Institut für Toxikologie der Christian Albrechts-Universität Kiel
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<strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Toxikologie</strong> <strong>der</strong><br />
<strong>Christian</strong> <strong>Albrechts</strong>-<strong>Universität</strong> <strong>Kiel</strong><br />
Toxikologische Beurteilung <strong>der</strong> Zusatzimmis-<br />
sionen durch eine neue Start- und Landebahn<br />
Mareke Wieben<br />
Dr. Hermann Kruse<br />
Peter Bartels<br />
Dezember 1999<br />
am Frankfurter Flughafen
Glie<strong>der</strong>ung<br />
1 Einleitung 4<br />
2 Immissionsmessungen und -abschätzungen 5<br />
2.1 Immissionen im Bereich des Flughafens und seiner Umgebung .......................... 5<br />
2.1.1 Immissionsmessungen des TÜV Süddeutschland (1999) auf<br />
dem Flughafengelände............................................................................ 5<br />
2.1.2 Messungen <strong>der</strong> HLFU (1999) auf dem Flughafengelände im Vergleich<br />
zu Immissionsmessungen im Frankfurter Raum sowie in<br />
Wiesbaden, Darmstadt und Kassel ......................................................... 8<br />
2.1.3 Weitere Immissionsmessungen <strong>der</strong> HLFU in <strong>der</strong> Umgebung<br />
des Flughafens....................................................................................... 10<br />
2.2 Immissionsbeitrag durch den Flugverkehr .......................................................... 11<br />
2.2.1 Immisssionsberechnungen <strong>für</strong> den Flughafen und Umgebung<br />
nach JANICKE (1999) und BÜCHEN (1999)......................................... 11<br />
2.2.2 Ermittlung <strong>der</strong> Zusatzimmissionen (Forschungsvorhaben des UBA) .... 12<br />
3 Bestehende Verordnungen mit ihren Grenz- und Richtwerten <strong>für</strong><br />
Luftschadstoffe sowie vorsorgeorientierte Umweltstandards 13<br />
3.1 Erläuterungen zu den Grenz- und Richtwerten................................................... 14<br />
3.1.1 Erläuterungen zu den Grenz- und Richtwerten in <strong>der</strong> Außenluft ........... 14<br />
3.1.2 Erläuterungen zu den Grenz- und Richtwerten am Arbeitsplatz............ 16<br />
3.1.3 Erläuterungen zu Richtwerten von Experten(gruppen).......................... 17<br />
3.2 Grenz-und Richtwerte <strong>für</strong> ausgewählte relevante Luftschadstoffe...................... 18<br />
3.2.1 Benzol ................................................................................................... 18<br />
3.2.2 Ethylbenzol............................................................................................ 20<br />
3.2.3 Mesitylen ............................................................................................... 21<br />
3.2.4 Naphthalin ............................................................................................. 21<br />
3.2.5 Benz(a)pyren......................................................................................... 22<br />
3.2.6 Phenol ................................................................................................... 23<br />
3.2.7 Styrol ..................................................................................................... 24<br />
3.2.8 Toluol .................................................................................................... 25<br />
3.2.9 Xylole..................................................................................................... 27
3.2.10 Ozon.................................................................................................... 28<br />
3.2.11 Kohlenmonoxid.................................................................................... 29<br />
3.2.12 Schwefeldioxid .................................................................................... 30<br />
3.2.13 Stickstoffdioxid .................................................................................... 31<br />
4 Chemische Reaktionen und Wechselwirkungen in <strong>der</strong> Troposphäre 33<br />
5 Beurteilung <strong>der</strong> <strong>der</strong>zeitigen Immissionsbelastung des Frankfurter Flughafens<br />
und seiner Umgebung 52<br />
5.1 Benzol 53<br />
5.2 Ethylbenzol 54<br />
5.3 Mesitylen 54<br />
5.4 Naphthalin........................................................................................................... 54<br />
5.5 Phenol 54<br />
5.6 Styrol 55<br />
5.7 Toluol 55<br />
5.8 Xylole 55<br />
5.9 Ozon 55<br />
5.10 Kohlenmonoxid 56<br />
6 Ermittlung <strong>der</strong> duldbaren Zusatzbelastungen 58<br />
7 Zusammenfassung 59<br />
8 Literaturverzeichnis 62<br />
9 Abkürzungsverzeichnis 74<br />
3
1 Einleitung<br />
Basierend auf den Erkenntnissen unseres Gutachtens zur Ermittlung <strong>der</strong> relevanten<br />
organischen Triebwerksemissionen vom 18.07.1999 ist es Ziel dieses Gutachtens,<br />
die durch die geplante neue Start- und Landebahn am Frankfurter Flughafen entstehenden<br />
Zusatzimmissionen in Hinblick auf die Gesundheit <strong>der</strong> betroffenen Anwohner<br />
und <strong>der</strong> Ökosysteme abzuschätzen.<br />
Wie in unserem Gutachten vom 18.07.99 bereits ausgeführt, muß dazu die Schadstoffvorbelastung<br />
<strong>der</strong> Flughafenregion bekannt sein, da auch sehr kleine Zusatzbelastungen<br />
durch die geplante Start- und Landebahn zusammen mit grenzwertigen<br />
Vorbelastungen zum Überschreiten von Wirkschwellen führen können. Deshalb<br />
wird in diesem Gutachten zunächst die Immissionssituation unmittelbar am Frankfurter<br />
Flughafen, aber auch in <strong>der</strong> Umgebung – soweit es vorhandene Daten erlauben<br />
- beschrieben. Messungen hierzu existieren zur Zeit nur <strong>für</strong> wenige Parameter.<br />
Behelfsweise wurden von <strong>der</strong> HLFU <strong>der</strong>zeitige Immissionen (Zusatzbelastung durch<br />
Flugzeugverkehr) <strong>der</strong> von uns genannten Triebwerksschadstoffe <strong>für</strong> das Flughafen-<br />
gelände errechnet.<br />
Eine Abschätzung <strong>der</strong> Zusatzimmissionen durch eine neue Start- und Landebahn,<br />
die neben den Triebwerksemissionen auch den zusätzlichen Kfz-Verkehr berücksichtigt,<br />
wird zur Zeit im Auftrag des Umweltbundesamtes im Rahmen eines For-<br />
schungsvorhabens erarbeitet. Ergebnisse hierzu liegen noch nicht vor.<br />
Zur toxikologischen Beurteilung bestehen<strong>der</strong> Immissionssituationen werden zunächst<br />
Schadstofftoleranzwerte, die in <strong>der</strong> Literatur genannt werden, gelistet. Anschließend<br />
wird auf die möglichen Wechselwirkungen <strong>der</strong> Schadstoffe eingegangen. Ohne<br />
Kenntnis verläßlicher Zusatzimmissionen (Modellrechnungen des UBA) können wir<br />
die Konzentrationen <strong>der</strong> durch Wechselwirkungen entstandenen Konzentrationen <strong>für</strong><br />
Ozon u.a. Photooxidantien nicht angeben.<br />
Abgesehen davon, daß die Berechnung <strong>der</strong> Zusatzimmissionen <strong>für</strong> triebwerksrelevante<br />
Parameter fehlen, halten wir Zusatzimmissionen im Bereich des Flughafengeländes<br />
durch die geplant Start- und Landebahn in Höhe von 1% von Luftvorsorgewerten<br />
(Umweltstandards) <strong>für</strong> tolerabel. Diese Aussage gilt auch <strong>für</strong> Photooxidantien<br />
im weiteren Umfeld des Flughafens.<br />
4
2 Immissionsmessungen und -abschätzungen<br />
2.1 Immissionen im Bereich des Flughafens und seiner Umgebung<br />
Bei den Immissionsabschätzungen werden die <strong>für</strong> dieses Gutachten relevanten Abschnitte<br />
aus unserem Gutachten vom 18.07.1999 übernommen.<br />
2.1.1 Immissionsmessungen des TÜV Süddeutschland (1999) auf dem Flughafengelände<br />
