Messverfahren/-daten: Wie wird gemessen?

Da vor allem von Bedeutung ist, wie die Luft belastet ist, die wir im täglichen Leben atmen, wird dies regelmäßig gemessen. 16 ortsgebundene Stationen erfassen täglich die Schadstoffkonzentration in der Berliner Luft. Um die verschiedenen Belastungen in der Stadt abzubilden, sind die Messstationen an stark befahrenen Straßen in der Innenstadt ebenso wie in Wohngebieten (man spricht hier vom innerstädtischen Hintergrund) und am Stadtrand zu finden.

Diese Stationen senden alle fünf Minuten die gemessenen Werte jedes Schadstoffs zur Messnetzzentrale in der Brückenstraße (Berlin Mitte). Dort werden aus der Fülle an Daten Stunden- und Tageswerte für die einzelnen Stationen berechnet. Die aktuellen Messwerte sind für jeden auf der Webseite des Berliner Luftgüte-Messnetzes (BLUME) einsehbar.

Gemessen werden Stickstoffmonoxide (NO), Stickstoffdioxid (NO₂), Feinstaub PM₁₀ (Staubpartikel mit einer Größe von 10 oder weniger Mikrometer), Ozon, Schwefeldioxid (SO₂), Kohlenmonoxid (CO), Benzol und Toluol. Abgestuft nach ihrer Bedeutung, sprich nach dem Grad der Belastung, werden diese Schadstoffe nicht an allen, sondern nur an ausgewählten Stationen gemessen.

Einige Messstationen sammeln zusätzlich Daten zu den Konzentrationen von Ruß, Feinstaub PM_2,5 (Staubpartikel mit einer Größe von 2,5 oder weniger Mikrometer), Benzo(a)pyren oder Schwermetallen. Da für diese Stoffe aufwändige Labormessverfahren notwendig sind, stehen die Werte jedoch nicht direkt online zur Verfügung.

Zum BLUME-Messnetz kommen zudem Kleinstsammler des RUBIS-Messnetzes hinzu, die vor allem an Hauptverkehrsstraßen verteilt sind. Diese Geräte sammeln im Zwei-Wochen-Rhythmus Ruß- und Benzolimmissionen, um auch deren Schadstoffkonzentration bestimmen zu können. Außerdem ist am gleichen Standort meistens ein Passivsammler für Stickstoffdioxid vorhanden, der auf dem Prinzip der passiven Diffusion beruht. Stickstoffdioxid wird dabei von einem geeigneten Medium absorbiert. Die Ruß- und Stickstoffdioxidmessungen helfen, die Wirkung von verkehrsbezogenen Maßnahmen zur Luftreinhaltung einschätzen zu können.

Die Messdaten zeigen, dass in Berlin immer noch regelmäßig die Grenzwerte von Stickstoffdioxid und Feinstaub PM₁₀ überschritten werden. Die Einhaltung des Jahresmittel-Grenzwerts für Stickstoffdioxid (40 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft) gelingt an fast keiner der verkehrsnahen Messstationen. Auch für Feinstaub PM₁₀ gilt der Grenzwert von 40 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft, der im Jahresmittel überall seit mehr als zehn Jahren eingehalten wird. Dahingegen wird der Tagesgrenzwert von 50 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft an mehr als den maximal möglichen 35 Tagen überschritten. Dies hängt unter anderem mit den jeweils vorherrschenden meteorologischen Bedingungen zusammen.

Für ein flächendeckendes Bild zur Luftqualität in der Stadt reichen die Messdaten allein nicht aus. Da es jedoch nicht möglich ist, an jeder Straße und in jedem Wohngebiet zu messen, gibt es zusätzliche Modellsimulationen, die die Immissionen (Messwerte BLUME), Verkehrszahlen, Emissionen und meteorologischen Daten für Berlin berücksichtigen. Daraus lässt sich unter anderem ein Bild über die räumliche Verteilung der Luftbelastung zwischen den Messstationen erstellen. Und auch die Luftqualität für einzelne städtische Wohngebiete oder das gesamte Berliner Hauptstraßennetz kann damit berechnet werden.

Was dabei deutlich wird: Die kombinierte Belastung aus Stickstoffdioxid und Feinstaub ist in der ganzen Stadt vorhanden, allerdings in verschieden starker Ausprägung. Innerhalb der Umweltzone und in den nördlichen angrenzenden Gebieten des Weddings und Prenzlauer Bergs sowie in Teilen von Spandau und Neukölln sind die Hauptverkehrsstraßen weiterhin stärker von der Luftverschmutzung betroffen als am Stadtrand.

