OSTLUFT-Jahresbericht 2020

Die Luftqualität in der Ostschweiz hat sich auch 2020 weiter verbessert, wie die Luftqualitätsmessungen von OSTLUFT belegen. Die Verbesserungen bringen auch eine Entlastung der hohen Gesundheitskosten, die durch die Luftbelastung verursacht werden. Durch die konsequente Umsetzung der bekannten Massnahmen kann die Luftbelastung noch mehr vermindert werden. Grossflächige Grenzwertüberschreitungen gibt es nach wie vor bei Ozon, Ammoniak und krebserregendem Russ.

Dies zeigen die Auswertungen in der Rubrik "Luftqualität" wie auch die Zusammenstellung der gesundheitlichen Zusammenhänge in der Rubrik "Auswirkungen". In der Rubrik "Fokus" werden die Ergebnisse verschiedener lufthygienischer Untersuchungen und Auswertungen vorgestellt – wie die Bestimmung der ultrafeinen Partikel im Umfeld des Flugplatzes Zürich-Kloten, mobile Feinstaubmessungen in der Stadt Zürich, die Aktualisierung der Emissions- und Immissionsmodellierung. Dieser Teil wird abgerundet durch den zweiten Teil des Beitrags "Wechselspiel zwischen Witterung und Luftbelastung".


Luftqualität 2020

Der Trend zur stetigen Verbesserung der Luftqualität setzt sich auch 2020 fort, wie die Luftqualitätsmessungen von OSTLUFT belegen. Im OSTLUFT-Gebiet wurden 2020 die Jahresmittelgrenzwerte für Feinstaub PM10 an allen Standorten eingehalten. Bei der feineren Staubfraktion PM2.5 liegen die meisten Standorte im Bereich des Jahresmittelgrenzwertes. Beim Stickstoffdioxid wurde der Jahresmittelgrenzwert überall, ausser an stark befahrenden Strassen, eingehalten. Während dem Lockdown im Frühling 2020 haben sich die Verkehrszahlen zeitweilig deutlich verringert. Parallel zum verringerten Verkehrsaufkommen ist dabei auch die Stickstoffdioxid-Belastung an stark befahrenen Strassen gesunken. Weiterhin grossflächige Überschreitungen der vorsorglichen Grenz- respektive Richtwerte stellt OSTLUFT bei Ozon, Ammoniak sowie beim krebserregenden Russ aus Holzfeuerungen und dem Verkehr fest.

Luftbelastung ist ungesund und teuer

Auch die verhältnismässig tiefen Schadstoffkonzentrationen, wie sie im OSTLUFT-Gebiet vorkommen, wirken sich auf die Gesundheit der Bevölkerung aus. Dabei spielt nicht nur die Konzentration einzelner Schadstoffe, sondern auch deren Zusammenwirken eine Rolle. Eine beeinträchtigte Luftqualität wird daher vom Swiss Med Forum unter den Top 10 der umweltbezogenen Risikofaktoren für die Gesundheit eingestuft (Swiss Med Forum, 2019). Belastete Luft kann unter anderem Atemwegs- und Herzkreislauferkrankungen hervorrufen sowie Vorerkrankungen verstärken. Eine Verringerung der statistischen Lebenserwartung der Bevölkerung ist die Folge. Die entsprechenden volkswirtschaftlichen Folgekosten sind hoch. Eine Studie im Kanton Zürich beziffert für das Jahr 2015 die Kosten, die alleine durch den Leitschadstoff Feinstaub PM10 anfielen, auf mindestens eine Milliarde Franken. (econcept, 2018)

Verbesserungen lohnen sich mehrfach

In den letzten Jahren ist die Luftbelastung leicht gesunken und damit wurden auch die entsprechenden volkswirtschaftlichen Kosten weiter verringert. Die nachhaltige Umsetzung vielfältiger Massnahmen in den meisten Lebensbereichen trugen zur Verringerung des Schadstoffausstosses in die Luft bei. Der Verkehr ist die wichtigste Quelle für den Ausstoss von Stickoxiden (NO und NO2) und trägt auch wesentlich zur Feinstaub-Belastung bei. Dank der Verschärfung der Abgas-Grenzwerte für Motorfahrzeuge und deren Kontrolle, hat die Luftbelastung durch Motorenabgase aus dem Verkehr in den letzten Jahren erfreulich abgenommen. Aktuelle Abgasmessungen des Kantons Zürich beim Verkehr im realen Fahrbetrieb zeigen, dass heute die neusten Personen- und Lieferwagen die Grenzwerte auch auf der Strasse einhalten. Dies war leider in den früheren Jahren häufig nicht der Fall (Dieselskandal).

Weitere Anstrengungen zur Verbesserung der Luftqualität lohnen sich daher mehrfach. Denn eine bessere Luftqualität führt nachweislich zu einer Abnahme luftschadstoffbedingter Krankheiten und Symptome und senkt dadurch die Gesundheitskosten.


Feinstaub PM10

Die Entwicklung der PM10-Belastung zeigt weiterhin ein positives Bild. Über die letzten 18 Jahre gesehen, ging die PM10 Feinstaubkonzentration im Jahresmittel deutlich zurück. Wie im Vorjahr ...

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Feinstaub PM10

Die Entwicklung der PM10-Belastung zeigt weiterhin ein positives Bild. Über die letzten 18 Jahre gesehen, ging die PM10 Feinstaubkonzentration im Jahresmittel deutlich zurück. Wie im Vorjahr überschritt keine Messstation in der Ostschweiz den Jahresmittel-Grenzwert. Die Schwelle für den Tagesmittel-Grenzwert wurde 2020 an sechs Standorten je einmal überschritten.

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 beiden stark verkehrsgeprägten städtischen Messstationen Zürich Rosengartenstrasse und Schimmelstrasse wurden die höchsten Jahresmittel mit 15 µg/m3 gemessen. In ländlichen Gebieten und besonders in höheren Lagen ist die PM10-Feinstaubbelastung zwischen 7 und 11 µg/m3 am geringsten. In den letzten fünfzehn 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.

Zur deutlichen Entlastung tragen die umgesetzten Massnahmen bei den Holzfeuerungen und in der Industrie sowie die Dieselpartikelfilter bei PW's und Nutzfahrzeugen bei. Der Minderungseffekt wird auch verstärkt durch den Rückgang von Inversionslagen in den letzten Jahren. Das sind Witterungsphasen, während denen das Mittelland lange Zeit unter einer kalten Hochnebeldecke liegt. 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. Das Frühjahr 2020 war überdurchschnittlich warm und stürmisch. Die Heizperiode verkürzte sich durch die milden Temperaturen und mehrere Sturmtiefs führten zu einem starken Luftaustausch und tiefen Feinstaubbelastungen. Auch der Sommer und Herbst waren überdurchschnittlich mild. Erst zum Jahresende traten zeitweilig Inversionen und dadurch erhöhte Feinstaubkonzentrationen auf.

Tabellen Entwicklung der PM10-Jahreswerte

Bereiche der PM10-Jahresmittelwerte

[µg/m³]

Bereiche der maximalen PM10-Tagesmittelwerte

[µg/m³]

Entwicklung der PM10-Jahresmittelwerte
Region Zürich

[µg/m³]

2010: Verkehrsumlagerungen an der Schimmelstrasse in Folge umfangreicher Bauarbeiten an der Schimmelstrasse

Entwicklung der PM10-Jahresmittelwerte
Region Ostschweiz

[µg/m³]

Bei der Messstation Chur A13 führten umfangreiche Bauarbeiten und unbefestigte Flächen im Umfeld 2020 zu einer erhöhten PM10-Belastung.


Feinstaub PM2.5

Zusätzlich zum Grenzwert für Feinstaubfraktion PM10 gilt seit 2019 auch ein Jahresmittel-Grenzwert für PM2.5. Im OSTLUFT-Gebiet wurde 2020 an 14 Standorten PM2.5 gemessen.

Bei den Messungen ...

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Feinstaub PM2.5

Zusätzlich zum Grenzwert für Feinstaubfraktion PM10 gilt seit 2019 auch ein Jahresmittel-Grenzwert für PM2.5. Im OSTLUFT-Gebiet wurde 2020 an 14 Standorten PM2.5 gemessen.

Bei den Messungen 2020 wurde der Jahresmittel-Grenzwert für PM2.5 von 10 µg/m3 nur an einer Messstation in der Ostschweiz überschritten. Am höchsten ist die Belastung mit PM2.5 an dem verkehrsreichen Zürcher Standort Rosengartenstrasse mit einem Jahresmittelwert von 11.7 µg/m3. Das tiefste gemessene Jahresmittel betrug rund 6 µg/m3 am siedlungsfernen Standort St.Gallen Stuelegg.

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

Bereiche der PM2.5-Jahresmittelwerte

[µg/m³]

OSTLUFT misst nur an neun ausgewählten Standorten PM2.5

Bereiche der maximalen PM2.5-Tagesmittelwerte

[µg/m³]

Richtwert von 25 µg/m³ gemäss Luftqualitätsrichtlinien der WHO 2005
OSTLUFT misst nur an neun ausgewählten Standorten PM2.5

Entwicklung der PM2.5-Jahresmittelwerte

[µg/m³]

Russ EC

Feinstaub-Partikel enthalten auch krebserregende Russteilchen (EC) aus Dieselmotoren und rauchenden Holzfeuerungen. Die Russkonzentrationen liegen grossflächig deutlich über dem von der ...

