FREIE UND HANSESTADT HAMBURG Institut für Hygiene und Umwelt BEHÖRDE FÜR SOZIALES, FAMILIE, GESUNDHEIT Hamburger Landesinstitut für Lebensmittelsicherheit, UND VERBRAUCHERSCHUTZ Gesundheitsschutz und Umweltuntersuchungen
Ergänzung 2007 zu dem Bericht "Analyse der PM10-Belastung in Hamburg auf Basis der Messergebnisse von 2001 bis 2004" vom Juni 2005 [1] und diversen Ergänzungen [2], [3], [4] Anlass In der Habichtstraße wurde im Jahr 2007 der Tagesgrenzwert der PM10 Konzentration nur 26mal überschritten (35 Überschreitungen sind erlaubt). Im Vergleich zu den anderen Messstati onen des Hamburger Luftmessnetzes hat sich die Habichtstraße damit immer noch als der am stärksten durch Feinstaub belastete Messort bestätigt, allerdings folgen in diesem Jahr die nächsten höher belasteten Messorte in geringem Abstand, in der Stresemannstraße wurden 22 Überschreitungen und an der Sternschanze 23 Überschreitungen erreicht. Dieser Ergänzungsbe richt wurde im Auftrag des Referats Luftreinhaltung der BSU erstellt und versteht sich als Aktuali sierung der o. g. Berichte [1] bis [4], die den Entwicklungen des Jahres 2007 Rechnung trägt. Die PM10 Belastung im Jahr 2007 Das Jahr 2007 war innerhalb des bisher siebenjährigen Zeitraums von PM10 Messungen deutlich geringer belastet. Dies zeigt die Abbildung 1, die die zu einem Mittelwert zusammengefassten Ergebnisse der 7 Stationen Bergedorf (ab 2007 nicht mehr dabei – s. Tabelle 1), Billbrook, Stern schanze, Veddel und Wilhelmsburg (städtischer Hintergrund) sowie Max Brauer Allee und Stre semannstraße (Verkehrsmessstationen) darstellt.
45 Jahresmittel durchschnittl. Überschreitungszahl 40,1 40
35
29,1 30 30,6 26,9 27,1 25 26,4 26,1 26,3 25,4 24
20 18,6 18,9
16,0 15 13,7
10
5
0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Abb. 1: Jahresmittelwerte und durchschnittliche Anzahl von Überschreitungstagen 50 g/m³ (Stationen Bergedorf (ab 2007 nicht mehr dabei), Billbrook, Sternschanze, Ved del, Wilhelmsburg, Max Brauer Allee, Sternschanze)
PM10 Analyse HH_Ergänz.07.doc Seite 1 von 9 HU431 08 4 Eine Übersicht über alle Ergebnisse seit 2001 zeigt die folgende Tabelle 1: Jahresmittelwerte Anzahl Tage > 50 g/m³ Station 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
Bergedorf 20 22 25 21 21 22 8 20 23 10 11 15 Billbrook 23 25 28 24 24 23 25 11 22 31 10 14 21 8 Billstedt 25 29 23 13 26 10 Billwerder 25 23 6 7 Finkenwerder 20 22 28 25 3 12 25 17 W. Flughafen N. 26 21 21 22 19 8 27 8 9 17 8 Harburg 21 24 8 24 Sternschanze 29 28 33 27 28 29 26 18 31 54 12 29 31 23 Tatenberg 21 24 19 20 21 19 15 25 7 11 19 7 Veddel 27 28 31 [30] 28 27 24 22 33 43 [34] 24 24 16 * * Wilhelmsburg 23 23 27 21 23 23 21 10 18 32 8 10 18 6 Max Brauer All. 32 32 35 31 30 33 28 32 37 49 18 19 36 14 Stresemannstr. 31 32 35 29 30 31 28 31 43 49 20 23 35 22 Habichtstraße 34 36 31 45 45 26 Tab. 1: Jahresmittelwerte und Anzahl Tage mit Werten > 50 g/m³ (bei mehr als 35: Schraffur) *: Starke Beeinflussung durch andauernde Bautätigkeit in unmittelbarer Nähe, daher keine repräsentativen Ergebnisse Aus Abbildung und Tabelle wird ersichtlich, dass die Belastung 2007 ähnlich der im Jahr 2004 war, aber deutlich hinter den hohen Werten des besonders belasteten Jahres 2003 zurück blieb. Insgesamt waren die Winter 2005/2006 und 2006/2007 mild, daher war das Belastungsniveau im Jahr 2007 auch generell niedriger und die Anzahl der Überschreitungen lag an allen Stationen unterhalb von 35 mal im Jahr (erlaubte Anzahl von Überschreitungen des Tagesgrenzwertes von 50 g/m³). Die meisten Überschreitungen des Tagesgrenzwertes wurden in den Monaten Febru ar bis April 2007 festgestellt. Aber auch in den