Seit dem 24. September 1999 werden vom TÜV Süddeutschland Immissionsmessungen<br />
an 3 Meßpunkten am Flughafen durchgeführt. Zwei <strong>der</strong> Meßpunkte sind<br />
identisch mit Meßpunkten <strong>der</strong> HLFU (1999) (Meßpunkt A=M2, Meßpunkt B=M3). Der<br />
Meßpunkt C befindet sich nördlich von M1 in <strong>der</strong> Nähe <strong>der</strong> Autobahn A 3 (s. Karte<br />
nächste Seite).<br />
Die Luftschadstoffmessungen werden 10 mal an jeweils 7 aufeinan<strong>der</strong>folgenden Tagen<br />
mit passiver Probennahme (durch Adsorption an Aktivkohle und Messung mittels<br />
GC/MS) durchgeführt. Bei Vergleichsmessungen mit Aktivprobenahme zeigte sich,<br />
daß die aus <strong>der</strong> Passivprobenahme errechneten Daten ca. 15 –20% zu hoch lagen.<br />
Deshalb wurde vergleichend ein empirisches Berechnungsverfahren (nach Pfeffer)<br />
angewandt. Für Mesitylen und Styrol wurden bei diesen Berechnungen die Koeffizi-<br />
enten physikochemisch ähnlicher Substanzen verwendet, was nach Angaben des<br />
TÜV möglicherweise zu systematischen Fehlern in Größenordnung <strong>der</strong> Meßfehler<br />
geführt hat.<br />
Mit den Passivsammlern soll das mittlere Schadstoffniveau während <strong>der</strong> einwöchigen<br />
Exposition erfaßt werden, um so Maximalbelastungen <strong>der</strong> Stichprobenmessung ausgleichen<br />
zu können. Die Ergebnisse <strong>der</strong> ersten 4 Wochen dieses Meßprogramms<br />
zeigt Tabelle 1.<br />
5
Tabelle 1: Ergebnisse <strong>der</strong> Immissionsmessungen (aktive und passive Probennahme)<br />
an 3 Meßpunkten am Flughafen, Angaben in µg/m³ (TÜV Süddeutschland,<br />
1999)<br />
Meßparameter Meßort KW 34<br />
aktiv<br />
Ethylbenzol A
Tabelle 1 zeigt bei aktiver Probennahme höhere Ergebnisse als bei passiver Probennahme.<br />
Möglicherweise ist das Verfahren <strong>der</strong> passiven Probennahme <strong>für</strong> <strong>der</strong>artige<br />
Messungen nicht geeignet. Wegen <strong>der</strong> besseren Vergleichbarkeit und Verläßlichkeit<br />
<strong>der</strong> Werte werden bei unserer Bewertung nur die Meßergebnisse <strong>der</strong> aktiven<br />
Probennahme berücksichtigt.<br />
2.1.2 Messungen <strong>der</strong> HLFU (1999) auf dem Flughafengelände im Vergleich zu<br />
Immissionsmessungen im Frankfurter Raum sowie in Wiesbaden, Darmstadt<br />
und Kassel<br />
1997/98 wurde die Luftschadstoffbelastung am Frankfurter Flughafengelände von<br />
<strong>der</strong> HLFU (1999) im Rahmen eines UBA-Projektes gemessen. Ziel war, die Immissionsszenarien<br />
so zu erfassen, daß sie den Emissionen einzelner Flugzeugbewegun-<br />
gen eindeutig zugeordnet werden können. Als Indikator <strong>für</strong> eine konkrete Flugbewegung<br />
wurde <strong>der</strong> Schalldruckpegel herangezogen. Die Schadstoffimmissionen, ge-<br />
messen an M1, M2 und M3 auf dem Flughafengelände (s. Karte in Kapitel 2.1.1),<br />
sind in Tabelle 2 gelistet. Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Abhängigkeit <strong>der</strong> Im-<br />
missionskonzentrationen von den sich im Tages- und Jahresverlauf än<strong>der</strong>nden meteorologischen<br />
Bedingungen (z.B. Windrichtung, Temperatur). Die durch den Start<br />
<strong>der</strong> Flugzeuge verursachten Emissionen (z.B. NO, NO2, Ruß) konnten als Konzentrationsspitzen<br />
erkannt werden; <strong>für</strong> Benzol, Toluol und Xylole konnten keine Kurz-<br />
zeitereignisse dargestellt werden. Konkrete Hinweise auf die Herkunft <strong>der</strong> Schadstoffe<br />
(Triebwerk, Kfz) liefert diese Studie nicht. Zum Vergleich werden die Immissionen<br />
im Frankfurter Raum (Meßzeitraum 1997/98) sowie an verkehrsexponierten<br />
Standorten in Wiesbaden (Ringkirche), Darmstadt (Hügelstraße) und Kassel-Süd<br />
(Meßzeitraum 1998) herangezogen.<br />
8
Tabelle 2: Immissionskonzentrationen auf dem Flughafengelände im Vergleich<br />
zu Immissionskonzentrationen in hessischen Städten (HLFU, 1999a<br />
und b) (arithm. Mittelwerte in µg/m³, CO in mg/m³)<br />
Parameter<br />
M 1 M 2 M 3 Raunheim<br />
Offenbach<br />
9<br />
Ffm.<br />
Höchst<br />
SO2 10 10 6 8 7 8 10<br />
Ffm. Ost Friedb.<br />
Landstr.<br />
CO 0,7 0,6 0,4 0,7 0,7 0,7 2,1 2 1,7<br />
Wiesb. Darmst. Kassel<br />
NO 55 48 29 39 34 49 44 100 104 139<br />
NO2 65 47 37 37 45 49 54 62 56 61<br />
Benzol 3,1 3,1 2,1 8 10 6<br />
Toluol 4,5 5,3 3,3 27 32 18<br />
m,p-<br />
Xylol<br />
3,3 3,3 1,9 15 18 11<br />
o-Xylol 2,4 2,8 1,9<br />
Staub 30 27 22 33 34 34 36<br />
O3 32 39 38 39 29 31 29<br />
Ruß 3,9 3,4 2,0<br />
Meßpunkt M1: Vorfeldbereich, westlich vom Terminal 1 (s. Anlage 1)<br />
Meßpunkt M2: Zwischen Start- und Landebahn „Nord“ und „Süd“<br />
Meßpunkt M3: ca. 250m westlich <strong>der</strong> Startbahn West<br />
Die HLFU interpretiert ihre Meßergebnisse im Flughafenbereich (M1, M2 und M3)<br />
wie folgt:<br />
„Die angegebenen Jahreskenngrößen weisen <strong>für</strong> die drei Meßpunkte unterschiedli-<br />
che Immissionsbelastungen aus - die höchsten Werte wurden an Meßpunkt 1 im Bereich<br />
des Vorfeldes gemessen, während die Belastung an den an<strong>der</strong>en beiden Meß-<br />
punkten (...) bis auf Ozon, Toluol und die Xylole deutlich niedriger liegt. Im Hinblick<br />
auf das höhere Verkehrsaufkommen und die schlechtere „Durchlüftung“ im Vorfeldbereich<br />
ist dieser Unterschied plausibel; auch die im Vergleich zum freien Flugfeld<br />
niedrigeren Ozonwerte sprechen <strong>für</strong> die höhere Belastung durch ozonzerstörende<br />
Komponenten im Vorfeldbereich (Meßpunkt 1). Die niedrigsten Luftschadstoffkonzentrationen<br />
wurden mit Ausnahme des Ozons an Meßpunkt 3 westlich <strong>der</strong> Startbahn<br />
18 West gemessen, <strong>der</strong> sich bei westlichen Windrichtungen im Luv des Flughafengeländes<br />
befindet.<br />
Die aus den Meßergebnissen berechneten Kenngrößen (...) beschreiben <strong>für</strong> den<br />
Flughafen eine Immissionssituation, wie sie <strong>für</strong> den südlichen Rand des Ballungsraumes<br />
„Frankfurt am Main“ charakteristisch ist.“
2.1.3 Weitere Immissionsmessungen <strong>der</strong> HLFU in <strong>der</strong> Umgebung des Flughafens<br />
Immissionsmessungen wurden von <strong>der</strong> HLFU u.a. auch im Rahmen des Luftreinhalteplans<br />
Untermain durchgeführt. Das Gebiet Untermain-West wurde 1991, Untermain-Ost<br />
und Neu-Isenburg/Dreieich/Langen wurden 1992 und Hanau 1993 untersucht<br />
(HLFU, 1992 a,b, 1993, 1995).<br />
Tabelle 3: Immissionsmessungen <strong>der</strong> HLFU (1992a,b, 1993, 1995); Jahresmittelwerte<br />
in µg/m³ <strong>für</strong> die Beurteilungsflächen des Meßgebietes<br />
Parameter Untermain<br />
West 1991<br />
Untermain Ost<br />
1992<br />
10<br />
Neu-Isenburg,<br />
Dreieich,Langen<br />
1993<br />
SO2 32 23 28 19<br />
Hanau<br />
1993<br />
CO 1700 1400 2100 1800<br />
NO 67 56 64 44<br />
NO2 57 51 56 45<br />
Ozon 37 44 30 47<br />
Benzol 4,8 5,5 - 5,3<br />
Toluol 9,7 13,9 - 12,5<br />
o-Xylol 2,6 3,1 - 2,6<br />
m/p-Xylol 7,3 8,2 - 7,1<br />
Als wesentliche Emissionsquelle werden von <strong>der</strong> HLFU (1995) <strong>für</strong> den Bereich Neu-<br />
Isenburg/Dreieich/Langen Gebäudeheizung, Kfz-Verkehr und die innerhalb des<br />
Meßgebietes gelegenen Industriebetriebe genannt. Die HLFU stellt fest, daß die Immissionssituation<br />
in diesem Bereich einer Situation entspricht, wie man sie in urbanen<br />
Gebieten außerhalb <strong>der</strong> Ballungsräume vorfindet.
2.2 Immissionsbeitrag durch den Flugverkehr<br />
2.2.1 Immisssionsberechnungen <strong>für</strong> den Flughafen und Umgebung nach JA-<br />
NICKE (1999) und BÜCHEN (1999)<br />
1998 wurde von Janicke die <strong>der</strong>zeitige Konzentrationsverteilung von Flugzeugabgasen<br />