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Russ EC

Feinstaub-Partikel enthalten auch krebserregende Russteilchen (EC) aus Dieselmotoren und 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 2020 Russ-Jahresmittelwerte zwischen 0.2 und 1.6 µg/m3 gemessen. Infolge des milden Winters hat sich die Abnahme der Russbelastung an den meisten Standorten ähnlich der Feinstaubbelastung weiter fortgesetzt. Die reduzierte Verkehrsaktivität während der Sars-CoV-2 Pandemie führte im Frühjahr an besonders verkehrsbelasteten Standorten wie z.B. Opfikon Balsberg lokal zu tieferen Russbelastungen als erwartet.

In den letzten zehn Jahren konnte die Russbelastung an den stärker belasteten Standorten mehr als 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 sowie beim Gluterhalt häufig sehr hohe Schadstoffemissionen verursachen.

Tabellen Entwicklung der Russ EC-Jahreswerte

Bereiche der Russ EC-Jahresmittelwerte

[µg/m³]

Entwicklung der Russ EC-Jahresmittelwerte
Region Zürich

[µg/m³]

Zielwert von 0.1 µg/m³ gemäss Eidgenössischer Komission für Lufthygiene (EKL)
2010: Verkehrsumlagerungen an der Schimmelstrasse in Folge umfangreicher Bauarbeiten an der Schimmelstrasse

Entwicklung der Russ EC-Jahresmittelwerte
Region Ostschweiz

[µg/m³]

Zielwert von 0.1 µg/m³ gemäss Eidgenössischer Komission für Lufthygiene (EKL)


Stickstoffdioxid (NO₂)

Die Luftbelastung mit Stickoxiden hat sich an den verkehrsbeeinflussten Standorten weiter verbessert, nachdem - unter anderem wegen des Dieselskandals - eine längere Stagnation vorausgegangen ...

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Stickstoffdioxid (NO₂)

Die Luftbelastung mit Stickoxiden hat sich an den verkehrsbeeinflussten Standorten weiter verbessert, nachdem - unter anderem wegen des Dieselskandals - eine längere Stagnation vorausgegangen war. Der Jahresmittel-Grenzwert für Stickstoffdioxid wird 2020 auch an den meisten verkehrsnahen Standorten unterschritten.

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 2020 auch hier ein Rückgang fort.

Bei der Beurteilung der NO2-Belastrungen stützt sich OSTLUFT zusätzlich zu den automatischen Messstationen auf ein dichtes Netz von NO2-Passivsammlern. 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 hauptsächlich städtischen Gebiete entlang von stark befahrenen Verkehrsachsen sowie Autobahnstandorte betroffen so im Grossraum Zürich – Winterthur, in den Städten St.Gallen und Frauenfeld. Dabei spielt auch die Bebauung eine wichtige Rolle. Geschlossene Bebauung erschwert die Durchlüftung, so dass sich die Autoabgase unmittelbar entlang der Strasse anreichern und zu übermässigen Luftbelastungen führen können. So wird beispielsweise im engen Zentrum des Städtchens Uznach der NO2-Jahresgrenzwert weiterhin überschritten.

Die Häufigkeit von Tagen mit Grenzwertüberschreitungen an diesen Verkehrsstandorten ist, wie beim Feinstaub, auch von der Häufigkeit und Stärke von Inversionen abhängig. Durch das milde und stürmische Frühjahr, sowie die leicht verringerte Verkehrsaktivität während der Frühlings- und Sommermonate, liegen die NO2-Jahresmittelwerte an den Hintergrundstandorten fast 10% und an den verkehrsbeeinflussten Messstandorten rund 15% tiefer als im Vorjahr. Der Tagesmittel-Grenzwert von 80 µg/m³ wurde 2020 an allen Standorten eingehalten.

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 5 µg/m3 liegt, ist die Grundbelastung im Zentrum der Stadt Zürich (400 m ü. M.) rund zwei- bis viermal höher.

Tabellen Entwicklung der NO2-Jahreswerte (Messstationen)

Zusammenstellung der NO2-Jahresmittelwerte (Passivsammler)

Bereiche der NO2-Jahresmittelwerte
automatische Messstationen

[µg/m³]

Bereiche der maximalen NO2-Tagesmittelwerte
automatische Messstationen

[µg/m³]

Entwicklung der NO2-Jahresmittelwerte
Region Zürich

[µg/m³]

2010: Verkehrsumlagerungen an der Schimmelstrasse in Folge umfangreicher Bauarbeiten an der Schimmelstrasse

Entwicklung der NO2-Jahresmittelwerte
Region Ostschweiz

[µg/m³]

Bereiche der NO2-Jahreswerte
alle NO2-Passivsammler

[µg/m³]

Auswertung der 417 NO2-Passivsammler-Standorte in der Region Zürich und Ostschweiz, gemittelt über die drei Jahre 2018-2020


Ozon (O₃)

Das Sommerhalbjahr 2020 wurde nach einem feuchten Juni von einem sonnigen Sommer bis in den September geprägt. Dies wirkte sich auf die Ozonbelastung im OSTLUFT-Gebiet aus. Die Überschreitungen ...

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Ozon (O₃)

Das Sommerhalbjahr 2020 wurde nach einem feuchten Juni von einem sonnigen Sommer bis in den September geprägt. Dies wirkte sich auf die Ozonbelastung im OSTLUFT-Gebiet aus. Die Überschreitungen des Stundenmittel-Grenzwertes wie auch die Belastungsspitzen waren aber geringer als im Vorjahr und 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 Ozonstundenmittelwerte wurden mit 160 bis 175 µg/m3 an den nicht unmittelbar verkehrsexponierten Stationen im Grossraum Zürich - Winterthur gemessen. In der übrigen Ostschweiz blieben die maximalen Stundenmittel unter der Marke von 160 µg/m3. Die Spannweite der Ozonbelastung an den verschiedenen Standorten in den tieferen Lagen wird immer schmäler, Auf der Stuelegg oberhalb von St.Gallen und an anderen höher gelegenen ländlichen Standorten wurden wiederum mit knapp 390 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

Bereiche der maximalen Ozon-Stundenmittelwerte

[µg/m³]

Bereiche der Überschreitungshäufigkeit des Ozon-Stundenmittel-Grenzwertes

[Stunden]

Entwicklung der max. Ozon-Stundenmittelwerte* bei 30°C
Höhenstandorte

[µg/m³]

*) Witterungsnormierung auf die Tagestemperatur von 30°C (maximales Stundenmittel) (Details siehe OSTLUFT Jahresbericht 2013 S. 31)

Entwicklung der max. Ozon-Stundenmittelwerte* bei 30°C
Region Zürich

[µg/m³]

*) Witterungsnormierung auf die Tagestemperatur von 30°C (maximales Stundenmittel) (Details siehe OSTLUFT Jahresbericht 2013 S. 31)

Monatliche 98%-Werte der Ozon-Halbstundenwerte

[µg/m³]

Verlauf der maximalen Ozon-Stundenmittelwerte pro Tag im Sommer 2020
Region Zürich

[µg/m³]

Verlauf der maximalen Ozon-Stundenmittelwerte pro Tag im Sommer 2020
Region Ostschweiz

[µg/m³]

Ammoniak (NH₃)

Die Belastung der Luft mit Ammoniak (NH3) bewegt sich seit 20 Jahren auf hohem Niveau ohne einheitliche Tendenz. Das meiste NH3 stammt aus der intensiven Tierhaltung. In der Stadt ist der ...

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Ammoniak (NH₃)

Die Belastung der Luft mit Ammoniak (NH3) bewegt sich seit 20 Jahren auf hohem Niveau ohne einheitliche Tendenz. 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.

Nachdem 2018 in zwei Naturschutzgebieten unerwartet hohe Ammoniakkonzentrationen gemessen wurden, beprobt OSTLUFT seit 2019 zusätzliche Standorte in Naturschutzgebieten. Neben dem Naturschutzgebiet Bannriet in Altstätten (SG) mit einem Jahresmittelwert von 8.4 µg/m3 werden in weiteren Naturschutzgebieten in der Ostschweiz Ammoniakbelastungen auch im Messjahr 2020 festgestellt, die über dem für höhere Pflanzen verträglichen Niveau (Critical Level) von 3 µg/m3 liegen. Es ist ein deutlicher 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.

Zusammenstellung der Ammoniak-Jahresmittelwerte (Passivsammler)

Vergleich der NH3-Jahresmittelwerte landwirtschaftlich geprägte Standorte
Kantone Zürich, Schaffhausen und Thurgau

[µg/m³]

Messstandort auf Landwirtschaftsfläche Messstandort in sensiblem Ökosystem

Critical Level für NH3 von 3 µg/m³ für höhere Pflanzen inkl. Heiden, Weiden, Waldbodenvegetation und 1 µg/m³ für Flechten und Moose gemäss «Übermässigkeit von Stickstoff-Einträgen und Ammoniak-Immissionen» (BAFU 2020)

Vergleich der NH3-Jahresmittelwerte landwirtschaftlich geprägte Standorte
Kantone AI, AR, GL, GR und SG sowie Liechtenstein

[µg/m³]

Messstandort auf Landwirtschaftsfläche Messstandort in sensiblem Ökosystem

Critical Level für NH3 von 3 µg/m³ für höhere Pflanzen inkl. Heiden, Weiden, Waldbodenvegetation und 1 µg/m³ für Flechten und Moose gemäss «Übermässigkeit von Stickstoff-Einträgen und Ammoniak-Immissionen» (BAFU 2020)

Vergleich der NH3-Jahresmittelwerte
Siedlungs-Standorte ohne direkten Landwirtschaftseinfluss

[µg/m³]

Entwicklung der NH3-Jahresmittelwerte
ausgewählte Standorte, aggregiert nach Standorttypen

[µg/m³]

Jahresverlauf der NH3-Belastung
Monatsmittel ausgewählter Standorte

[µg/m³]

Auswirkungen

Die Luftbelastung hat vielfältige Auswirkungen auf unsere Gesundheit und unsere Umwelt. Täglich atmen wir rund 15 000 Liter Luft ein – die Luft ist sozusagen unser wichtigstes Nahrungsmittel. Dies gilt auch für Tiere und Pflanzen. Die Luftverschmutzung schädigt aber auch Böden, empfindliche Ökosysteme und Gebäude.


