OSTLUFT-Jahresbericht 2019

Die Entwicklung der PM10-Belastung zeigt weiterhin ein positives Bild. Über die letzten 17 Jahre gesehen, ging die PM10-Feinstaubkonzentration im Jahresmittel deutlich zurück. Wie im Vorjahr überschritt keine Messstation in der Ostschweiz den erlaubten Jahresmittel-Grenzwert. Dies gilt mit Ausnahme von Chur A13 auch für den Tagesmittel-Grenzwert. Zusätzlich zum PM10 wurde 2018 auch PM2.5 ins Messprogramm aufgenommen – mehr dazu im nächsten Abschnitt.

Die deutliche Abnahme der Jahresmittelwerte beim Feinstaub PM10 seit Messbeginn wurde fortgesetzt. Der Jahresmittel-Grenzwert von 20 µg/m³ wurde an allen Messstandorten in der Ostschweiz eingehalten. An den stark verkehrsgeprägten städtischen Messstationen Zürich Rosengartenstrasse und Schimmelstrasse wurden die höchsten Jahresmittel mit 16 µg/m³ gemessen. In ländlichen Gebieten und besonders in höheren Lagen ist die PM10-Feinstaubbelastung zwischen 8 und 11 µg/m³ am geringsten. In den letzten 15 Jahren hat die PM10-Feinstaubbelastung, bezogen auf die Jahresmittelwerte, um mehr als ein Drittel abgenommen.

Eine Entlastung wurde auch bei den Tagesmittelwerten festgestellt. Sowohl die Höhe der maximalen PM10-Tagesmittelwerte als auch die Anzahl Überschreitungen des Tagesmittel-Grenzwertes von 50 µg/m³ haben abgenommen. Der Tagesmittel-Grenzwert wurde erstmals an allen Messstandorten mit Ausnahme von Chur A13 eingehalten. An diesem Standort führte eine Baustelle mit staubenden Arbeiten zu einem übermässigen Feinstaubeintrag und einem maximalen Tagesmittelwert von 175 µg/m³.

Zur deutlichen Entlastung tragen die umgesetzten Massnahmen bei den Holzfeuerungen und in der Industrie sowie die Dieselpartikelfilter bei PWs und Nutzfahrzeugen bei. Der Minderungseffekt wird auch verstärkt durch den Rückgang von Witterungsphasen in den letzten Jahren, während denen das Mittelland lange Zeit unter einer kalten Hochnebeldecke lag. Bei solchen Inversionslagen ist der Luftaustausch stark eingeschränkt und in der Folge reichern sich die Abgase aus dem Verkehr, den Feuerungen sowie Industrie und Gewerbe in den bodennahen Luftschichten an. Werden die Inversionen durch häufige Luftwechsel immer wieder aufgelöst, reichern sich die Schadstoffe in der bodennahen Luftschicht weniger an.

Tabellen Entwicklung der PM10-Jahreswerte

Zusätzlich zum PM10 wurde 2018 ein Jahresmittel-Grenzwert für PM2.5 in die Luftreinhalte-Verordnung aufgenommen. Im OSTLUFT-Gebiet wurde 2019 an elf Standorten PM2.5 gemessen.

Bei den Messungen 2018 wurde der Jahresmittel-Grenzwert für PM2.5 bei allen Messstationen in der Ostschweiz überschritten. 2019 reduzierte sich die Anzahl Standorte mit Grenzwertüberschreitungen auf die Hälfte. Am höchsten ist die Belastung von PM2.5 an den verkehrsreichen Zürcher Standorten Rosengartenstrasse und Schimmelstrasse mit einem Jahresmittelwert knapp über dem Grenzwert von 10 µg/m³. Das tiefste gemessene Jahresmittel betrug 8.6 µg/m³.

Die Unterschiede in der PM2.5-Belastung an den verschiedenen Messstandorten sind ähnlich wie beim PM10, aber deutlich geringer als beim NO₂. Feinstaub PM2.5 und PM10 werden grossräumiger verteilt.

Zu den Quellen für Feinstaub und Russ zählen vor allem der Strassenverkehr und die Holzfeuerungen. Dabei spielen auch private Holzheizungen wie etwa Holzzentralheizungen, Kachelöfen oder Kleinöfen eine grosse Rolle.

Tabelle Entwicklung der PM2.5-Jahreswerte

Feinstaub-Partikel enthalten auch krebserregende Russteilchen (EC) aus Dieselmotoren und aus rauchenden Holzfeuerungen. Die Russkonzentrationen liegen grossflächig deutlich über dem von der Eidgenössischen Kommission für Lufthygiene (EKL) empfohlenen Zielwert von 0.1 µg/m³.

In den Siedlungsgebieten wurden 2019 Russ-Jahresmittelwerte zwischen 0.2 und 1.3 µg/m³ gemessen. Dabei hat sich die Abnahme der Russbelastung an den meisten Standorten ähnlich der Feinstaubbelastung weiter fortgesetzt. So konnte in den letzten zehn Jahren die Russbelastung an den stärker belasteten Standorten halbiert werden. Dazu haben unter anderem die Partikelfilter bei dieselbetriebenen PWs, Lastwagen und Bussen sowie Partikelfilter bei grossen Holzfeuerungen beigetragen. Zur Erreichung des Zielwertes sind auch weitere Massnahmen nötig, wie beispielsweise die Filterpflicht auch bei dieselbetriebenen Arbeitsgeräten und Traktoren. Eine Herausforderung bleibt auch die Emissionsminderung bei den Holzfeuerungen, die vor allem in der Anfeuerungsphase, beim Gluterhalt oder beim Ausbrand häufig sehr hohe Schadstoffemissionen verursachen.

Tabellen Entwicklung der Russ EC-Jahreswerte

Die Luftbelastung mit Stickoxiden hat sich an den verkehrsbeeinflussten Standorten verbessert, nachdem – unter anderem wegen des Dieselskandals – eine längere Stagnation vorausgegangen war. Der Jahresmittel-Grenzwert für Stickstoffdioxid wird aber an mehreren verkehrsnahen Standorten noch immer massiv überschritten. 

Die Entwicklung der Belastung durch Stickstoffdioxid (NO₂) zeigt ein uneinheitliches Bild. An den Standorten mit mässiger Belastung setzte sich die Verbesserung kontinuierlich fort. Nach der Stagnation der Jahresmittelwerte für NO₂ und Stickstoffmonoxid (NO) von 2008 bis 2013 an stark verkehrsbelasteten Standorten setzt sich im Jahr 2019 auch hier ein Rückgang fort.

Im Einflussbereich stark befahrener Strassen wird der NO₂-Jahresmittel-Grenzwert von 30 µg/m³ weiterhin häufig überschritten. Neben dem Grossraum Zürich betrifft dies auch die stark verkehrsbeeinflussten Messstandorte in der Stadt. Der Tagesmittel-Grenzwert von 80 µg/m³ wurde aber im nur am Standort Zürich Rosengartenstrasse und Blumenbergplatz überschritten. Die Häufigkeit von Tagen mit Grenzwertüberschreitungen an diesen Verkehrsstandorten ist, wie beim Feinstaub, auch von der Häufigkeit und Stärke von Inversionen abhängig. Inversionen traten, wie im Abschnitt Feinstaub PM10 erläutert, 2019 wie 2018 deutlich weniger oft auf als im Jahr 2017.