in <strong>der</strong> näheren Umgebung des Flughafens berechnet (Ist-Zustand). In <strong>der</strong> Ausbreitungsrechnung<br />
wurden CO, Summe HC (aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe)<br />
und NO2 <strong>für</strong> 97% aller <strong>der</strong>zeitgen Flugbewegungen berücksichtigt. Auf<br />
<strong>der</strong> Grundlage dieser Immissionsprognose hat BÜCHEN (1999) die Immissionsanteile<br />
<strong>für</strong> die von uns im Gutachten vom 18.07.1999 genannten relevanten Triebwerksemissionen<br />
abgeschätzt. Die Ergebnisse von JANICKE (1999) und BÜCHEN (1999)<br />
zeigt Tabelle 4.<br />
Tabelle 4: Abschätzung <strong>der</strong> Immissionsanteile <strong>für</strong> einzelne Kohlenwasserstoffe und<br />
anorganische Gase (Jahresmittelwerte) durch Flugzeugemissionen (Ist-<br />
Situation) nach JANICKE (1999) und BÜCHEN (1999), Angaben in µg/m³<br />
Meßort CO NO2 Σ HC Benzol Ethylbenzol<br />
11<br />
Mesitylen<br />
Naphthalin<br />
Phenol Styrol Toluol Xylole<br />
Flughafen, M1 350 50 50 3,0 1,0 1,0 2,0 3,0 0,5 1,0 3,5<br />
Flughafen, M2 25 40 10 0,6 0,2 0,2 0,4 0,6 0,1 0,2 0,7<br />
Flughafen, M3 20 35 4 0,2 0,1 0,1 0,2 0,2
2.2.2 Ermittlung <strong>der</strong> Zusatzimmissionen (Forschungsvorhaben des UBA)<br />
Im Rahmen eines Forschungsvorhabens des Umweltbundesamtes (UBA) wurde eine<br />
Methode zur Berechnung von Konzentrationsverteilungen (Ausbreitungen) im Nahbereich<br />
des Frankfurter Flughafens entwickelt. Mit Hilfe bekannter Industrie-, Kfzund<br />
Triebwerksemissionen (Stickoxide, Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Ruß<br />
und Schwefeldioxid) werden <strong>für</strong> ein Gebiet von 60 x 60 km x 3000 m Höhe Immissionskonzentrationen<br />
<strong>der</strong> genannten Luftschadstoffe auf dem Flughafengelände und in<br />
<strong>der</strong> Umgebung berechnet. Anschließend werden die Immissionskonzentrationen im<br />
Untersuchungsgebiet (3.600 km² x 3000 m Höhe) simuliert. Dabei wird auch die<br />
chemische Umwandlung <strong>der</strong> genannten Stoffe (Photooxidantienbildung, z.B. Ozon)<br />
mit einem komplexen meteorologisch-photochemischen Modell berücksichtigt. Die<br />
Zusatzemissionen werden schließlich in diese Rechenmodelle <strong>für</strong> die Berechnung<br />
<strong>der</strong> Zusatzbelastung und <strong>der</strong> Photoxidantien-Konzentrationen eingesetzt (MÄDER,<br />
1999).<br />
Die Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens liegen noch nicht vor, so daß<br />
uns keine durch die neue Start- und Landebahn zu erwartenden Zusatzimmis-<br />
sionen zur Verfügung stehen. Wir weisen mit Nachdruck darauf hin, daß diese<br />
Befunde <strong>für</strong> unsere Schlußbeurteilung <strong>der</strong> Zusatzimmissionen unverzichtbar<br />
sind.<br />
12
3 Bestehende Verordnungen mit ihren Grenz- und Richtwerten <strong>für</strong> Luftschadstoffe<br />
sowie vorsorgeorientierte Umweltstandards<br />
Zur toxikologischen Beurteilung von gemessenen Luftbelastungen im Bereich des<br />
Frankfurter Flughafens und errechneten Zusatzimmissionen einer neuen Start- und<br />
Landebahn werden <strong>für</strong> die triebwerksrelevanten Schadstoffe sowie <strong>für</strong> Schadstoffsekundärprodukte<br />
(Photooxidantien) Höchstmengen, Grenz- und Richtwerte gegenübergestellt<br />
und schließlich mit vorsorgeorientierten Umweltstandards verglichen<br />
(siehe Kapitel 5). Auf <strong>der</strong> Basis dieser Werte können Einschätzungen abgegeben<br />
werden, wie bestehende Immissionen (s. Kapitel 2) einzuordnen sind und welche<br />
Zusatzbelastungen durch die zusätzliche Start- und Landebahn tolerabel sind.<br />
In <strong>der</strong> umwelttoxikologischen Literatur werden <strong>für</strong> Schadstofftoleranzwerte u.a. die<br />
Begriffe „Orientierungswert“, „Vorsorgewert“ und „Umweltstandard“ benutzt, in <strong>der</strong><br />
Regel fehlen exakte Definitionen. In unserem Gutachten werden die Begriffe Vorsorgewert<br />
und Umweltstandard synonym gebraucht. Unter einem Umweltstandard ver-<br />
stehen wir eine lebenslang tolerierbare Fremdstoffkonzentraion, die deutlich unter<br />
Wirkschwellen liegt und nach unserer Auffassung gesundheitsschützend ist. Übli-<br />
cherweise dividieren wir nicht-kanzerogen wirkende Schadstoffkonzentrationen, die<br />
sich bei epidemiologischen Studien als unwirksam erweisen, durch den Faktor 10,<br />
um so möglichen synergistischen Effekten durch an<strong>der</strong>e gleichzeitig einwirkende<br />
Stoffe Rechnung zu tragen. Bei Stoffen mit kanzerogener Wirkung orientieren wir uns<br />
an einem Vorschlag <strong>der</strong> US-EPA, <strong>der</strong> <strong>für</strong> einen Umweltschadstoff eine solche Konzentration<br />
<strong>für</strong> akzeptabel hält, die bei lebenslanger Belastung zu einem zusätzlichen<br />
Krebsrisiko von einer Erkrankung auf eine Million Menschen <strong>der</strong> Bevölkerung führt.<br />
Diese Dosis bezeichnen wir ebenfalls als Vorsorgewert bzw. Umweltstandard.<br />
13
3.1 Erläuterungen zu den Grenz- und Richtwerten<br />
3.1.1 Erläuterungen zu den Grenz- und Richtwerten in <strong>der</strong> Außenluft<br />
BImSchG<br />
Das Bundes-Immissionsschutz-Gesetz soll vor schädlichen Umweltauswirkungen<br />
durch Luftschadstoffe schützen. Die Vorschriften des Gesetzes gelten <strong>für</strong> die Errichtung<br />
und den Betrieb von Anlagen sowie <strong>für</strong> betriebsbezogenen, gebietsbezogenen<br />
und produktbezogenen Immissionsschutz. In <strong>der</strong> 22. BImSchV (Verordnung zur<br />
Durchführung des Bundesimmissionsschutzgesetzes) werden u.a. die EG-Richtlinie<br />
80/779 sowie die Än<strong>der</strong>ungsrichtlinie 89/427 über Grenzwerte <strong>für</strong> Schwefeldioxid in<br />
<strong>der</strong> Luft und die EG-Richtlinie 85/203 über Luftqualitätsnormen <strong>für</strong> Stickoxide in <strong>der</strong><br />
Atmosphäre in deutsches Recht umgesetzt. Die in <strong>der</strong> Verordnung genannten Immissionswerte<br />
dürfen zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen nicht überschritten<br />
werden. Die 23. BImschV legt <strong>für</strong> bestimmte Straßen o<strong>der</strong> Gebiete, in denen<br />
beson<strong>der</strong>s hohe, vom Verkehr verursachte Immissionen zu erwarten sind,<br />
Grenzwerte <strong>für</strong> luftverunreinigende Stoffe fest. Bei Überschreitung dieser Konzentrationen<br />
sind Maßnahmen zur Vermin<strong>der</strong>ung o<strong>der</strong> Vermeidung des Entstehens schädlicher<br />
Umwelteinflüsse zu prüfen.<br />
TA-Luft<br />
Die Technische Anleitung zur Reinhaltung <strong>der</strong> Luft (1. Allgemeine Verwaltungsvorschrift<br />
zum Bundesimmissionsschutzgesetz) gilt <strong>für</strong> genehmigungsbedürftige Anlagen.<br />
In den Anhängen <strong>der</strong> TA-Luft werden u.a. Grenzwerte <strong>für</strong> Emissionen und Im-<br />
missionen genannt und Ausbreitungsrechnungen <strong>für</strong> betriebliche Emissionen festgelegt.<br />
Als Immissionswerte zum Schutz <strong>der</strong> menschlichen Gesundheit und zum<br />
Schutz vor erheblichen Nachteilen o<strong>der</strong> Belästigungen werden zwei Kenngrößen <strong>für</strong><br />
die Gesamtbelastung (= Vorbelastung + Zusatzbelastung) genannt: Der IW1-Wert<br />
kennzeichnet die zulässige Belastung im Jahresmittel (Langzeitwert), während <strong>der</strong><br />
IW2 die Zulässigkeit von Belastungsspitzen reglementiert (Kurzzeitwert). Die TA-Luft<br />
berücksichtigt keine ökologischen Wechselwirkungen von Luftschadstoffen.<br />
14
VDI-Richtlinie<br />
Der Verein Deutscher Ingenieure befaßt sich in Kommissionen mit <strong>der</strong> Festlegung<br />