Luftbelastung und Gesundheit

Luftverschmutzung ist eine nachweisliche Ursache für Krankheiten und vorzeitige Todesfälle. Feinstaub, Russ, Ozon und Stickoxide sind besonders gesundheitsschädlich. Die einzelnen Luftschadstoffe ...

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Luftbelastung und Gesundheit

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.

Luftverschmutzung ist eine nachweisliche Ursache für Krankheit und vorzeitige Todesfälle. Feinstaub, Russ, Ozon und Stickstoffdioxide sind besonders gesundheitsschädlich und führen zu Atemwegs- und Herz-Kreislauferkrankungen sowie vermutlich zu weiteren Gesundheitsfolgen wie Diabetes, Atemwegsallergien und niedrigem Geburtsgewicht. Besonders betroffen sind Kinder, ältere Personen oder Menschen mit einer Vorerkrankung der Atemwege oder des Herz-Kreislaufsystems. Bei diesen kann sich der Gesundheitszustand auch aufgrund von kurzfristigen Veränderungen der Luftschadstoffbelastung verschlechtern.

Die interaktive Infografik Gesundheitsauswirkungen der Luftschadstoffe zeigt die vielfältigen Wirkungen der verschiedenen Luftschadstoffe auf unsere Gesundheit auf und bewertet deren Kausalität. Die Infografik wurde durch das Schweizerisches Tropen- und Public Health-Institut (Swiss TPH) in Zusammenarbeit mit dem Bund, Kantonen und privaten Gesundheitsorganisationen entwickelt.

BAFU-Publikation: Luftverschmutzung und Gesundheit

Feinstaub (PM10, PM2.5) und Russ

Feinstaub kann bis in die Lungen vordringen, da die Filterwirkung des Nasen-Rachenraumes 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.

Interaktive Grafik zu den Auswirkungen der Luftverschmutzung auf die Gesundheit


Einflüsse der Luftbelastung auf Pflanzen und Lebensräume

Luftschadstoffe wirken sich auch auf Pflanzen und Ökosysteme aus. Stickstoffdioxid und Ozon beeinträchtigen das Wachstum von Pflanzen, stickstoffhaltige Luftschadstoffe wie Ammoniak und ...

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Einflüsse der Luftbelastung auf Pflanzen und Lebensräume

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 andere 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. Gemäss externer Kostenberechnung verursachen in der Schweiz die Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft jährliche Umweltkosten von 1.7 Milliarden Franken. Das sind beinahe 50 Prozent der externen Kosten für Umwelt und Gesundheit, die insgesamt durch die Landwirtschaft verursacht werden (Quelle: Vision Landwirtschaft).


Handeln


Technische Entwicklungen und Vorschriften gehen Hand in Hand

Die Luftreinhaltepolitik in der Schweiz ist ein Erfolgsmodell. Die Bevölkerung ist heute deutlich weniger gesundheitsschädigenden Luftschadstoffen ausgesetzt als früher. Die Verbesserungen sind ...

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Technische Entwicklungen und Vorschriften gehen Hand in Hand

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 führen 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 (NOx) -Emissionen 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 NOx-Grenzwert aus der Prüfstandsmessung im realen Strassenverkehr noch um den Faktor 2.1, ab 2021 um den Faktor 1.5 überschritten werden dürfen. Aktuelle Abgasmessungen des Kantons Zürich beim fahrenden Verkehr zeigen, dass sich die NOx-Emissionen bei den neusten Personen- und Lieferwagen mit EURO 6d-Norm im realen Fahrbetrieb im Bereich des vorgegebenen Grenzwertes bewegen. Erstmals seit mehr als zwanzig Jahren stossen somit neue Diesel-Personen- und Lieferwagen auch im realen Fahrbetrieb nicht mehr NOx aus, als gesetzlich vorgeschrieben.

Da rund zwei Drittel des Stickstoffeintrags aus der Luft in empfindliche Ökosysteme aus der landwirtschaftlichen Tierhaltung stammen, sind für die Verminderung von Ammoniak-Emissionen 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 verschieden 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 (soll ab 2022 Pflicht werden).
  • die Unterstützung der optimierten Fütterung von Schweinen,
  • und die Unterstützung von emissionsarmen Stalleinrichtungen, wie Harnsammelrinne und erhöhter Fressplätze, sind wichtige Massnahmen zur Reduktion der Ammoniakemissionen.

Diese Massnahmen sind 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 Ammoniak (NH3) Belastung messbar gesenkt werden, und die Landwirtschaft könnte dem Umweltziel des Bundesrates im Bereich der Stickstoffdeposition (siehe Statusbericht 2016 Seite 55) näher kommen.


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

Haushalt und Freizeit

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 oder Nutzen Sie Autos, die bereits die neusten Abgasnorm Euro 6d erfüllen respektive mit Biogas oder erneuerbarem Strom betrieben werden.
    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-Webseite 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.

Fokus

Neben den Standardmessungen und -auswertungen stellt OSTLUFT im folgenden Abschnitt Ergebnisse von Projekten und Auswertungen vor oder beleuchtet spezielle Aspekte der Luftqualität.


Ultrafeine Partikel (UFP) als neue Messgrösse

Ultrafeine Partikel (UFP) sind die kleinsten Feinstaubpartikel mit Durchmessern von weniger als 100 Nanometern. Indizien weisen darauf hin, dass ultrafeine Partikel (UFP; < 100 nm) noch ...

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Ultrafeine Partikel (UFP) als neue Messgrösse

Ultrafeine Partikel (UFP) sind die kleinsten Feinstaubpartikel mit Durchmessern von weniger als 100 Nanometern. Indizien weisen darauf hin, dass ultrafeine Partikel (UFP; < 100 nm) noch gesundheitsschädigender sind als die dominierenden Partikel in PM10 und PM2.5. Zudem erlauben neue Messmethoden UFP zu bestimmen. Dabei stehen unterschiedliche Verfahren und Messgrössen zur Verfügung die in zwei Projekten im OSTLUFT-Gebiet angewandt wurden, so mit Partikelanzahlmessungen beim Flughafen Zürich-Kloten und Oberflächenmessungen an verschiedenen urbanen Standorten in der Stadt und Agglomeration Zürich.

Definition und Ursprung

Die standardisierten Partikelmessverfahren (PM10 und PM2.5) beinhalten vergleichsweise grosse Partikel. Indizien weisen darauf hin, dass ultrafeine Partikel (UFP; < 100 nm) noch gesundheitsschädigender sind als die dominierenden Partikel in PM10 und PM2.5 (Swiss TPH). Diese ultrafeinen Partikel werden jedoch nicht ausreichend durch das bestehende Messsystem erfasst. Zudem haben sich die technologischen Rahmenbedingungen an den Quellen verändert, so dass beispielsweise die Partikelgrössen in Autoabgasen mittlerweile deutlich kleiner sind als zur Zeit der Grenzwertfestlegung. Vor diesem Hintergrund ist die grundsätzlich positive Entwicklung der Luftqualität durchaus kritisch zu betrachten. Es stellt sich die Frage, welche Messungen zusätzlich gemacht werden sollten, um eine dem Stand der Wissenschaft und der Technik angemessenere Beurteilungsgrundlage der Luftqualität zu erhalten. Aufgrund ihrer deutlich geringeren Masse im Vergleich zu den in PM10 und PM2.5 dominierenden Partikeln, wird die Konzentration von UFP nicht über die Masse (μg/m³), sondern vornehmlich über die Anzahl (#/cm³) erfasst. UFP entstehen hauptsächlich in Verbrennungsprozessen oder durch die Keimbildung (Nukleation) kondensierender Gase.

Verschiedene Messverfahren für UFP

Seit einiger Zeit ist bekannt, dass UFP mit grosser Wahrscheinlichkeit einen negativen Einfluss auf die Gesundheit haben (Health Effects Institute (2013); World Health Organization (2013)). Trotz steigender impliziter Berücksichtigung wie beispielsweise durch die Einführung des Grenzwertes für PM2.5, ist bis dato keine rechtliche Grundlage bekannt, die explizit die Immissionen von UFP in der hier erwähnten Definition begrenzt. Neben anderen, ist die Empa seit geraumer Zeit Vorreiterin und hat zur Erweiterung der Forschungsgrundlagen an verschiedenen Standorten Partikelzähler zur Bestimmung der Anzahlkonzentration installiert. Auch die Stadt und der Kanton Zürich sowie OSTLUFT betreiben an ausgewählten Standorten Partikelzähler. Durch diese Massnahme soll eine schnellstmögliche Integration dieses Messkonzepts in die Vollzugspraxis gewährleistet werden, sollte es in absehbarer Zukunft zur Einführung eines entsprechenden Grenzwertes kommen. Ein weiteres Mass zur Erfassung von UFP mit grossem Potential, ist die "Lung Deposited Surface Area", abgekürzt «LDSA» (Weichenthal (2012), Schmid und Stoeger (2016)). Diese berücksichtigt die Oberfläche der Partikel, die für die Interaktion mit dem menschlichen respiratorischen System verantwortlich ist und erlaubt somit, das Gesundheitsschädigungspotenzial von UFP abzuschätzen. Die Oberfläche ist gerade bei Partikeln, welche aus Verbrennungsprozessen resultieren von hoher Relevanz, da sie fraktal sind und sich an ihrer Oberfläche gesundheitsschädigende Substanzen wie polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) befinden. Die Messgeräte zur Bestimmung der LDSA sind noch kaum etabliert, weshalb auch nur wenige Immissionsmessergebnisse oder Studien vorliegen, welche die Korrelation zwischen LDSA und Gesundheitsschädigungspotential darlegen. Dies ist ein weiterer Grund, weshalb derzeit noch notwendige Grundlagen fehlen, um die Immissionen von UFP gesetzlich zu begrenzen.

