. Diese liegen aber bezüglich ihrer
Häufigkeit mit 8% der Jahresstunden unter 10 % der Jahresstunden und
sind somit nach der GIRL (Geruchsimmissionsrichtlinie) nicht als schädliche
Umwelteinwirkungen zu klassifizieren.
Im Bereich aller weiteren betrachteten Gemeinden wird der Immissionswert
(für die Gesamtbelastung) ebenfalls unterschritten oder die flugverkehrsbedingte Zusatzbelastung ist im Planungsfall nach der GIRL als irrelevant zu
bewerten.
Im Vergleich zum Prognosenullfall 2020 errechnet sich für den Planungsfall
2020 außerhalb des Flughafengeländes eine maximale Erhöhung der flugverkehrsbedingten Geruchswahrnehmungshäufigkeiten um 2% der Jahresstunden. Kleinräumig, südlich an das Flughafengelände angrenzend betragen die Erhöhungen bis 8 %. Wohnbevölkerung ist davon nicht betroffen. In
den umliegenden Ortschaften beträgt die maximale Erhöhung bis 2% der
Jahresstunden.
Nach diesen Berechnungen treten in einigen der umliegenden Gemeinden zwar
Geruchswahrnehmungen durch den Flugverkehr auf, sie liegen aber bezüglich ihrer
Häufigkeit unter 10 % und sind somit nach der GIRL nicht als schädliche Umwelteinwirkungen zu klassifizieren. Anzumerken ist in diesem Zusammenhang, dass die
vorgelegten Berechnungen auf pessimistischsten Annahmen beruhen. Die Häufigkeit von Geruchseinwirkungen wird durch die Berechnung somit eher überschätzt
als unterschätzt. Gesundheitliche Beeinträchtigungen für Anwohner des Flughafens
sind durch flughafenbedingte Gerüche – zumindest als alleinigem Faktor - nach
diesen Daten nicht anzunehmen.
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37
2.8
I.TX
Wechselwirkungen
Die Exposition von Menschen in der Außenluft ist immer eine Exposition gegenüber
Gemischen von Schadstoffen. Aus epidemiologischen Studien zu den gesundheitlichen Wirkungen von Luftbelastungen ist es daher schwierig zu bestimmen, welcher
Stoff für welchen Effekt verantwortlich ist und ob synergistische oder antagonistische Wirkungen beteiligt sind (Touloumi et al., 1997). Diese Frage ist in der Epidemiologie intensiv diskutiert worden. Eine Schlussfolgerung aus der Zusammenschau der epidemiologischen Literatur zu Wirkungen von Luftbelastungen ist, dass
die Assoziation zwischen Luftschadstoffgemischen und Morbidität und Mortalität
überwiegend durch die Partikel (insbesondere die ultrafeinen) bestimmt wird. Begründung dafür ist, dass solche Zusammenhänge auch in Gegenden beobachtet
werden, in denen die Luftbelastung mit gasförmigen Schadstoffen gering ist (WHO,
1996). Die einzige Ausnahme scheint Ozon zu sein, das einen direkten Zusammenhang mit gesundheitlichen Effekten aufweist. Dennoch können Partikel oder
Ozon nicht als alleinige Indikatoren für Luftbelastungen dienen, da vor allem auch
experimentell Wechselwirkungen zwischen Schadstoffen nachgewiesen sind. Auch
gibt es Hinweise dafür, dass ein Schadstoff die Empfindlichkeit gegenüber einem
anderen Stoff steigert. Als Beispiel können VOC genannt werden, von denen bestimmte Gruppen als Reizstoffe auf die oberen Atemwege wirken und damit die
Empfindlichkeit gegenüber anderen Komponenten wie NO2 oder feinen Partikeln
erhöhen.
Erwähnt werden sollen auch mögliche Kombinationswirkungen zwischen Luftschadstoffen und Lärm. Eine Reihe von Studien zur Luftbelastung hat einen Zusammenhang zwischen der Höhe der Belastung – insbesondere bei den feinen
Partikeln - und Wirkungen auf das Herz-Kreislauf-System bis hin zur Erhöhung des
Herzinfarktrisikos ergeben. Es wurde nachgewiesen, dass akute Atemwegsinfektionen das Risiko, an einem akuten Herzinfarkt zu sterben, erhöhen (Meier et al.,
1998). Länger bekannt sind Studien zum Lärmbedingten Herzinfarktrisiko durch berufliche Belastung, sowie auch der Zusammenhang zwischen StraßenverkehrslärmBelastung und ischämischen Herzkrankheiten. Das Herzinfarktrisiko (nach den Daten der Berliner Studie von Babisch et al., 1994) wurde quantifiziert und mit anderen umweltbedingten Risiken verglichen (Boikat et al., 1998). In die vorliegende Untersuchung gehen solche Erwägungen nicht ein, da sich nicht zuverlässig feststellen lässt, wie weit sich beide Einflussfaktoren tatsächlich gegenseitig verstärken
und eine Quantifizierung daher nicht möglich ist.
Gerüche stellen in Abhängigkeit von der Dauer und Häufigkeit der Belastung eine
gesundheitliche Belästigung dar. Wenngleich dies hier nach den im Kapitel 2.7 dargestellten Erhebungen unwahrscheinlich ist, ist es theoretisch vorstellbar, dass eine
solche Belästigung als Stress zu physiologischen Veränderungen führt wie sie allgemein für Stressbelastungen bekannt sind. Letztlich ist auch Stress eine Ursache
für ein erhöhtes Herzinfarktrisiko. Das Ausmaß solcher Wirkungen und des möglichen Zusammenwirkens solcher Faktoren ist schwierig zu ermitteln und wenn überhaupt am ehesten durch einen integrierten Ansatz wie in einer Studie zum Gesundheitszustand von Personen, die all diesen Faktoren ausgesetzt sind, heraus zu
finden.
Die einzige bisher vorliegende Studie dieser Art ist die Untersuchung zum Amsterdamer Flughafen (Health Council of the Netherlands, 1999). Anlass der Studie war
38
I.TX
der Ausbau des Amsterdamer Flughafens Schipol. Als Einflussfaktoren auf die Gesundheit wurden Luftschadstoffe, Lärm, Unfälle, Import von Infektionskrankheiten
neben Einflüssen auf die Umwelt untersucht. Das Fazit der Studie war, dass es
keine Hinweise darauf gibt, dass die Luftverschmutzung in der Nähe von Flughäfen
ein höheres Gesundheitsrisiko darstellt als (Kfz-Verkehr-belastete) Stadtluft.
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40
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I.TX
3
Darstellung der bestehenden Bewertungsmassstäbe
3.1
Empfehlungen (WHO) für die betrachteten Luftschadstoffe
Die WHO hat im Jahr 2000 eine Revision der Luftqualitäts-Leitlinien von 1986 herausgebracht (Air Quality Guidelines, 2000). Ein Vorläufer dieser Aktualisierung war
als Internet-Version bereits vorher verfügbar. Darin werden für eine Reihe von
Schadstoffen Leitwerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit abgeleitet und
begründet, so auch eine Bewertung der gesundheitlichen Risiken von Ozon, NO2,
SO2, Partikeln und CO. Diese Leitwerte bilden die Grundlage für die Neufestlegung
von Grenzwerten in der EU. Eine weitere Aktualisierung der WHO LuftqualitätsLeitlinien für Partikel, Ozon, Stickstoffdioxid und Schwefeldioxid erschien im Jahr
2005 (WHO, 2006). In der Tabelle 3-1 sind die jeweils aktuellsten Leitwerte der
WHO für alle hier betrachteten Schadstoffe zusammengestellt.
Ob ein Stoff krebserzeugend ist, wird zunächst an Hand der vorliegenden Untersuchungen qualitativ bewertet. Die IARC (International Agency of Research on Cancer), eine Organisation der WHO, bewertet Stoffe und Stoffgruppen hinsichtlich ihrer kanzerogenen Eigenschaften und stuft sie in Kategorien ein: 1A eindeutig
krebserregend für den Menschen, 2A wahrscheinlich krebserzeugend für den Menschen, begrenzte Evidenz, (eindeutig krebserregend im Tierversuch) und 2B wahrscheinlich krebserzeugend für den Menschen, unzureichende Evidenz (Verdacht
auf krebserzeugende Wirkung). Einstufungen für Arbeitsstoffe gibt es auch in der
EU und national (MAK-Kommission der DFG). Die Einstufungskriterien für krebserzeugende Stoffe gemäß Anhang VI der EU-Richtlinie 67/548/EWG lauten wie folgt:
Kategorie 1: Stoffe, die beim Menschen bekanntermaßen krebserzeugend wirken.
Kategorie 2: Stoffe, die als krebserzeugend angesehen werden sollten. Es bestehen hinreichende Anhaltspunkte zu der Annahme, dass die Exposition eines Menschen gegenüber dem Stoff Krebs erzeugen kann.
Kategorie 3: Stoffe, die wegen möglicher krebserzeugender Wirkung beim Menschen Anlass zur Besorgnis geben, über die jedoch ungenügende Informationen für
eine befriedigende Beurteilung vorliegen.
Für kanzerogene Stoffe gibt die WHO ein sogenanntes unit risk (UR) an.
Das UR (Unit risk) ist eine quantitative Angabe zur krebserzeugenden Potenz eines
Stoffes. Es ist definiert als das zusätzliche Risiko einer Population an Krebs zu
sterben bei lebenslanger (70 Jahre) Exposition mit einer Substanz in einer Konzentration von 1µg/m³. Dies bedeutet z. B. für Benzol, dass 6 Personen aus einer Population von 1 Million theoretisch an Benzol-verursachtem Krebs erkranken, bzw.
sterben werden, wenn diese lebenslang einer Konzentration von 1µg/m³ ausgesetzt
ist. Bei den PAH wird Benzo(a)pyren als Indikator für die Exposition gegenüber
PAK-Gemischen gewählt, das heißt die Konzentrationsangabe - hier 1 ng/m³ bezieht sich auf die Konzentration an BaP, das Risiko jedoch auf die Gesamtheit des
Gemisches der PAH in der Luft. Das UR wird aus Studien, zumeist epidemiologischen Studien, in denen die Personen am Arbeitsplatz den jeweiligen Stoffen lange
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Zeit ausgesetzt waren, abgeschätzt. Unter der Annahme einer linearen Beziehung
zwischen Dosis und Tumorhäufigkeit, wird dabei in den Bereich der sehr viel niedrigeren umweltrelevanten Konzentrationen extrapoliert. Für einige Stoffe wie z. B.
Dieselruß kann das UR aber auch aus Tierversuchen ermittelt werden, wenn die
Studien am Menschen nicht aussagekräftig genug sind.
Tab. 3-1:
Luftqualitäts-Leitwerte der WHO (ausgewählte Stoffe).