von Grenzwerten <strong>für</strong> Luftverunreinigungen. Die Grenzwerte sind definiert als Konzentrationen<br />
in bodennahen Schichten <strong>der</strong> freien Atmosphäre, bei <strong>der</strong> Menschen,<br />
Tiere, Pflanzen und Sachgüter geschützt sein sollten. Sie sind als Entscheidungshilfen<br />
<strong>für</strong> die Ableitung von gesetzlichen Normen, jedoch ohne unmittelbaren Bezug zu<br />
immissionsrechtliche Bestimmungen zu sehen.<br />
Vor allem in den 60er Jahren wurden vom VDI maximale Immissions-<br />
Konzentrationen (MIK-Werte) erarbeitet. Die MIK-Werte eines Stoffes werden so<br />
festgelegt, daß keine Schäden <strong>für</strong> Mensch und Umwelt zu be<strong>für</strong>chten sind. Angegeben<br />
werden ein MIK-Wert <strong>für</strong> Langzeitexpositionen (MIKD) und ein Wert <strong>für</strong> kurzzeitige<br />
Expositionen (MIKk). Entsprechende MIK-Werte existierten in <strong>der</strong> ehemaligen<br />
DDR und gelten noch in Polen.<br />
LuftreinhalteVO Schweiz<br />
Die Immissionsgrenzwerte <strong>der</strong> Luftreinhalteverordnung <strong>der</strong> Schweiz sind nach den<br />
Kriterien des Schweizer Umweltgesetzes festgelegt und dienen zum Schutz von<br />
Menschen und Umwelt vor nachteiligen Wirkungen durch Luftverunreinigungen. Die-<br />
se Werte sind als Qualitätsanfor<strong>der</strong>ungen an die Luft zu verstehen.<br />
WHO-Luftqualitätsleitlinien<br />
Die Luftqualitätsleitlinien <strong>der</strong> Weltgesundheitsorganisation (WHO) wurden bislang <strong>für</strong><br />
28 Stoffe auf <strong>der</strong> Grundlage toxikologischer und ökotoxikologischer Befunde entwik-<br />
kelt. Diese Richtwerte berücksichtigen verschiedene Aspekte (z.B. Jahresmittelwerte<br />
zum Schutz <strong>der</strong> Vegetation, Leitwerte <strong>für</strong> geruchsintensive Stoffe). Die toxikologischen<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen an diese Werte sind sehr unterschiedlich.<br />
PDK-Wert<br />
PDK-Werte sind Höchstwerte in <strong>der</strong> UDSSR, die nicht überschritten werden dürfen.<br />
15
3.1.2 Erläuterungen zu den Grenz- und Richtwerten am Arbeitsplatz<br />
MAK-Werte<br />
Die maximale Arbeitsplatz – Konzentration ist die von <strong>der</strong> Deutschen Forschungsgemeinschaft<br />
(DFG Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe)<br />
genannte höchstzulässige Konzentration eines Arbeitsstoffes in <strong>der</strong> Luft am<br />
Arbeitsplatz. Sie gilt <strong>für</strong> tägliche 8stündige Exposition und berücksichtigt keine sensiblen<br />
Menschen (z.B. Vorgeschädigte). Für krebserzeugende Stoffe existieren keine<br />
MAK-Werte. Substanzen mit kanzerogenem Potential werden verschiedenen Kategorien<br />
zugeordnet:<br />
Kategorie 1 (III A1): nachweislich beim Menschen kanzerogen<br />
Kategorie 2 (III A2): im Tierversuch kanzerogen<br />
Kategorie 3 (III B): Anhaltspunkte <strong>für</strong> kanzerogene Wirkung im Tierversuch<br />
TRK-Werte<br />
Der Ausschuß <strong>für</strong> Gefahrstoffe <strong>der</strong> DFG nennt <strong>für</strong> krebserzeugende Stoffe am Ar-<br />
beitsplatz, <strong>für</strong> die es keine MAK-Werte gibt, technische Richtkonzentrationen, um<br />
eine Vermin<strong>der</strong>ung von Krebsrisiken am Arbeitsplatz zu erreichen. Diese Luftkonzentrationen<br />
können am Arbeitsplatz nach dem Stand <strong>der</strong> Technik erreicht werden,<br />
eine Gesundheitsgefährdung ist aber auch bei Einhaltung dieser Konzentrationen<br />
nicht auszuschließen. Analog zu den MAK-Werten gelten auch die TRK-Werte <strong>für</strong><br />
einen 8-Stunden-Arbeitstag.<br />
TWA-Werte<br />
Der Time-Weighted-Average-Wert ist ein zeitgewichteter Mittelwert <strong>für</strong> einen 8-<br />
Arbeitsstundentag. Er entspricht dem MAK-Wert.<br />
STEL-Werte<br />
Der Short-Term-Exposure-Limit-Wert gilt als maximal zulässige Konzentration, die zu<br />
keinem Zeitpunkt innerhalb einer 154-Minuten dauernden Expositionszeit überschritten<br />
werden darf.<br />
16
3.1.3 Erläuterungen zu Richtwerten von Experten(gruppen)<br />
LAI-Werte<br />
Der Län<strong>der</strong>ausschuß <strong>für</strong> Immissionsschutz nennt <strong>für</strong> 6 wesentliche Luftschadstoffe<br />
(u.a. Benzol, Toluol und Xylole) auf <strong>der</strong> Basis toxikologischer Daten Zielwerte (Jahresmittelwerte)<br />
<strong>für</strong> die Außenluft. Die Konzentrationen sind so berechnet, daß <strong>für</strong> die<br />
Bevölkerung ein zusätzliches Krebsrisiko von 400 Fällen auf 1 Million Menschen<br />
durch die Gesamtheit <strong>der</strong> 6 wesentlichen Luftschadstoffe akzeptiert wird.<br />
Orientierungswerte nach FOBIG<br />
Im Auftrag des Umweltbundesamtes wurden in Zusammenhang mit <strong>der</strong> Bewertung<br />
von Altlasten auf <strong>der</strong> Basis von Literaturangaben toxikologisch begründete Orientierungswerte<br />
<strong>für</strong> die langfristige inhalative Aufnahme hergeleitet. FOBIG versteht die<br />
Orientierungswerte als gesundheitsschützende Langzeitexpositionen.<br />
17
3.2 Grenz-und Richtwerte <strong>für</strong> ausgewählte relevante Luftschadstoffe<br />
Für die in unserem Gutachten vom 18.06.1999 erarbeiteten triebwerksrelevanten<br />
organischen Schadstoffe werden in den folgenden Abschnitten Grenz- und Richtwerte<br />
sowie Umweltstandards genannt. Die verwendeten Abkürzungen sind in Anlage<br />
1 erklärt.<br />
3.2.1 Benzol<br />
Außenluft:<br />
BRD<br />
Prüfwert: 10 µg/m³ (arithmetischer Jahresmittelwert ab 01.07.1998)<br />
(23. BImSchV, 1996)<br />
Zielwert: 2,5 µg/m³ (LAI, 1996)<br />
an<strong>der</strong>e<br />
Zielwert (UK): 16 µg/m³ bis 2005 (Departement of Environment, 1994)<br />
Langzeitziel (UK): 16 µg/m³ mit 3,2 µg/m³ max. Jahresmittelwert (Expert Panel<br />
on Air Quality Standards (UK), Departement of Environment,<br />
1994)<br />
Grenzwert (NL): 10 µg/m³ Jahresmittelwert (Umweltministerium NL, in:<br />
Kühling & Peters, 1994)<br />
Richtwert (NL): 1 µg/m³ Jahresmittelwert (Umweltministerium NL, in: Kühling<br />
& Peters, 1994)<br />
EG-Richtlinie (1999): 5 µg/m³ ab 2010 (EU-Richtlinie 1999)<br />
Arbeitsplatz:<br />
BRD<br />
MAK-Wert: entfällt, Einstufung in Kategorie 1 (DFG, 1998)<br />
TRK-Wert: 3.200 µg/m³ (DFG, 1998)<br />
USA<br />
Referenzwert: 32.000 µg/m³ <strong>für</strong> die Arbeitsplatzkonzentration (Absenkung<br />
auf 320 µg/m³ vorgeschlagen) (ACGIH, 1990b)<br />
18
TLW/TWA: 32.000 µg/m³ max. 8-h (ACGIH u. OSHA, 1998)<br />
an<strong>der</strong>e<br />
TLV (Italien): 1.600 µg/m³ (Brugnone, 1998)<br />
OEL (Schweden): 1.600 µg/m³ seit 1991 (vorher 3.200 µg/m³) (Nilsson et<br />
al., 1996)<br />
Expertenmeinung:<br />
Vorsorgewert: < 0,2 µg/m³ (Jahresmittelwert) (KÜHLING & PETERS,<br />
1994)<br />
Aus Benzolbelastungen von 0,7 µg/m³ im ländlichen Raum und 7,2 µg/m³ in Ballungsgebieten<br />
(Jahresmittelwerte) errechnete <strong>der</strong> LAI (1992) mit Hilfe des unit risk 1<br />
ein zusätzliches Krebsrisiko von 0,6 bzw. 6,5 Krebserkrankungen pro 100 000 Ein-<br />
wohner. Für ein Herabsetzen des benzolbedingten Krebsrisikos in Ballungsgebieten<br />
auf 2 Krebsfälle pro 100 000 Einwohner wird ein Grenzwert von 2,5 µg Benzol/m³ als<br />
notwendig erachtet.<br />
Der aufgrund <strong>der</strong> nachgewiesenen Kanzerogenität (MAK-Liste III, A1) anzustrebende<br />
Toleranzwert von 0,1 µg Benzol/m³, <strong>der</strong> mit einem Krebsrisiko von 1 : 1 Million (1 x<br />
10 -6 ) einhergeht, ist zur Zeit nicht realisierbar. Aus diesem Grunde halten wir die<br />
Empfehlung des LAI (1992) <strong>für</strong> sinnvoll (2,5 µg/m³). 2,5 µg/m³ ist unser <strong>der</strong>zeitiger<br />
Umweltstandard.<br />
1<br />
Als Maß <strong>für</strong> die Kanzerogenität kann mit Hilfe von Rechenmodellen das zusätzliche Krebsrisiko abgeschätzt<br />