Zum Fokusbeitrag «Ultrafeine Partikel in Kloten»

Zum Fokusbeitrag «Lung Deposited Surface Area (LDSA) –Messungen als Wirkungsgrösse für Ultrafeine Partikel»

Biologisches Partikel mit Russteilchen

Schematischer Grössenvergleich zwischen PM10 und Ultrafeinen Partikeln

Verhältnis der PM10 Obergrenze von 10 µm (1/6 des Durchmessers eines Haares) zum Grössenbereich der UFP entspricht ungefähr dem Verhältniss eines Basketballs zu einem Sandkorn.


Ultrafeine Partikel in Kloten

OSTLUFT hat 2019 und 2020 in Kloten erstmalig die Anzahl Ultrafeiner Partikel gemessen. Die Ergebnisse zeigen, dass in Kloten der Flugverkehr neben dem Strassenverkehr eine wichtige Quelle für ...

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Ultrafeine Partikel in Kloten

OSTLUFT hat 2019 und 2020 in Kloten erstmalig die Anzahl Ultrafeiner Partikel gemessen. Die Ergebnisse zeigen, dass in Kloten der Flugverkehr neben dem Strassenverkehr eine wichtige Quelle für Ultrafeine Partikel ist. Entsprechend hat sich die Belastung durch Ultrafeine Partikel (UFP) während der Flugeinschränkungen durch die Covid-19 Pandemie deutlich verändert.

In den letzten Jahren haben Untersuchungen im Umfeld von Flughäfen gezeigt, dass der Flugverkehr lokal eine wichtige Quelle für UFP sein kann. In Kloten ist aufgrund des Flugverkehrs vom Flughafen Zürich/Kloten und des starken Strassenverkehrsaufkommens eine hohe Luftbelastung mit UFP zu erwarten. Bisher fehlen aber längerfristige UFP-Messungen. Üblicherweise wird bei Feinstaubmessungen nur die Masse von Partikeln (PM10 und PM2.5 mit Durchmesser kleiner als 10 und 2.5 Mikrometern) bestimmt. Ultrafeine Partikel wiegen aufgrund ihrer Zusammensetzung im Verhältnis zu grösseren Partikeln fast nichts. Deshalb lässt sich die UFP-Luftbelastung nicht aus PM10/PM2.5-Messungen ableiten. UFP werden deshalb einzeln gezählt statt gewogen.

Erstmals UFP-Messungen in Kloten durch OSTLUFT

In den Jahren 2019 und 2020 führte OSTLUFT in Kloten erstmals Messungen von UFP durch. Die Messungen fanden in einem Wohnquartier bei der Schule Feld, knapp einen Kilometer östlich des Flughafens Zürich/Kloten, statt. Die UFP-Konzentration wurde als Anzahl an Partikeln mit Durchmessern zwischen 10 und 100 Nanometern gemessen. Zusätzlich wurde die Grössenverteilung der UFP bestimmt.

UFP-Konzentrationen in Kloten im Vergleich erhöht

Zwischen Januar 2019 und Februar 2020, also ohne Einfluss der Covid-19 Pandemie auf die Verkehrszahlen, betrug die gemessene UFP-Konzentration im Mittel rund 20‘000 Partikel pro Kubikzentimeter Luft. Im Vergleich mit anderen Standorten mit ähnlichem Strassenverkehrseinfluss war die UFP-Luftbelastung erhöht. Die UFP-Belastung entsprach dabei der an stärker verkehrsbelasteten Strassenstandorten.

Verteilung der Messwerte weist auf den Flugverkehr als wichtige UFP-Quelle hin

Je nach Windrichtung und -geschwindigkeit sowie Tageszeit trat in Kloten eine grosse Spannbreite an UFP-Konzentrationen auf. Der Verlauf der höchsten UFP-Messwerte passte zu dem der Flugaktivität, wenn der Wind aus dieser Richtung wehte. Dann waren die UFP auch am kleinsten.

Änderungen der Verkehrszahlen wegen Covid-19 verdeutlichen Quellenbeiträge

Die Verkehrszahlen im Strassen- und Flugverkehr haben sich seit März 2020 durch die Covid-19 Massnahmen verringert. Der Flugverkehr war davon deutlich stärker betroffen als der Strassenverkehr. Der Vergleich zwischen den UFP-Konzentrationen und Verkehrszahlen bestätigt, dass am Messort bei entsprechenden Windrichtungen der Flugverkehrseinfluss denjenigen des Strassenverkehrs überwiegt. Deshalb sind die UFP-Konzentrationen seit der Pandemie zurückgegangen und sind nun vergleichbar mit Belastungssituationen in anderen vorstädtischen Quartieren. Der Beitrag des Flugverkehrs wurde am Messort für den Zeitraum Februar 2019 bis Januar 2020 auf grob 40 Prozent geschätzt. Währenddessen wehte der Wind zu ungefähr 25 Prozent der Zeit aus Richtung Flughafen oder Anflugschneise. Mit rund 60 Prozent ist aber auch der Strassenverkehr eine wichtige Quelle für UFP in Kloten.

OSTLUFT vollzieht mit Messprojekt den gesetzlichen Auftrag zur Luftqualitäts-Beobachtung

Die Kantone haben den gesetzlichen Auftrag, den Stand und die Entwicklung von Luftverunreinigungen zu messen, darüber zu informieren und die Wirkung von emissionsmindernden Massnahmen zu kontrollieren. Die Messungen in Kloten zeigen: Im Gegensatz zur Luftbelastung mit Feinstaub PM10 und PM2.5 sowie NO2, bei welcher der Flugverkehr in Kloten eine weniger prägende Rolle als der Strassenverkehr spielt, stellt der Flugverkehr doch einen relevanten Beitrag zur lokalen Luftbelastung mit UFP dar. Es gibt in der Luftreinhalteverordnung keinen Immissions-Grenzwert für UFP (beziehungsweise Partikelanzahl). Die Eidgenössische Kommission für Lufthygiene (EKL) hält Messungen von UFP dennoch für wichtig, weil diese Partikel durch ihre geringe Grösse tief in den Körper eindringen können und deshalb möglicherweise gesundheitsschädlich wirken. Die Wissenschaft kann momentan noch keine abschliessende Antwort auf die Frage liefern, inwieweit sich erhöhte UFP-Konzentrationen auf die Gesundheit auswirken. Das gesetzlich verankerte Vorsorgeprinzip stellt aber den grundsätzlichen Auftrag, emissionsmindernde Massnahmen auch für UFP umzusetzen, soweit es der Stand der Technik ermöglicht. Seit kurzem gibt es für neue Flugzeugtriebwerke und Verbrennungsmotoren im Strassenverkehr Emissionsgrenzwerte für die Anzahl nichtflüchtiger Partikel. Die Messungen in Kloten liefern eine Grundlage, um den Erfolg solcher Massnahmen zu prüfen.

Zum Fachbericht «Ultrafeine Partikel in Kloten»

Übersichtskarte zum Messtandort Kloten Feld

Verteilung der Partikelanzahl (PN[10-100nm]) nach Windrichtung und -Geschwindigkeit

Mittelwerte von Februar 2019 bis Januar 2020, Messstandort im Zentrum

Entwicklung der täglichen Verkehrszahlen (DTV) auf der Klotenerstrasse und Flugverkehrszahlen mit Bezug zu den verschiedenen Covid-Phasen

Die Verkehrszahlen auf der Autobahn A51 verliefen ähnlich, wie auf der Klotenerstrasse.

Monatsmittel von Partikelanzahl PN[10-100nm] in Kloten mit Bezug zu den verschiedenen Covid-Phasen

[Anzahl pro cm³]

Lung Deposited Surface Area (LDSA) – Messungen als Wirkungsgrösse für Ultrafeine Partikel

Im Jahr 2020 wurde eine Studie zur Untersuchung der Luftbelastung durch ultrafeine Partikel gestartet. Unter der Federführung der ZHAW und der Naneos Particle Solutions GmbH wurde ein innovatives ...

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Lung Deposited Surface Area (LDSA) – Messungen als Wirkungsgrösse für Ultrafeine Partikel

Im Jahr 2020 wurde eine Studie zur Untersuchung der Luftbelastung durch ultrafeine Partikel gestartet. Unter der Federführung der ZHAW und der Naneos Particle Solutions GmbH wurde ein innovatives Messnetz aufgebaut. Hierbei wurde nicht die Partikelanzahl, sondern die Oberfläche, welche beim Einatmen durch Deposition in der Lunge verbleibt, erfasst. Erste Auswertungsergebnisse zeigen klare Unterschiede in der Belastungssituation in Abhängigkeit vom Standort und geben Impulse für mögliche zukünftige Grenzwertfestlegungen.

Ansprüche an die Feinstaubmessung verändern sich

Die Feinstaubbelastung stellt insbesondere in urbanen Gebieten ein erhebliches Risiko für die menschliche Gesundheit dar. In den letzten Jahrzehnten hat die Gesetzgebung Grenzwerte erlassen, um über eine Bewertungsgrundlage für eventuelle Massnahmen zu verfügen. Seit 1982 hat sich durch die Umsetzung des damit verbundenen Vollzugs die Luftqualität stetig verbessert. So liegt beispielsweise auch in weiten Teilen der Stadt Zürich die Belastung durch PM10 mittlerweile unter dem Grenzwert.