* Unit Risk, Erläuterungen im Text
Stoff
Klassische Luftschadstoffe
Kohlenmonoxid
Ozon
Stickstoffdioxid
Schwefeldioxid
Partikel
PM2,5
PM10
Benzol
PAH (BaP)
Toluol
Leitwert / UR*
Mittelungszeitraum
100 mg/m³
60 mg/m³
30 mg/m³
10 mg/m³
100 µg/m³
200 µg/m³
40 µg/m³
500 µg/m³
125 µg/m³
50 µg/m³
15 min
30 min
1 Std.
8 Std.
8 Std.
1 Std.
Ein Jahr
10 min
24 Std.
Ein Jahr
25 µg/m³
10 µg/m³
50 µg/m³
20 µg/m³
24 Std.
ein Jahr
24 Std.
ein Jahr
6 x 10-6 (µg/m³)-1
8,7 x 10-5 (ng/m³)-1
0,26 mg/m³
UR / Lebenszeit
UR / Lebenszeit
Woche
Nach neuen epidemiologischen Studien - Zeit-Reihen-Studien -, die in den 80iger
und 90iger Jahren zuerst in den USA durchgeführt wurden (SCHWARZ et al. 1996),
kann für Partikel und Ozon keine Wirkungsschwelle für nicht-kanzerogene Effekte
angeben werden. Stattdessen wird die Bewertung der Wirksamkeit in einer Expositions-Wirkungs-Beziehung angegeben, bei denen geringe Änderungen der täglichen Konzentrationen mit gesundheitlichen Effekten korreliert werden. Ein Beispiel
dafür gibt Tabelle 3-2.
42
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Tab. 3-2:
Geschätzter Anstieg von gesundheitlichen Effekten über eine dreitägige Beobachtungsperiode bei zwei Partikelkonzentrationen (WHO).
Geschätzte Zahl gesundheitlicher Effekte in einer Bevölkerung von 1 Million Menschen mit durchschnittlich 80 Todesfällen (in einer 3 Tagesperiode), 60 Krankenhausbesuchen wegen Atembeschwerden und 10.000 Asthmatikern, die Bronchodilatoren benutzen / oder Asthmasymptome an einem bestimmten Tag haben.
* Zahl der Personen; + Effekte können in der gleichen Person auftreten
Effekt Indikator
Mortalität
Krankenhausbesuch wegen
Atemwegserkrankungen*
Personentage mit Bronchodilatorengebrauch (Asthmatiker)* +
Personentage mit Symptomverschlimmerung (Asthmatiker)* +
100 µg/m³ PM10
Zahl
%
8
10
12
20
200 µg/m³ PM10
Zahl
%
16
20
24
40
21 000
70
42 000
140
15 000
50
30 000
100
Wenn die WHO statt eines Leitwertes (Konzentrationsangabe) ein UR oder eine
Expositions-Wirkungsbeziehung angibt, empfiehlt sie für die Ableitung von Standards neben anderen Kriterien empfindliche Personengruppen (Kinder, Kranke, Alte) zu berücksichtigen. Diese Kriterien sind bei der Angabe einer LeitwertKonzentration bereits weitgehend eingeflossen. Die große interindividuelle Variabilität bei Exposition und Wirkung von Partikeln bedeutet andererseits, dass es keinen
Standard- oder Leitwert geben kann, der einen universellen Schutz für jedes Individuum vor möglichen Partikelwirkungen bietet.
3.2
Grenzwerte (EU, national)
Grenzwerte sind in nationalen Gesetzen, Verordnungen und Verwaltungsvorschriften enthalten und werden zunehmend beeinflusst durch Vorgaben auf EU-Ebene.
Grenzwerte für Luftschadstoffe zum Schutz der menschlichen Gesundheit werden
auf Basis der EG-Rahmenrichtlinie 96/62/EG vom 27. Sept. 1996 über die Beurteilung und Kontrolle der Luftqualität festgelegt. Diese Rahmenrichtlinie löst Einzelrichtlinien für einige Luftschadstoffe ab und legt fest, für welche Stoffe Regelungen
in Tochterrichtlinien getroffen werden. In diesen Tochterrichtlinien (insgesamt 4)
werden neben anderen detaillierten Bestimmungen (z.B. zu Messstandorten und
Analytik) Grenzwerte und zum Teil Zielwerte für die einzelnen Komponenten festgelegt. Dieses Konzept löst die früheren Regelungen für einzelne Komponenten ab
und umfasst nun alle wesentlichen Komponenten nach heutigem Kenntnisstand.
Grundlage der Grenzwerte in den EG-Richtlinien sind die Leitwerte der WHO, dies
ist im 5. Rahmenprogramm der EU zur Umwelt festgelegt. Eine direkte Übernahme
der WHO-Leitwerte als Grenzwerte ist nicht in jedem Fall möglich, da bei der Festlegung eines Grenzwertes außer der gesundheitlichen Begründung auch KostenNutzen-Abwägungen und politische Erwägungen eine Rolle spielen. Ein Grund,
keinen gesetzlich verbindlichen Grenzwert festzulegen, ist gegeben, wenn es keinen unmittelbar fassbaren Emittenten gibt wie dies beim Ozon der Fall ist. Hier wird
der Leitwert der WHO als Zielwert übernommen. Für weitere Stoffe sind bislang
keine Zielwerte festgelegt worden. Es zeichnet sich jedoch ab, dass für die Stoffe
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der 4. Tochterrichtlinie (PAH, Arsen, Quecksilber, Nickel, Cadmium) Zielwerte formuliert werden. Den soweit in den Tochterrichtlinien mit Grenzwerten geregelten
Stoffen liegt jedoch das Konzept der „strengen“ Grenzwerte in Kombination mit
Fristen, bis wann die Grenzwerte endgültig einzuhalten sind, zugrunde, was sich
schon daran zeigt, dass in einigen Fällen die Leitwerte der WHO direkt als EGGrenzwerte umgesetzt wurden. Dies gilt für NO2 Jahresmittelwert und Stundenmittel, für SO2 24-Stundenmittel und für CO 8-Stundenmittel. Damit sind die jetzigen
Grenzwerte den früheren – in Einzelrichtlinien der EU zu Luftschadstoffen festgelegten - Zielwerten, die zumeist auch einen Zukunftshorizont hatten, bis wann man
sie einhalten könnte, ähnlich.
Klar zum Ausdruck kommt die Bedeutung der jetzigen Grenzwerte bei den kanzerogenen Stoffen. Für Stoffe, die anerkannt krebserzeugend sind, gab es bisher keine Grenzwerte für die Luft. Selbst am Arbeitsplatz werden sie unter dem Aspekt der
Minimierung als TRK-Werte (Technische Richtkonzentrationen) geführt. Nach der
bislang weitgehend akzeptierten Vorstellung gibt es für kanzerogene Stoffe keine
Dosis ohne Effekt, theoretisch ist nur eine Null-Exposition ein Null-Risiko. Dennoch
gibt es Risiken, die als vernachlässigbar klein eingestuft werden im Verhältnis auch
zu anderen (Nicht-Schadstoff-)Risiken gleichen Schweregrades. So ist es weitgehend Konsens, dass ein Risiko von 1 : 1.000.000 einer sogenannten „virtually safe
dose“ (einer unbedenklichen Dosis) oder „virtually safe concentration“ (einer unbedenklichen Konzentration) entspricht. Die EG hat sich darauf verständigt, dieses
Risiko bei der Festlegung ihrer Grenzwerte für die kanzerogenen Stoffe als Ausgangspunkt zu wählen. Das heißt, ein Grenzwert der in der Höhe diesem Risiko
entspricht, ist dem Sinne nach ein Zielwert, eine für die menschliche Gesundheit
unbedenkliche Konzentration. Allerdings ist die Festlegung eines Grenzwertes auf
diesem Risikoniveau schwierig, da weitere Kriterien, wie Kosten-Nutzen-Analysen,
technische Machbarkeit (Nachweisgrenze bei Messungen, etc.) bei der Grenzwertfestlegung eine Rolle spielen.
In der Tabelle 3-3 werden die bisher in der EG festgelegten Grenzwerte und Zielwerte für die hier berücksichtigten Stoffe dargestellt. Darunter ist bislang erst ein
kanzerogener Stoff, das Benzol. Für Partikel wurde wie ausgeführt ein Grenzwert
auf Basis einer Dosis-Wirkungsbeziehung abgeleitet.
In der dritten Tochterrichtlinie (2002/3/EG) wurde zum Schutz der menschlichen
Gesundheit ein Zielwert für Ozon festgelegt. Dieser Wert beträgt 120 µg/m³ als 8Std.-Mittel und entspricht damit direkt der WHO-Empfehlung.
In der 4. und letzten Tochterrichtlinie werden die Stoffe Arsen, Cadmium, Nickel,
Quecksilber und PAK geregelt. Von diesen Stoffen ist hier die Gruppe der PAK bedeutsam. Als Indikator dient Benzo(a)pyren (BaP), für das ein Zielwert von 1 ng/m³
BaP (entsprechend einem Risiko von 1 x 10-4) festgelegt wurde. Für die Stoffe Arsen, Cadmium, Nickel und Quecksilber wurden keine Grenzwerte, sondern ebenfalls Zielwerte eingesetzt.
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Tab. 3-3:
EU-Grenzwerte und -Zielwerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit
Schadstoff
Grenzwert (µg/m³)
1.Tochterrichtlinie (1999/30/EG)
SO2
350 (1 Std.-Mittel, < 24 Überschreitungen / Jahr)
125 (24 Std.-Mittel, ≤ 3 Tage / Jahr)
NO2
Partikel
Blei
40 (Jahresmittel)
200 (1 Std.-Mittel, < 18 Überschreitungen / Jahr)
40 (PM10, Jahresmittel)
20 (PM10, Jahresmittel)
50 (PM10 ,24 Std.-Mittel, < 35 Überschreitungen / a)
50 (PM10 ,24 Std.-Mittel, < 7 Überschreitungen / a)
0,5 (Jahresmittel)
einzuhalten ab
1.1.2005
1.1.2005
1.1.2010
1.1.2010
1.1.2005 (Stufe 1)
1.1.2010 (Stufe 2)*
1.1.2005 (Stufe 1)
1.1.2010 (Stufe 2)*
1.1.2005
2. Tochterrichtlinie (2000/69/EG)
Benzol
5 (Jahresmittel)
1.1.2010
CO
1.1.2005
10 mg/m³ ( 8 Std.-Mittel)
Schadstoff
Zielwert (µg/m³)
Ozon
120 (max. 8 Std.-Mittel, < 25 Überschreitungen / Jahr)
Schadstoff
Zielwert (ng/m³)
Benzo(a)pyren
1 (Jahresmittel)
1.1.2010
(2010 Berichtspflicht)
*1 unter dem Vorbehalt einer Überprüfung. Die Stufe 2 ist im revidierten Entwurf der
Luftqualitätsrichtlinie, Stand 25. Oktober 2006, nicht mehr enthalten; stattdessen
werden Expositionsreduktionsziele, Ziel- und Grenzwerte für PM2,5 eingeführt.
