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Einflussfaktoren der Feinstaubentstehung

Erstellt am: 30.07.2010 | Stand des Wissens: 18.01.2022
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechpartner
Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Volkswirtschaftslehre (ECON), Prof. Dr. Kay Mitusch

Feinstaubemissionen im Straßenverkehr entstehen primär durch Art und Menge der Treibstoffverbrennung sowie durch Abrieb an Straße und Reifen und durch Aufwirbelungen. Die Höhe der Feinstaubbelastung wird von einer Reihe von Faktoren beeinflusst, die im Folgenden angesprochen werden.
Ein wichtiger Einflussfaktor ist die Fahrbahnoberflächenbeschaffenheit. Durch die Reibung mit den Reifen werden Partikel aus dem Oberflächenbelag der Fahrbahn gelöst. Die Menge der dabei freigesetzten Partikel ist abhängig von der Oberflächenbeschaffenheit, wie beispielsweise der Rauigkeit, dem Verwitterungszustand und dem Oberflächenmaterial (Teer, Schotter, Sand, etc.) [ISAP07a]. Von Zementfahrbahnen werden weniger Partikel freigesetzt als von Asphaltfahrbahnen, da sie abriebfester sind. Asphaltfahrbahnen mit Grauwacke als Mineralstoffsplit sind wiederrum abriebfester als solche mit Kiessplitt oder Dolomit. Normalfester Straßenbeton emittiert mehr Partikel als hochfester Straßenbeton [DüLo08a]. Für Innerortsstraßen ist beim Übergang von geflicktem Kleinpflaster auf Asphalt eine deutliche Feinstaubreduktion zu beobachten [Lohm03]. Die Feinstaubemissionen aus Straßenabrieb und Wiederaufwirbelung können einer Schweizer Studie zufolge bei Straßen mit schadhaftem Belag und/oder unbefestigten, staubigen Straßenrändern um ein Vielfaches höher liegen, als die einer gut befestigten Straße mit intaktem Belag [EMPA03].

Durch Abrieb freigesetzte Partikel werden auch von der Fahrweise beeinflusst. Beim Beschleunigen und Bremsen kommt es zu Schlupf zwischen Reifen und Fahrbahn. Es lösen sich Partikel sowohl aus dem Reifen als auch aus dem Fahrbahnbelag. Ferner wird beim Bremsen Bremsstaub erzeugt. Auch die Fahrgeschwindigkeit beeinflusst die Höhe der Feinstaubemissionen; diese erreichen bei mittleren Geschwindigkeiten einen Tiefpunkt und wachsen bei hohen Geschwindigkeiten stark an. Eine Einführung von Tempolimits ist jedoch nur dann zielführend zur Reduktion der Feinstaubemissionen, wenn ein gleichmäßiger Verkehrsfluss gewährleistet werden kann [DüLo08a].
Die Fahrzeugtechnologie und damit das Fahrzeugalter spielt eine weitere Rolle bei der Emissionshöhe. Durch die kontinuierliche Verschärfung der Abgasvorschriften für Neufahrzeuge sind die Fahrzeughersteller gezwungen, neue Technologien im Fahrzeug zu verbauen, welche die Schadstoffemissionen senken, wie beispielsweise Dieselpartikelfilter oder Partikelfilter bei Fahrzeugen mit Benzindirekteinspritzung. Die Einhaltung der Abgasvorschriften ist zwingend notwendig, damit die Fahrzeuge in der EU zugelassen werden können. Zusätzlich gibt es Verbesserungen bei Bremsen und Reifen, die den Abrieb verringern sollen. Diese Maßnahmen haben allerdings keinen Einfluss auf die Einhaltung der Abgasvorschriften.

Auch die lokalen meteorologischen Bedingungen spielen eine Rolle bei der Feinstaubbelastung. Bei windschwachen Hochdruckwetterlagen ist der Austausch der Luft in den unteren Luftschichten stark eingeschränkt. Hierdurch bildet sich eine Sperrschicht von einigen 100 Metern Höhe, unter der sich Luftschadstoffe anstauen. In Zeiträumen mit entsprechenden Wetterlagen ist daher eine vergleichsweise erhöhte Feinstaubbelastung zu beobachten. Ebenfalls eine Rolle spielt der Wind, der abgelagerten Feinstaub aufwirbelt und diesen teils über weite Strecken transportiert. Dies führt zu Feinstaubbelastung entfernt von der eigentlichen Quelle. [UBA09b]. Auch Regen beeinflusst die Menge des Feinstaubs in der Luft. So konnten in einer Studie der Bundesanstalt für Straßenwesen für Tage mit Niederschlag um 30 Prozent geringere Feinstaubwerte (PM10) im Vergleich zu trockenen Tagen nachgewiesen werden. Auch an den ersten drei darauffolgenden Tagen bleiben die Emissionen auf dem niedrigeren Niveau. Für Partikel mit einem Durchmesser kleiner als 2,5 µm ist der Minderungseffekt durch Regen allerdings nicht zu verzeichnen [DüLo08a].
Ansprechpartner
Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Volkswirtschaftslehre (ECON), Prof. Dr. Kay Mitusch
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Feinstaub im Straßenverkehr (Stand des Wissens: 18.01.2022)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?327453
Literatur
[DüLo08a] Düring, I. , Moldenhauer, A., Loymeyer, A. Einfluss von Straßenzustand, meteorologischen Parametern und Fahrzeuggeschwindigkeit auf die PMx-Belastung an Straßen, 2008
[EMPA03] Gehrig, R., Hill, M., Buchmann, B., Imhof, D., Weingartner, E., Baltensperger, U. Verifikation von PM10-Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs, 2003/07
[ISAP07a] Institut für Agrar- und Stadtökologische Projekte an der Humboldt-Universität zu Berlin Studie zum Wissenschaftlichen Erkenntnisstand über das Feinstaubfilterungspotential, 2007
[Lohm03] Düring, I., Lohmeyer, A. Machbarkeitsstudie zu kombinierten Lärmminderungs-/Luftreinhalteplänen in Brandenburg - Teil vergleichende Bewertung von Maßnahmen zur Reduzierung der PM10-Belastungen, 2003/12
[UBA09b] Umweltbundesamt Feinstaubbelastung in Deutschland, 2009
Glossar
Verkehrsfluss
Unter Verkehrsfluss versteht man die Anzahl der Fahrzeuge, die eine vordefinierte Verkehrs(quer)fläche pro Zeiteinheit durchfährt.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?327248

Gedruckt am Montag, 17. Juni 2024 14:36:03