Monaten Oktober bis Dezember 2007 wurden ei nige Überschreitungen ermittelt. So wurden in den ersten o. g. drei Monaten in der Stresemann straße vierzehn Überschreitungen festgestellt und im letzten Vierteljahr des Jahres 2007 acht. Eine Trockenperiode von Ende März bis Anfang Mai sorgte für etliche Überschreitungstage. Hierbei wurde der höchste Tagesmittelwert mit 96 g/m³ am 19. April an der Station Sternschan ze festgestellt, die normalerweise für die innenstädtischen Hintergrundsbelastung repräsentativ ist. In der o. g. Trockenperiode machte sich allerdings der Einfluss eines nahegelegenen Sport platzes auf die Messungen besonders deutlich bemerkbar, da der Grandplatz in dieser Episode aus technischen Gründen nicht bewässert werden konnte und große Staubwolken aufstiegen. In den Sommermonaten Juni bis August, in denen ohnehin aufgrund des guten vertikalen Luft austausches eher selten erhöhte Staubkonzentrationen auftreten, gab es keinen einzigen Über schreitungstag. Untypisch günstige Bedingungen für niedrige PM10 Konzentrationen lagen am Ende des Jahres vor, so dass es im letzten Quartal im gesamten Messnetz nur an wenigen Ta gen zu Überschreitungen des Tagesgrenzwertes kam. Die Akkumulation der Überschreitungsta ge an der Habichtstraße in den letzten Jahren ist in der Abbildung 2 dargestellt. Deutlich zu er kennen ist der Start mit zahlreichen Überschreitungen im Frühjahr sowie der günstige Verlauf
PM10 Analyse HH_Ergänz.07.doc Seite 2 von 9 HU431 08 4 zum Jahresende mit einem flacheren Anstieg auf ein deutlich geringeres Jahresergebnis wie in den Vorjahren.
Anwachsen der Jahresüberschreitungszahlen 2005 bis Mai 2008 (Habichtstraße) Anzahl Tage > 50 g/m³ 50
68HB 2005 68HB 2006 45 68HB 2007 68HB 2008 40
35 Episode Ok 30 tober 2005 Episoden 26 Januar 2006
20
2007
10
2008
0 JFMAMJJASOND Monat Abb. 2: Akkumulation der Überschreitungstage in der Habichtstraße 2005, 2006, 2007 und bis Juni 2008 Insgesamt traten im Vergleich zu 2005 und vor allem zu 2006 im Jahr 2007 seltener Episoden auf, an denen der regionale Belastungspegel insgesamt angehoben war und somit viele bzw. alle Stationen des Messnetzes gleichzeitig erhöhte PM10 Werte zeigten. So wurden in 2007 sechs undzwanzig Überschreitungstage an der Station Habichtstraße festgestellt, an der Stadtrandhin tergrundsstation in Tatenberg traten im gleichen Zeitraum sieben Überschreitungstage auf. Wür de man den Tagesgrenzwert auf 40 g/m³ absenken, wäre der Unterschied in den Überschrei tungstagen zwischen diesen beiden Stationen noch höher, nämlich 60 in der Habichtstraße und 14 in Tatenberg. An der Station Tatenberg lagen die sieben Überschreitungen meistens nur leicht über dem Ta gesgrenzwert von 50 g/m³. Lediglich am 24. März 2007 wurde ein sehr hoher Tagesmittelwert an dieser Station mit 81 g/m³ erreicht. An diesem Tag erreichte eine Staubwolke durch Fern transport Deutschland und führte allgemein zu sehr hohen PM10 – Konzentrationen. Untersuchungen des Zentrums für Umweltforschung (UFZ, Helmholtz Institut, http://www.ufz.de) in Leipzig haben gezeigt, dass der meiste Staub aus der Ukraine herantransportiert wurde. Dort war es am 23. März sehr stürmisch mit Windgeschwindigkeiten von 90 Kilometer pro Stunde. Der Staub wurde aufgewirbelt und nach Westen getragen, wo er am 24. März dann auch u. a. in Hamburg eintraf. PM10 Grenzwertüberschreitungen infolge von Naturereignissen und durch natürliche Quellen können gemäß der EU Tochterrichtlinie 1999/30/EC aus der Jahresbilanz herausgerechnet wer den. In Abbildung 3 werden die Trajektorien (Partikelbahnen) dargestellt, die am 24.März an ver schiedenen Orten in Deutschland eintrafen.