Die Grenzwerte der EG-Richtlinien müssen innerhalb bestimmter Fristen in das nationale Recht der Mitgliedsstaaten übernommen werden. In Deutschland geschieht
dies im BImSchG, der 22. BImSchV und der TA Luft. Gesetz, Verordnung und die
Verwaltungsvorschrift wurden 2002 novelliert. In der neuen 22. BImSchV werden
sowohl die bisherigen Werte (Umsetzung der Vorläufer-Richtlinien in der EU) als
auch die neuen Werte aus den bereits in Kraft getretenen Tochterrichtlinien aufgeführt.
In der folgenden Tabelle 3-4 werden die neuen Werte der 22. dargestellt. In die TA
Luft (Novelle vom 26.06.2002) werden ebenfalls die Grenzwerte der EU übernommen. Nicht aufgenommen wird CO, da die Messwerte national in der Außenluft überall deutlich unter den vorgesehenen Grenzwerten liegen. Für SO2 hingegen wird
ein Jahresmittelwert zum Schutz der menschlichen Gesundheit eingeführt, der nicht
aus der EU-Richtlinie stammt, sondern dem Leitwert der WHO entspricht.
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Tab. 3-4:
Nationale Grenzwerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit
22. BImSchV (vom 11.09.2002)
SO2
Stundenmittelwert mit 24
zugelassenen Überschreitungen / Jahr
24-Stundenmittelwert mit 3
Alarmschwelle an drei aufeinander folgenden Stunden
gemessen
Jahresmittelwert
NO2
Stundenmittelwert mit 18
Jahresmittelwert
Alarmschwelle an drei aufeinander folgenden Stunden
gemessen
PM10
24-Stundenmittelwert mit 35
TA Luft (26.06.2002)
350 µg/m³
Einzuhalten ab
1.1.2005
125 µg/m³
350 µg/m³
125 µg/m³
500 µg/m³
50 µg/m³
200 µg/m³
Einzuhalten ab
1.1.2010
40 µg/m³
400 µg/m³
50 µg/m³
200 µg/m³
40 µg/m³
Einzuhalten ab
1.1. 2005
50 µg/m³
Die 33. BImSchV setzt die Zielwerte der EG für Ozon zum Schutz der menschlichen Gesundheit und der Vegetation in nationales Recht um.
3.3
Richtwerte
Für einige der hier behandelten Stoffe gibt es weder Grenzwerte noch Empfehlungen der WHO. Insbesondere für diese Stoffe sollen Richtwerte nationaler Expertengremien herangezogen werden. Richtwerte sind weniger verbindliche Werte als
Grenzwerte. Sie werden meist von nicht-staatlichen Institutionen veröffentlicht (Beispiel: VDI-DIN-Kommission Reinhaltung der Luft: Maximale Immissions-Werte zum
Schutz der Allgemeinheit und LAI- Immissionswerte für die Außenluft zum Schutz
der Allgemeinheit.)
Die MIK-Werte des VDI und die Immissionswerte des LAI sind rein toxikologisch
abgeleitete Werte und enthalten keine Elemente eines Grenzwertes wie technische
Machbarkeit oder Kosten/Nutzen-Abwägungen (Koch, 1998).
Nachfolgend werden die Richtwerte für die im Rahmen dieses Gutachtens vorkommenden Stoffe genannt, auch für solche, für die bereits Grenzwerte existieren
(Tab. 3-5 und Tab. 3-6).
46
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Tab. 3-5:
MIK-Werte des VDI
Stoff
Schwebstaub
SO2
NO2
Ozon
CO
Tab. 3-6:
Kurzzeitwert
500 µg/m³ (1 Std.)
250 µg/m³ (24 Std.)
1000 µg/m³ (0,5 Std.)
300 µg/m³ (24 Std.)
50 µg/m³ (24 Std.)
120 µg/m³ (0,5 Std.)
100 µg/m³ (8 Std.)
50 mg/m³ (0,5 Std.)
10 mg/m³ (24 Std.)
Langzeitwert (Jahr)
75 µg/m³
VDI-Richtlinie
2310, Blatt 19 (1992)
2310, Blatt 11 (1984)
20 µg/m³
2310, Blatt 12 (2004)
2310, Blatt 15 (2000)
10 mg/m³
2310, Blatt 13 (1992)
Immissionsbegrenzende Werte des LAI
Stoff
Wirkung Schutzobjekt
Wert (Jahresmittel)
Umsetzung
Toluol
Vorsorge, toxische Wirkung ZNS
Vorsorge, toxische Wirkung ZNS
Toxische Wirkung,
Krebs-Verdacht
Lungentoxizität
30 µg/m³
Zielwert
30 µg/m³
Zielwert
60 µg/m³
Orientierungswert
10 ng/m³
Zielwert
Xylole
Styrol
Nickel
Der LAI hat auch für krebserzeugende Stoffe Richtwerte für die Außenluft abgeleitet
(LAI 1992). Für 7 ubiquitär vorkommende Stoffe oder Stoffgruppen wurden auf Basis der toxikologisch abgeschätzten URs in einem Synthesemodell Risiken durch
bestehende Außenluftbelastungen im städtischen und ländlichen Raum errechnet.
Das Summenrisiko für den ländlichen Raum betrug 1 : 5000, für das städtische Umfeld 1 : 1000. Die Richtwerte wurden auf Basis eines dazwischen liegenden Risikos
von 1: 2500 angegeben und als Zielwerte definiert. Die daraus für die Luftreinhaltung und für die Sonderfallprüfung nach TA Luft (Orientierungswerte) ermittelten
Werte des LAI sind in Tabelle 3-7 aufgeführt. Sie sind als Jahresmittelwerte zu verstehen und gelten bei gleichzeitigem Vorhandensein aller Komponenten. Diese
Werte des LAI, die im Rahmen der alten TA Luft (1986) angewendet wurden, wurden überarbeitet, um sie den Vorgaben der neuen TA Luft (2002) anzupassen. Dabei wurde das dem Grenzwert der EU für Benzol zu Grunde liegende Risiko als
„akzeptables“ Risiko für die anderen Stoffe als Einzelstoffe als Basis gewählt. Diese
Werte sind in der Tabelle 3-7 ergänzt.
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Tab. 3-7:
Flächenbezogene immissionsbegrenzende Werte des LAI für krebserzeugende
Stoffe
(LAI 1992, LAI-Beschluss 10/1994; Spalte „Neu 2005“: LAI-Beschluss 03/2005)
Stoff, Stoffgruppe
Zielwert für die großräumige Luftreinhalteplanung
(Risiko 1 : 2500)
Neu 2005
5 ng/m³
Orientierungswert
für die Sonderfallprüfung nach TA
Luft (Risiko
1 : 1000)
13 ng/m³
Arsen und Verbindungen
Asbest
Benzol
Cadmium und
Verbindungen
Rußpartikel
BaP (PAK)
TCCD/PCDD
(2,3,7,8 TCDD)
Chrom
Cr(VI)
88 Fasern/m³
2,5 µg/m³
1,7 ng/m³
220 Fasern/m³
6 µg/m³
4 ng/m³
220 F/m³
5 µg/m³
5 ng/m³
1,5 µg/m³
1,3 ng/m³
16 fg/m³
4 µg/m³
3 ng/m³
40 fg/m³
**
1 ng/m³
-
17 ng/m³ *
-
-
(17 ng/m³)
1,7 ng/m³
6 ng/m³
* der Wert wurde später nach den Vorgaben des Synthesemodells ergänzt
** Ruß wurde für die Sonderfallprüfung in der Neubearbeitung nicht betrachtet, da
bei Anlagen im Verhältnis zum Straßenverkehr nicht relevant
3.4
Index-Werte
Es hat immer wieder Versuche gegeben, die Luftbelastung mit Hilfe von IndexWerten insgesamt zu beurteilen. Zum einen soll dabei ein Wert als Bewertung für
alle Schadstoffe dienen, zum anderen ist es der Versuch, die jeweilige Belastungshöhe in Bezug zu Grenzwerten zu erfassen. Eine zusammenfassende Wirkungsbeurteilung ist zwar wünschenswert, vor allem auch im Rahmen dieses Vorhabens.
Zu bedenken ist, dass die betrachteten Schadstoffe z. T. selbst Indikatoren sind
und keineswegs alle Wirkungen einer Schadstoffgruppe der jeweiligen Indikatorsubstanz allein zugeschrieben werden können. Außerdem wirken nicht alle Schadstoffe gleichsinnig, d. h. sie betreffen nicht dieselben Körperfunktionen und –organe
in gleicher Weise.
Ein Tages-Luftqualitätsindex (TLQ) ist im Auftrag der Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg (FoBiG, 2001) entwickelt worden. Diese Indizes wurden
für Einzelschadstoffe unter Einbeziehung toxikologischer Überlegungen und der
Grenzwerte der EU in Form von Wertgrenzen festgelegt. Für die Schadstoffe NO2,
SO2, CO, O3 und PM10 werden Wertgrenzen genannt, die mit einem Index von 1
bis 6 und mit Bewertungen von „sehr gut“ bis „sehr schlecht“ im Sinne eines Schulnoten-Systems belegt werden. Die Trennlinie zwischen „ausreichend“ und
„schlecht“ markiert jeweils der Kurzzeit- (Tages-)Grenzwert der EU. Die Kompatibilität dieser Kurzzeit-Indizes mit Langzeiteffekten und nicht einbezogenen Substan-
48
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zen wurde auch geprüft. Das Ergebnis war, dass es bei den 5 Stoffen zu begrenzten Widersprüchen zwischen der Beurteilung der Luftqualität nach Langzeitkriterien
bzw. Kurzzeitkriterien kommen kann. So führt die Langzeitbelastung der Luft vor allem mit NO2 und Partikeln zu einer Verschlechterung der Luftqualität, die im Kurzzeitindex nicht zum Ausdruck kommt. Die Aussage des TLQ wird ferner durch die
Langzeitbelastungen mit darin nicht berücksichtigten krebserzeugenden Stoffen
(Benzol, PAK) eingeschränkt. Dieser Tages-Luftqualitätsindex wurde zur Information der Bevölkerung entwickelt und eignet sich auch wegen seines Bezuges auf
Kurzzeitwerte nicht für die langfristige Bewertung der Luftqualität wie z.B. bei der
Raumplanung.
Wegen der vielen Unwägbarkeiten solcher Indizes und der besonderen Emissionssituation eines Flughafens soll im Rahmen dieser Bewertung auf die Verwendung
von Indizes und Bewertung der Luftbelastung in Form von Wertstufen verzichtet
werden. Die Bewertung wird anhand der dargestellten Werte (Grenz-, Richt- und
Empfehlungswerte) vorgenommen, soweit sie ausreichend toxikologisch begründet
sind. Ein vorsorglicher Schutz der menschlichen Gesundheit, auch empfindlicher
Bevölkerungsgruppen ist bei den neuen von der EU eingesetzten Grenzwerten gegeben.