Partikel-Studie 2020

In einer gemeinsam geführten Studie von Naneos Particle Solutions GmbH, ZHAW, UGZ, Empa, und AWEL wurden an zehn verschiedenen Standorten neue LDSA-Messgeräte getestet. Sechs Stationen (Kloten Feld und Opfikon Balsberg sowie Zürich Rosengartenstrasse, Stampfenbachstrasse, Kaserne und Schimmelstrasse) sind als quellnahe Stationen zu kategorisieren. Vier Stationen (Brütten, Rümlang, Zürich Affoltern und Dübendorf) befinden sich an wenig bis kaum belasteten Standorten. Die Besonderheit der Geräte ist, dass mittels eines innovativen Messprinzips nicht die Anzahl der Partikel, sondern ihre LDSA bestimmt wird. Das ist der Anteil der Oberflächenkonzentration, der beim Atmen im Bereich der Tracheen und Alveolen der Lunge verbleibt. Die Messgeräte sind nicht nur deutlich weniger komplex als optische Partikelzähler, sondern auch um einiges günstiger sowie in der Anschaffung als auch im Unterhalt.

Obwohl erst grobe Analysen durchgeführt wurden, sind bereits jetzt erste interessante Resultate verfügbar. Im Gegensatz zu der Messreihe an der Rosengartenstrasse zeigt die Hintergrundmessung in Brütten (wenig belastet; 20 km Luftlinie) einen LDSA-Wert auf tiefem Niveau mit nur wenigen individuell hervortretenden Ausreissern. Die Rosengartenstrasse ist eine der meistbefahrenen Strassen der Stadt Zürich und wird während den Stosszeiten massiv beansprucht (bis zu 4'000 Fahrzeuge pro Stunde). Die LDSA-Messwerte korrelieren stark mit den am Standort erhobenen Verkehrszähldaten. Beim direkten Vergleich zeigt sich, dass der Verlauf der Minimalwerte des urbanen Standorts sehr gut mit dem Konzentrationsverlauf am wenig belasteten Standort übereinstimmt. Eine weitergehende Analyse deutet darauf hin, dass das fünfte Perzentil der LDSA-Messungen an hochbelasteten Standorten repräsentativ für die Hintergrundkonzentration sein könnte. Die quellnahen Signale liessen sich über diese Systematik somit einfach von der Hintergrundkonzentration separieren.

Zusammenfassung und Ausblick

Die Veränderungen der technologischen Rahmenbedingungen sollten sich auch in den Beurteilungsgrundlagen der Luftqualität widerspiegeln, zum Beispiel über eine Anpassung der Kenngrössen in der Partikelmessung. In jedem Fall sollte der Fokus auf UFP intensiviert werden, da diese im Gegensatz zu PM10 und PM2.5 noch zu wenig erfasst werden und folglich eine Regulierung noch nicht möglich ist. Eine Messgrösse, die sich besonders eignet, um UFP zu erfassen, ist die LDSA. Noch gilt es abzuwarten, welche endgültigen Resultate die Partikel-Studie 2020 liefern wird. Trotzdem kann bereits jetzt gesagt werden, dass die Verwendung der neuen Messgeräte ein Erfolg ist, da diese ein erstaunliches Preis-Leistungs-Verhältnis aufweisen. Zusätzlich liefern sie unter anderem neue wissenschaftlich wertvolle Resultate und neue Impulse für die Diskussion einer Grenzwertdefinition. Zukünftig sollten dabei Erkenntnisse, wie die Vergleichbarkeit der Hintergrundkonzentration mit dem fünften Perzentil an hochbelasteten Standorten und die damit verbundenen Implikationen, Berücksichtigung finden. Um weiteres Wissen zur Luftbelastung durch UFP aufbauen zu können, sind weitere Messungen angezeigt. Diese wären ein wichtiger Beitrag zur Erstellung einer gesetzlichen Grundlage. 

Entwicklung der Staubbelastung in der Stadt Zürich Jahresmittelwerte [als PM10]

[µg/m³]
TSPPM10

*) 2010 und 2011 grosse Strassenbauprojekte in der Umgebung vom Messort Schimmeltor
bis 1997 wurde der Staub als Schwebestaub (TSP) gemessen, anschliessend als Feinstaub PM10

Standorte LSDA-Messung in der Stadt Zürich und im Grossraum Zürich

quellennahe Standorte wenig bis kaum belastete Standorte

Vergleich der LDSA-Messung am Verkehrsstandort Rosengartenstrasse mit dem Hintergrundstandort Brütten zur Bestimmung der regionalen und lokalen Partikelbelastung

LDSA [µm²/m³]

Luftqualitätsmessung in Uster

Uster ist mit 35'000 Einwohnern die drittgrösste Stadt des Kanton Zürich. Sie liegt zentral im Kanton, ist verkehrstechnisch gut erschlossen und verfügt über drei Autobahnanschlüsse. Im Jahr 2020 ...

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Luftqualitätsmessung in Uster

Uster ist mit 35'000 Einwohnern die drittgrösste Stadt des Kanton Zürich. Sie liegt zentral im Kanton, ist verkehrstechnisch gut erschlossen und verfügt über drei Autobahnanschlüsse. Im Jahr 2020 führte OSTLUFT in Uster einmalig Messungen durch, um die Luftqualität vor Ort zu bestimmen und die Luftqualitätsmodellierung zu überprüfen.

Der Messstandort unmittelbar beim Bildungszentrum liegt im südwestlichen Quartier Niederuster, innerhalb einer ruhigen, sich in Entwicklung befindenden Zone, weitab von grösseren Schadstoffemittenten. Das Gebiet gehört zusammen mit dem Stadtpark zum Naherholungsgebiet der Stadt Uster. Lufthygienisch befindet sich der Standort im sogenannten städtischen Hintergrund.

Keine grüne Lunge, aber typischer städtischer Hintergrund

Luftqualitätskennwerte und Modellwerte 2020 an der Messstation Uster Bildungszentrum

 

 

 

Messwerte

Modell-Werte2

Grenzwerte1

NO2

Jahresmittelwert

[µg/m3]

12.6

12

30

NO2

Anzahl Überschreitungen

Tagesmittels von 80 µg/m3

[Tage]

0

0

1

Ozon

Maximaler 98%-Wert pro Monat

[µg/m3]

137.1

147

100

Ozon

Überschreitungen des Stundenmittels von 120 µg/m3

[Stunden]

244

--

1

PM2.5

Jahresmittelwert

[µg/m3]

8.6

9.5

10

EC

Jahresmittelwert

[µg/m3]

0.32

0.4

0.1

LBI

Langzeitbelastungsindex

(gering, mässig, deutlich, erheblich, hoch, sehr hoch)

 

mässig

mässig

 

1 Grenzwert/EC-Richtwert; 2 Modellwerte: Mittel im Raster von 200x200 Meter

Die Immissionsgrenzwerte für NO2 sind deutlich unterschritten. Mit einem Jahresmittelwert von 12.6 µg/m3 reiht sich dieser Standort bezogen auf NO2 in die Hintergrundstandorte von OSTLUFT ein. Am langjährigen NO2-Passivsammlerstandort Uster Stadthaus, der nahe an den beiden sich kreuzenden Durchgangsachsen im Zentrum von Uster liegt, wurde ein Jahresmittelwert von 17.1 µg/m3 gemessen.

Ebenso unter dem Grenzwert ist die Feinstaubbelastung PM2.5. Im Vergleich zu den restlichen OSTLUFT-Standorten ist der Jahresmittelwert von 8.6 µg/m3 jedoch nicht auffällig. Hingegen ist die Belastung mit krebserregendem Russ (EC2.5) im Feinstaub mit 0.32 µg/m3 mehr als dreimal höher, als der von der Eidgenössischen Kommission für Lufthygiene empfohlene Richtwert. Allerdings ist die Russbelastung im OSTLUFT-Gebiet flächendeckend zu hoch und in Uster ähnlich wie an anderen städtischen Hintergrundstandorten.

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

Der Langzeitbelastungsindex wird durch die Luftqualitätskennwerte Jahresmittelwert NO2, Jahresmittelwert PM2.5 und maximaler 98%-Wert Ozon pro Monat bestimmt. Die Berechnungsgrundlage liefert die Cercl’Air Empfehlung Nr. 27b. Der Standort Uster Bildungszentrum wird so als «mässig» belastet klassiert und ist somit, bezogen auf die einzelnen Luftqualitätskennwerte, ähnlich wie die Standorte Winterthur Veltheim oder Vaduz Landesbibliothek.

Das Schadstoffmodell von OSTLUFT wird durch die Messwerte der Dauermessstandorte kalibriert. Die so berechneten Jahresmodellwerte zeigen eine gute Übereinstimmung mit den Messwerten von Uster.

NO2-Jahresmittelwerte in Uster Vergleich der Messwerte 2020 und Modellwerte 2020
(200x200 m Raster)

Messstation NO2-Passivsammler

Vergleich der Entwicklung der NO2-Jahresmittelwerte beim Stadthaus Uster mit dem Messwert beim Bildungszentrum

[µg/m³]

Modellierte Immissionskarten der Jahresmittel für Stickstoffdioxid NO₂, Feinstaub PM2.5 und PM10 sowie Russ BC in hoher Auflösung

Karten und Prognosen sind wichtige Hilfsmittel in Planung und Vollzug der Luftreinhaltung. Dazu betreibt OSTLUFT einen Emissionskataster mit den wichtigsten Quellen und deren Aktivitäten sowie ...