Das Netz der automatischen Messstationen wird mit NO₂-Passivsammlern ergänzt. Dies erlaubt eine detaillierte Raumabdeckung. Die Passivsammlerresultate unterstreichen die Bedeutung der Verkehrs- und Siedlungsdichte auf die NO₂-Belastung im gesamten OSTLUFT-Gebiet. Von hohen NO₂-Belastungen sind alle städtischen Gebiete entlang von stark befahrenen Verkehrsachsen sowie Autobahnstandorte betroffen. Hohe Belastungen können aber auch in Dörfern auftreten. Kritisch sind Orte, in denen stark befahrene Strassen eine geschlossene Bebauung aufweisen. Die Bebauung erschwert die Durchlüftung, so dass sich die Autoabgase unmittelbar entlang der Strasse anreichern und zu übermässigen Luftbelastungen führen können.

An Standorten ohne direkten Verkehrseinfluss unterscheidet sich die Belastung je nach Siedlungsdichte und Höhenlage. Während der Jahresdurchschnitt auf dem Land über 700 m ü. M. bei etwa 6 µg/m³ liegt, ist die Grundbelastung im Zentrum der Stadt Zürich (400 m ü. M.) rund zwei- bis dreimal höher.

Die Ergebnisse einer statistischen Auswertung der vorhandenen langen witterungsbereinigten NO₂-Passivsammler-Messreihen finden Sie im Fokusbeitrag «Witterungsbereinigter Trend belegt langfristig positive Entwicklung der NO₂-Belastung».

Tabellen Entwicklung der NO2-Jahreswerte (Messstationen)

Zusammenstellung der NO2-Jahresmittelwerte (Passivsammler)

Das Sommerhalbjahr 2019 wurde nach einem feucht-kalten Mai von heissen Sommermonaten geprägt. Dies wirkte sich auf die Ozonbelastung im OSTLUFT-Gebiet aus. Die Überschreitungen des Stundenmittel-Grenzwertes wie auch die Belastungsspitzen waren aber geringer als in den Hitzesommern 2003 und 2018. 

Während hochsommerlicher Wetterlagen wird in der Luft viel Ozon aus Stickstoffdioxid und weiteren Luftschadstoffen gebildet. Bei sonnigen Schönwetterphasen steigt die nachmittägliche Ozonbelastung von Tag zu Tag an und überschreitet rasch grossflächig den Stundenmittel-Grenzwert von 120 µg/m³. Die höchsten Ozon-Stundenmittelwerte wurden mit 180 bis 200 µg/m³ an den nicht unmittelbar verkehrsexponierten Stationen im Grossraum Zürich, am Zürichsee und im Gebiet Weinfelden - Konstanz gemessen. In der übrigen Ostschweiz blieben die maximalen Stundenmittel unter der Marke von 180 µg/m³. Auf der Stuelegg oberhalb von St. Gallen und an anderen höher gelegenen ländlichen Standorten wurden wiederum mit mehr als 500 Stunden die meisten Überschreitungen des Stundenmittel-Grenzwertes registriert.

An verkehrsnahen und stark frequentierten Messstationen in Zürich, Opfikon, St. Gallen und Chur waren – im Vergleich zu den Höhenlagen und den nicht unmittelbar verkehrsexponierten Standorten – deutlich weniger Stunden mit Überschreitungen der Grenzwerte für Ozon zu verzeichnen. Typisch an diesen Stationen ist die relativ hohe Luftbelastung durch Autoabgase. Das vor Ort vorhandene Ozon wird durch chemische Reaktionen mit den frischen Autoabgasen aus dem Auspuff kurzfristig abgebaut. Dabei entsteht aus dem Stickstoffmonoxid (NO) der Autoabgase Stickstoffdioxid (NO₂). Abseits des Entstehungsorts treibt das NO₂ die Ozonbildung wiederum an.

Tabellen Entwicklung der Ozon-Jahreswerte

Die Belastung der Luft mit Ammoniak (NH₃) ist seit über 15 Jahren unverändert zu hoch. Die NH₃-Belastung lag nach einem Peak im Jahr 2018 wiederum im Bereich der Vorjahre. Das meiste NH₃ stammt aus der intensiven Tierhaltung. In der Stadt ist der Strassenverkehr die Hauptquelle. Ammoniak trägt zur Feinstaubbildung in der Luft bei und ist Hauptbestandteil von übermässigen Stickstoffeinträgen aus der Luft in empfindliche Ökosysteme. Finanzielle Anreize zur Umsetzung von betrieblichen und baulichen Massnahmen zur Verminderung von NH₃-Verlusten in der Landwirtschaft haben noch keine ausreichende Verbesserung bewirkt.

Die gemessene Ammoniakbelastung in den ländlichen Gebieten ist direkt abhängig von der Intensität der landwirtschaftlichen Nutzung respektive der Nutztierdichte. NH₃ wird vor allem aus den Ausscheidungen der Tiere im Stall sowie bei der Lagerung und Ausbringung von organischem Hofdünger freigesetzt. Sowohl die räumlich und zeitlich stark variablen NH₃-Verluste als auch der grosse Einfluss der Witterung sorgen dafür, dass die Belastungen zwischen den Jahren und im Jahresverlauf stark schwanken. Am tiefsten sind sie im Winterhalbjahr, wenn kaum Hofdünger (Gülle) ausgetragen wird und tiefe Temperaturen die Verluste von NH₃ aus dem Stallbereich und bei der Lagerung minimieren. Erhöhte Belastungen im Frühjahr und Herbst hängen mit dem häufigen Ausbringen von Hofdünger zusammen. Im Sommer werden die NH₃-Verluste durch hohe Temperaturen verstärkt.

Auffällig im Messjahr 2019 ist der Monat Mai. Nasskaltes Wetter verzögerte in vielen Regionen das Ausbringen des Hofdüngers. Dies führte zu einem deutlichen Einbruch der Ammoniakbelastung im Jahreslauf. 

Nachdem 2018 in zwei Naturschutzgebieten unerwartet hohe Ammoniakkonzentrationen gemessen wurden, hat OSTLUFT 2019 zusätzliche Standorte in Naturschutzgebieten beprobt. Neben dem Naturschutzgebiet Bannriet in Altstätten (SG) mit einem Jahresmittelwert von 8.6 µg/m³ wurden in weiteren Naturschutzgebieten in der Ostschweiz Ammoniakbelastungen festgestellt, die über dem für höhere Pflanzen verträglichen Niveau (Critical Level) von 3 µg/m³ liegen. Es ist ein deutlicher räumlicher Unterschied von Gebieten mit hoher Viehdichte und Gebieten mit mehr Acker- und Gemüsebau festzustellen.

In Bezug auf NH₃ ist das Critical Level das direkte Bezugsmass zur Beurteilung von Übermässigkeit. Für das Ökosystem ist aber der Gesamt-Stickstoffeintrag ausschlaggebend, beurteilt als Critical Loads für Stickstoff. Man kann davon ausgehen, dass bei einer Überschreitung des Critical Levels die Critical Loads sicher überschritten sind, jedoch stellt eine Unterschreitung des Critical Levels noch keine Garantie für eine Unterschreitung des Critical Loads dar.

Als Ergänzung zu den Ammoniakmessungen wurde auch an verschiedenen Messstandorten zusätzlich der Eintrag von Stickstoff (N-Deposition) gemessen. Erste Resultate sind im Fokusbeitrag «Stickstoffdeposition und Ammoniakbelastung in Naturschutzgebieten» zusammengestellt.

Zusammenstellung der Ammoniak-Jahresmittelwerte (Passivsammler)

Luftverschmutzung ist eine nachweisliche Ursache für Krankheiten und vorzeitige Todesfälle. Feinstaub, Russ, Ozon und Stickoxide sind besonders gesundheitsschädlich. Die einzelnen Luftschadstoffe sind jedoch nicht isoliert zu betrachten, da die Wirkung auf die Gesundheit von einem oder von mehreren Schadstoffen und ihrem Zusammenwirken verursacht werden kann.