werden. Dieser auch als unit risk (Einheitsrisiko) bezeichnete Wert bestimmt das zusätzliche<br />
Krebsrisiko, welches 1 µg Schadstoff/m³ Luft bei lebenslanger Exposition (70 Jahre) ausgeht. Unter<br />
<strong>der</strong> Annahme einer linearen Beziehung zwischen Dosis und Wirkung kann mit Hilfe dieses unit-risks<br />
durch Multiplikation mit gemessenen o<strong>der</strong> geschätzten Schadstoffkonzentrationen die Zahl <strong>der</strong> vom<br />
Krebsrisiko betroffenen Menschen berechnet werden.<br />
19
3.2.2 Ethylbenzol<br />
Außenluft:<br />
BRD<br />
MIKK (ehem. DDR): 0,060 mg/m³ (30-Min.-Immissionsgrenzwert)<br />
1991)<br />
(Rippen,<br />
MIKD (ehem. DDR):<br />
pen,1991)<br />
0,020 mg/m³ (Immissionsgrenzwert/Dauerwert) (Rip-<br />
Immissionsgrenzw. (NW): 0,020 mg/m³ (1-h-Wert / belästigende Wirkung) (Raffinerierichtlinie<br />
NW)<br />
An<strong>der</strong>e<br />
RfC: 1 mg/m³ (US EPA, 1991)<br />
AALG: 0,130 mg/m³ (24-h-Mittel) (C&K)<br />
AAAC (S. Carol./USA): 0,00435 mg/m³ (24-h-Wert) (ATSDR, 1990)<br />
AAAC (Virginia/USA): 0,00725 mg/m³ (24-h-Wert) (ATSDR, 1990)<br />
AAAC (New YorK/USA): 0,00145 mg/m³ (Jahres-Wert) (ATSDR, 1990)<br />
AAAC (Massach./USA): 0,118 mg/m³ (Jahres-Wert) (ATSDR, 1990)<br />
Arbeitsplatz:<br />
BRD<br />
MAK-Wert: 440 mg/m³ (DFG, 1998)<br />
USA<br />
TLV/TWA: 435 mg/m³ (AUERGESELLSCHAFT, 1989)<br />
TLV/STEL: 545 mg/m³ (AUERGESELLSCHAFT, 1989)<br />
Expertenmeinung:<br />
Vorsorgewert: < 1 mg/m³ (24-h-Mittel) (KÜHLING & PETERS, 1994)<br />
Orientierungswert: 0,3 mg/m³ (FOBIG, 1993)<br />
20
Aus dem TDI-Wert (täglich duldbare Aufnahme: 40 µg/kg KG) läßt sich <strong>für</strong> Ethylbenzol<br />
ein Toleranzwert <strong>für</strong> die Luft ableiten: Unter <strong>der</strong> Annahme eines Körpergewichtes<br />
von 70 kg, einer täglichen Aufnahme von 0,04 mg/kg KG, einer Aufnahme über die<br />
Atmung von 5% verteilt auf 15 m³, errechnet sich ein Toleranzwert von 10 µg/m³<br />
(Umweltstandard).<br />
3.2.3 Mesitylen<br />
Arbeitsplatz:<br />
BRD<br />
MAK-Wert (alle Isomere): 100 mg/m³ (DFG, 1998)<br />
an<strong>der</strong>e<br />
TLV/TWA: 125 mg/m³ (KORSAK & RYDZYNSKI, 1996)<br />
MAC-Wert (Polen): 100 mg/m³ (KORSAK & RYDZYNSKI, 1996)<br />
Expertenmeinung:<br />
Orientierungswert: 450 µg/m³ (FOBIG, 1993)<br />
Es fehlen verläßliche toxikologische Daten zur Herleitung eines Toleranzwertes, so<br />
daß <strong>für</strong> Mesitylen nur auf <strong>der</strong> Basis eines Konzentrationsvergleiches (Flughafen ge-<br />
genüber Stadtgebiet) eine Einordnung erfolgen kann.<br />
3.2.4 Naphthalin<br />
Außenluft:<br />
BRD<br />
MIKD<br />
MIKK<br />
2,7 mg/m³ (VDI, 1966)<br />
8,0 mg/m³ (VDI, 1966)<br />
21
Arbeitsplatz:<br />
BRD<br />
MAK-Wert: entfällt, da Anhaltspunkte <strong>für</strong> krebserzeugende Wirkungen<br />
vorliegen; Kanzerogenitätskategorie 3 (DFG, 1998)<br />
TRK: 50 mg/m³ (DFG, 1998)<br />
USA<br />
TLV/TWA: 50 mg/m³ (AUERGESELLSCHAFT, 1989)<br />
TLV/STEL: 75 mg/m³ (AUERGESELLSCHAFT, 1989)<br />
an<strong>der</strong>e<br />
PDK (UDSSR): 20 mg/m³ (AUERGESELLSCHAFT, 1989)<br />
Expertenmeinung:<br />
Vorsorgewert: 120 µg/m³ (8-h-Mittel) (Kühling & Peters, 1994)<br />
AALG: 120 µg/m³ (8-h-Mittel), (Calbrese & Kenyon, 1991)<br />
Orientierungswert Luft: 50 µg/m³ (FOBIG, 1991)<br />
empfohlener Richtwert: 1,3 µg/m³ (Victorin, 1993)<br />
In Anlehnung an den Richtwert von Victorin (1993) empfehlen wir als Umweltstandard<br />
1,3 µg/m³.<br />
3.2.5 Benz(a)pyren<br />
BRD<br />
Arbeitsplatz:<br />
MAK-Wert: entfällt, Gruppe III A 2 (DFG, 1998)<br />
TRK-Wert: 2000 ng/m³ (DFG, 1998)<br />
Außenluft:<br />
Zielwert: 1,3 ng/m³ (LAI, 1992)<br />
Expertenmeinung<br />
22
Richtwert: 10 ng/m³ (Jahresmittel) (BUCK, 1986)<br />
Für die PAK (toxikologisch bewertet wird die Leitverbindung Benz(a)pyren) errechnet<br />
<strong>der</strong> LAI (1992) unter Berücksichtigung <strong>der</strong> Jahresmittelwerte von 0,7 ng/m³ im ländlichen<br />
Bereich bzw. 1,8 ng/m³ in Ballungsgebieten ein Risiko von 50 bzw. 130<br />
Krebserkrankungen pro 1.000.000 Einwohner. Aus dem vom LAI angestrebten<br />
Krebsrisiko von 9,1 x 10 -6 ergibt sich eine höchste tolerierbare Konzentration von 1,3<br />
ng BaP/m³. FOBIG (1993) gibt bei einer Belastung von 1 ng BaP/m³ ein unit risk von<br />
1,7 x 10 -6 an. Daraus ergibt sich bei einer Krebsakzeptanz von 1 x 10 -6 ein Umweltstandard<br />
von 0,6 ng BaP/m³, den wir empfehlen (KRUSE, 1996).<br />
3.2.6 Phenol<br />
Außenluft:<br />
BRD<br />
MIKD: 0,2 mg/m³ (VDI, 1966)<br />
MIKK: 0,6 mg/m³ (VDI, 1966)<br />
Grenzwert (NRW): 0,1 mg/m³ (RW TÜV, 1987)<br />
Richtwert: 0,1 µg/m³ (Geruch) (WHO, 1989)<br />
Arbeitsplatz:<br />
BRD<br />
MAK-Wert: entfällt, da Anhaltspunkte <strong>für</strong> krebserzeugende Wirkung;<br />
Kanzerogenitätskategorie 3 (DFG, 1998)<br />
USA<br />
TLV/TWA: 19 mg/m³ (AUERGESELLSCHAFT, 1989)<br />
Expertenmeinung:<br />
Orientierungswert: 14 µg/m³ (FOBIG, 1993)<br />
23
In Anlehnung an den Orientierungswert von FOBIG (1993), <strong>der</strong> wegen <strong>der</strong> Anhaltspunkte<br />
zur Kanzerogenität einen Sicherheitsfaktor von 1000 zum TDI-Wert berücksichtigt,<br />
empfehlen wir als Umweltstandard <strong>für</strong> Phenol 14 µg/m³.<br />
3.2.7 Styrol<br />
Außenluft:<br />
BRD<br />
MIKK (ehem. DDR): 0,020 mg/m³ (30-Min.-Immissionsgrenzwert)<br />
MIKD (ehem. DDR): 0,002 mg/m³ (Immissionsgrenzwert/Dauerwert)<br />
an<strong>der</strong>e<br />
WHO (1987): 0,8 mg/m³ (24-h-Mittelwert)<br />
0,070 mg/m³ (Leitwert f. geruchsintens. Verunreinig.)<br />
0,070 mg/m³ (Wahrnehmungsschwelle)<br />
0,21-0,28 mg/m³ (Erkennungsschwelle)<br />
Zulässige Konzentration (NL): 0,8 mg/m³ toxikol. zul. Konzentration (VERMEIRE,<br />
1991)<br />
AALG: 0,0263 mg/m³ (Calabrese & Kenyon, 1991)<br />
Arbeitsplatz:<br />
BRD<br />
MAK-Wert: 86 mg/m³, Kategorie 5 (DFG, 1998)<br />
USA<br />
TLV /TWA: 215 mg/m³ (TRIEBIG et al., 1992)<br />
TLV/STEL: 425 mg/m³ (AUERGESELLSCHAFT, 1989)<br />
an<strong>der</strong>e<br />
OEL (Luft/Tschechien): 200 mg/m³ (BARDODEJ, 1991)<br />
24
Expertenmeinung:<br />
Empfohlener Richtwert: 0,043-0,43 µg/m³ (mittlere Langzeitbelastung) (Victorin,<br />
1993)<br />
Vorsorgewert: 0,01 mg/m³ (Jahresmittelwert) <strong>für</strong> Krebsrisiko 10 -5<br />
(Kühling & Peters, 1994)<br />
In Anbetracht des Verdachts auf kanzerogene Wirkung des Styrols muß bei Expositionen<br />
das Minimierungsprinzip gelten. Für die Außenluft sollte deshalb 1 µg/m³ -<br />
dieser Wert geht einher mit einem Krebsrisiko von 1 x 10 -6 – nicht überschritten werden.<br />
3.2.8 Toluol<br />
Außenluft:<br />
BRD<br />
Immiss.grenzwert IW1: 1 mg/m³ (arithm. Jahresmittel, ) (Schlipköter, o. J.)<br />
Immiss.grenzwert IW2: 7 mg/m³ (98%-Wert) (Schlipk. o. J.)<br />
Immiss.grenzwert (NW): 2 mg/m³ (1-h-Wert/belästigende Wirkung) (Raffineriericht-<br />
linie NW)<br />
Immiss.grenzwert (NW): 6 mg/m³ (1-h-Wert/gesundh.gefährd. Wirkung) Raffinerie-<br />
richtlinie NW)<br />
Zielwert: 0,03 mg/m³ (LAI, 1996)<br />
an<strong>der</strong>e:<br />
RIVM (1988): 3 mg/m³ (24-h-Mittelwert) toxikol. begründet<br />
RfC: 2 mg/m³ (US EPA, 1991)<br />
AALG: 1,4 mg/m³ (vorl. Wert) (Calarese & Kenyon, 1991)<br />
GUS: 0,6 mg/m³ (24-h-Mittelwert) (nach RIVM, 1988)<br />
WHO (1987): 10 mg/m³ (Erkennungsschwelle)<br />
7,5 mg/m³ (24-h-Mittelwert)<br />
1 mg/m³ (Leitwert f. geruchsintens. Verunreinig.)<br />
25
1 mg/m³ (Wahrnehmungsschwelle)<br />
Richtwert: 0,26 mg/m³ (toxik. begründeter Wochendurchschnittswert)<br />
(WHO, 1996)<br />
Innenraumluft:<br />
Richtwert: 8 mg/m³ (WHO, 1987)<br />
Toleranzwert: 0,3 mg/m³ (Innenraumluftkommission UBA) (Sagunski,<br />
1996)<br />
Arbeitsplatz:<br />
BRD<br />
MAK-Wert: 190 mg/m³ (DFG, 1998)<br />
USA<br />