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Modellierte Immissionskarten der Jahresmittel für Stickstoffdioxid NO₂, Feinstaub PM2.5 und PM10 sowie Russ BC in hoher Auflösung

Karten und Prognosen sind wichtige Hilfsmittel in Planung und Vollzug der Luftreinhaltung. Dazu betreibt OSTLUFT einen Emissionskataster mit den wichtigsten Quellen und deren Aktivitäten sowie Modelle, um die mittlere Luftbelastung im Jahresmittel pro Planquadrat flächendeckend zu berechnen sowie deren Entwicklung über die Zeit zu prognostizieren. Der Emissionskataster und Modellkarten wurde mit der Referenz 2015 aktualisiert und mit Prognosen für den Stand 2020 und 2030 ergänzt.

Vom Emissionskataster zu modellierten Immissionskarten

OSTLUFT betreibt seit mehreren Jahren das Immissionsmodell PolluMap für die Berechnung der Jahresmittelbelastung durch Stickstoffdioxid (NO2) und Feinstaub PM10 und PM2.5 sowie Russ (BC). Dieses wurde bereits in den 1990er Jahren entwickelt und seither laufend im Auftrag von Bund, verschiedenen Kantonen und OSTLUFT weiterentwickelt.

Für die Modellierung der Immissionskarten bildet der Emissionskataster die wesentliche Datenbasis. Dafür werden die luftrelevanten Aktivitäten erfasst und mit den Emissionsfaktoren verrechnet. Diese Aktivitätsmuster beruhen einerseits auf statistischen Kenngrössen wie Bevölkerungszahl, Arbeitsplätze, Landnutzung und andererseits auf Erhebungen bei grösseren Betrieben. Von spezieller Bedeutung ist der Verkehr. Dank Verkehrsmodellen der Kantone und des Bundes, die auch für die Verkehrsplanung und Raumentwicklung verwendet werden, sind heute breit abgestützte Verkehrsprognosen verfügbar. Den einzelnen Strassenabschnitten werden zum jeweiligen Verkehrsregime passende Emissionsfaktoren gemäss dem internationalen Handbuchs Emissionsfaktoren (HBEFA) zugeordnet.

Für die Luftqualität (Immission) ist neben dem Ausstoss (Emission) auch die Ausbreitung und Umwandlung der Luftschadstoffe (Transmission) wichtig. Je nach geografischer Lage und Art der Quelle werden spezifische Ausbreitungsfunktionen angewendet, welche die typischen Wind- und Witterungsverhältnisse im Jahresdurchschnitt berücksichtigen. Zusätzlich werden auch die chemische Umwandlung von NO in NO2 sowie die Bildung von sekundären Feinstaub-Partikeln eingerechnet.

Die Berechnungen der Immissionsbelastung erfolgen mehrstufig und mehrschichtig für alle Quellgruppen, Schadstoffe und Planquadrate. Dabei werden auch die Importe aus den Nachbarkantonen und aus dem angrenzenden Ausland berücksichtigt. Pro Planquadrat werden alle Immissionsbeiträge zusammengezählt und das Modell mit den Messwerten der vorhandenen Messpunkte im OSTLUFT-Gebiet kalibriert.

Zu den aktuellen Verbesserungen gehören unter anderem eine Erhöhung der räumlichen Auflösung der Immissionskarten auf 20x20 Meter im Strassenbereich und die Verwendung eines verfeinerten Strassennetzes. Zudem gibt es Verfeinerungen in der verwendeten Topografie und bei der Berücksichtigung der Bildung von sekundärem Feinstaub. Das Modell schliesst neu auch das Fürstentum Liechtenstein mit ein.  Als Referenzzeitstand für den Emissionskataster und PollMap diente das Jahr 2015, zudem sind die Jahre 2020 und 2030 als Prognosen modelliert worden.

Massive Verbesserungen der Stickstoffdioxidbelastung erwartet

Die aktuellen Modellrechnungen für das Jahr 2020 ergeben Überschreitungen des NO2-Jahresmittel-Grenzwertes in der Stadt Zürich und ihrer nahen Umgebung rund um die Hauptverkehrsachsen. Auch in den Städten Winterthur und St. Gallen treten Überschreitungen in der unmittelbaren Nähe von stark befahrenen Strassen und Autobahnen auf. Diese Erkenntnisse decken sich mit den Messresultaten von 2019 und 2020, wobei beim Vergleich der Messungen von 2020 die veränderte Mobilität während der Covid-19 Pandemie berücksichtigt werden muss.

Die Prognose-Szenarien rechnen mit einer weiteren Abnahme der Emissionen und einer massiven Reduktion der NO2-Immissionen bis 2030. Nach dem Modell werden nur noch in der Agglomeration Zürich an besonders stark befahrenen Verkehrsachsen einzelne grössere Gebiete mit übermässiger NO2-Belastung gefunden. Schon heute wird grundsätzlich an Orten ohne Überschreitung des Jahresmittel-Grenzwertes für NO2 auch der Kurzzeit-Grenzwert von 80 μg/m3 im Tagesmittel eingehalten.

Feinstaubbelastung nur noch in der Fraktion 2.5 zu hoch

Etwas anders präsentiert sich die Situation beim Feinstaub PM10, denn die geografische Verteilung der PM10 und PM2.5-Belastung ist generell grossflächiger. So sind die Konzentrationen in den Hauptbelastungsgebieten in den Städten, entlang von stark befahrenen Strassen und auch in vielen Siedlungsgebieten der Ostschweiz viel homogener. 2020 liegt die prognostizierte Belastung für PM10 in der gesamten Ostschweiz unter dem Jahresmittel-Grenzwert von 20 μg/m3. Für PM2.5 liegen nur die Stadt Zürich und Umgebung, sowie einzelne Gebiete nahe stark befahrener Strassen und Autobahnen im Bereich des Jahresmittel-Grenzwertes von 10 μg/m3 oder gar darüber. Statistische Analysen zeigen, dass in Gebieten mit PM10-Jahresmitteln unter 14 μg/m3 damit gerechnet werden kann, dass auch der Tagesmittel-Grenzwert eingehalten wird. Die erwartete Abnahme der Feinstaubbelastung wird insgesamt weiter voranschreiten, so dass 2030 auch der Jahresmittel-Grenzwert für PM2.5 flächendeckend eingehalten wird.

Russbelastung sinkt in den Städten überproportional

Die Modellrechnungen für die Russbelastung des Jahres 2015 ergeben flächendeckende Überschreitungen des EKL-Richtwertes mit höchsten Konzentrationen im Raum Zürich und in Alpentälern. Zwischen 2015 und 2020 sinken die Russ-Emissionen und damit auch die Russ-Immissionen. Das ist besonders in den grösseren Städten deutlich zu erkennen und erklärt sich aus dem Rückgang der Russ-Emissionen aus dem Strassenverkehr. Hingegen sind die Reduktionen in den Alpentälern geringer, weil die Russ-Emissionen aus Holzfeuerungen weniger stark abnehmen. Längerfristig wird prognostiziert, dass das starke Absinken beim Verkehr und das schwächere Absinken bei Holzfeuerungen und der Landwirtschaft zu einer weitgehenden Auflösung der linearen Strukturen in den Alpentälern und hin zu einer Betonung flächiger Strukturen führen.

Abnahme der Bevölkerungsexposition

Die Überlagerung der modellierten Belastungskarten mit der Bevölkerungsverteilung erlaubt die Berechnung der Anzahl Menschen, die an ihrem Wohnort von Grenzwertüberschreitungen betroffen sind. Die Modellergebnisse vom Jahr 2020 zeigen, dass im OSTLUFT-Gebiet bereits für 99% der Bevölkerung der NO2-Jahresmittel-Grenzwert eingehalten wurde, sofern sie nicht direkt neben einer Hauptverkehrsachse wohnten. Während die PM10-Belastung 2020 bereits in der gesamten Ostschweiz unter dem Grenzwert liegt, bleibt die PM2.5-Belastung ein grossflächigeres Problem. Weiterhin sind Menschen an ihren Wohnorten von Grenzwertüberschreitungen betroffen. So werden auch 2020 noch mehr als 20 Prozent der Wohnbevölkerung im OSTLUFT-Gebiet an Orten mit Überschreitungen des Jahresmittel-Grenzwertes für PM2.5 leben. Gemäss den Prognose-Szenarien sollte dieser Wert bis 2030 weiter sinken. Für die Russ-Immissionen gibt es keinen Grenzwert. Die EKL empfiehlt als bevölkerungsgewichtetes Mittel den Richtwert 0.1 µg/m³ und an den am stärksten verkehrsbelasteten Standorten einen Bereich von 0.2 – 0.3 µg/m3. Innerhalb des OSTLUFT-Gebietes ist im Jahr 2020 noch rund 70 Prozent der Wohnbevölkerung einer Immission von mehr als 0.3 µg/m3 ausgesetzt.

Bei der Interpretation der modellierten Immissionskarten sind folgende drei Punkte speziell zu beachten:

  • Einfluss der Corona-Pandemie im Jahr 2020

Die neuen Immissionskarten von PolluMap basieren auf Emissionsdaten für die Jahre 2015, 2020 und 2030 wie sie im Frühling 2019 in der Emissions-Datenbank implementiert waren. Darin sind die Folgen der Corona-Pandemie nicht berücksichtigt. Deshalb basieren die Prognosen auf wachsenden Aktivitätsdaten betreffend Bevölkerung, Energieverbrauch, Verkehrs und Landwirtschaft. Die gesellschaftlichen und volkswirtschaftlichen Auswirkungen der Corona-Pandemie haben Emissionsreduktionen einzelner Quellen zur Folge, die sich vermutlich auch auf die reellen Immissionen 2020 niedergeschlagen haben. Die modellierten Immissionsergebnisse 2020 dürfen deshalb als eher zu hoch betrachtet werden. Ob und in welcher Art auch die Ergebnisse 2030 betroffen sind, lässt sich momentan nicht abschätzen.