Luftschadstoffe führen zu Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Besonders empfindlich sind Kinder und ältere Personen. Aber auch für bereits erkrankte Erwachsene stellt die Luftverschmutzung eine zusätzliche Belastung dar. Heute ist bekannt, dass die Luftbelastung auch zu weiteren Gesundheitsbeeinträchtigungen führen kann. Neuere Studien zeigen Zusammenhänge zwischen der Luftverschmutzung und Diabetes, kognitiver Entwicklung/Demenz, Atemwegsallergien sowie niedrigem Geburtsgewicht.

BAFU-Artikel – Luftverschmutzung und Gesundheit

Feinstaub (PM10, PM2.5) und Russ

Feinstaub kann bis in die Lungen vordringen, da die Filterwirkung des Nasen-Rachen-Raumes für diese feinen Partikel nicht ausreicht. Die gröberen Bestandteile des Feinstaubs wirken in den Atemwegen und verursachen Husten, Asthmaanfälle und Atemwegserkrankungen. Die feineren Bestandteile können noch weiter in unseren Körper vordringen. Sie gelangen bis in die tiefsten Atemwege und teilweise über die Lungenbläschen bis in die Blutbahn und verursachen Herzrhythmusstörungen und erhöhen Herz-Kreislauf-Probleme. Russ und seine Begleitstoffe vergrössern das Lungenkrebsrisiko.

Stickstoffdioxid (NO₂)

Stickstoffdioxid führt zu Entzündungen in den Atemwegen und verstärkt die Reizwirkung von Allergenen. Längerfristig häufen sich Infektionskrankheiten und die Lungenfunktion verringert sich. Neben der direkten gesundheitsschädigenden Wirkung trägt NO₂ auch zur Bildung von bodennahem Ozon und zur sekundären Feinstaubbildung bei.

Ozon (O₃)

Ozon kann die Schleimhäute von Augen, Nase und Atemwegen reizen. Bei hohen Ozonwerten in der Aussenluft treten Beschwerden am ehesten bei Personen auf, die sich im Freien während längerer Zeit körperlich anstrengen. Die Empfindlichkeit ist individuell stark verschieden. Bei Menschen mit Allergien oder Asthma kann Ozon die entsprechenden Symptome verstärken. Im Allgemeinen ist der Aufenthalt im Freien unproblematisch. Durch eine flexible, zeitliche und örtliche Anpassung der Aktivitäten mit grosser körperlicher Belastung kann die persönliche Ozonbelastung vermindert werden.

Weitere Informationen finden Sie im Interview mit der Epidemiologin Meltem Kutlar Joss vom Schweizerischen Tropen- und Public Health-Institut (Swiss TPH) der Universität Basel, das im OSTLUFT Jahresbericht 2015 (S. 22-23) abgedruckt ist.

Luftschadstoffe wirken sich auch auf Pflanzen und Ökosysteme aus. Stickstoffdioxid und Ozon beeinträchtigen das Wachstum von Pflanzen, stickstoffhaltige Luftschadstoffe wie Ammoniak und Stickoxide führen zur Versauerung und Überdüngung von Böden und Gewässern und gefährden empfindliche Ökosysteme.

Ammoniak (NH₃)

Ammoniak in der Luft ist vor allem deshalb problematisch, weil es in Form von Gas und sekundärem Feinstaub, aber auch mit dem Regen in Böden abseits der landwirtschaftlichen Flächen gelangt. Dabei werden die Böden überdüngt und versauern stärker. In überdüngten Gebieten wachsen jene Pflanzen besonders schnell, die viel Stickstoff mögen. Doch damit verdrängen sie die anderen Pflanzen, die an eine nährstoffarme Umgebung angepasst sind. Deshalb verschwinden vielerorts die Wiesenblumen. Eine weitere Folge ist, dass Schilfpflanzen zunehmend die Flachmoore überwuchern. Auch Waldbäume geraten aus dem Gleichgewicht: Bei übermässigem Stickstoffeintrag entwickeln sich die Baumkronen stärker als die Wurzeln. Dadurch werden die Bäume anfälliger auf Windwurf und Trockenheit. Zudem wird durch die Versauerung der Böden die Mineralstoffversorgung der Pflanzen beeinträchtigt.

Über Beobachtungen zu den Auswirkungen übermässiger Stickstoffeinträge berichten ein Naturschützer und ein Forstingenieur im Jahresbericht 2016 unter dem Titel «Folgen erhöhter Stickstoffdeposition - Stilles Sterben, schleichendes Verschwinden» (S. 16 - 21).

Die intensive Tierhaltung produziert rund zwei Drittel des Stickstoffs, der zur Überdüngung der Böden führt. Denn Mist und Gülle enthalten viel stickstoffhaltiges Ammoniak, das als Gas aus den Ställen sowie bei der Lagerung und beim Austragen der Gülle in die Luft entweicht.

Die Luftreinhaltepolitik in der Schweiz ist ein Erfolgsmodell. Die Bevölkerung ist heute deutlich weniger gesundheitsschädigenden Luftschadstoffen ausgesetzt als früher. Die Verbesserungen sind auf mehrere Ursachen zurückzuführen. Die technologischen Entwicklungen von schadstoffarmen industriellen Prozessen, Feuerungen und Motoren schreiten voran. Diese Fortschritte werden als konkrete Vorschriften in der Luftreinhalte-Verordnung (LRV) auf Bundesebene oder in den Kantonen festgelegt. Schliesslich ist es notwendig, diese Vorschriften mit einem konsequenten Vollzug durch die zuständige Fachstelle umzusetzen.  Am angestrebten Ziel, einer sauberen und gesunden Luft, sind wir allerdings noch nicht angekommen.

Insbesondere der Ausstoss von krebserregenden Feinstaub- bzw. Russpartikeln aus der Verbrennung von Treib- und Brennstoffen muss weiter vermindert werden. Dasselbe gilt für den Ausstoss von stickstoffhaltigen Luftschadstoffen wie Stickoxiden und Ammoniak. Deshalb sind bei den Verursachern die neusten technologischen Errungenschaften einzufordern und konsequent umzusetzen.

Die Umsetzung neuer Vorschriften führt bei Holzfeuerungen zu weniger Russ, Feinstaub und teerartigen Holzgasen. Angesetzt wird bei der Technik, dem Betrieb und der Dimensio­nierung der Heizungen, denn häufig sind diese nicht optimal auf den Wärmebedarf ausgerichtet. Veraltete oder unsachgemäss betriebene Holzfeuerungen sollten mittels Kontrolle erfasst werden, so dass die Emissionen individuell und zielgerichtet verringert werden können. Seit 2018 gilt auch für Holzheizkessel < 70 kW mit Wasserkreislauf eine periodische Messpflicht. Der emissionsarme Betrieb von Holzfeuerungen gemäss FairFeuern, die Ausrüstung von grossen Holzfeuerungen mit Elektrofiltern und der Verzicht auf das Verbrennen von Grüngut im Freien sind weitere wirkungsvolle Massnahmen zur Verringerung der Russbelastung.

Hochwirksame Partikelfilter auf dieselbetriebenen Maschinen und Fahrzeugen haben die Russbelastung gesenkt. Zukünftig sind sie auch bei modernen direkteinspritzenden Benzinmotoren notwendig, die besonders viele ultrafeine Partikel ausstossen. Zur Verminderung der Stickoxid-Emissionen (NO_x) führt die EU, in der Folge des Dieselskandals, nun schrittweise Verbesserungen bei den Prüfverfahren zur Typengenehmigung von neuen Fahrzeugen ein, die auch für die Zulassung in der Schweiz gelten. Im Herbst 2017 wurde der veraltete Fahrzyklus im Prüfverfahren durch einen neuen ersetzt, der das moderne, reale Fahrverhalten auf dem Prüfstand besser abbildet. In den kommenden Jahren folgt eine zusätzliche Prüfmessung im realen Strassenverkehr mit einem Real-Drive-Emissions-Test (ab Abgasnorm Euro 6d-TEMP). Seit 2019 soll der heute gültige NO_x-Grenzwert aus der Prüfstandsmessung im realen Strassenverkehr noch um den Faktor 2.1, ab 2021 um den Faktor 1.5 überschritten werden dürfen.