TLV/TWA: 375 mg/m³ (AUERGESELLSCHAFT, 1989)<br />
TLV/STEL: 560 mg/m³ (AUERGESELLSCHAFT, 1989)<br />
Expertenmeinung:<br />
Vorsorgewert: 1,4 mg/m³ (8-h-Wert) (Kühling & Peters, 1994)<br />
0,2 mg/m³ (Jahresmittelwert)<br />
Orientierungswert: 0,7 mg/m³ (FOBIG,1993)<br />
Richtwert : 0,04-0,40 µg/m³ (mittlere Langzeitbelastung) (Victorin,<br />
1993)<br />
In Anlehnung an den LAI-Wert empfehlen wir <strong>für</strong> Toluol einen Umweltstandard von<br />
30 µg/m³.<br />
26
3.2.9 Xylole<br />
Außenluft:<br />
BRD<br />
Grenzwert IW2: 8.000 µg/m³ (98%-Wert) (Schlipköter, o. J.)<br />
Immissionsgrenzwert (NW): 6.000 µg/m³ (1-h-Wert/gesundh.gefährd. Wirkung)<br />
Raffinerierichtlinie NW)<br />
Immissionsgrenzwert (NW): 1.500 µg/m³ (1-h-Wert/belästigende Wirkung) (Raffinerierichtlinie<br />
NW)<br />
Zielwert: 30 µg/m³ (LAI, 1996):<br />
An<strong>der</strong>e:<br />
AAAC (Massach,USA): 10 µg/m³ (Jahresmittelwert) (ATSDR, 1990)<br />
Arbeitsplatz:<br />
BRD<br />
MAK-Wert (alle Isomere): 440.000 µg/m³ (DFG, 1998)<br />
USA<br />
TLV/TWA: 435.000 µg/m³ (AUERGESELLSCHAFT, 1989)<br />
TLV/STEL: 655.000 µg/m³ (AUERGESELLSCHAFT, 1989)<br />
Expertenmeinung:<br />
Vorsorgewert: 2.000 µg/m³ (24-h-Wert) (Kühling & Peters, 1994)<br />
Orientierungswert: 300 µg/m³ (FOBIG, 1993)<br />
Richtwert: 0,04-0,4 µg/m³ (mittlere Langzeitbelastung) (Victorin,<br />
1993)<br />
Da <strong>der</strong> LOEL (lowest observed effect level) bei 300 µg/m³ liegt, sollten in <strong>der</strong> Luft bei<br />
einem Sicherheitsfaktor von 10 30 µg Xylole/m³ nicht überschritten werden (KRU-<br />
SE, 1996). Diesen Wert schlägt auch <strong>der</strong> LAI als Zielwert <strong>für</strong> die Außenluft vor.<br />
27
3.2.10 Ozon<br />
Außenluft:<br />
BRD<br />
Grenzwert 240 µg/m³ (1h Mittelwert), Fahrverbote <strong>für</strong> nicht schadstoffarme<br />
Fahrzeuge (BRD,1995)<br />
Richtwert 180 µg/m³ (1h Mittelwert), Hinweise <strong>für</strong> empfindliche Personen<br />
(BMU, 1990)<br />
MIK 120 µg/m³ (½ -h-Mittelwert) (VDI, 1985)<br />
Richtwert: 50 µg/m³ (zum Schutz d. Vegetation) (UBA, 1991)<br />
an<strong>der</strong>e<br />
Grenzwert: 100 µg/m³ (Luftreinhalte-VO Schweiz, 1998):<br />
120 µg/m³ (1-h-Mittelwert)<br />
EG-Richtlinie 92/72/EWG (1992)<br />
und 22. BImSchV (1993): 110 µg/m³ (8-h-Mittelwert)<br />
180 µg/m³ (1-h-Mittelwert/Unterrichtungswert)<br />
360 µg/m³ (1-hMittelwert/Alarmwert)<br />
Air Quality Standard: 160 µg/m³ (EPA,1997)<br />
Richtwerte: 150-200 µg/m³ (1-h-Mittelwert) (WHO, 1987)<br />
100-120 µg/m³ (8-h-Mittelwert) (WHO, 1987)<br />
65 µg/m³ (24-h-Mittelwert) (WHO, 1987)<br />
60 µg/m³ (100 Tage, Wachstumsperiode) (WHO, 1987)<br />
Richtwert <strong>für</strong> Pflanzen: 50 µg/m³ Tages-Mittelwert (UN-ECE-Workshop, in:UBA,<br />
1991)<br />
Schwellenwert: 65 µg/m³ zum Schutz <strong>der</strong> Vegetation (EG, 1992)<br />
Arbeitsplatz:<br />
BRD<br />
MAK-Wert: entfällt, da Anhaltspunkte <strong>für</strong> krebserzeugende Wirkung;<br />
Kanzerogenitätskategorie 3 (DFG, 1998)<br />
TRK: 200 µg/m³, (DFG, 1998)<br />
28
Wir empfehlen als Umweltstandard zum Schutz <strong>der</strong> Vegetation einen Jahresmittelwert<br />
von
15 mg/m³ (1-h) (Kühling & Peters, 1994)<br />
5-8 mg/m³ (8-h/24-h) (Kühling & Peters,<br />
1994)<br />
In Übereinstimmung mit Kühling & Peters empfehlen wir 5 mg CO/m³ als Umweltstandard.<br />
3.2.12 Schwefeldioxid<br />
Außenluft:<br />
BRD<br />
IW2: 400 µg/m³ (98%-Wert aller Halbstundenwerte<br />
eines Jahres) (TA-Luft, 1995)<br />
IW1: 140 µg/m³ (arithm. Jahresmittelwert) (TA-<br />
Luft, 1995)<br />
MIK: 1000 µg/m³ (Jahresmittelwert) (VDI, 1998)<br />
300 µg/m³ (24-h-Mittelwert) (VDI, 1998)<br />
an<strong>der</strong>e<br />
Luftreinhalte-VO Schweiz (1998): 100 µg/m³ (24-h-Mittelwert)<br />
30 µg/m³ (Jahresmittelwert)<br />
EG-Richtlinie 90/779/EWG (1980): 100-150 µg/m³ (Tagesmittelwert)<br />
80 µg/m³ (Jahresmittelwert)<br />
40-60 µg/m³ (arithmetischer Jahresmittelwertauf<br />
<strong>der</strong> Basis von Tagesmittelwerten)<br />
EU-Luftqualitätsrichtlinie (1998): 350 µg/m³ (Zielwert f. 1-h-Grenzwert ab<br />
2005), bis dahin Toleranzmarge von 150<br />
µg/m³ (jährlich linear abzubauen auf Null bis<br />
2005)<br />
125 µg/m³ Zielwert f. 24-h-Grenzwert ab<br />
2005 (darf nicht mehr als dreimal/Jahr überschritten<br />
werden)<br />
20 µg/m³ Grenzwert zum Schutz von Ökosystemen<br />
ab Juli 2001 (Mittelungszeitraum<br />
30
Kalen<strong>der</strong>jahr und Winter vom 1. Oktober –<br />
31. März)<br />
WHO (1987 + 1995) 500 µg/m³ (10-Min.-Mittelwert)<br />
350 µg/m³ (1-h-Mittelwert)<br />
125 µg/m³ (24-h-Mittelwert)<br />
100 µg/m³ (24-h-Mittelwert)<br />
50 µg/m³ (Jahresmittelwert)<br />
30 µg/m³ (Jahresmittelwert z. Schutz d. Vegetation)<br />
Expertenmeinung:<br />
Vorsorgewert < 50 µg/m³ (Jahresmittelwert) (Kühling &<br />
Peters, 1994)<br />
100 µg/m³ (24-h-Mittelwert) (Kühling & Peters,<br />
1994)<br />
Als Umweltstandard schlagen wir <strong>für</strong> SO2 10 µg/m³ vor, um zum Schutz <strong>der</strong> Bevölkerung<br />
einen Sicherheitsfaktor von 10 zum LOEL (lowest observed effect level) zu ge-<br />
währleisten (KRUSE, 1996).<br />
3.2.13 Stickstoffdioxid<br />
Außenluft:<br />
BRD<br />
Grenzwert: 500.000 µg Stickstoffoxide (als Stickstoffdioxid)/m³<br />
(Emission) bei einem Massenstrom von ≥5 kg/h (TA-Luft,<br />
IW2:<br />
1986)<br />
200 µg/m³ (98%-Wert <strong>der</strong> Summenhäufigkeit<br />
<strong>der</strong> Einzelwerte) (TA-Luft, 1986)<br />
IW1: 80 µg/m³ (Jahresmittelwert) (TA-Luft, 1986)<br />
MIK: 200 µg/m³ (½ -h-Mittelwert) (VDI, 1998)<br />
31
100 µg/m³ (24-h-Mittelwert) (VDI, 1998)<br />
Grenzwert: 160 µg/m³ (98%-Wert aus ½ -h-Mittelwerten) 23.<br />
BImSchV (1996)<br />
an<strong>der</strong>e<br />
Luftreinhalte VO Schweiz (1998):80 µg/m³ (24-h-Mittelwert)<br />
30 µg/m³ (Jahresmittelwert)<br />
EU-Luftqualitätsrichtlinie (1998): 200 µg NO2/m³ (1-h-Grenzwert ab 2010)<br />
40 µg NO2/m³ (Jahresgrenzwert ab 2010)<br />
30 µg NOx/m³ (Jahresgrenzwert <strong>für</strong> den Schutz <strong>der</strong><br />
Vegetation ab Juli 2001)<br />
EG-Richtlinie 85/203/EWG: 200 µg/m³ (Grenzwert) => 98%-Wert <strong>der</strong><br />
(1985) Summenhäufigkeit berechnet aus den während des<br />
Jahres gemessenen Mittelwerten über 1 Stunde<br />
135 µg/m³ (Leitwert) => 98%-Wert <strong>der</strong> Summenhäufigkeit<br />
berechnet aus den während des Jahres<br />
gemessenen Mittelwerten über 1 Stunde<br />
WHO (1987 + 1995 + 1997): 200 µg/m³ (1-h-Mittelwert)<br />
40 µg/m³ (Jahresmittelwert)<br />
95 µg/m³ (4-h-Mittelwert) z. Schutz d. Vegetation<br />
30 µg/m³ (Jahresmittelwert) z. Schutz d. Vegetation<br />
Arbeitsplatz:<br />
BRD<br />
MAK: 9.500 µg/m³ (DFG, 1998)<br />
Expertenmeinung:<br />
Vorsorgewert: < 20 µg/m³ (24-h-Mittel) (Kühling & Peters, 1994)<br />
Als Umweltstandard <strong>für</strong> die Außenluft schlagen wir <strong>für</strong> NO2 20 µg/m³ (Jahresmittelwert)<br />
vor. Dieser Wert gewährt einen Sicherheitsfaktor in Höhe von 10 zu ersten<br />
nachweisbaren Schäden durch NO2 (KRUSE, 1996).<br />
32
4 Chemische Reaktionen und Wechselwirkungen in <strong>der</strong> Troposphäre<br />
Zur toxikologischen Beurteilung <strong>der</strong> Zusatz-Immissionen, die durch die Erweiterung<br />
des Frankfurter Flughafens entstehen, ist es notwendig, sowohl die troposphärische<br />
Chemie <strong>der</strong> emittierten Substanzen als auch ihre möglichen Wechselwirkungen zu<br />
kennen.<br />
Da bei dieser Beurteilung weitreichende Auswirkungen nicht betrachtet werden können,<br />
wird eine Einschränkung auf die Troposphäre, also den Bereich <strong>der</strong> Atmosphäre,<br />
<strong>der</strong> vom Erdboden bis in ca. 10 km Höhe reicht, vorgenommen. Dies ist insbeson<strong>der</strong>e<br />