Damit die gemessenen Werte aussagekräftig und vergleichbar sind – nicht nur innerhalb Berlins, sondern auch mit anderen Bundesländern sowie mit anderen EU-Mitgliedstaaten – ist die richtige Platzierung der Messstationen von wesentlicher Bedeutung. Deshalb muss hierfür eine ganze Reihe von Kriterien berücksichtigt werden, die gesetzlich geregelt sind. Nur so lassen die erhobenen Daten auch Rückschlüsse in Bezug auf die Grenzwerte für die menschliche Gesundheit zu.

• Berliner Luftgüte-Messnetz
• Messdaten im Umweltatlas

Für die Standortwahl von Bedeutung ist, dass die Messstationen nicht nur eine Aussage zur Schadstoffbelastung in der unmittelbaren Umgebung ermöglichen, sondern darüber hinaus für ein größeres Gebiet sowie für andere Bereiche mit ähnlichen Charakteristika in anderen Bezirken der Stadt repräsentativ sind.

So entstehen die Proben in einer Höhe von 3,5 bis 4 Metern über dem Boden. Auch der Abstand zu Gebäuden und anderen Hindernissen, wie Balkonen oder Bäumen, ist vorgegeben. Außerdem ist die Entfernung zu möglichen Emissionsquellen festgelegt. Das bedeutet für Messstationen an Straßen, dass zwischen der Mitte der nächstgelegenen Fahrspur und der Messstation selbst mindestens vier Meter liegen müssen. Damit wird ausgeschlossen, dass direkt die Emissionen der Fahrzeuge gemessen werden, die Luftprobe erst dort entsteht, wo sich die Emissionen schon mit der Umgebungsluft vermischt haben. Verkehrsnahe Messstellen dürfen allerdings nicht weiter als zehn Meter vom Fahrbahnrand entfernt liegen und sollen für einen längeren Straßenabschnitt, mindestens 100 Meter, vergleichbar sein.

• Weitere Information

Die Schadstoffe, die zum Beispiel aus dem Auspuff eines jeden Autos kommen, sind nicht gleichzusetzen mit den Schadstoffen in der Luft, die wir Menschen einatmen. Vom Ausstoß (Emission) kann nicht unmittelbar auf die Luftbelastung durch Schadstoffe (Immission) geschlossen werden:

Der Begriff Emission bezeichnet den Ausstoß an Schadstoffen. Die Quellen sind vielfältig und reichen von Industrieanlagen über Heizkraftwerke bis zum Verkehr.

Mit dem Begriff der Transmission wird der Transport der Schadstoffe in der Luft von der Quelle zum Menschen und ihre Umwandlung in der Atmosphäre bezeichnet. Dabei unterliegen sie verschiedenen Einflüssen. So spielen bspw. das Wetter und die Topographie eine wichtige Rolle bei der Verteilung von Schadstoffen in der Luft: Wind und Windrichtung beeinflussen, ob und wie sie sich verbreiten. Berge und geschlossene Straßenschluchten behindern den Schadstofftransport und verstärken die Luftbelastung (siehe sogenannte Kessellagen von Städten wie Stuttgart und Freiburg). Beim Transport in der Atmosphäre werden die Stoffe nicht nur verteilt und verdünnt, es bilden sich durch chemische und physikalische Vorgänge auch neue Stoffe. Der wichtigste neu entstandene Stoff ist Ozon, das fast ausschließlich aus diesem Prozess stammt und kaum direkt emittiert wird. Außerdem bildet sich auch ein erheblicher Teil des Feinstaubs durch Umwandlung von Gasen in feste Salze (z.B. Nitrate, Sulfate und Choride).

Der Begriff Immission bezeichnet das Resultat der Transmission: die Luftbelastung mit Schadstoffen in der Außenluft, die wir letztendlich einatmen und die auf Menschen, Tiere, Pflanzen, Gewässer, Böden und alle anderen Materialien einwirkt.

Damit sind die Immission und die damit verbundenen gesetzlich festgelegten Immissionsgrenzwerte für Menschen und Umwelt das letztlich auschlaggebende Maß, um die Luftqualität zu beurteilen. Weil sie anzeigen, wie die Schadstoffbelastung der Luft tatsächlich aussieht.