Da rund zwei Drittel des Stickstoffeintrags aus der Luft in empfindliche Ökosysteme aus der landwirtschaftlichen Tierhaltung stammen, sind für die Verminderung von Ammoniakemissionen Massnahmen in allen Bereichen der Tierhaltung notwendig, so bei der Fütterung, im Stall und bei der Lagerung und Ausbringung von Hofdünger.

Mit einer finanziellen Förderung werden verschiedene Massnahmen zur Reduktion der Ammoniakemissionen bei der Nutztierhaltung gezielt unterstützt. Dazu zählen:

• die Unterstützung des Einsatzes von emissionsarmen Ausbringtechniken beim Gülleausbringen, wie Schleppschlauch- und Schleppschuhverteiler oder Gülledrill (wird ab 2022 Pflicht)
• die Unterstützung der optimierten Fütterung von Schweinen
• die Unterstützung von emissionsarmen Stalleinrichtungen, wie Harnsammelrinne und erhöhter Fressplätze

Diese Massnahmen sind wichtig, aber bei weitem nicht ausreichend, um die hohe Ammoniakbelastung genügend zu mindern. Alle bekannten emissionsmindernden Massnahmen und Prinzipien sollten in der Tierhaltung umgesetzt werden. So könnte die Ammoniakbelastung (NH₃) messbar gesenkt werden, und die Landwirtschaft könnte dem Umweltziel des Bundesrates im Bereich der Stickstoffdeposition (siehe Statusbericht 2016 Seite 55) näherkommen.

Jedermann und jede Frau kann persönlich dazu beitragen, dass die Luft gesünder wird. Die folgenden Empfehlungen helfen dabei:

Haushalt und Freizeit

• Kaufen Sie regionale und saisongerechte Produkte aus umweltschonendem Anbau und mit kurzen Transportwegen.
  KVU CCE CCA – Die Ökobilanz auf meinem Teller
• Seien Sie sparsam im Umgang mit fossilen Brennstoffen. Beschränken Sie die Raumtemperatur Ihrer Wohnung auf das nötige Mass. Im Schlafzimmer genügen 18 Grad.

• Betreiben Sie Ihre Holzheizung fachgerecht. Achten Sie insbesondere auf schadstoffarmes Anfeuern.
  FairFeuern – Feuer ist nicht gleich Feuer

  Informationsbroschüre «Feuer, Holz und Luft - Sauberer feuern mit Holz»
• Sanieren oder ersetzen Sie ältere Heizungen und orientieren Sie sich über umweltfreundliche Wärme.
• Verwenden Sie nur lösungsmittelfreie oder -arme Produkte wie wasserbasierende Farben, Lasuren, Reinigungsmittel, Kleber, Spraydosen und Holzschutzmittel.
  umweltfarben.ch
• Benützen Sie für Gartenarbeiten elektrisch betriebene Geräte; falls dies nicht möglich ist, verwenden Sie spezielles Gerätebenzin.
  Luftlabor – Benzol: Was hat der Rasenmäher mit Krebs zu tun?
• Verbrennen Sie keinen Abfall, keine Gartenabfälle und kein behandeltes Holz.
  Holzenergie Schweiz – Keine Abfälle in den Ofen
• Verzichten Sie auf das Verbrennen von Gartenabraum und Waldabfällen.
  waldwissen.net – Feinstaub beim Verbrennen von Schlagabraum

Mobilität

• Gehen Sie so oft wie möglich zu Fuss oder fahren Sie mit dem Velo.
• Nutzen Sie wenn möglich öffentliche Verkehrsmittel und vermeiden Sie dadurch unnötige Autofahrten.
• Kaufen Sie ein emissionsarmes Auto mit alternativem Antrieb wie Elektro, Hybrid, Gas. Falls Sie Diesel oder Benzin bevorzugen, wählen Sie Fahrzeuge mit der besten Abgasnorm Euro 6d-TEMP.
  autoumweltliste.ch
• Nutzen Sie Sharingangebote, am besten mit Autos mit alternativem Antrieb.
• Fahren Sie möglichst ruhig, vermeiden Sie häufige Tempowechsel und stellen Sie im Stand den Motor ab. Optimieren Sie Ihren Autofahrstil mit Eco Drive.
• Lasten Sie Ihr Fahrzeug aus, bilden Sie Fahrgemeinschaften.
• Reduzieren Sie Ihre Flugreisen auf ein Minimum.

Tipps zur Reduktion der persönlichen Belastung

Folgende Verhaltensempfehlungen können dazu beitragen, das persönliche Risiko für gesundheitliche Schäden durch Luftverschmutzung zu reduzieren:

• Informieren Sie sich über die aktuellen Luftschadstoffwerte auf ostluft.ch oder mittels der Smartphone App airCHeck und planen Sie Ihre Aktivitäten entsprechend.
• Vermeiden Sie sportliche Aktivitäten im Freien während Smogepisoden.
• Während Hitzeperioden mit hohen Ozonkonzentrationen empfiehlt es sich, sportliche Aktivitäten auf die frühen Morgenstunden zu verlegen.
• Suchen Sie beim Auftreten von einschränkenden Beschwerden eine Ärztin oder einen Arzt auf.

Stickstoff als wichtiger Nährstoff für Lebewesen ist in der Natur Mangelware. Naturnahe Ökosysteme sind an diese Gegebenheit angepasst. Erst seit gut hundert Jahren hat der Mensch durch die Industrialisierung und die Herstellung von Kunstdünger seine Abhängigkeit von der Mangelware Stickstoff durchbrochen. Dies hat Folgen für naturnahe Ökosysteme, die durch übermässigen Stickstoffeintrag aus der Luft belastetet werden. Als wichtiges Mass für eine Überlastung gelten die Critical Loads. Diese sind auch vielerorts in Naturschutzgebieten massiv überschritten.

2019 wurden zum vierten Mal die Einträge an sogenanntem reaktivem Stickstoff über die Luft in einem schweizweiten Projekt als Ergänzung zu den Ammoniakmessungen erhoben. Dabei wird der Eintrag von oxidierten und reduzierten Stickstoffverbindungen bestimmt. Oxidierte Stickstoffverbindungen in der Luft, wie Stickstoffdioxid und Nitrat, stammen in der Schweiz hauptsächlich aus der Verbrennung fossiler Energieträger für Wärme und Mobilität. Reduzierte Stickstoffverbindungen in der Luft, wie Ammoniak und Ammonium, stammen hingegen zu über 90 Prozent aus der Landwirtschaft. Diese reaktiven Stickstoffverbindungen werden hauptsächlich als Gase (Ammoniak, Stickstoffdioxid) und in Feinstaubpartikeln sowie im Regenwasser (Ammonium, Nitrat) in empfindliche Ökosysteme eingetragen.

Übermässige Belastung in Naturschutzgebieten

Die Bandbreite der Stickstoffeinträge aus der Luft ist mit 10 bis 60 kg Stickstoff pro Hektare und Jahr sehr gross. Besonders hohe Belastungen treten in den Gebieten mit intensiver Viehwirtschaft auf. Geringer ist die Belastung in Gebieten mit mehr Acker- und Gemüsebau. Von den zu hohen Stickstoffeinträgen sind auch viele Naturschutzflächen und extensiv bewirtschaftete Flächen betroffen. An fast allen untersuchten Standorten werden die Critical Loads für empfindliche Ökosysteme deutlich überschritten. Dabei besteht ein enger Zusammenhang zwischen der Ammoniakbelastung und dem Stickstoffeintrag, denn Ammoniak macht einen grossen Teil dieses Stickstoffeintrags aus.