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4
Bewertung von Immissionsmessungen
4.1
Vergleich mit Messwerten aus der Region
Die im Untersuchungsgebiet erhobenen aktuellen Messwerte für die hier betrachteten Schadstoffe und ihre Kenngrößen sollen hier dargestellt werden (Tab. 4-1, 4-2).
Damit wird zum einen eine Beurteilung der Belastung der Region im Vergleich zu
anderen Metropolregionen ermöglicht, zum anderen kann dadurch die Realitätsnähe der berechneten Immissionen für die Ist-Situation und analog der Szenarien eingeschätzt werden.
Tab. 4-1:
Gemessene Immissionen im Bereich des Flughafens
Die Messpunkte befanden sich auf dem Flughafengelände (Messpunkt 1: auf dem
Vorfeld, Messpunkt 2: zwischen den Landebahnen Nord und Süd, Messpunkt 3:
westlich der Startbahn West), Messungen aus dem Jahr 1997/98 (HLfU, 1999)
Komponente
Jahr
Mittel von 3 Messpunkten
Mittel von 3 Messpunkten
Jahresmittel (µg/m³)
98%-Wert (µg/m³)
CO
1997/98
600
1900
NO2
1997/98
50
135
Schwebstaub
1997/98
26
78
Ruß
1997/98
3,1
12,8
Benzol
1997/98
2,8
11,2
Die gemessenen Immissionswerte liegen im Bereich innerstädtischer Werte. Hervorzuheben ist der Jahresmittelwert für NO2, der den zukünftig einzuhaltenden
Grenzwert der EU und der 22. BImSchV deutlich überschreitet. Der am höchsten
belastete Messpunkt war der Standort 1 Vorfeld mit 65 µg/m³ im Jahresmittel und
151 µg/m³ als 98-Perzentil-Wert. Dies gilt für die anderen Komponenten ebenso,
die geringsten Konzentrationen wies jeweils der Messpunkt 3 (nahe der Startbahn
West) auf. Der verbindliche Grenzwert für Benzol beträgt 5 µg/m³, außerdem ist der
hier gemessene Wert niedriger als die an einem verkehrsnahen Standort in Frankfurt gemessene Konzentration (siehe Tabelle 4-2). Um das hier relevantere Gebiet
außerhalb des Flughafens zu charakterisieren und um einen Vergleich mit der gerechneten Ist-Situation zu ermöglichen, werden in der folgenden Tabelle 4-2 aktuelle Messwerte der umliegenden Luftmessstationen wiedergegeben.
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Tab. 4-2
Gemessene Immissionen im Umfeld des Flughafens
Kontinuierliche Messungen aus dem Jahr 2005 (HLUG, 2005, Daten: www.hlug.de)
JM = Jahresmittel, 1h-max = maximaler 1-Stunden-Mittelwert, 24h-max = maximaler 24-Stunden-Mittelwert, - = keine Messwerte
Messstation
SO2 µg/m³
NO2 µg/m³
CO mg/m³
JM 1h-max
JM 1h-max
1h-max
PM10 µg/m³
JM 24h-max
(Zahl der Überschreitungen / Jahr)
Frankfurt- Höchst
(städtisch) 2005
Frankfurt-Ost
(städtisch) 2005
Raunheim
(städtisch) 2005
Frankfurt Friedberger
Landstr.
(verkehrsnah) 2005
Spessart
(Wald) 2005
5
36
45
40
4
22
6
35
35
-
-
3
13
103
91
2,2
26
48 (17)
-
25
44 (15)
83
2,6
23
43 (12)
63
161
3,7
33
71 (48)
Benzol: 3,4
12
55
-
-
Der zukünftig einzuhaltende EU-Jahresmittelwert für NO2 zum Schutz der menschlichen Gesundheit von 40 µg/m³ wird im Umfeld des Flughafens und an den städtischen Messstellen fast erreicht oder überschritten. Er ist an verkehrsbelasteten
Standorten am höchsten. Die vorhandenen Messwerte für PM10 zeigen für die Jahresmittel keine Überschreitungen des Grenzwertes. Für den Tagesmittelgrenzwert
von 50 µg/m³ als 90-Perzentilwert (<35 Überschreitungen / Jahr) ist am verkehrsnahen Messort (Frankfurt Friedberger Landstr.) eine Überschreitung des Grenzwertes als 90-Perzentil gegeben. Der höchste Maximalwert für PM10 tritt ebenfalls am
verkehrsnahen Messort auf. Die SO2- und CO-Konzentrationen liegen weit unter
gesundheitlich begründeten Grenzwerten. Die CO-Werte sind erwartungsgemäß
am verkehrsnahen Standort am höchsten.
4.2
Beurteilung der Immissionsmessungen partikulärer Luftschadstoffe
Im Rahmen des Planfeststellungsverfahrens wurden im Bereich der Start- und Landebahn des Flughafens Immissionsmessungen zur Klärung der Frage durchgeführt,
ob es durch die Flugbewegungen zu Belastungen durch Abrieb von Metallpartikeln
aus Bremssystemen und durch Gummiabrieb von Flugzeugreifen kommt (Anlage 2:
Immissionen durch partikuläre Luftverunreinigungen im Bereich des Flughafens
Frankfurt/Main, Hygiene-Institut Gelsenkirchen). An vier Messorten (2 Messorten
auf dem Flughafen, 1 Messort in einer Tiefgarage auf dem Flughafen, 1 Messort
außerhalb des Flughafengeländes am Rande des nächstgelegenen Siedlungsgebietes) wurden Partikel (Gesamtschwebstaub), Ruß (elementarer Kohlenstoff), und
ausgewählte Schwermetalle (Blei, Cadmium, Zink; sowie Chrom, Nickel, Eisen, An-
52
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timon) gemessen und luftgetragene Gummiabriebpartikel identifiziert und quantifiziert.
Die mittlere 24-Stunden-Schwebstaubkonzentration lag bei den Messpunkten auf
dem Flughafen im Bereich der Start- und Landebahn bei 24 µg/m³ (14-36 µg/m³)
und 21 µg/m³ (12-34 µg/m³). Für den Messort im Siedlungsgebiet FrankfurtSchwanheim wurde ein Mittel von 24 µg/m³ (10-36 µg/m³) bestimmt, in der Tiefgarage von 60 µg/m³ (31-86 µg/m³).
Die Schwebstaubkonzentrationen an den Messorten auf dem Flughafen und im nahegelegenen Siedlungsgebiet werden als „im unteren Bereich der regionalen Hintergrundbelastung liegend“ eingestuft, die in der Tiefgarage ermittelten Werte als
„vergleichbar mit Konzentrationen an stark verkehrsbeeinflussten Messstationen
Hessens“.
Die Tagesmittel für Ruß lagen bei den Flughafenmessorten bei 3,20 µg/m³ (1,485,63 µg/m³) und 2,45 µg/m³ (1,04-4,91 µg/m³).
Entsprechend im Siedlungsgebiet Frankfurt-Schwanheim bei 2,75 µg/m³ (1,28-4,25
µg/m³) und in der Tiefgarage bei 20,08 µg/m³ (13,3-26,9 µg/m³).
Die Ruß-Konzentrationen an den Messorten auf dem Flugfeld und im nahegelegenen Siedlungsgebiet werden als „im unteren Bereich der derzeitigen urbanen Hintergrundbelastung liegend“ eingestuft. Die in der Tiefgarage ermittelten Werte liegen „deutlich über den Vergleichswerten an stark verkehrsbelasteten Messorten“.
Die mittleren 24-Stunden-Konzentrationen für Blei, Cadmium und Zink waren an
allen 4 Messorten sehr gering, sie lagen größtenteils unter der Nachweisgrenze
oder etwas darüber. Es waren keine Unterschiede zwischen den Messorten festzustellen. Die Konzentrationen für Chrom, Nickel, Eisen und Antimon im Schwebstaub wurden in einer weiteren Messreihe bei Probenahmezeiten von 24 h bis 7
Tagen ermittelt.
An beiden Messpunkten der Start- und Landebahn Nord betrugen die mittleren
Konzentrationen
für Chrom
1,3 ng/m³ und 0,7 ng/m³,
für Nickel
5,1 ng/m³ und 1,6 ng/m³,
für Eisen
0,97 µg/m³ und 0,56 µg/m³, und
für Antimon
6,8 ng/m³ und 2,8 ng/m³.
Die Mittelwerte am Messort in Frankfurt-Schwanheim lagen
für Chrom bei 1,1 ng/m³,
für Nickel bei 1,4 ng/m³,
für Eisen bei 0,36 µg/m³ und
für Antimon bei 3,7 ng/m³.
Die Werte in der Tiefgarage waren entsprechend
für Chrom 8,2 ng/m³,
für Nickel 2,1 ng/m³,
für Eisen 8,1 µg/m³ und
für Antimon 15,8 ng/m³.
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Ähnlich wie bei den anderen Parametern wurden in der Tiefgarage auch für die
Schwermetalle Chrom, Eisen und Antimon deutlich höhere Konzentrationen festgestellt als an den anderen drei Messorten.
Die im Bereich des Flughafens und im nahe gelegenen Siedlungsgebiet gemessenen Konzentrationen für Blei, Cadmium, Chrom, Nickel, Eisen und Zink liegen „im
unteren Bereich der derzeitigen urbanen Hintergrundbelastung“. Die Messwerte für
Antimon liegen im Bereich des Flughafens und am Messort Frankfurt-Schwanheim
„um einen Faktor 2-3 über der abgeschätzten derzeitigen urbanen Hintergrundbelastung“, in der Tiefgarage liegen die gemessenen Konzentrationen für Chrom, Eisen und Antimon „deutlich über der derzeitigen urbanen Hintergrundbelastung in
Deutschland“.
Für Chrom und Nickel können annäherungsweise zum Vergleich auch die Messwerte aus dem Chicagoer Flughafen Messprogramm herangezogen werden (siehe
Kap. 2.6). Die höchsten Konzentrationen für Chrom in der Umgebung des Flughafens in Chicago betrugen 9,2 ng/m³ und für Nickel 8,6 ng/m³. Die hier auf dem
Frankfurter Flughafen selbst gemessenen Werte sind deutlich niedriger als die
Konzentrationen außerhalb des Chicagoer Flughafens.
Zur Quantifizierung von Gummiabriebpartikeln in Luftproben wurde zunächst eine
Analyse von Leitelementen in Gummiabriebpartikeln (von Auto- und Flugzeugreifen) durchgeführt. Schwefel und Zink wurden als Leitelemente, die sich zur Identifizierung von Gummiabriebpartikeln eignen, ermittelt. Mit der rasterelektronenmikroskopischen Untersuchung und EDX-Analyse (Engergiedispersiver ElektronenstrahlFluoreszenzanalyse) zur Identifizierung der Elementarzusammensetzung konnten
in den Luftproben keine Gummiabriebpartikel nach den vorgegebenen Kriterien identifiziert werden.