PM10 Analyse HH_Ergänz.07.doc Seite 3 von 9 HU431 08 4
Abb. 3 Berechnete Trajektorien, die die Strecke darstellen, auf der die Partikel nach Deutschland transportiert wurden Abbildung 4 stellt das Feinstaubereignis in Hamburg dar. Schon am 23. März herrschte eine Wet terlage, die Konzentrationen von bis zu 50 g/m³ erlaubte. Durch den Ferntransport wurde diese Schwelle für mehre Stunden überschritten und führte somit allgemein zu einem Überschreitungs tag.
Ferntransport Ereignis am 24. März 2007
350 Bergedorf Schw ebstaub PM10 01h g/m³ Flughafen Nord Schw ebstaub PM10 01h g/m³ 300 Max Brauer Allee Nr.92 Schw ebstaub PM10 01h g/m³ Sternschanze Schw ebstaub PM10 01h g/m³ Stresemannstraße Schw ebstaub PM10 01h g/m³ 250 Veddel Schw ebstaub PM10 01h g/m³ Wilhelmsburg Schw ebstaub PM10 01h g/m³ Habichtstraße Schw ebstaub PM10 01h g/m³ 200 g/m³ 150
100
50
0
0 0 0 eit 00 :00 0 00 00 00 0 :00 00 00 :00 00 0 00 00 Z 3: 05: 07:00 11: 15: 19: 21: 23: 03: 07: 15: 19: 23: 7 17:00 7 09:00 7 21:00 07 01:00 07 03:00 07 05:00 0 0 007 00 007 0 00 00 .2007 .2007 092007 2007 .2007 .2007 2007 .2007 .2007 11.2007 1 2007 2007 .2007 3 3 3 .03.2 .03.2 03 .03.2 03. 03. .03.2 03 03 03.2 03. .03.2 03 .03.2 03. 03. .03.2 03 3 4 23 23 23. 2 23.0 23. 23.03.2007 13:0023. 23 23. 23. 23. 24.03.2007 0124. 24 24. 2 24.0 24.0 24. 24.03.2007 17:0024. 24 24. Uhrzeit MEZ
Abb. 4 Stündliche PM10 – Konzentrationen an verschiedenen Standorten in Hamburg
PM10 Analyse HH_Ergänz.07.doc Seite 4 von 9 HU431 08 4 Da das UFZ vermutet, dass in Zukunft solche Ereignisse häufiger auftreten werden, auf Grund der von der Klimaänderung verursachten Ausbreitung von Steppen und Wüsten, möchten die Wissenschaftler weitere Untersuchungen zu diesem Thema durchführen. Ergänzende Auswertungen Die PM10 Überschreitungstage von 2006 und 2007 wurden den monatlichen Niederschlagsdaten und Temperaturdaten gegenübergestellt, um eventuelle Einflüsse von Wetterbedingungen auf die Belastung zu erkennen. In Abbildung 5 werden die Anzahl der Überschreitungstage pro Monat, die monatliche Niederschlagssumme und die Monatstemperatur für die beiden sehr unterschied lich staubbelasteten Jahre 2006 und 2007 dargestellt.