Der übermässige Stickstoffaustrag aus der Luft hat für viele Ökosysteme gravierende Folgen für ihre Struktur und Funktion. Empfindliche Ökosysteme sind zum Beispiel Wälder, Trockenrasen und andere artenreiche Naturwiesen, Hochmoore, Flachmoore, Heidelandschaften und nährstoffarme Still- und Fliessgewässer. Der zusätzliche Stickstoff düngt auch diese, auf wenig verfügbaren Stickstoff angepassten Systeme. Dabei kommt es zu veränderten Lebensbedingungen der Pflanzen und Tiere, so dass Arten verdrängt werden. Der übermässige Stickstoffaustrag aus der Luft ist damit für eine Verringerung der Artenvielfalt verantwortlich und hat einen direkten Einfluss auf die Biodiversität.

Bei der Umwandlung von reaktivem Stickstoff im Boden kann es zu Bodenversauerung kommen, was unter anderem Wälder anfälliger gegen Stürme, Schädlinge und Trockenheit machen kann. Die Belastung der Wälder kann mit den Messungen im Freiland und den Depositionskennzahlen für den Wald abgeleitet werden. Die Dauermessreihe auf dem Bachtel ist stellvertretend für den Stickstoffeintrag in den angrenzenden Wald. Seit Messbeginn von 2001 wird hier der Critical Load für Wald andauernd überschritten, ohne eine klare Verbesserungstendenz.

Zum Thema Stickstoffeinträge finden Sie auch interessante Aussagen von Experten aus Naturschutz, Forstwirtschaft und Lufthygiene im OSTLUFT Jahresbericht 2016 unter dem Titel «Folgen hoher Stickstoffdeposition - Stilles Sterben, schleichendes Verschwinden».

Massnahmen sind dringend

Die Messergebnisse unterstreichen die Dringlichkeit für wirksame Massnahmen zur Minderung der Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft. Wirkungsvolle Massnahmen sind stickstoffoptimierte Fütterung, Reduktion der verschmutzten Flächen im Stall und im Laufhof, Abluftreinigung bei geschlossenen Ställen, Abdeckung der Güllelager sowie der Einsatz des Schleppschlauchs bei der Gülleausbringung. Die Informationsplattform www.ammoniak.ch zeigt mögliche Massnahmen auf und verbindet Praxis, Vollzug und Forschung. Zudem hängt die Zielerreichung stark von der Entwicklung der Tierzahlen ab, welche durch die Marktstruktur, Marktunterstützungsmassnahmen und das Konsumverhalten beeinflusst wird.

Zum vorstehenden Abschnitt über Ammoniak (NH₃)

Bülach und Kloten sind wichtige Städte im Zürcher Unterland beziehungsweise in der Agglomeration Zürich. Mit rund 20'000 Einwohnern haben sie eine ähnliche Grösse. Beide liegen an der Autobahn A51 und im Umfeld des Flughafens Zürich. Im Jahr 2019 führte OSTLUFT in beiden Städten Luftqualitätsmessungen durch, mit dem Ziel, den Zustand der Luftqualität punktuell zu erfassen und einen Vergleich mit den Modellberechnungen von OSTLUFT zu ermöglichen.

Das Messkonzept von OSTLUFT sieht flächendeckende Berechnungen der Luftqualität, kombiniert mit einem Netz an Messstationen vor, um immer und überall Aussagen über die Luftbelastung machen zu können. Dabei betreibt OSTLUFT Messstationen auch zeitlich begrenzt an Orten, an denen bisher keine Messungen vorliegen und mit denen die Luftqualitätsberechnungen überprüft werden. Im Jahr 2019 wurden solche Messungen in zwei Quartieren in Bülach bei der Stadthalle und in Kloten an der Gerlisbergstrasse durchgeführt.

Luftqualität in Bülach und Kloten typisch für städtische Hintergrundbelastung

Luftqualitätskennwerte 2019 an den Messstationen in Bülach und Kloten

* Grenzwerte / EC-Richtwert

Der Jahresmittel-Grenzwert der Luftreinhalte-Verordnung wurde für NO₂ an allen Standorten deutlich unterschritten. Allerdings ist die NO₂-Belastung in Kloten gegenüber Bülach erhöht. In Bülach wurden zusätzlich zu der Messstation an der Stadthalle an weiteren Orten die NO₂-Belastung im Jahresmittel mit Passivsammlern gemessen. Die Verteilung der Messwerte zeigt, dass die NO₂-Belastung überall in Bülach ähnlich ist. Allerdings nimmt mit zunehmender Nähe zu stärker verkehrsbelasteten Strassen typischerweise die NO₂-Belastung zu.

Beim Feinstaub wurde der Jahresmittel-Grenzwert für PM10 in Bülach unterschritten. Dies war 2019 an allen Messstationen von OSTLUFT der Fall. In Kloten wurde mit PM2.5 eine andere (feinere) Feinstaubfraktion als in Bülach gemessen. Hier lag das Jahresmittel mit 10.4 µg/m³ im Bereich des Grenzwertes. Für das Jahr 2019 war dies eine typische Belastung. Die Spannbreite aller PM2.5-Jahresmittel von 2019 im OSTLUFT-Gebiet betrug 9 bis 11 µg/m³. In Kloten wurde zudem die Luftbelastung mit krebserregendem Russ (EC2.5) im Feinstaub erfasst. Diese lag mehr als 4-fach über dem Zielwert der Eidgenössischen Kommission für Lufthygiene. Allerdings ist die Russbelastung flächendeckend zu hoch, so ist auch das Klotener Ergebnis typisch für städtische Hintergrundstandorte.

Beim Ozon kam es überall zu einer deutlichen Überschreitung der Grenzwerte. Dies ist ein flächendeckendes Luftqualitätsproblem, welches im gesamten OSTLUFT-Raum beobachtet wird.

Bei hohen NO₂-Belastungen unterschätzt das ansonsten genaue Luftqualitätsmodell die Messwerte in Bülach

Vergleicht man die berechnete NO₂-Belastung mit den Messwerten, so ergibt sich im Jahresmittel eine gute Übereinstimmung im Rahmen der erwarteten Unsicherheit der Berechnungen.

Auch bei der Kurzzeitbelastung mit NO₂-Tagesmittelwerten kann ein Vergleich von Modell und Messungen angestellt werden. Dabei wird das Modell laufend an allen Standorten des Dauermessnetzes von OSTLUFT kalibriert und somit auf die aktuelle Luftqualität geeicht. Der Vergleich der entsprechenden Tagesmittel mit den Messwerten aus Bülach und Kloten, die beide nicht in die Modelleichung einfliessen, zeigt, dass die Berechnung gut zu den Messungen passt, allerdings werden in Bülach hohe NO₂-Tagesmittelwerte durch das Modell unterschätzt.

Vergleich der Mess- und Modellwerte für NO₂-Jahresmittelwerte 2019 in Bülach und Kloten

* Modellwerte: Mittel im Raster von 200 x 200 Meter

Im Jahr 2020 werden in Kloten «ultrafeine» Feinstaubpartikel gemessen

2019 haben an der Messstation in Kloten erste orientierende Messungen einer zusätzlichen Feinstaubfraktion begonnen, der sogenannten «ultrafeinen Partikel». Diese sind mit weniger als 100 Nanometer im Durchmesser extrem klein. Sie werden zwar in den typischen Feinstaubmessungen miterfasst, fallen dort aber wortwörtlich nicht ins Gewicht. Die bisherigen Messungen der Feinstaubfraktionen PM10 und PM2.5 beziehen sich auf das Gewicht. Ultrafeine Partikel wiegen aufgrund ihrer geringen Grösse im Vergleich zu den grösseren Partikeln praktisch nichts. Daher müssen sie einzeln gezählt werden. In der Partikelanzahl dominieren die ultrafeinen Partikel im Gegensatz zum Feinstaubgewicht. Für eine erste Zustandsbeschreibung in Kloten werden die Messungen von ultrafeinen Partikeln 2020 intensiviert. Die Ergebnisse werden im nächsten OSTLUFT-Jahresbericht vorgestellt.