Aus humantoxikologischer Sicht sind die Messungen aus dem Sondermessprogramm zusammenfassend wie folgt zu bewerten:
Die auf PM10 umgerechneten Schwebstaub-Konzentrationen liegen mit Ausnahme der Messwerte aus der Tiefgarage unter dem vorsorgeorientierten Grenzwert
der EU und der aktuellen TA Luft. Bei den zum Vergleich ermittelten Werten in der
Tiefgarage wurden etwas darüber liegende Werte ermittelt. Es ist dabei zu berücksichtigen, dass Tiefgaragen nicht zum dauerhaften Aufenthalt von Menschen gedacht sind und demnach ein Beurteilungswert für die Außenluft nicht unmittelbar
anwendbar ist. Die Messungen zeigen jedoch, dass Kfz-Emissionen in Garagen zu
relevanten Konzentrationen an Schwebstaub führen können.
Für Ruß gibt es keinen rechtlich verbindlichen Beurteilungswert (der Prüfwert aus
der 23. BImSchV ist mit Außerkrafttreten der Verordnung nicht mehr gültig). Der
vom LAI auf Basis eines Summenrisikos von 1 : 2.500 angegeben Zielwert von 1,5
µg/m³ als Jahresmittelwert wird an allen 4 Messorten – insbesondere in der Tiefgarage – überschritten. Die – hier über einen kürzeren Zeitraum ermittelten - Werte
liegen in einem ähnlichen Bereich wie die im Gutachten 13.4 für die Ist-Situation
(2005) im Bereich des Flughafens und entlang der Autobahnen ermittelten Maximalwerte im 1 km²-Raster für Ruß im Jahresmittel von 2,25 – 2,5 µg/m³ (siehe Kapitel 5.1.1). Es kann nicht beurteilt werden, inwieweit die Messwerte aus dem Sondermessprogramm repräsentativ für ein Jahresmittel sind, es kann jedoch angenommen werden, dass sie im Hinblick auf ein Jahresmittel, die Belastung kaum un-
54
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terschätzen, da der Messzeitraum für ausreichend repräsentativ gehalten wird. Für
eine gesundheitliche Bewertung ist aber von Bedeutung, dass die Messwerte im
nahe gelegenen Siedlungsgebiet etwa genauso hoch sind wie auf dem Flughafen
im unmittelbaren Einflussbereich von Start- und Landebahn selbst. Andererseits
sind die gemessenen Werte nicht höher als der urbane Hintergrund, sodass eine
erhöhte Exposition der Anwohner des Flughafens mit Ruß durch den Flugbetrieb
nicht anzunehmen ist.
Für Cadmium als kanzerogenes Schwermetall gibt es derzeit keinen rechtlich verbindlichen Beurteilungswert. Der im Rahmen der 4. Tocherrichtlinie der EU vorgeschlagene Jahresgrenzwert von 5 ng/m³ ist bisher nicht rechtskräftig. Andererseits
beruht dieser Wert auf einer toxikologisch begründeten Ableitung. Der LAI hat einen
toxikologisch abgeleiteten Zielwert auf Basis eines Summenrisikos von 1 : 2.500
von 1,7 ng/m³ (Jahresmittel) empfohlen. Auch dieser Wert wird an allen Messorten
deutlich unterschritten.
Für Chrom gibt es ebenfalls keinen rechtlich verbindlichen Beurteilungswert. Der
vom LAI empfohlene Zielwert von 17 ng/m³ (als Jahresmittel) wird an allen Messorten deutlich unterschritten.
Für Nickel wurde in der Vorbereitung der 4. Tochterrichtlinie der EU ein Jahresgrenzwert auf Basis von toxischen Wirkungen von 10 ng/m³ vorgeschlagen, der
sich mit dem Empfehlungswert des LAI deckt. Dieser Wert wird an allen 4 Messorten deutlich unterschritten.
Für Eisen und Zink gibt es keine toxikologisch begründeten Beurteilungswerte für
die Luft. Mit Ausnahme des Messortes Tiefgarage liegen die ermittelten Werte aber
im Bereich der Hintergrundbelastung und sind wegen der im Vergleich zu anderen
Metallen niedrigen Toxizität dieser Stoffe gesundheitlich nicht bedenklich. Die in der
Tiefgarage gemessenen höheren Konzentrationen sind ein Hinweis darauf, dass
diese Stoffe von Kraftfahrzeugen emittiert werden.
Für Antimon ist bisher kein toxikologisch begründeter Wert für die Luftqualität abgeleitet worden. Die urbanen Hintergrundbelastungen liegen in Hessen (HLUG,
2003) bei 2-4 ng/m³. Die Werte können an verkehrsnahen Messpunkten (z. B.
durch Abrieb von Bremsbelägen) um das 4-5fache höher sein (LfU, Bayern, 1998).
Selbst diese Konzentrationen von Antimon in der Luft tragen jedoch nur zu einem
geringen Teil zur gesamten Antimonbelastung des Menschen bei (weniger als
10%), da die tägliche Aufnahme von Antimon über die Nahrung überwiegt. Die
höchsten hier im Sondermessprogramm ermittelten Werte (in der Tiefgarage) sind
geringer als die wenigen vorliegenden Jahresmittelwerte an verkehrsnahen Messorten. Trotz der unzureichenden toxikologischen Datenlage sind die hier erhobenen
Messwerte nicht als gesundheitlich relevant zu erachten.
Band C
Ersteller
Stand
Dr.Tesseraux
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55
56
I.TX
I.TX
5
Toxikologische Bewertung der berechneten
Gesamtimmissionen
5.1
Vergleich der Gesamtimmissionen des Planungsfalls (2020) mit Ist-Situation
(2005) und Prognosenullfall (2020) für alle relevanten Schadstoffe
Die Gesamtimmissionen wurden im Untersuchungsgebiet – einem 40 x 40 km großen Gebiet um den Flughafen - berechnet (G13.4). Wie in Kap. 1.4 dargestellt wurden in diesem Gebiet in einem Gitter von 1 x 1 km die Jahresmittelwerte und zusätzlich die Wahrscheinlichkeit der Überschreitung des Kurzzeit-Grenzwertes für
NO2 und die Anzahl der Tage mit Werten über dem Kurzzeitgrenzwert (Tagesmittel)
von PM10 berechnet. In einer weiteren Berechnung werden die gleichen Parameter
im Nahbereich – einem 14 x 14 km großen Gebiet um den Flughafen - in einem 250
m-Gitter prognostiziert. In der kartografischen Darstellung sind für die einzelnen
Schadstoffe und für die verschiedenen Varianten Konzentrationsklassen mit unterschiedlichen Farbzuordnungen (von dunkelgrün bis dunkelrot) dargestellt. Es wird
darauf hingewiesen, dass diese Farbeinteilungen unterschiedlich für die verschiedenen Schadstoffe sind. Einheitlich für alle Schadstoffe ist jedoch, dass die Trennung zwischen Orange und Gelb den jeweiligen Grenz- oder Richtwert markiert (orangefarben bis rot sind für jeden Schadstoff die Felder, in denen die Werte über
dem Grenz- oder Richtwert liegen, gelb bis grün zeigen Werte unter den Grenzoder Richtwerten an).
Die berechneten Gesamtimmissionen für beide Gebiete werden hier – jeweils für
die aus humantoxikologischer Sicht relevanten Schadstoffe, für die Prognosen vorliegen - betrachtet und bewertet. Dabei hängt die Bedeutung des Kurzzeitwerts oder des Langzeitwerts von der Komponente ab, was im Wesentlichen bereits bei
der Definition der Grenzwerte berücksichtigt ist. Schadstoffe, die vorwiegend zu akuten Wirkungen wie Entzündungen führen (z. B. SO2, Ozon), werden vorzugsweise anhand des Kurzzeitwerts beurteilt, Schadstoffe mit langfristiger Wirkung (Kanzerogene wie Benzol und B(a)P) anhand des Langzeitwerts. Nicht betrachtet werden die berechneten Werte für NOx, da wie in Kap. 1.3 dargelegt, NO2 die relevante
toxikologische Komponente ist. Ebenso wird nicht mehr eingegangen auf die SO2Jahresmittelwerte, da für diesen Schadstoff die Kurzzeiteffekte beim Menschen im
Vordergrund stehen und die Konzentrationen in der Außenluft im Untersuchungsgebiet sehr niedrig sind (siehe Kap. 2.1.2). Gleiches gilt für CO (siehe hierzu Kap.
2.1.4). NMVOC schließlich sind eine Summengröße für organische Verbindungen
(siehe hierzu Kap. 2.3 und 2.4), die als solche nicht toxikologisch zu bewerten ist.
Als ein relevanter Einzelparameter wird die Benzol-Immission behandelt.
5.1.1
Bewertung im Untersuchungsgebiet im 1 km-Gitter
In der Tabelle 5-1 sind die Maximalwerte für alle gesundheitlich relevanten Stoffe
und Kenngrößen jeweils für die Ist-Situation, den Prognosenullfall (2020) und den
Planungsfall (2020) dargestellt. In der letzten Spalte werden außerdem Ort und
Ausdehnung dieser Maximalwerte und der Überschreitungen der Beurteilungswerte
in der Ist-Situation und den anderen Szenarien kurz skizziert.
Band C
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Stand
Dr.Tesseraux
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57
I.TX
Die Angaben zur Wahrscheinlichkeit der mehr als 18-fachen Überschreitung des
NO2-Stunden-Grenzwertes (200 µg/m³) sind im strengen Sinne nicht gesundheitlich
zu bewerten. Gleiches gilt für die Überschreitungshäufigkeit des 24-StundenGrenzwertes von PM10 (50 µg/m³). Die Kurzzeit-Leitwerte der WHO und damit die
toxikologisch begründeten Werte enthalten keine Zusätze wie Überschreitungshäufigkeit. Dies sind - nach Machbarkeitskriterien - den Grenzwerten zugeordnete Attribute. Dennoch ist anzunehmen, dass die Häufigkeit und die Höhe einer kurzzeitigen Belastung auch gesundheitlich eine Bedeutung haben. Je häufiger ein kurzzeitiger reversibler Effekt ausgelöst wird um so eher ist damit zu rechnen, dass die
Reparaturmechanismen des Körpers nicht mehr ausreichen und damit ein chronischer Schaden entstehen kann. Für Ozon ist beispielsweise bekannt, dass häufige
kurzzeitige hohe Belastungen zu irreversiblen Veränderungen des Lungengewebes
führen können. Dies ist jedoch kaum zu quantifizieren. Da es sich um Kenngrößen
von Grenzwerten handelt, werden diese Werte als Anhaltspunkte in der Tabelle 5-1
aufgeführt.