<strong>für</strong> die photochemischen Reaktionen von Bedeutung, da energiereichere<br />
Strahlung im UV- o<strong>der</strong> nahem sichtbaren Spektralbereich gar nicht o<strong>der</strong> nur abgeschwächt<br />
den Erdboden erreicht, wodurch speziell die Ozonbildung im bodennahen<br />
Bereich nach an<strong>der</strong>en Mechanismen abläuft als in <strong>der</strong> oberhalb <strong>der</strong> Troposphäre liegenden<br />
Stratosphäre.<br />
In Abbildung 1 ist zur Übersicht <strong>der</strong> relevante Teil des elektromagnetischen Frequenzspektrums<br />
dargestellt. Das <strong>für</strong> uns sichtbare Licht liegt im Bereich von ca. 400<br />
bis 750 nm.<br />
800<br />
700<br />
600<br />
Abbildung 1: Elektromagnetisches Frequenzspektrum<br />
Harte UV-Strahlung < 175nm wird oberhalb <strong>der</strong> Mesopause (um 90 km Höhe) absorbiert.<br />
UV-Strahlung im Bereich von 175 - 200 nm wird vollständig in <strong>der</strong> Mesosphäre<br />
(50-90 km Höhe) und Strahlung zwischen 200 und 242 nm in <strong>der</strong> Stratosphäre (ca.<br />
15-50 km Höhe) absorbiert. In die Troposphäre gelangt Strahlung zwischen 290 und<br />
ca. 800 nm, wobei UV-Strahlung zwischen 290 und 340 nm nur abgeschwächt auftritt,<br />
da sie durch Ozon in <strong>der</strong> Ozonschicht (ca. 20 km Höhe) teilweise absorbiert wird<br />
(FABIAN, 1992).<br />
33<br />
500<br />
400<br />
300<br />
Infra ro t (IR) Ultra vio le tt (UV)<br />
We lle nlä ng e (nm )
Im folgenden werden zunächst einige grundlegende troposphärische Reaktionen von<br />
solchen Substanzen dargestellt, die als Zusatz-Immissionen am Frankfurter Flughafen<br />
eine Bedeutung haben. Dazu zählen insbeson<strong>der</strong>e die Primärsubstanzen<br />
Stickoxide, also NO und NO2, organische Substanzen wie die Aromaten Benzol, Toluol,<br />
Ethylbenzol und Xylole (BTEX), Trimethylbenzole, Styrol, Naphthalin sowie dessen<br />
Methylisomere 1- und 2-Methylnaphthalin als einfachste PAK und Phenol als ein<br />
wichtiges Oxidationsprodukt des Benzols.<br />
Interessant ist, daß Styrol bei den Emissionsmessungen an Flugzeugtriebwerken<br />
nachgewiesen wird (SPICER et al., 1994; EICKHOFF, 1998), jedoch im Treibstoff<br />
Jet-A1 nicht vorkam. In den Abgasen von Dieselmotoren schwanken die Styrol-<br />
Konzentrationen erheblich.<br />
Für den Münchener Flughafen ergaben sich aufgrund einer Modellrechnung unter<br />
Berücksichtigung <strong>der</strong> Häufigkeit bestimmter Flugzeug- bzw. Triebwerkstypen folgen-<br />
de Emissionsmengen:<br />
Tabelle 5: Mittlere Emissionen pro Triebwerk (kg/h), Flughafen München 1993<br />
(GRAF & TREMMEL, 1996)<br />
Substanz Start Landung Taxi<br />
NOx 102,05 9,92 1,70<br />
CO 3,49 5,54 14,72<br />
Kohlenwasserstoffe 0,81 0,89 3,77<br />
Auffallend sind die hohen Emissionen an Stickoxiden während <strong>der</strong> Startphase (Vollschub-Betrieb)<br />
und die hohen Werte <strong>für</strong> Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe im<br />
Roll- bzw. Taxi-Betrieb.<br />
Unter den Kohlenwasserstoffen dominieren die Alkane als unverbrannte Bestandteile<br />
(C8-C16) des Treibstoffes und kurzkettigere u.a. durch Crackprozesse gebildete Alkane<br />
und Alkene, die zusammen mit den Aromaten die höchsten Photochemischen<br />
Ozon-Bildungs-Potentiale (POCP) aufweisen (DERWENT et al., 1998). Treibstoffe<br />
<strong>für</strong> Flugzeuge enthalten zu über 95% Kohlenwasserstoffe <strong>der</strong> Kohlenstoffanzahl C8-<br />
C16 (JP-5-Treibstoff) (SPICER et al., 1994), Jet-A1-Treibstoff (EICKHOFF, 1998),<br />
34
wobei Alkane und Alkylbenzole den Hauptanteil ausmachen. Beson<strong>der</strong>s im Leerlauf-<br />
Betrieb werden bedeutend größere Mengen Kohlenwasserstoffe emittiert als bei 30<br />
o<strong>der</strong> 80% Schubleistung (SPICER et al., 1994). Ca. 98% <strong>der</strong> gesamten organischen<br />
Emissionen im Flughafenbereich werden im Leerlauf o<strong>der</strong> Taxi-Betrieb abgegeben<br />
(TRIJONIS et al., 1976). Da die kurzkettigen Alkane Vorläufersubstanzen <strong>für</strong> Aldehyde<br />
(Formaldehyd, Acetaldehyd etc.) o<strong>der</strong> Peroxyacylnitrate (speziell PAN, PPN) (vgl.<br />
Gl. 10-16) sind, kommt ihnen bei unseren Überlegungen ein beson<strong>der</strong>s hoher Stellenwert<br />
zu.<br />
Im Folgenden sollen Reaktionen vorgestellt werden, die an Ozon-Bildung und -<br />
Abbau beteiligt sind. In <strong>der</strong> Stratosphäre wird Ozon gemäß Gl. 1 und 2 gebildet (FA-<br />
BIAN, 1992; BRASSEUR et al., 1998).<br />
Gl. 1 O2<br />
Gl. 2 (2)<br />
hν<br />
2 O< 243 nm<br />
M<br />
O2 + O<br />
O3<br />
Da UV-Strahlung dieser Wellenlänge den bodennahen Bereich (s.o.) nicht erreicht,<br />
muß die in <strong>der</strong> Troposphäre beobachtete Ozon-Bildung nach an<strong>der</strong>en Mechanismen<br />
verlaufen.<br />
Hier spielen u.a. die Stickoxide (NO und NO2) als Vorläufersubstanzen <strong>für</strong> Ozon eine<br />
entscheidende Rolle. Messungen zeigen, daß die von den Triebwerken emittierten<br />
Stickoxide zu ca. 4-10 % aus NO2 und 90-96 % aus NO bestehen (GRAF & TREM-<br />
MEL, 1996; PETRY et al., 1998). Freie Sauerstoff-Atome werden in <strong>der</strong> Troposhäre<br />
aus NO2 durch die photochemische Reaktion<br />
Gl. 3 NO2<br />
hν<br />
NO + O( 3 )< 420 nm<br />
gebildet (FABIAN, 1992; BRASSEUR et al., 1998; JENKIN & HAYMANN, 1999). Der<br />
gebildete, reaktive Triplett-Sauerstoff O( 3 ) kann gemäß Gl. 2 zu Ozon reagieren.<br />
2<br />
M ist ein Stoßpartner bei <strong>der</strong> Reaktion, <strong>der</strong> Energie abführt. In <strong>der</strong> Luft handelt es sich im allgemeinen um O2o<strong>der</strong><br />
N2-Moleküle.<br />
35
Neben den ozonbildenden Reaktionen finden auch ozonabbauende Reaktionen unter<br />
Beteiligung von NO statt. Unter an<strong>der</strong>em reagiert Stickstoffmonoxid gemäß<br />
Gl. 4 NO + O3 NO2 + O2<br />
mit Ozon wie<strong>der</strong> zu Sauerstoff O2 und Stickstoffdioxid, woraus nach Gl. 3 allerdings<br />
wie<strong>der</strong> Ozon entstehen kann. Aufgrund <strong>der</strong> hohen NO-Immissionen im unmittelbaren<br />
Flughafenbereich findet man am Flughafen selbst im allgemeinen keine erhöhten<br />
Ozon-Werte.<br />
Da Ozon immer nach den in Gl. 2-3 dargestellten Vorläufer-Reaktionen entsteht, findet<br />
man erhöhte Ozon-Konzentrationen zeit- und ortsversetzt. Welches Ozonprofil im<br />
weiteren Umfeld des Flughafens entsteht, ist u.a. abhängig von den lokalen meteorologischen<br />
Verhältnissen. Ozonmaxima finden sich meist 1 bis 5 Stunden später<br />
zwischen wenigen Kilometern (GRAF & TREMMEL, 1996) bis über 100 km windab-<br />
wärts <strong>der</strong> Gebiete mit den höchsten Stickoxidemissionen (FABIAN, 1992).<br />
In <strong>der</strong> Troposphäre ist das Hydroxyl-Radikal O das wichtigste Oxidationsmittel <strong>für</strong><br />
Spurengase (BRASSEUR et al., 1998), auch <strong>für</strong> die Kohlenwasserstoffe aus dem<br />
Flughafenbetrieb. Für die Bildung von O-Radikalen ist wie<strong>der</strong> eine photochemische<br />
Reaktion verantwortlich (FABIAN, 1992; BRASSEUR et al., 1998).<br />
Gl. 5 O3<br />
hν<br />
36<br />
O( ) + O2 < 315 nm<br />
Gl. 6 O( ) + H2O 2 O<br />
Ozon wird dabei dissoziiert zu Sauerstoff O2 und dem gegenüber Triplett-Sauerstoff<br />
O( 3 ) energiereicheren, reaktiveren Singulett-Sauerstoff O( ). Dieser reagiert mit<br />
dem in <strong>der</strong> Luft vorhandenen Wasserdampf zu 2 Hydroxyl-Radikalen (3) .<br />
3 Radikale (außer NO und NO2) werden im Text rot, fett, kursiv dargestellt. Alle Moleküle und Radikale, die<br />
hier besprochen werden, sind im Anhang namentlich mit Strukturformel dargestellt, um die gezeigten Reaktionen<br />
zu verdeutlichen.