Die Stickstoffdioxid-Belastung variiert je nach Lage und Quellennähe. Verdichtete NO₂-Messungen in der Stadt St. Gallen zeigen deutliche räumliche Unterschiede und dass die Belastung in den letzten Jahren deutlich abgenommen hat. 2018 lagen in den Wohngebieten der Stadt sowie im Gebiet St. Gallen West alle NO₂-Jahresmittel unter dem Grenzwert. Entlang der Hochleistungsstrassen mussten wie andernorts jedoch noch Grenzwertüberschreitungen festgestellt werden.

Hauptverursacher von NO₂ ist der Strassenverkehr. Die Verteilung der verkehrsbedingten Luftschadstoffe in städtischen Gebieten und an Strassen ist komplex und in Modellen schwierig zu erfassen. Aufschluss über die räumliche Verteilung der Schadstoffbelastung kann mit kleinräumigen Messnetzen erzielt werden. Im OSTLUFT-Gebiet wird NO₂ zusätzlich zu den stationären, kontinuierlich messenden Stationen mit einer grösseren Anzahl Passivsammler erfasst.

Im Jahr 2018 wurden in St. Gallen verdichtete Messungen mit NO₂-Passivsammlern durchgeführt. Die Verteilung fokussierte sich auf zentrums- und verkehrsnahe Standorte sowie den Stadtteil St. Gallen West. Im direkten Umfeld an drei viel befahrenen Hauptverkehrsachsen wurde der NO₂-Grenzwert von 30 µg/m³ überschritten. Mit zunehmendem Abstand von den Verkehrsachsen verringert sich die NO₂-Belastung jedoch rasch. In den St. Galler Wohnquartieren und im Gebiet St. Gallen West wurde der NO₂-Jahresmittel-Grenzwert gut eingehalten. Das war nicht immer so, denn noch vor wenigen Jahren wiesen Strassenstandorte flächendeckend Belastungen über dem Grenzwert auf. Auswertungen im Rahmen der Untersuchung der räumlichen Verteilung der NO₂-Belastung im Zentrum mit den Projektmessungen um den Blumenbergplatz (2014) oder im Rahmen des Baus der Arena St. Gallen West (2010) zeigten, dass die NO₂-Belastung in den Städten in der ersten Dekade der 2000er-Jahre kaum abgenommen hatte.

Es bleibt abzuwarten, ob die NO₂-Belastungen in den nächsten Jahren tatsächlich weiter sinken werden. Das Jahr 2018 war meteorologisch gesehen aussergewöhnlich warm und trocken. Auch traten im Winterhalbjahr wenig Inversionen auf. Diese Wetterbedingungen begünstigten möglicherweise die tiefen Konzentrationen - so wiesen alle OSTLUFT-Standorte 2018 die tiefsten NO2-Belastungen seit Beginn der Messungen auf.

Fachbericht: Entwicklung der NO₂-Belastung in der Stadt St. Gallen

Im Jahresmittel ist die Luftqualität in der Region Grabs ähnlich wie an vergleichbaren ländlichen Siedlungs- oder Hintergrundstandorten. Auffällig sind in Grabs die Schadstoffkonzentrationen im Winter. In dieser Zeit steigt insbesondere die Russkonzentration aufgrund von Holzfeuerungsemissionen und den speziellen Ausbreitungsbedingungen überdurchschnittlich stark an.

Das Dorf Grabs liegt in einer schwach durchlüfteten Ausbuchtung des Rheintals und hat einen hohen Anteil an kleinen Holzfeuerungen. In den Jahren 2000 bis 2009 wurden bereits Immissionsmessungen in Grabs durchgeführt. Die Resultate zeigten deutlich den Einfluss der Holzverbrennung auf die Luftbelastung. Seit 2013 ist das Dorf an ein Fernwärmenetz angeschlossen, das stetig ausgebaut wird. Dadurch wurden vier grössere Schnitzelfeuerungen ausser Betrieb genommen. Die Anzahl der kleinen Holzfeuerungen hat in den letzten Jahren geringfügig abgenommen.

Grenzwerte im Jahresmittel klar eingehalten

Die Jahresmittel-Grenzwerte wurden in Grabs für NO₂, PM10 und CO wie bereits in der Messperiode vor 2019 klar eingehalten. Die Belastung durch Feinstaub PM2.5 bewegt sich um den Grenzwert. Ozon überschreitet während der Sommermonate in Grabs wie auch Vaduz die Grenzwerte. Im Vergleich zu anderen ländlichen Ostschweizer Siedlungsstandorten ist die Belastung in Grabs damit vergleichbar.

Schlechte Durchlüftung sorgt für höchste Belastungen im Winter

Auffällig ist in Grabs der grosse Unterschied der Belastungen im Jahresverlauf. Besonders für Russ (EC) und feinste Partikel sind im Winter massive Anstiege zu beobachten. Analysen zeigen, dass etwa zwei Drittel der winterlichen Russpartikel aus Holzfeuerungen stammen. Während einzelner Wintermonate sind die mittleren Russkonzentrationen in Grabs höher als in der Stadt Zürich oder an Autobahnstandorten im OSTLUFT-Gebiet.

In Grabs wurde auch der Gehalt von zehn verschiedenen PAK im Feinstaub bestimmt. Den Hauptbeitrag zur Toxizität lieferte das Benzo(a)pyren, welches mehrheitlich durch Holzfeuerungen emittiert wird. Der EU-Zielwert wurde zwar unterschritten, die Belastung ist im Verhältnis zu anderen Schweizer Standorten jedoch massiv erhöht. Ähnliche Konzentrationen wurden in der Schweiz lediglich in ebenfalls schlecht durchlüfteten Gebieten im Misox und Muotathal gemessen.

Die Auswertung der Winddaten zeigt, dass die Durchlüftung in Grabs insbesondere während der Wintermonate im Vergleich zu anderen naheliegenden OSTLUFT-Messstandorten wie Vaduz oder Chur vermindert ist. Dies führt dazu, dass sich die Schadstoffe anreichern. Ähnliche Verhältnisse wie in Grabs können an anderen ländlichen Standorten auftreten, wenn die Durchlüftung infolge topografischer Gegebenheiten eingeschränkt ist.

Luftqualitätskennwerte 2018 und 2019 an den Messstationen in Grabs

*Grenzwerte / EC-Richtwert

Immissionsmessungen in Grabs 2017-2019 – Dorf mit Fernheizungsanschluss und hohem Anteil an Holzfeuerungen

Menschengemachter Luftschadstoff-Ausstoss («Emissionen») ist für die Luftbelastung («Immissionen») in der Schweiz ausschlaggebend. Witterungseinflüsse beeinflussen aber sowohl die Emissionen als auch die Immissionen.

Langzeitmessreihen von Immissionen dienen unter anderem dazu, die Entwicklung der Emissionen durch die massgeblichen Verursacher zu verfolgen und so die Wirkung von Luftreinhalte-Massnahmen zu überprüfen. Änderungen bei den Schadstoffemissionen sind allerdings oft nicht direkt bei der Immission erkennbar. Ein Hauptgrund dafür ist, dass die Verfrachtung und Veränderung («Transmission») der ausgestossenen Schadstoffe durch das Wetter stark beeinflusst wird. Das betrifft den Transport und die Verdünnung von Schadstoffen durch Thermik und Wind. Luftschadstoffe können mit dem Niederschlag ausgewaschen oder durch chemische Prozesse verändert und somit aus der Luft entfernt werden. Zudem sind in vielen Fällen die Emissionen selber direkt abhängig von der Witterung. Diese Zusammenhänge müssen daher bei Analysen der Immissionsverläufe berücksichtigt werden. Dieser Beitrag ist Auftakt einer Reihe in den OSTLUFT-Jahresberichten, die den Einfluss der Witterung auf die Luftqualität verdeutlichen soll.