  • Geplante Massnahmen müssen greifen

Die Entwicklung der Luftqualität hängt stark von den effektiven Verkehrsemissionen ab. Diese machen bislang mehr als die Hälfte der Stickoxid-Emissionen (NOx = NO + NO2) aus. Die Ursache der Feinstaub und Russbelastung liegt zu rund 20% respektive 30% beim Strassenverkehr. Deshalb ist entscheidend, wie sich die neuen Euro-Normen für Personenwagen und Nutzfahrzeuge im Alltagsverkehr bewähren und wie sich die gefahrenen Verkehrsleistungen entwickeln. Für die PM2.5 und PM10, sowie die Russ-Belastung sind auch andere Quellen von Bedeutung, insbesondere die Holzverbrennung sowie Dieselmotoren in Landwirtschaft, Industrie und Gewerbe. Nicht zu vernachlässigen sind zukünftig die Staub-Emissionen vom Reifen- und Bremsabrieb, die von allen Fahrzeugen unabhängig von der Antriebstechnik verursacht werden. Ohne laufende Verbesserungen bei allen Quellen sind nachhaltige Verbesserungen der Luftqualität nicht zu erreichen.

  • Verbesserungen manchmal langsamer als erhofft

Prognosemodelle können nur so gut sein, wie die zugrundeliegenden Annahmen. Sie unterliegen auch entsprechenden Unsicherheiten. Die Erfahrung zeigt uns aber, dass die erwarteten Entlastungen auch real eintreten. Allerdings kann sich die Umsetzung von Minderungsmassnahmen – und damit die Verbesserung der Luftqualität – auch um mehrere Jahre verzögern.

Kartenausschnitt aus der NO2- Immissionskarte 2020, Beispiel Raum St.Gallen

Auf der Themenseite «Luftbelastung: Modelle und Szenarien» des BAFU sind zoombare Karte für NO2, PM10 und PM2.5 für die Jahre 2015, 2020 und 2030 zugänglich.

Kartenausschnitt aus der PM2.5-Immissionskarte 2020, Beispiel Raum Zürich

Auf der Themenseite «Luftbelastung: Modelle und Szenarien» des BAFU sind zoombare Karte für NO2, PM10 und PM2.5 für die Jahre 2015, 2020 und 2030 zugänglich.

Territoriale NOx-Emissionen Schweiz 2015, 2020, 2030 (t/a)

[t/a]

Auszug aus «NO2-, PM10- und PM2.5-Immissionen Schweiz / Liechtenstein - Aktualisierung des PolluMapModells für 2015, 2020 und 2030»
Quellen: EMIS (BAFU 2019), INFRAS / Meteotest (2020); Detailzahlen für OSTLUFT sind am Sommer 2021 verfügbar.

Territoriale PM10-Emissionen Schweiz 2015, 2020, 2030 (t/a)

[t/a]

Auszug aus «NO2-, PM10- und PM2.5-Immissionen Schweiz / Liechtenstein - Aktualisierung des PolluMapModells für 2015, 2020 und 2030»
Quellen: EMIS (BAFU 2019), INFRAS / Meteotest (2020); Detailzahlen für OSTLUFT sind am Sommer 2021 verfügbar.

Territoriale Russ-Emissionen Schweiz 2015, 2020, 2030 (t/a)

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Auszug aus «NO2-, PM10- und PM2.5-Immissionen Schweiz / Liechtenstein - Aktualisierung des PolluMapModells für 2015, 2020 und 2030»
Quellen: EMIS (BAFU 2019), INFRAS / Meteotest (2020); Detailzahlen für OSTLUFT sind am Sommer 2021 verfügbar.


Geringere Stickoxidbelastung während des Lockdowns im Frühling 2020

Die vom Bundesrat beschlossenen Corona-Massnahmen während des ersten Lockdowns zwischen dem 16. März und 26. April 2020 machten sich in allen Bereichen des öffentlichen Lebens bemerkbar. So ...

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Geringere Stickoxidbelastung während des Lockdowns im Frühling 2020

Die vom Bundesrat beschlossenen Corona-Massnahmen während des ersten Lockdowns zwischen dem 16. März und 26. April 2020 machten sich in allen Bereichen des öffentlichen Lebens bemerkbar. So führten die Einschränkungen zur Reduktion des Verkehrsaufkommens auf den Strassen und damit verbunden zu einer Abnahme der Stickoxid (NOx)-Belastung in der Luft.

Während des Lockdowns waren rund 20 bis 50 Prozent weniger Fahrzeuge unterwegs als im Vorjahr. An der Rosengartenstrasse in Zürich nahm der Verkehr unter der Woche um rund 20 Prozent, und an den Wochenenden um rund 40 Prozent ab. Auf den Geschäftsverkehr hatte der Lockdown mit einem Rückgang von 13 Prozent nur einen geringen Einfluss. Beim Privatverkehr hingegen waren deutlichere Rückgänge feststellbar. So nahmen der Arbeitsverkehr, der Freizeitverkehr sowie auch der Einkaufsverkehr nach Ankündigung des Lockdowns markant ab. Durch das vermehrte Arbeiten im Home-Office waren nur noch rund halb so viele Pendler unterwegs wie vor der Pandemie und der Arbeitsverkehr hatte deutlich abgenommen. Noch eindrücklicher war der Rückgang beim Freizeitverkehr, der sich innerhalb von nur zwei Wochen halbierte. Auch für den Einkauf legte die Schweizer Bevölkerung deutlich geringere Distanzen zurück. Der klare Unterschied zwischen dem Verkehrsaufkommen vor und während des Lockdowns zeigt, dass die Bevölkerung dem Aufruf des Bundesrates, zuhause zu bleiben, Folge geleistet hat. Mit Beginn der Lockerungen ab Mai 2020 nahm der Freizeitverkehr wieder stark zu und erreichte zeitweise Werte, welche höher waren als im Jahr 2019.

Die massive Reduktion des Verkehrsaufkommens hatte Auswirkungen auf die NOx-Belastung in der Luft. Insbesondere in städtischen Gebieten waren die Unterschiede erheblich. So lagen die NOx-Belastungen an den urban geprägten Messstationen des NABEL-Messnetzes nach Einführung des Lockdowns um rund 20 bis 40 Prozent unter dem zu erwartenden Wert. Die NOx-Belastung nahm beispielsweise an den OSTLUFT-Messstationen Rosengartenstrasse in Zürich und in Chur an der A13 um rund 50 Prozent ab.

Die Abnahme der NOx-Belastungen zeigen deutlich, dass der Lockdown im Frühling 2020 einen positiven Effekt auf die Luftqualität hatte. Umgekehrt spielte aber auch die Luftqualität eine indirekte Rolle in der Corona-Pandemie. Dank der erfolgreichen Luftreinhaltepolitik der Schweiz ist der Anteil Menschen, die zur Corona-Risikogruppe (u.a. Erwachsene mit Vorerkrankungen) gehören, kleiner als wenn die Luftverschmutzung auf dem Stand der 1980er oder 1990er Jahre geblieben wäre.

Im Frühling 2020 kam die Vermutung auf, dass ein Zusammenhang zwischen der hohen Zahl an Corona-Toten in Norditalien und China, und der dort besonders starken Luftverschmutzung besteht. Diese Hypothese ist plausibel, da Menschen in Gebieten mit hoher Luftschadstoffbelastung anfälliger auf Atemwegs- und Herz-Kreislauferkrankungen sind. Da Luftschadstoffe die gleichen Gewebe schädigen wie das Corona-Virus, scheint es naheliegend, dass in Gebieten mit hoher Luftverschmutzung grundsätzlich schwerere Verläufe auftreten müssten. Das würde neben einem höheren Anteil der Bevölkerung in der Risikogruppe auch darin resultieren, dass mehr oder weniger gesunde Menschen durchschnittlich einen schwereren Verlauf zu erwarten hätten. Forschende haben abgeschätzt, dass ein Viertel der Corona-Todesfälle in Deutschland in Zusammenhang mit langfristig erhöhten Feinstaubkonzentrationen stehen könnte. Studien aus China, Italien und den USA legen zudem nahe, dass ein Zusammenhang zwischen der Luftschadstoffbelastung und der Anzahl Infektionen besteht. Eine stärkere Verbreitung des Corona-Virus bei hoher Feinstaubbelastung durch die Aussenluft ist jedoch nach heutigem Stand des Wissens vernachlässigbar. Das Corona-Virus kann zwar mehrere Stunden an Feinstaubpartikeln gebunden überleben, es ist jedoch in der Aussenluft aufgrund des Verdünnungseffekts nicht in genügend hoher Konzentration für eine Infektion vorhanden. Um eindeutige Zusammenhänge nachzuweisen, sind jedoch weitere Untersuchungen nötig.

Während der Corona-Pandemie ist ersichtlich geworden, dass sich die Bemühungen im Bereich der Luftreinhaltung ausgezahlt haben und sich Investitionen in die Verbesserung der Luftqualität auch in Zukunft lohnen werden.

Luftaufnahme mit einer Drohne auf die menschenleere Tram- und Busstation «Central» in Zürich. Während normalerweise ein hektischer Pendlerverkehr den Platz bevölkert, ist dieser Ort am Morgen des 29. März 2020 wie ausgestorben. (Foto: Keystone-SDA)

Entwicklung der täglichen Verkehrszahlen (DTV) auf der Rosengartenstrasse in Zürich mit Bezug zu den verschiedenen Covid-Phasen

[Fahrzeuge/Tag]

Der Wochenverlauf zeigt auch deutliche tiefere Verkehrsbelastungen an den Wochenende gegenüber den Werktagen.