58
I.TX
Tab. 5-1:
Maximalwerte und Überschreitungen der Beurteilungswerte der im 1 km x 1 kmGitter berechneten Luftkonzentrationen nach Gutachten G13.4
Abk.: JM = Jahresmittelwert, Feld = 1 km x 1 km-Areal, Ist = Ist-Situation; Null =
Prognosenullfall, Plan = Planungsfall
IstSituation
(2005) =Ist
Prognosenullfall
(2020)
=Null
Planungsfall
(2020)
=Plan
Ort/Orte mit Maximalwerten/Überschreitungen für alle
Szenarien (Ist, Null, Plan)
59
58
61
NO2 Überschreitungswahrscheinlichkeit für
mehr als 18x
>200µg/m³
PM10 JM
[µg/m³]
10 bis 20%
10 bis 20%
20 bis 30%
37
34
34
PM10 Anzahl
Tage mit
Tagesmittel
>50 µg/m³
max. 71
max. 53
max. 53
Ruß JM
[µg/m³]
2,5
1,5
1,4
Benzol JM
[µg/m³]
2,1
2,1
2,1
BaP JM
[ng/m³]
1,3
1,2
1,2
Ist: Flughafenbereich, entlang
der BAB 5 bis Oberursel bis
46µg/m³
Null und Plan: im gesamten
Flughafenbereich
Ist: Nur nördlicher Flughafenbereich 5 Felder
Null: Nördlicher Flughafenbereich 4 Felder
Plan: Flughafenbereich 2 Felder, 6 Felder 10 bis 20%
Ist: weit außerhalb des Flughafens 2 Felder
Null und Plan: weit außerhalb
des Flughafens 2 Felder
Ist: weit außerhalb des Flughafens 2 Felder, 1 Feld bis 50 Tage > 50µg/m³
Null und Plan: weit außerhalb
des Flughafens 1 Feld, 1 Feld
bis 50 Tage > 50µg/m³
Ist: Flughafenbereich und im
Verlauf der BAB 5 nach Norden
bis Oberursel
Null: Nördlicher Flughafenbereich 4 Felder
Plan: Nördlicher Flughafenbereich 5 Felder
Ist: im gesamten Gebiet <2,1
µg/m³
Gebiet <2,1 µg/m³
Ist: in Griesheim und dort an der
BAB 5 3 Felder
Null und Plan: in Griesheim und
dort an der BAB 5 3 Felder
NO2 JM
[µg/m³]
Bei keiner Komponente - außer dem Jahresmittel für NO2 - kommt es im Planungsfall zu höheren Werten als in der Ist-Situation. Weiterhin unterscheidet sich nach
diesen Berechnungen der Prognosenullfall wenig vom Planungsfall. Das bedeutet,
dass ein höheres Flugverkehrsaufkommen mit ebenfalls vermehrtem Kfz-Verkehr
nicht zu höheren Immissionskonzentrationen als den derzeit anzutreffenden führt.
Erklärbar wäre dies durch die immer mehr greifenden emissionsmindernden MaßBand C
Ersteller
Stand
Dr.Tesseraux
17.12.2006
59
I.TX
nahmen im Kfz-Bereich, was sich an den für diesen Bereich sinkenden Emissionen
zeigt (siehe Kap.1.5).
Im Einzelnen werden die Konzentrationen der im 1 km-Gitter berechneten Schadstoffe wie folgt bewertet:
Mit NO2-Maximalwerten bis 61 µg/m³ wird der Grenzwert von 40 µg/m³ für das Jahresmittel im Planungsfall überschritten. Betroffen ist von diesen Maximalwerten
nur der Flughafen selbst, also nicht unmittelbar die Wohnbevölkerung, d.h. in den
Arealen mit Werten über dem Grenzwert ist keine Wohnbevölkerung vorhanden.
In der Ist-Situations-Berechnung ist von Überschreitungen des Grenzwertes für
NO2 auch der Bereich der Autobahn BAB 5 vom Frankfurter Kreuz bis Oberursel
betroffen (Abb. 5-8 aus Gutachten 13.4). Die reale Ist-Situation dargestellt an den
Immissions-Messwerten vom Flughafen (siehe Tabelle 4-1) und der umliegenden
Region (siehe Tabelle 4-2) belegt das Vorkommen derart hoher Werte und stützt
damit die Verlässlichkeit der Berechnungen.
Festzuhalten ist, dass nach den Berechnungen im Planungsfall im Jahr 2020 gegenüber der Ist-Situation im Jahr 2005 im Flughafenbereich etwas höhere MaximalKonzentrationen an NO2 auftreten. Die Berechnungen der Gesamtimmissionen für
den Planungsfall weisen außerdem für NO2 in einem Gürtel um den Flughafen und
in Schwanheim und Griesheim Areale mit Werten knapp unterhalb des Grenzwertes auf. Da es sich bei dem Grenzwert um einen vorsorgeorientiert abgeleiteten
Wert handelt, sollen diese Gebiete und die eventuell darin betroffene Bevölkerung
nicht weiter analysiert werden, da gesundheitliche Risiken bei diesem Konzentrationsniveau zwar nicht auszuschließen, aber sehr gering sind.
Für die Kurzzeitbelastungen mit NO2 zeigen die Berechnungen der Wahrscheinlichkeit des Überschreitens der Grenzwertkenngröße von mehr als 18 mal über 200
µg/m³, dass diese Situation nur in kleinen Arealen im Bereich des Flughafens auftritt und zwar in allen drei Szenarien (Abb.5-10, 5-32 und 5-54 aus Gutachten 13.4).
In der Ist-Situation und im Prognosenullfall ist das Wahrscheinlichkeitsniveau mit
10-20% geringer gegenüber dem Planungsfall mit 20-30%. Somit ist auch von Überschreitungen des Kurzzeitgrenzwertes für NO2 in keinem Szenario Wohnbevölkerung betroffen.
Auch die PM10 Jahresmittelwerte (von maximal 34 µg/m³ auf wenigen flughafenfernen Rastern) werden im Planungsfall flächendeckend niedriger sein als heute
(Abb. 5-80 im G13.4-Gutachten). Die Werte reichen an den derzeit gültigen – und
seit 2005 einzuhaltenden – Grenzwert heran, allerdings ohne Flughafenbezug. Die
Konzentrationsbereiche liegen im gesamten Untersuchungsgebiet auf ähnlichem
Niveau. Dies veranschaulicht die großflächige Verbreitung der Belastung mit PM10,
die den Verursacher schwerlich erkennen lässt. Obwohl dem Grenzwert für Partikel
kein Schwellenwert im Sinne einer Konzentration ohne Effekt zugrunde liegt, ist
dennoch bei Werten unter dem derzeitigen Grenzwert das Risiko als unbedeutend
einzustufen. Im Prognosenullfall ist die Situation nahezu identisch zum Planungsfall. In der Ist-Situation reichen die Maximalwerte mit 37 µg/m³ näher an den
Grenzwert heran (Abb. 5-16 aus Gutachten 13.4). Auch hier liegen die übrigen
Werte flächendeckend auf niedrigerem Niveau.
60
I.TX
Bei den Kurzzeitbelastungen mit PM10, dargestellt als Anzahl der Tage mit Überschreitung des Tagesmittelwertes (Grenzwert max. 35 mal > 50 µg/m³), sind in der
Ist-Situation (Abb. 5-18 aus Gutachten 13.4), im Prognosenullfall (Abb. 5-40 aus
Gutachten 13.4) und im Planungsfall (Abb. 5-62 des 13.4 Gutachtens) zwei Felder
ebenfalls weit außerhalb des Flughafens betroffen. Ansonsten werden in allen drei
Szenarien großräumig keine Überschreitungen der Kenngröße des Grenzwertes
prognostiziert. In welcher Höhe der Bezugswert von 50 µg/m³ überschritten wird, ist
nicht dargestellt, da der Grenzwert über die Häufigkeit der Überschreitung des Bezugswerts definiert ist. Aus der Häufigkeit der Überschreitungen allein ist eine Risikoabschätzung nicht möglich (siehe Ausführungen am Anfang des Kap. 5.1.1). Allerdings sind die Überschreitungshäufigkeiten nahezu im gesamten Untersuchungsgebiet gering und in allen Szenarien fast gleich, was nicht auf ein erhöhtes
Risiko durch den geplanten Flughafenausbau hindeutet. Abzulesen ist aus dieser
Prognose ferner - noch deutlicher als bei den Jahresmittelwerten - eine relativ homogene Verteilung des Belastungsniveaus. Ein Einfluss des Flughafens und auch
des Flughafenausbaues auf diesen Parameter ist nicht erkennbar.
Bei den drei kanzerogenen Stoffen – Ruß, Benzol und BaP - am Schluss der Tabelle 5-1 ist in den Szenarien Prognose-Null und Planungsfall keine Veränderung
(Benzol) oder eine Abnahme der Maximalwerte gegenüber der Ist-Situation zu beobachten. Die maximalen Konzentrationen sind für den Prognosenullfall mit 1,5
µg/m³ und den Planungsfall mit 1,4 µg/m³ für Ruß, jeweils 2,1 µg/m³ für Benzol und
jeweils 1,2 ng/m³ für BaP fast oder ganz identisch. Die berechneten Maximalwerte
in der Ist-Situation für Ruß und Benzol im Flughafenbereich sind 2005 niedriger als
die 1997/98 dort gemessenen Werte (siehe Tabelle 4-1).
Ruß-Jahresmittelwerte über 1,5 µg/m³, dem Zielwert des LAI, finden sich in der IstSituation im Flughafenbereich und in einigen Feldern entlang der Autobahn BAB 5
vom Frankfurter Kreuz bis Oberursel. Wohnbevölkerung ist davon nur kleinräumig
im Bereich Schwanheim/Griesheim und Eschborn/Rödelheim betroffen. Im Prognosenullfall und dem Planungsfall werden keine Überschreitungen des Zielwertes
von 1,5 µg/m³ prognostiziert (Abb. 5-42 und 5-64 aus Gutachten 13.4). Die höchsten Werte – unterhalb des Zielwertes – treten auf wenigen Feldern im Flughafenbereich auf. Trotz der Ungenauigkeit, die einer Krebsrisikoschätzung grundsätzlich
anhaftet, ist für den Prognosenull- und für den Planungsfall aus diesen ExpositionsKonzentrationen eher eine Verminderung des Krebsrisikos gegenüber der IstSituation abzuschätzen.
Beim Benzol liegen die berechneten Maximalwerte in allen Szenarien unter dem
Grenzwert der EU von 5 µg/m³ und auf gleichem Niveau von 2,1 µg/m³. Die Konzentrationen sind ferner im gesamten Untersuchungsgebiet gleichmäßig (gleiche
Farbkategorie in den Abb. 5-12; 5-34 und 5-56 aus dem Gutachten 13.4) und liegen
unter dem früheren Zielwert des LAI von 2,5 µg/m³. Demnach ist ein gegenüber
dem Hintergrund erhöhtes Krebsrisiko durch Benzol bei dieser Prognose nicht gegeben.