Witterungsabhängige Aktivitäten und Emissionsmengen

Luftschadstoff-Emissionen entstehen in der Regel durch bestimmte Aktivitäten (z.B. Verkehrsaufkommen, beschrieben als die Menge an Fahrkilometern), die eine bestimmte Menge an Emissionen verursachen (z.B. Menge an ausgestossenen Stickoxiden pro Kilometer; man nennt dies «Emissionsfaktor»). Für eine bestimmte Verursachergruppe wird die Emission aus der Kombination aus Aktivität und Emissionsfaktor beschrieben. Aktivitäten (z.B. Heizperiode im Winter) und Emissionsfaktoren (z.B. Ammoniakemissionen aus der Rindviehhaltung) werden oftmals durch die Witterung beeinflusst und damit auch die Emissionen einer Quelle. Im Folgenden widmen wir uns zwei Beispielen von Emissionen, die durch die Witterung beeinflusst werden. Die Beispiele sind auch in den untenstehenden Grafiken veranschaulicht.

Stickoxidemissionen

Stickoxide bilden sich bei Verbrennungsprozessen aus dem Stickstoff und dem Sauerstoff der Luft. Zusätzlich wird in Brennstoffen (z. B. Heizöl) gebundener Stickstoff zu Stickoxiden umgewandelt. Die Emission von Stickoxiden ist in erster Linie durch Aktivitäten des Menschen bedingt. Hauptverursacher sind der Strassenverkehr und Feuerungsanlagen, welche zusammen mehr als 75 Prozent der Stickoxidemissionen ausmachen.

Bei Feuerungsanlagen zeigt sich deutlich der Witterungseinfluss bei der Abhängigkeit der Heizaktivität von der Aussentemperatur. Im Jahr 2019 fielen 83 Prozent der Heizaktivität im Winterhalbjahr an.

Auch Motorfahrzeuge stossen je nach Lufttemperatur unterschiedlich viel Stickoxide aus. In diesem Fall weniger durch die Aktivität, sondern vielmehr durch einen temperaturabhängigen Emissionsfaktor bei Dieselfahrzeugen. Die Automobilhersteller argumentieren, dass Dieselmotoren unterhalb definierter Temperaturen durch den Betrieb der Abgasreinigung, welche Stickoxide aus dem Abgas entfernt, Schaden nehmen könnten. Aus diesem Grund wird die Abgasnachbehandlung bei tieferen Lufttemperaturen heruntergefahren und gar abgeschaltet. Diese Praxis ist im Moment Gegenstand eines Verfahrens vor dem Europäischen Gerichtshof. Erste Dieselfahrzeuge der neuesten Abgasnorm (Euro 6d) scheinen eine geringere Temperaturabhängigkeit aufzuweisen.

Ammoniakemissionen

Ammoniak stammt zu über 90 Prozent aus der landwirtschaftlichen Tierhaltung, grösstenteils aus der Rindviehhaltung. Das Ammoniak ist in den Ausscheidungen der Tiere enthalten (Harn, Gülle, Mist). Aus diesen verflüchtigt es sich im Stallbereich, aus Güllelagern, auf der Weide sowie bei der Ausbringung von Gülle. Ein Beispiel für den Einfluss der Witterung zeigt die Ammoniakemission beim Ausbringen von Gülle, welche als Dünger auf Äcker und Wiesen eingesetzt wird. Dabei geht ein grosser Anteil des düngenden Ammoniaks in die Luft verloren. Das Ausmass des Verlusts hängt stark von der Temperatur der ausgebrachten Gülle und damit von der Lufttemperatur ab. Höhere Temperaturen führen zu einem höheren Emissionsfaktor. Auch Niederschlag und Feuchtigkeit spielen eine wichtige Rolle. Gülle lässt sich nicht das ganze Jahr über ausbringen. Sinnvollerweise wird sie in der Wachstumsperiode der Pflanzen zwischen Frühjahr und Herbst ausgebracht. Die Spannbreite der möglichen Ammoniakemissionen bei Gülleausbringung auf Grünland beträgt zum Beispiel für die Jahre 2014 und 2018 monatsgemittelt mehr als einen Faktor 2.5 zwischen Winter und Sommer. Zudem kann auch im gleichen Monat – je nach Wetter – von Tag zu Tag ein sehr grosser Unterschied in den Emissionen auftreten.

Die ZHAW in Winterthur hat im Auftrag von OSTLUFT eine Trendanalyse der vorhandenen NO₂-Passivsammler-Messreihen mit Witterungsbereinigung durchgeführt. Im Zentrum stand die Frage: «Gibt es einen einheitlichen Trend der witterungsbereinigten Zeitreihen beziehungsweise gibt es Unterschiede je nach lufthygienischer Standortklasse oder Region?»

Langjährige Messreihen helfen bei der Beurteilung der Entwicklung der Luftbelastung über die Zeit. Sie dienen zudem als Erfolgskontrolle der getroffenen lufthygienischen Massnahmen zur Verringerung des Schadstoffausstosses. Im Fall von NO₂ stammt die gemessene Luftbelastung hauptsächlich aus dem menschengemachten Ausstoss von Stickoxiden (NO_x). Allerdings wird die Ausbreitung und chemische Umwandlung von NO_x aus den verschiedenen Quellen auch von der Witterung beeinflusst. Unterschiede in den Witterungshäufigkeiten und ihre saisonalen Verschiebungen führen zu jährlichen Schwankungen in den Jahresmittelwerten, selbst wenn Ferntransport und Schadstoffausstoss gleichbleiben würden. Um die Entwicklung der durch den Menschen ausgestossenen Luftschadstoffe besser zu beurteilen, wird deshalb versucht, den Witterungseinfluss in den Zeitreihen durch statistische Berechnungen auszuschliessen und somit mit Hilfe der Messungen Rückschlüsse auf die zeitliche Entwicklung des NO_x-Ausstosses zu ziehen.

Im Auftrag von OSTLUFT hat die ZHAW in Winterthur eine Trendanalyse der vorhandenen NO₂-Passivsammler-Messreihen (d. h., die NO₂-Belastung wird meist im zweiwöchigen Mittel gemessen) durchgeführt. Im Zentrum stand die Frage: «Gibt es einen einheitlichen Trend der witterungsbereinigten Zeitreihen beziehungsweise gibt es Unterschiede je nach lufthygienischer Standortklasse oder Region?»

Vorhandene Messreihen

Zur statistischen Feststellung des Witterungseinflusses ist eine genügende Anzahl an Messwerten an einem Standort notwendig, daher wurden nur Messreihen von mehr als 6 Jahren für die Auswertung berücksichtigt (unabhängig davon, über welchen Zeitraum sie erhoben wurden). OSTLUFT verwaltet NO₂-Passivsammler-Messreihen von 1984 bis heute. Von den meisten Standorten sind aber Periodenwerte erst ab 2001 elektronisch verfügbar. Daraus ergab sich von 1997 bis einschliesslich 2017 ein Datenkollektiv von 246 Messreihen. 25 Prozent der Messreihen umfassen 20 Jahre und mehr, 46 Prozent umfassen 10 bis 19 Jahre.