Monatssumme Niederschlag, Monatstemperatur und Anzahl der Tage mit Überschreitungen des PM10 Tagesgrenzwertes von 50 g/m³ 250 24 2006/2007 Monatstemperatur in °C (DWD Daten in Fuhlsbüttel) [5] 2006/2007 Monatssumme Niederschlag in mm (DWD Daten in Fuhlsbüttel) [5] Habichtstraße PM10 2006 Anzahl der Überschreitungstage
200 18
150 12 mm
100 6 Tage und °C
50 0
0 6 Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez 06 06 06 06 06 06 06 06 06 06 06 06 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 Monate Abb. 5: Anzahl der Überschreitungstage pro Monat, monatliche Niederschlagssumme und Monatstemperatur Beim Versuch, die PM10 – Belastung in den Jahren 2006 und 2007 zu erläutern, kann man zu nächst auf die vom Wetterdienst in Fuhlsbüttel vorliegenden monatlichen Regensummen und Monatstemperaturdaten zurückgreifen. Regenereignisse führen zu Auswaschprozessen, die oft in Verbindung mit stärkeren Winden in Hamburg für den Erhalt der normalerweise guten Luftqualität im Stadtgebiet sorgen. Allerdings reichen diese Prozesse in manchen Jahren nicht aus, um an den Brennpunkten, wie z. B. an den Straßen, hohe Feinstaubbelastungen zu verhindern. Der Vergleich mit der Anzahl der Überschreitungstage pro Monat in der Habichtstraße zeigt, dass im kalten und trockenen Monat Januar im Jahr 2006 die Anzahl der Überschreitungstage schon bei 16 lag, während im milden und nassen Januar 2007 nur ein Überschreitungstag festgestellt wurde. Bei den anderen Monaten führt der Vergleich leider nicht zu solch eindeutigen Ergebnis sen. Allerdings erkennt man, dass im Sommerhalbjahr 2007 immerhin in fünf (Mai bis September 2007) Monaten keine Überschreitung festgestellt wurde, was auf den relativ nassen und kühlen Sommer zurückzuführen sein könnte und man erkennt, das im Jahr 2006 nur drei Sommermona te (Juni bis August 2006) keine Überschreitung zeigen, z. B. auf Grund des regenreichen Monats August. Schaut man sich jedoch die Monate Februar in den beiden Jahren an, so erkennt man, dass die Anzahl der Überschreitungstage ungefähr gleich hoch ist, obwohl es im Februar 2007
PM10 Analyse HH_Ergänz.07.doc Seite 5 von 9 HU431 08 4 mehr geregnet hat. Insgesamt gab es im Jahr 2007 mit 1071,8 mm mehr Niederschlag als im Jahr 2006 mit 642,5 mm. Der langjährige Mittelwert für Hamburg Fuhlsbüttel liegt bei 770 mm. Insgesamt kann man feststellen, dass das aktuelle Wetter einen großen Einfluss auf die Fein staubbelastung in Hamburg ausübt. Datenaktualisierung des PM10 Berichts 2001 bis 2004 Die allgemeine Belastung und deren zeitlicher Verlauf wurden in dem PM10 Bericht 2001 bis 2004 anhand von einigen Diagrammen dargestellt. Diese sollen im Folgenden auf den Stand ein schließlich 2007 aktualisiert werden. 1. Jahresmittelwerte und Überschreitungshäufigkeiten Die Abbildungen 6a und 6b zeigen Jahresmittelwerte und Jahresüberschreitungszahlen von 2001 bis 2007 an verschiedenen Standorten (Stadtrand, Innenstadt und Verkehrsstationen) im Luft messnetz.
Habichtstraße Stresemannstraße Max Brauer Allee Sternschanze Veddel Billbrook Wilhelmsburg Bergedorf Tatenberg 40
30
20 g/m³
10
0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Abb. 6a: Jahresmittelwerte 2001 bis 2007
PM10 Analyse HH_Ergänz.07.doc Seite 6 von 9 HU431 08 4 Habichtstraße Stresemannstraße Max Brauer Allee Sternschanze Veddel Billbrook Wilhelmsburg Bergedorf Tatenberg 60 bedingt durch 50 Baumaßnahmen !