Die maximalen BaP-Belastungen treten in der Ist-Situation (Abb. 5-14 aus Gutachten 13.4), im Prognosenullfall und Planungsfall (Abb. 5-36 und 5-58 aus Gutachten 13.4), jeweils an der BAB 5 bei Frankfurt-Griesheim in drei 1km x 1km-Feldern
auf. Auch in diesen drei Feldern wird jedoch in allen drei Szenarien der Zielwert der
EU von 1 ng/m³ (angegeben als gerundeter Wert ohne Kommastelle) eingehalten
und damit auch der frühere Zielwert des LAI von 1,3 ng/m³ nicht überschritten. Im
Band C
Ersteller
Stand
Dr.Tesseraux
17.12.2006
61
I.TX
übrigen Untersuchungsgebiet ist das Konzentrationsniveau gleichmäßig. Ein erhöhtes Krebsrisiko durch polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe in der Außenluft ist im gesamten Untersuchungsgebiet nicht gegeben.
5.1.2
Bewertung im Nahbereich im 250 m-Gitter
In der Tabelle 5-2 sind die Maximalwerte für alle gesundheitlich relevanten Stoffe
als Jahresmittelwerte im Nahbereich um den Flughafen jeweils für die Ist-Situation
(2005), den Prognosenullfall (2020) und den Planungsfall (2020) dargestellt. In der
letzten Spalte wird außerdem kurz skizziert, wo diese Maximalwerte und Überschreitungen der Beurteilungswerte in der Ist-Situation und den anderen Szenarien
auftreten.
In der Auflösung 250 m x 250 m wurden die gleichen Komponenten und Kenngrößen wie im 1km-Gitter für ein 14 km x 14 km großes Gebiet berechnet. In der stärkeren Auflösung ergeben sich höhere Maximalwerte als in der 1km-Auflösung. Die
höchsten Werte treten für alle Komponenten, mit Ausnahme von Benzol, wiederum
in der Ist-Situation auf. Die Unterschiede zwischen dem Prognosenullfall und dem
Planungsfall sind marginal.
62
I.TX
Tab. 5-2:
Maximalwerte der im 250 m x 250 m-Gitter berechneten Luftkonzentrationen nach
Gutachten G13.4
Abk.: JM = Jahresmittelwert
IstSituation
(2005) = Ist
Prognosenullfall
(2020) =Null
Planungsfall (2020)
=Plan
NO2 JM [µg/m³]
73
70
73
NO2 Überschreitungswahrscheinlichkeit
für mehr als 18
mal >200µg/m³
> 50%
> 50%
> 50%
30
24
24
max. 29
max. 18
max. 18
Ruß JM [µg/m³]
4,1
1,9
1,8
Benzol JM
4,3
5,1
5,8
BaP JM [ng/m³]
1,6
1,5
1,5
PM10 JM
[µg/m³]
PM10 Anzahl
Tage mit Tagesmittel >50
µg/m³
[µg/m³]
Band C
Ersteller
Stand
Dr.Tesseraux
17.12.2006
Ort/Orte mit Maximalwerten/Überschreitungen für
alle Szenarien (Ist, Null,
Plan
Ist: ges. Flughafen, entlang
BAB 67, 3, 5 max. 60µg/m³
Null und Plan: ges. Flughafen, entlang BAB 67, 3, 5
max. 46µg/m³ (Plan + 2
Felder bis 60µg/m³)
Ist: Flughafenbereich 3 Felder, 3 Felder >50%
Null: 2 Feder, +Teilbereiche
Flughafen höher als Umland
Plan: 4 Feder, +Teilbereiche
Flughafen höher als Umland
Ist: im gesamten Gebiet
Werte <30 µg/m³
Gebiet Werte <24µg/m³
Ist: Flughafenbereich, Vorfeld 8 Felder und in Höchst 1
Feld
Nahbereich weniger als 18
Tage mit Überschreitungen
Ist: Flughafenbereich,
>1,5µg/m³ an BAB 67, 3 und
5 im gesamten Verlauf im
Nahgebiet
Null: Flughafen, Terminal
Plan: Flughafen
Ist: Flughafen, 1 Feld
Null: Flughafenbereich
westlich Terminal 1, 1 Feld
Plan: Flughafen westl. Terminal, 2 Felder >5µg/m³
Ist: außerhalb des Flughafens in Schwanheim 11 Felder >1ng/m³
Null und Plan: außerhalb
des Flughafens in Schwanheim 16 Felder >1ng/m³
63
I.TX
Im Einzelnen werden die Maximalwerte der im 250 m x 250 m-Gitter berechneten
Schadstoffe wie folgt bewertet:
NO2-Grenzwertüberschreitungen sind im Nahbereich – im kleineren Raster von 250
x 250 m - in allen drei Szenarien noch deutlicher als in der 1 km x 1 km-Auflösung.
Der Maximalwert ist in der Ist-Situation (Abb. 5-9 aus Gutachten 13.4) und im Planungsfall gleich mit 73 µg/m³, im Prognosenullfall geringfügig niedriger mit 70
µg/m³. Betroffen ist von den höchsten Konzentrationen in allen drei Szenarien der
Flughafen selbst, sowie Flächen entlang der Autobahnen BAB 67, BAB 3 und
BAB 5, Konzentrationen über dem ab 2010 einzuhaltenden Grenzwert von 40
µg/m³ finden sich in allen drei Szenarien außerdem in einen schmalen Bereich von
Schwanheim entlang der BAB 5 sowie am Südrand von Kelsterbach. Bei Werten
bis zu 20 µg/m³ über dem Grenzwert bedeutet dies ein bis zu 20 % höheres Risiko
für das Auftreten von Bronchitis, sowie ein höheres Risiko für die Verstärkung gesundheitlicher Beschwerden bei chronischen Atemwegserkrankungen (Beeinträchtigungen der Lungenfunktion). Im Prognosenullfall und im Planungsfall werden
im bewohnten Bereich Überschreitungen bis 6 µg/m³ über dem Grenzwert prognostiziert, in der Ist-Situation bis 20 µg/m³.
In allen drei Szenarien kommen Wahrscheinlichkeiten von 50% bis 100% vor, dass
der Kurzzeitgrenzwert für NO2 von 200 µg/m³ im Nahbereich überschritten wird.
Diese hohe Wahrscheinlichkeit betrifft jeweils nur Areale innerhalb des Flughafens.
Für die Gemeinden im Nahbereich liegt die Wahrscheinlichkeit einer Grenzwertüberschreitung im Bereich von 0-10 %. In der Ist-Situation kommen Flächen mit
höherer Wahrscheinlichkeit an der BAB 3 vom Mönchhof Dreieck bis zum Flughafen, am Frankfurter Kreuz und an der BAB 5 vor (Abb. 5-11 aus Gutachten 13.4).
Im Prognosenullfall (Abb. 5-33 aus Gutachten 13.4) und im Planungsfall (Abb. 555 aus Gutachten 13.4) gibt es höhere (als 10%) Wahrscheinlichkeiten einer
Grenzwertüberschreitung nicht außerhalb des Flughafens. Für alle Gemeinden mit
Wohnbevölkerung im Nahbereich liegt die Wahrscheinlichkeit einer Grenzwertüberschreitung in allen drei Szenarien zwischen 0 und 10 %.
Die PM10-Maximalwerte in der kleinräumigeren Auflösung zeigen, dass in der IstSituation der Grenzwert von 40 µg/m³ im Jahresmittel nicht überschritten wird. In
der Ist-Situation (Abb. 5-17 aus Gutachten 13.4) ist das Maximum mit 30 µg/m³
etwas höher als im Prognosenullfall und im Planungsfall (Abb. 5-39 und 5-61 aus
Gutachten 13.4) mit jeweils 24 µg/m³. Im gesamten Nahbereich liegen die Werte
unter 30 µg/m³ (Ist-Situation). Das heißt, im gesamten Nahbereich liegen die PM10Konzentrationen im Jahresmittel mehr als 10 µg/m³ unter dem Grenzwert und dies
in beiden Planszenarien. Von gesundheitlich bedenklichen PM10-Konzentrationen
ist in keinem Szenario Wohnbevölkerung betroffen. Außerdem ergibt sich, dass mit
und ohne den Ausbau des Flughafens nach den vorliegenden Berechnungen die
PM10-Immissionen gegenüber der Ist-Situation abnehmen werden.
Der mit einer Überschreitungshäufigkeit von maximal 35 mal > 50 µg/m³ definierte
Kurzzeitgrenzwert für PM10 wird in keinem Szenario überschritten. In der IstSituation treten im Bereich des Flughafens und in einem Raster in Höchst die
meisten Tage mit Überschreitungen (20-35), aber maximal 29 auf (Abb.5-19 aus
Gutachten 13.4). Auch wenn der Grenzwert mit seiner Definition formal nicht überschritten wird, sind in Abhängigkeit von der Höhe der Überschreitungen bei empfindlichen Personen gesundheitliche Auswirkungen nicht auszuschließen. Diese
Aussage gilt auch für die Szenarien Prognosenullfall und Planungsfall, in denen
64
I.TX
für den gesamten Nahbereich einschließlich des Flughafens maximal 18 Tage mit
Überschreitungen des Grenzwertes von 50 µg/m³ berechnet wurden (Abb. 5-41 und
5-63 aus Gutachten 13.4).
Für die kanzerogenen Komponenten Ruß und BaP zeigen sich auch im Nahbereich
in der Ist-Situation höhere Werte gegenüber den Szenarien für das Jahr 2020.
Der Zielwert des LAI für Ruß von 1,5 µg/m³ wird in der Ist-Situation auf dem Flughafengelände und an den Autobahnen BAB 67, BAB 3 und BAB 5 nahezu im gesamten Nahbereich überschritten. Die Flächen mit den höchsten Werten von über
2,25 µg/m³ bis maximal 4,1 µg/m³ umfassen den Flughafen und markieren den Verlauf der BAB 3 zwischen Mönchhofdreieck und Frankfurter Kreuz (Abb. 5-21 aus
Gutachten 13.4). Wohngebiete sind nicht von Konzentrationen oberhalb des Zielwertes betroffen (Schwanheim/Griesheim). Im Prognosenullfall und Planungsfall
sinkt die Rußbelastung der Luft deutlich ab. Die Maximalwerte sind ebenfalls niedriger mit 1,9 µg/m³, bzw. 1,8 µg/m³, sie treten innerhalb des Flughafens auf. Areale
mit Konzentrationen über dem Zielwert kommen außerhalb des Flughafenbereichs
in den 2020-Szenarien nicht mehr vor (Abb. 5-43 und 5-65 aus Gutachten 13.4).
Nach diesen Prognosen ist auch im Nahbereich in keinem Szenario für die Wohnbevölkerung mit erhöhten Krebsrisiken zu rechnen.