Statistischer Lösungsansatz

Aufgrund der witterungsbedingten Saisonalität und typischer weiterer kurzzeitiger Witterungsschwankungen erfolgte die statistische Analyse mit Witterungsbereinigung mit den Zeitreihen der Zwei-Wochen-Mittelwerte (Periodenmittel) und nicht mit den Jahresmittelwerten. Für die Witterungsdaten wurde pro Standort auf modellierte Tageswerte von METEOBLUE zurückgegriffen. Die räumliche Auflösung der zur Verfügung stehenden Witterungsdaten beträgt für Temperatur, Taupunkt und Windgeschwindigkeit 4 km, für Windrichtung, Niederschlag, Globalstrahlung, Wolkenbedeckung und Mischungsschichthöhe 30 km. Für jeden Messstandort wurden anschliessend aus den Tageswerten Periodenmittelwerte entsprechend der Passivsammler-Expositionszeit abgeleitet. Mit generellen additiven Modellen wurde bestätigt, dass der Zusammenhang zwischen der logarithmierten Konzentration und den verschiedenen Einflussgrössen linear ist. Anschliessend erfolgte die Auswertung mittels robuster linearer Regression, so dass einzelne Ausreisser in den Daten die Resultate nicht negativ beeinflussen konnten. Pro Standort wurde die Abnahme (Zunahme) der NO₂-Belastung quantifiziert, welche im Wesentlichen durch menschliche Emissionen verursacht wurde.

Langzeittrends erlauben Rückschlüsse auf Verlauf des NO_x-Ausstosses

Die witterungsbereinigten Langzeitverläufe aus der statistischen Analyse bilden nicht mehr die realen Luftbelastungsverläufe ab, sondern erlauben eine auf Luftqualitätsmessungen abgestützte Annäherung an die Zeitverläufe des NO_x-Ausstosses aus verschiedenen Schadstoffquellen.

Über alle Standorte und Zeiten betrachtet ergibt sich aus der statistischen Analyse als Trend der NO₂-Belastung eine jährliche Abnahme um 0.7%. Die stärkste witterungsbereinigte Abnahme wurde innerhalb der Siedlungen von Dörfer und Städten ohne oder mit mässigem Verkehr festgestellt. Seit Mitte der 90er-Jahre wurden verschiedene Massnahmen zur Verringerung des NO_x-Ausstosses getroffen (z. B. LowNO_x-Feuerungen, Entstickung in der Industrie und Abfallentsorgung, 3-Weg-Katalysator für Benzinmotoren). Die vorliegende Betrachtung erlaubt eine Abschätzung, in welchem Umfang diese Massnahmen erfolgreich bei der Verringerung des NO_x-Ausstosses waren. Im Gegensatz zu den meisten Standorten stieg über den betrachteten Zeitraum der witterungsbereinigte NO₂-Trend an Hochleistungsstrassen mit sehr hohem Verkehrsaufkommen im Mittel sogar leicht an. Man kann davon ausgehen, dass die Messwerte an diesen Standorten sehr direkt, hauptsächlich von der starken NO_x-Quelle des Strassenverkehrs (vor allem durch Dieselfahrzeuge) beeinflusst sind. Bilanzierungen des NO_x-Ausstosses aus dem Strassenverkehr bilden diese Entwicklung ebenfalls ab (trotz strengerer Vorgaben zum NO_x-Ausstoss bei der Marktzulassung – Stichwort Diesel-Abgasskandal). Das statistische Modell zeigt an diesen Standorten zudem auf, dass die NO₂-Belastung mit steigender Lufttemperatur ansteigt. Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass bei hohen Temperaturen das ausgestossene NO_x effizienter in NO₂ umgewandelt wird. Zudem stossen Euro 4 und Euro 5 Dieselfahrzeuge bei sehr hohen Temperaturen mehr NO_x aus als unter moderaten Temperaturen.

Bemerkungen zur Modellrechnung

• Nach der Datenanalyse erschien eine robuste lineare Regression der logarithmierten Konzentrationen pro Standort als passendes Modell für die Trendbetrachtung. Dieses wird durch Ausreisser und Knicks in den Zeitreihen wenig beeinflusst.
• Die Analyse lieferte einen interpolierten witterungsbereinigten «virtuellen» NO₂-Jahresmittelwert für das Jahr 2017 und den Trend für jeden analysierten Standort.
• Mit dem Modell lässt sich aber kein Vergleich von witterungsbereinigter und gemessener Zeitreihe erstellen.

Die Ostschweizer Kantone und das Fürstentum Liechtenstein überwachen die Luftqualität unter dem Namen OSTLUFT seit 2001 gemeinsam, werten die Daten aus und veröffentlichen die Erkenntnisse. Zu OSTLUFT gehören die Kantone Appenzell Ausserrhoden, Appenzell Innerrhoden, Glarus, Schaffhausen, St.Gallen, Thurgau und Zürich, das Fürstentum Liechtenstein sowie - in Teilbereichen - der Kanton Graubünden.

Die Hauptaufgaben von OSTLUFT

• Überwachung der Luftqualität gemäss Luftreinhalte-Verordnung mittels Messungen
• Untersuchung der zeitlichen Entwicklung und der räumlichen Differenzierung aufgrund der Messungen und mit Hilfe von Modellen
• Information der Öffentlichkeit
• Die Messdaten stehen der Öffentlichkeit und allen Interessierten zur Verfügung
• Zuordnung der Belastungssituation zu den Emissionsquellen als Grundlage für Massnahmen der Kantone
• Grundlagen zur Erfolgskontrolle für getroffene Massnahmen

Die vielfältigen Dienstleistungen von OSTLUFT sind zugänglich unter www.ostluft.ch.

Messkonzept und Angebote

OSTLUFT setzt für die Messung der Leitschadstoffe Stickstoffdioxid (NO₂), Feinstaub PM10 und Ozon (O₃) an erster Stelle automatische Messstationen ein. Sie liefern Daten in hoher zeitlicher Auflösung, welche in Modellrechnungen eingehen und somit Informationen zur Schadstoffbelastung im gesamten OSTLUFT-Gebiet liefern. Die aktuelle Belastung wird umgehend auf der Website veröffentlicht. Zusätzlich dient der Einsatz von günstigen NO_2‑Passivsammlern zur räumlichen Differenzierung der lokalen Stickstoffdioxidbelastung und zur Verbesserung der flächendeckenden Modellierung für NO₂-Karten. In Ergänzung zu den Standardmessungen werden Ammoniak‑Passivsammler eingesetzt, die Informationen über die Luftbelastung aus der Landwirtschaft liefern.

An mehreren OSTLUFT-Stationen mit PM10-Messungen wird auch PM2.5 und Russ gemessen und daraus das Jahresmittel bestimmt.

Seit 2014 wird mit dem neuen Messkonzept 2012B (siehe Jahresbericht 2013) vermehrt auf flächendeckende Aussagen zur Luftqualität gesetzt. Dadurch soll jederzeit über die Schadstoffbelastung im gesamten OSTLUFT-Gebiet informiert werden können. Daraus ergibt sich ein zusätzlicher Nutzen für die ganze Bevölkerung.

Spezifische Fragen der Lufthygiene werden in OSTLUFT-Projekten untersucht. Dabei arbeitet OSTLUFT mit dem grenznahen Ausland, dem Bund, weiteren Kantonen sowie wissenschaftlichen Institutionen zusammen.

OSTLUFT wird von Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der kantonalen und städtischen Luftreinhaltefachstellen getragen. Die Geschäftsleitung OSTLUFT wird von Dominik Noger (AFU SG) und seinem Stellvertreter Jörg Sintermann (AWEL ZH) wahrgenommen. Die strategische Leitung obliegt der Geschäftskommission, die von Valentin Delb (AWEL Zürich) präsidiert wird. Das Sekretariat OSTLUFT ist beim AFU St. Gallen angesiedelt.

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