Veränderung der NOx-Belastung im Wochenmittel [µg/m3] vor und nach dem Lockdown unter Berücksichtigung des Witterungseinflusses für verschiedene NABEL-Standorte

Ländlich Hintergrund
Vorstädtisch
Städtisch Hintergrund
Ländlich Autostrasse
Städtisch Strasse

Einfluss der Witterung auf die Verfrachtung von Luftschadstoffen

Das Wetter beeinflusst die Luftbelastung

Menschengemachte Schadstoffeinträge in die Luft (‘Emissionen’) sind für die Luftbelastung (‘Immissionen’) in der Schweiz ausschlaggebend. ...

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Einfluss der Witterung auf die Verfrachtung von Luftschadstoffen

Das Wetter beeinflusst die Luftbelastung

Menschengemachte Schadstoffeinträge in die Luft (‘Emissionen’) sind für die Luftbelastung (‘Immissionen’) in der Schweiz ausschlaggebend. Langzeitmessreihen von Immissionen dienen unter anderem dazu, die Entwicklung der Emissionen zu verfolgen und die Wirkung von Luftreinhalte-Massnahmen nachzuweisen. Änderungen in den Schadstoffemissionen sind oft nicht direkt in der Immissionsbelastung erkennbar. Ein Hauptgrund dafür ist die witterungsbedingte Verfrachtung, Verdünnung und Veränderung (‘Transmission’) der ausgestossenen Schadstoffe. Luftschadstoffe können durch Niederschlag ausgewaschen oder durch chemische Prozesse verändert und aus der Luft entfernt werden. Zudem sind in vielen Fällen auch die Emissionen von der Witterung abhängig. Diese Zusammenhänge müssen bei Analysen von Immissionsverläufen berücksichtigt werden. Der vorliegende Beitrag ist der zweite Teil einer Reihe in den OSTLUFT Jahresberichten, die den Einfluss der Witterung auf die Luftqualität verdeutlichen soll (siehe auch Wechselspiel zwischen Witterung und Luftbelastung).

Witterungsabhängige Verfrachtung durch die Luft

Erhöhte Luftbelastung entsteht grösstenteils durch Emissionen im lokalen und regionalen Umfeld. Wie sich die ausgestossenen Luftschadstoffe in der bodennahen Luftschicht verteilen, hängt jedoch auch von der Witterung ab. Dichteunterschiede von wärmeren und kühleren Luftpaketen lassen diese aufsteigen und absinken und verursachen sogenannte turbulente Verwirbelungen. Das Ganze wird durch die wechselnde Sonneneinstrahlung mit entsprechender Erwärmung respektive Auskühlung der Luft an der Bodenoberfläche angetrieben. Zudem wird die Luft durch Hindernisse – vom Grashalm bis zum Hochhaus – verwirbelt. Wind und Turbulenz können Luftschadstoffe in der Atmosphäre sehr effizient und schnell verteilen. Dieser Abtransport und die entsprechende Verdünnung bewirken zum Beispiel, dass die Konzentration von Stickstoffdioxid aus Fahrzeugen mit zunehmendem Abstand von stark befahrenen Strassen schnell abnimmt.

Anreicherung von ausgestossenen Luftschadstoffen aufgrund stabiler Atmosphäre

Im Gegensatz dazu verursacht das Fehlen von Wind und Turbulenz eine Anreicherung von Luftschadstoffen nah an ihrem Entstehungsort, weil diese nicht mehr abtransportiert und verdünnt werden. Solche Prozesse sind sehr wetterabhängig und variieren im Tages- und Jahresverlauf. Beispielsweise ist der atmosphärische Transport in der kalten Jahreszeit sowie nachts weniger effizient als im Sommer. Unter anderem deshalb sind die Luftschadstoffkonzentrationen im Winter und in der Nacht oft erhöht. Die Mächtigkeit der Luftschicht, in welcher eine Durchmischung stattfinden kann, verändert sich ebenfalls, was zu einer An- oder Abreicherung der Schadstoffe führt. Während besonderen Wetterlagen können sogenannte Inversionen entstehen. Dabei liegt über einer durchmischten Luftschicht eine stabile Schicht, ohne nennenswerte Durchmischung. Dieser Deckel hält die ausgestossenen Schadstoffe bodennah fest. So reichern sich während sogenannten Wintersmog-Episoden über Tage ungesund hohe Feinstaubkonzentrationen an, wenn kalte, austauscharme Inversionswetterlagen verhindern, dass der ausgestossene Feinstaub ausreichend abtransportiert und verdünnt wird.

Bildung "sekundärer" Luftschadstoffe während der Verfrachtung

Während der "Transmission" beziehungsweise der Verfrachtung können sich die Luftschadstoffe durch physikalisch-chemische Vorgänge verändern wie zum Beispiel bei der Oxidation und dem Anwachsen von Feinstaubpartikeln. Es bilden sich auch neue, "sekundäre" Schadstoffe wie zum Beispiel Ozon oder sekundäre Feinstaubpartikel aus gasförmigen Vorläufersubstanzen. Viele physikalisch-chemische Vorgänge in der Atmosphäre hängen dabei von der Lufttemperatur und Luftfeuchte sowie der Sonneneinstrahlung ab. Beispielsweise ist die Bildung von bodennahem Ozon von den Konzentrationen der Vorläuferschadstoffe Stickoxide (NOx) und Kohlenwasserstoffen (einschliesslich flüchtige organische Substanzen VOC und Methan) abhängig. Unter Einwirkung von Sonnenstrahlung kurbeln diese Vorläuferschadstoffe die Ozonbildung an. Der Vorgang ist umso effizienter, desto mehr Strahlung es gibt. Deshalb tritt sogenannter Sommersmog mit ungesunden Spitzenbelastungen durch Ozon während sommerlichen Hitzeperioden auf.

Fazit:

Die vorangegangenen Beispiele verdeutlichen, dass Luftschadstoffe hauptsächlich menschengemacht sind. Die Witterung jedoch verursacht Verfrachtungs-, Verdünnungs- und Anreicherungsprozesse und entscheidet somit wesentlich mit, wie hoch die lokale Luftbelastung ist.

Emission – Transmission – Immission

(Quelle: Europäische Umweltagentur EEA, modifiziert).

Distanzabhängige Abnahme der Stickoxidbelastung entlang von Strassen
relative Jahresmittelwerte von Transektmessungen mit NO2-Passivsammlern

[%]

Verlauf der Feinstaubbelastung PM10 als Stundenmittelwerte in Winterthur – Veltheim während einer inversionsbedingten Wintersmog-Episode im Jahr 2017

[µg/m³]

keine oder schwache Inversion starke Inversion

Das Vorkommen einer starken Inversion wurde durch eine Analyse von Lufttemperatur-Vertikalprofilen abgeleitet.

Schema der Ozon-Bildung in der Atmosphäre (Quelle: Bundesamt für Umwelt BAFU (2021) Magazin die Umwelt 1/21)


Über uns


OSTLUFT-Tätigkeitsfeld

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 ...

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OSTLUFT-Tätigkeitsfeld

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 PM2.5 sowie 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 NO2‑Passivsammlern zur räumlichen Differenzierung der lokalen Stickstoffdioxid-Belastung und zur Verbesserung der flächendeckenden Modellierung für NO2-Karten.

An mehreren OSTLUFT-Stationen mit Feinstaub-Messungen wird auch die Russkonzentration bestimmt.

Seit längerem werden Ammoniak‑Passivsammler eingesetzt, um die Belastungssituation durch landwirtschaftliche Quellen aufzuzeigen. Aufgrund der bisherigen Erkenntnisse, dass viele Naturschutzgebiete und empfindliche Ökosysteme durch Ammoniak und Stickstoffeinträge übermässig belastet werden, baut OSTLUFT sein Ammoniakmessnetz 2021 deutlich aus. Zudem wird an sieben Naturschutzstandorten zusätzlich die Stickstoffdeposition im Niederschlag gemessen. Damit soll die Entwicklung der Ammoniakbelastung und der Stickstoffeinträge in empfindliche Ökosysteme aufgezeigt werden.

Mittels flächendeckender Modellierung der Luftqualität kann jederzeit über die aktuelle Schadstoffbelastung im gesamten OSTLUFT-Gebiet informiert werden. 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-Geschäftsleitung

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. ...

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OSTLUFT-Geschäftsleitung

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.

Zum Kontakt


OSTLUFT-Messnetz 2021

Zur grösseren Präsenz im Raum und zur Validierung der räumlichen Modellierung setzt OSTLUFT auf einen dynamischen Einsatz der automatischen Messstationen. Neben sogenannten Ankerstandorten, an denen jedes Jahr gemessen wird, unterhält OSTLUFT auch Standorte, wo die Messungen im Zweijahres- oder Dreijahresrhythmus erfolgen. Das Messnetz wird ergänzt durch Projektstandorte, an denen spezielle Fragestellungen untersucht werden.

Das OSTLUFT-Messnetzt umfasst 2021 die folgenden Standorte:

Zusammenstellung aller OSTLUFT Messstandorte inklusive Einsatzjahre und Messparameter



Frühere Messberichte

Die bisherigen Jahresberichte sind auf der OSTLUFT-Webseite abrufbar oder können beim OSTLUFT Sekretariat bestellt werden.

OSTLUFT Jahresberichte 2001 bis 2016
OSTLUFT Jahresberichte ab 2017