Die maximalen Benzol-Konzentrationen im Nahbereich liegen in allen drei Szenarien innerhalb des Flughafengeländes. Für die Ist-Situation wird ein maximaler
Jahresmittelwert von 4,3 µg/m³ berechnet, für den Prognosenullfall von 5,1 µg/m³
und für den Planungsfall von 5,8 µg/m³. Diese Werte für die Prognosehorizonte
2020 liegen über dem national gültigen Grenzwert von 5 µg/m³. Die Maximalwerte
betreffen aber in allen drei Szenarien nur jeweils ein bis zwei Raster im Flughafenbereich. In keinem Szenario sind ferner Gemeinden mit Wohnbevölkerung von Konzentrationen über 2,5 µg/m³ betroffen (Abb. 5-13, 5-33 und 5-57 aus Gutachten
13.4). In keinem Szenario ist diesen Berechnungen zufolge im Nahbereich ein erhöhtes Krebsrisiko für die Wohnbevölkerung durch Benzol anzunehmen.
Im Nahbereich ist der Zielwert der EU für BaP von 1 ng/m³ in der Ist-Situation außerhalb des Flughafens in Schwanheim und westlichen Frankfurt in 11 Teilrastern
überschritten (Abb. 5-15 aus Gutachten 13.4). Der Maximalwert beträgt dort 1,6
ng/m³. Damit ist von den geringen Überschreitungen des Zielwertes Wohnbevölkerung betroffen. Im Prognosenullfall und Planungsfall betreffen die maximalen
Konzentrationen mit jeweils 1,5 ng/m³ wiederum dasselbe Areal mit 16 Rasterfeldern (Abb. 5-37 und 5-59 aus Gutachten 13.4). Die geringfügig über dem Zielwert
der EU liegenden und für alle drei Szenarien prognostizierten maximalen Konzentrationen betreffen zwar Wohnbevölkerung, ein erhöhtes Krebsrisiko durch Luftbelastungen mit Polyzyklischen Aromatischen Kohlenwasserstoffen ist jedoch zum einen bei einem so kleinen Areal und damit auch wenigen betroffenen Personen (das
von 1 µg/m³ eines krebserzeugenden Stoffes bei lebenslanger Belastung ausgehende Risiko – „unit risk“ – bezieht sich auf eine Bevölkerungsgröße von 1 Million
Personen) und zum anderen bei so geringen Unterschieden zum Zielwert nicht abschätzbar und daher nicht erkennbar.
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Zusammenfassende Ergebnisdarstellung
In diesem Gutachten wurden die berechneten Luftschadstoffkonzentrationen für die
Komponenten Stickstoffdioxid (NO2), Partikel (PM10), Benzol, Ruß und Benzo(a)pyren (BaP) in einem 40 km x 40 km Areal um den Frankfurter Flughafen
humantoxikologisch bewertet. Berechnungen lagen im 1km x 1km-Raster und im
250m x 250m-Raster für Jahresmittelwerte vor, sowie für die Wahrscheinlichkeit einer Überschreitung des Kurzzeit-Grenzwertes für NO2 und die Häufigkeit der Überschreitung des Kurzzeit-Grenzwertes für PM10. Es wurden die drei Szenarien IstSituation (2005), Prognosenullfall (2020) und Planungsfall (2020) betrachtet. Vorab
wurde die Auswahl der flughafenrelevanten Schadstoffe diskutiert, deren Wirkungsprofil erörtert sowie die bestehenden Beurteilungsmassstäbe dargestellt. Die
berechneten Konzentrationen wurden mit aktuellen Messwerten und mit Daten aus
der Literatur verglichen. Außerdem wurde auf ein Sondermessprogramm zu Partikelinhaltsstoffen und Reifenabrieb eingegangen. Diskutiert wurden auch Prognosen
zu Geruch und Ozon.
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Stand
•
Insgesamt korrelieren die gerechneten Immissions-Konzentrationswerte für
die Ist-Situation gut mit den auf dem Flughafen und in der Umgebung gemessenen Werten (nähere Prüfung der Plausibilität der gerechneten Werte mit den
gemessenen in G13.4, 5.1.1).
•
Bei keiner der berechneten Komponenten kommt es im Planungsfall oder im
Prognosenullfall zu höheren Maximalwerten als in der Ist-Situation – mit Ausnahme geringfügig höherer Werte bei NO2 im Planungsfall. Die Belastungen
insgesamt nehmen im Planungsfall gegenüber der Ist-Situation außerhalb des
Flughafens für alle Komponenten ab mit Ausnahme von NO2 (wenig Areale außerhalb des Flughafens, siehe G13.4) und BaP (größere Areale entlang der Autobahnen und nordwestlich des Flughafens mit geringer Zunahme der Belastung, siehe G13.4)
•
Der Planungsfall unterscheidet sich bei allen Komponenten wenig vom Prognosenullfall.
•
Die Maximalwerte finden sich für alle Komponenten außer PM10 und BaP im
Bereich des Flughafens und für NO2 auch an Autobahnen.
•
Grenzwertüberschreitungen treten in allen Szenarien für Stickstoffdioxid auf,
für Benzol nur im Flughafenbereich in der 250 m²-Auflösung im Prognosenullfall
und im Planungsfall.
o
Im Planungsfall wird mit NO2-Maximalwerten bis 61 µg/m³ im 1 kmRaster der Grenzwert von 40 µg/m³ für das Jahresmittel überschritten.
Betroffen ist von diesen Maximalwerten nur der Flughafen selbst, also
nicht unmittelbar die Wohnbevölkerung.
o
Stickstoffdioxid-Grenzwertüberschreitungen sind im Nahbereich – im
250 m-Raster in allen drei Varianten noch deutlicher als in der 1 kmAuflösung. Der Maximalwert ist hier in der Ist-Situation mit 73 µg/m³ ge-
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nauso hoch wie im Planungsfall gegenüber 70 µg/m³ im Prognosenullfall.
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o
Die Prognosen für die Kurzzeitbelastungen mit Stickstoffdioxid zeigen anhand der Berechnungen für die Wahrscheinlichkeit des Überschreitens der Grenzwertkenngröße von mehr als 18 mal über
200 µg/m³, dass wiederum diese Situation am ehesten im Bereich des
Flughafens auftritt und zwar in allen drei Szenarien. Im Planungsfall,
wie auch in den anderen Szenarien, beträgt die Wahrscheinlichkeit im
Umfeld unter 10%.
o
Der Grenzwert für PM10 von 40 µg/m³ im Jahresmittel wird in keinem
Prognoseszenario überschritten. Die geringfügig über dem allgemeinen
Niveau des Untersuchungsgebietes liegenden Maximalwerte (Ist: 37
µg/m³, Prognosenull und Plan: 34 µg/m³) finden sich außerhalb des
Flughafennahbereiches. Wohnbevölkerung ist nicht betroffen. Gesundheitliche Risiken bei Partikel-Konzentrationen auch unter dem Grenzwert
sind nicht auszuschließen aber vernachlässigbar klein, zumal die Konzentrationen in allen Szenarien nahezu im gesamten Untersuchungsgebiet unter 20 µg/m³ liegen.
o
Überschreitungen der Kenngröße des Kurzzeitwertes (< 35 mal > 50
µg/m³) für PM10 finden sich im Prognosenullfall und im Planungsfall
nur in zwei 1 km²-Rastern außerhalb des Flughafens.
•
Geringfügige Zielwertüberschreitungen werden nach den Berechnungen für
Ruß im Ist 2005-Szenario und noch geringer im Prognosenull 2020, bzw. im
Planungsfall 2020 eintreffen. Zielwertüberschreitungen für Benzo(a)pyren treten in der 1km²-Auflösung nicht, bei der Berechnung für den Nah-Bereich in
sehr geringem Maße auf. Grenzwertüberschreitungen für Benzol wurden in der
1 km²-Auflösung für kein Szenario berechnet, in der kleineren Auflösung werden
sie für wenige Raster auf dem Flughafen berechnet. Im Planungsfall ist im Untersuchungsgebiet nach den Immissionsberechnungen durch keine der krebserregenden Komponenten für die Wohnbevölkerung ein erhöhtes Krebsrisiko anzunehmen.
•
Messungen zu Partikelinhaltsstoffen und Reifenabrieb auf dem Flughafen
und im nahe gelegenen Siedlungsgebiet zeigen, dass die gemessenen Konzentrationen für Blei, Cadmium, Chrom, Nickel, Eisen und Zink im unteren Bereich der derzeitigen urbanen Hintergrundbelastung liegen. Die Messwerte für
Antimon liegen im Bereich des Flughafens und am Messort FrankfurtSchwanheim um einen Faktor 2-3 über der abgeschätzten derzeitigen urbanen
Hintergrundbelastung. Ein erhöhtes Risiko für die Gesundheit der Anwohner
des Flughafens durch Antimon aus der Luft ist bei diesen Konzentrationen dennoch nicht anzunehmen.
•
Für Ozon wird für das Planungsjahr 2020 abgeschätzt, dass die Ozonbildung
insgesamt gegenüber der Ist-Situation sinkt, dennoch kann es bei oxidantienbildenden Wetterlagen im Lee des Flughafens in Einzelfällen zu höheren Ozonkonzentrationen kommen.
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Ersteller
Stand
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•
Prognosen zur Geruchsbelastung ergaben, dass in einigen der umliegenden
Gemeinden zwar Geruchswahrnehmungen durch den Flugverkehr auftreten, sie
liegen aber bezüglich ihrer Häufigkeit unter der Schwelle (10% der Jahresstunden), die nach der Geruchsrichtlinie eine schädliche Umwelteinwirkung markiert. Ferner sind demnach Kombinationswirkungen von Geruch und Schadstoffeinwirkung nicht anzunehmen.
•
Aktuelle Luftschadstoffmessungen im Umfeld eines sehr verkehrsreichen
Flughafens, dem Chicagoer O´Hare Airport, ergaben, dass die Luftbelastung
in der Umgebung nicht höher ist als in großen Städten oder in der Umgebung
von Industrieanlagen. Nach den Messungen und Berechnungen trifft dies auch
für den Frankfurter Flughafen zu. Der Aufforderung im Fazit der Studie zum
Chicagoer Flughafen, alle Bemühungen zur Minderung der gegenüber ländlicher Umgebung höheren Belastung fort zu setzten, sollte auch für das Umfeld
des Frankfurter Flughafens gefolgt werden. Weiterhin zeigen die amerikanischen Messungen, dass keine Schadstoffkomponente als typisch für Flughafenemissionen angesehen werden kann. Dies wird auch durch die diesbezüglichen Sondermessungen auf dem Frankfurter Flughafen gestützt.
•
Eine Studie in der Umgebung des Amsterdamer Flughafens (Health Council
of the Netherlands, 1999) ergab keine Hinweise darauf, dass die Luftverschmutzung in der Nähe von Flughäfen ein höheres Gesundheitsrisiko darstellt
als durch Emissionen des Kfz-Verkehrs belastete Stadtluft.
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Anlagen
Anlage 1:
Stand der Ozonproblematik. IVU Umwelt GmbH, Sexau, 2006
Anlage 2:
Immissionen durch partikuläre Luftverunreinigungen im Bereich des
Flughafens Frankfurt Main. Prof. Dr. Ulrich Ewers, Hygiene-Institut
des Ruhrgebietes, Institut für Umwelthygiene und Umweltmedizin,
Gelsenkirchen, 2004
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