40
30
Tage > 50 g/m³ 20
10
0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
Abb. 6b: Zahl der Überschreitungen von 50 g/m³ 2001 bis 2007 Den Abbildungen kann man entnehmen, dass das Jahr 2006 gemeinsam mit dem Jahr 2002 eine mittlere Belastung aufwies. Das meteorologisch besondere Jahr 2003 war merklich höher belastet, die Jahre 2001 sowie 2004 und 2005 dagegen merklich niedriger. Die Unterschiede fallen in erster Linie bei der Überschreitungsstatistik ins Auge, die von Jahr zu Jahr viel stärker variiert. Die Belastung im Jahr 2007 entsprach, bis auf die Belastung an der Station Veddel, etwa dem Jahr 2004 (im Jahr 2004 führten lokale Bauarbeiten zu erhöhten Belastungen an dieser Sta tion). 2. Monatswerte Abbildung 7 zeigt die mittleren Monatswerte für gebietsrepräsentative Messstationen ohne Ver kehrsmessstellen (Sternschanze, Veddel, Billbrook, Wilhelmsburg, Bergedorf (bis 2007) und Ta tenberg) ab 2001.
PM10 Analyse HH_Ergänz.07.doc Seite 7 von 9 HU431 08 4 60,0
50,0
40,0
g/m³ PM10 30,0
20,0
10,0
0,0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Abb. 7: Monatsmittelwerte der PM10 Staubkonzentrationen (gebietsrepräsentative Stationen) Die Abbildung macht deutlich, dass die Monatsmittelwerte meist im Bereich zwischen 20 bis 30 g/m³ PM10 Staub liegen. Es ist zu erkennen, dass sich der Januar 2006 ähnlich wie die Mo nate Februar und März 2003 mit jeweils über 40 g/m³ deutlich aus dieser Belastungsspanne herausheben und dass der Monat Januar im Jahr 2007 den niedrigsten Stand seit 2001 hatte.
PM10 Analyse HH_Ergänz.07.doc Seite 8 von 9 HU431 08 4 3. Überschreitungsstatistik Tage PM10 > 50 g/m³ 2001 bis 2007 9,0
8,0
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0 Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Abb. 8: Durchschnittliche monatliche Zahl von Überschreitungen im Messnetz (2001 bis 2007, Stationen: Bergedorf (nur bis 2006 berücksichtigt), Billbrook, Sternschanze, Tatenberg, Veddel, Wilhelmsburg, Max Brauer Allee, Stresemannstr.) Die Abbildung 8 zeigt, dass in den Monaten Mai bis Juli üblicherweise nur wenige Überschreitun gen auftreten und dass andererseits zu Beginn des Jahres und dann wieder ab Oktober jeweils einige Tage pro Monat mit PM 10 Werten oberhalb von 50 g/m³ zu erwarten sind. Fazit Die Belastung des Jahres 2007 zeigte eine deutliche Entlastung gegenüber dem Vorjahr. Sowohl die Jahresmittelwerte wie auch die Überschreitungszahlen sind gegenüber 2006 abgefallen auf ein unteres Belastungsniveau (gemessen an den Ergebnissen seit 2001). Dabei prägten meteo rologisch günstige Bedingungen den Belastungsverlauf im gesamten Jahr, so dass nur in sieben von zwölf Monaten wenige Überschreitungstage festgestellt wurden. [1] Analyse der PM10 Belastung in Hamburg auf Basis der Messergebnisse von 2001 bis 2004; Juni 2005 [2] Aktuelle Ergänzung zu dem Bericht [1]; Oktober 2005 [3] Aktuelle Ergänzung 2006 zu dem Bericht [1]; September 2006 [4] Aktuelle Ergänzung 2006 Bericht HU430/832.00 05/01.07 (06. Februar 2007) für BSU/IB 4 [5] Monatliche Klimadaten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) für Hamburg Fuhlsbüttel
PM10 Analyse HH_Ergänz.07.doc Seite 9 von 9 HU431 08 4