Die Lebensdauer <strong>der</strong> O-Radikale beträgt nur einige Sekunden. Ca. 75% <strong>der</strong> O-<br />
Radikale reagiert mit CO, fast <strong>der</strong> gesamte Rest mit Methan CH4 (BRASSEUR et al.,<br />
1998), welches auch von Triebwerken in größeren Mengen emittiert wird (vgl.Tabelle<br />
6).<br />
Durch die Reaktion von O mit CO und Kohlenwasserstoffen werden Reaktions-<br />
Sequenzen initiiert, die wie<strong>der</strong>um zur Ozon-Bildung und Rückbildung von O führen.<br />
Gl. 7 CO + O CO2 +<br />
Gl. 8 + O2<br />
Gl. 9 O + NO O + NO2<br />
M<br />
Das Stickstoffdioxid aus Gl. 9 kann nach Gl. 3 photochemisch ein Sauerstoffatom<br />
abspalten, welches mit O2 nach Gl. 2 zu Ozon reagieren kann.<br />
Durch die Reaktion von O mit Methan, welches beson<strong>der</strong>s im Leerlauf <strong>der</strong> Trieb-<br />
werke in größeren Mengen emittiert wird (SPICER et al., 1994), o<strong>der</strong> an<strong>der</strong>en Alkanen,<br />
kann ebenfalls Ozon gebildet werden, was am Beispiel eines Alkans (R-CH3)<br />
gezeigt wird:<br />
Gl. 10 R-CH3 + O C2 + H2O R = H, Alkylgruppe<br />
Gl. 11 C2 + O2<br />
Gl. 12 C2O + NO C2O + NO2<br />
M<br />
37<br />
O<br />
C2O<br />
Gl. 13 C2O + O2 R-CHO + O<br />
Das O-Radikal bindet ein Wasserstoffatom des Alkans, wodurch Alkyl-Radikale<br />
entstehen (Gl. 10). Mit Sauerstoff O2 bilden sich nach Gl. 11 Alkylperoxyl-Radikale,<br />
die mit Stickstoffmonoxid zu Alkyloxyl-Radikalen und Stickstoffdioxid reagieren<br />
(Gl. 12). Das NO2 kann nach Gl. 3 und Gl. 2 wie<strong>der</strong> zur Ozon-Bildung beitragen.<br />
Aus den Alkyloxyl-Radikalen können mit Sauerstoff O2 wie<strong>der</strong>um Hydroperoxyl-<br />
Radikale entstehen (Gl. 13), die nach Gl. 9 einerseits zur Rückbildung von O führen
und wie<strong>der</strong>um NO2 bilden. An<strong>der</strong>erseits entstehen Aldehyde R-CHO (FABIAN, 1992;<br />
BRASSEUR et al., 1998; CARTER & ATKINSON, 1989). Ist R = H entsteht Formaldehyd,<br />
steht R <strong>für</strong> CH3, entsteht Acetaldehyd und wenn R = C2H5 ist, wird Propanal<br />
(Propionaldehyd) gebildet.<br />
Aus den letztgenannten Aldehyden können sich über die im folgenden gezeigten Reaktionen<br />
die Peroxyacylnitrate (insbeson<strong>der</strong>e Peroxyacetylnitrat [PAN] und Peroxypropionylnitrat<br />
[PPN]) bilden.<br />
Gl. 14 R-CHO + O CO + H2O R = H, Alkylgruppe<br />
Gl. 15 CO + O2 CO(O)<br />
Gl. 16 CO(O)+NO2 R-CO(OO)NO2<br />
Peroxyacylnitrate verursachen starke Schleimhautreizungen (Tränenreizung), sind<br />
phytotoxisch und wirken möglicherweise mutagen und hautkrebserzeugend (FABIAN<br />
et al., 1993; MUDD, 1969; Taylor, 1969; STEPHENS, 1969; LOVELOCK, 1977;<br />
SHEPSON, 1986). PAN ist thermolabil und zerfällt im Sommer innerhalb von ca.<br />
60 min in Umkehrung von Gl. 16 wie<strong>der</strong> in Stickstoffdioxid und das Acylperoxyl-<br />
Radikal (BRASSEUR et al., 1998), kann aber, wenn es durch Konvektion in kältere<br />
Bereiche <strong>der</strong> Atmosphäre gelangt, über sehr große Distanzen als Transport-<br />
Verbindung <strong>für</strong> das Stickstoffdioxid dienen (SINGH & HANST, 1981). Messungen<br />
zeigen, daß die Ozon- und die PAN-Konzentrationen speziell von spätem Frühling<br />
bis zum Spätsommer gut miteinan<strong>der</strong> korrelieren (KOURTIDIS et al., 1993).<br />
An oben gezeigten Reaktionen ist ersichtlich, wie komplex die Wechselwirkungen<br />
zwischen den verschiedenen Stoffen sind. Warneck beschreibt ein Konzentrations-<br />
[NO]<br />
verhältnis K = . Liegt K bei erhöhter Stickoxid-Emission oberhalb von 2 * 10<br />
[O ]<br />
-4 ,<br />
3<br />
so ist die Schwelle <strong>für</strong> eine verstärkte Ozonbildung überschritten. Dieser Wert ist in<br />
Europa und Nordamerika im allgemeinen permanent weit überschritten (WARNECK,<br />
1988).<br />
Wakamatsu et.al. fanden in einer Modellrechnung, daß sich das zeitliche Auftreten<br />
des Ozonmaximums bei verän<strong>der</strong>ten NOx und Kohlenwasserstoff-Emissionsmengen<br />
38
(ohne Methan; NMHC) verschieben kann. Von Bedeutung sind insbeson<strong>der</strong>e die<br />
[NMHC]<br />
Emissionsmengen von NOx und NMHC sowie <strong>der</strong> Quotient Q = . Ein Anstieg<br />
[NO ]<br />
<strong>der</strong> NOx-Emissionen steigert das Ozon-Bildungs-Potential, eine Vermin<strong>der</strong>ung an<br />
NMHC vermin<strong>der</strong>t die Ozon-Bildungsgeschwindigkeit bzw. eine erhöhte NMHC-<br />
Emission steigert die Bildungsgeschwindigkeit von Ozon (WAKAMATSU et al.,<br />
1999). Ist Q > 10<br />
⎡<br />
⎢<br />
⎢<br />
⎣<br />
ppbC<br />
ppb(NO )<br />
x<br />
tration ist sensitiv bezüglich NOx-Emissionen.<br />
Ist dagegen Q < 10<br />
⎡<br />
⎢<br />
⎢<br />
⎣<br />
ppbC<br />
ppb(NO )<br />
x<br />
⎤<br />
⎥ , so ist das System NOx-limitiert und die Ozon-Konzen-<br />
⎥<br />
⎦<br />
⎤<br />
⎥ , so ist das System NMHC-limitiert. Es reagiert sensi-<br />
⎥<br />
⎦<br />
tiver auf die Min<strong>der</strong>ung <strong>der</strong> NMHC-Emissionen (WAKAMATSU & UNO, 1985; WA-<br />
KAMATSU et al., 1985). Von Carter und Atkinson wurden Modellrechnungen bezüglich<br />
<strong>der</strong> inkrementellen Reaktivität von Kohlenwasserstoffen durchgeführt. Die inkrementelle<br />
Reaktivität ist definiert als die relative Än<strong>der</strong>ung <strong>der</strong> Ozon-Konzentration,<br />
ausgelöst durch das Hinzufügen einer entsprechenden Substanz in die Umgebungsluft.<br />
Als Beispiel-Substanzen in <strong>der</strong> Modellrechnung dienten u.a. Kohlenmon-<br />
oxid, verschiedene Alkane, Alkene und Aldehyde sowie aromatische Kohlenwasserstoffe.<br />
Die inkrementellen Reaktivitäten <strong>der</strong> genannten Substanzen sind signifikant<br />
abhängig vom oben beschriebenen Quotienten Q (CARTER & ATKINSON, 1989).<br />
Mit Hilfe <strong>der</strong>artiger Rechnungen sind daher Aussagen möglich, wie sich zusätzliche<br />
Stoffkonzentrationen auf die Ozonbildung auswirken.<br />
39<br />
x
Zusammenfassend lassen sich oben gezeigte Reaktionen vereinfacht wie in<br />
Abbildung 2 darstellen.<br />
VOC<br />
Reaktion mit O 2<br />
H<br />
O<br />
R O<br />
- O<br />
O<br />
N +<br />
O<br />
N<br />
O O,<br />
hν<br />
O<br />
O 3<br />
O 3<br />
N<br />
- O<br />
O O,<br />
hν<br />
O<br />
H O<br />
R<br />
N +<br />
O<br />
40<br />
O<br />
O<br />
Carbonyl-<br />
Verbindungen<br />
Reaktion mit O 2, Zerfall<br />
o<strong>der</strong> Isomerisierung<br />
Abbildung 2 Schema <strong>der</strong> radikalisch katalysierten Oxidation von flüchtigen organischen<br />
Substanzen (VOC = volatile organic compounds) im Beisein von NOx und die<br />
damit verbundene Ozonbildung (JENKIN & HAYMAN, 1999)<br />
Weitreichende Einblicke in die komplexen Wechselwirkungen von Stoffen in <strong>der</strong> Troposphäre<br />
gewährt, im Sinne einer Reaktions-Datenbank, <strong>der</strong> Master Chemical Mechanism<br />
MCM. Das Projekt steht z.Z. in <strong>der</strong> Version 2.0 frei zugänglich im Internet<br />
zur Verfügung, da es <strong>für</strong> eine gedruckte Publikation zu umfangreich ist (MASTER<br />
CHEMICAL, 1999). Der MCM beschreibt <strong>der</strong>zeit <strong>für</strong> 123 flüchtige organische Verbin-
dungen (VOC) die komplette troposphärische Oxidation und umfaßt dadurch insgesamt<br />
ca. 3480 Substanzen und ca. 10500 Reaktionen!<br />
Das Projekt wird u.a. dazu genutzt, die photochemischen Ozon- bzw. Peroxyacylnitrat-Bildungs-Potentiale<br />
(POCP und PPCP) <strong>für</strong> die entsprechenden VOC zu ermitteln<br />
(DERWENT et al., 1998; JENKIN & HAYMAN, 1999).<br />
Wie stark verschiedene Substanzen zur Ozonbildung beitragen ist u.a. abhängig von<br />
ihrer Konzentration und <strong>der</strong> Geschwindigkeit <strong>der</strong> entsprechenden Reaktionen<br />
(DERWENT et al., 1998). Die Modell-Rechnung von Derwent et.al. ergab u.a. folgende<br />
photochemische Ozon- bzw. Peroxyacylnitrat-Bildungs-Potentiale (POCP und<br />
PPCP):<br />
41
Tabelle 6: POCPs, PPCPs und Emissionsmengen <strong>für</strong> einige ausgewählte Kohlenwasserstoffe<br />
Substanz X POCP PPCP Emission TF-39 (Leerlauf)<br />
[ppmC] (SPICER et al.,<br />
1994)<br />
Methan 0,6 0,9 9,42<br />
Ethan 12,3 17,3 2,04<br />
Propan 17,6 13,7 0,89<br />
Octan, n- 45,3 42,9 0,34<br />
Nonan, n- 41,4 34,9 0,52<br />
Decan, n- 38,4 25,8 1,58<br />
Undecan, n- 38,4 29,1 2,45<br />
Dodecan, n- 35,7 37,2 2,84<br />
Ethen 100,0 24,8 62,28<br />
Propen 112,3 100,0 21,33<br />
Buten, 1- 107,9 82,8 7,53<br />
Penten, 1- 97,7 65,4 2,95<br />
Benzol 21,8 4,5 7,45<br />
Toluol 63,7 47,8 2,71<br />
Xylol, o- 105,3 96,0 0,82<br />
Xylol, m- 110,8 94,6<br />
Xylol, p- 101,0 92,2<br />
1,48<br />
Ethylbenzol 73,0 44,9 0,93<br />
Trimethylbenzol, 1,2,3- 126,7 119,1 -<br />
Trimethylbenzol, 1,2,4- 127,8 118,5 -<br />
Trimethylbenzol, 1,3,5- 138,1 122,4 -<br />
Styrol 14,2 2,2 1,38<br />
Formaldehyd 51,9 14,8 14,60<br />
Acetaldehyd 64,1 94,0 7,50<br />
Propionaldehyd 79,8 73,9 2,43<br />
Butanal 79,5 61,0 3,17<br />
42
Ozon- bzw. PAN-Bildungspotentiale werden jeweils auf bestimmte Referenzsubstanzen<br />
bezogen. Die Photochemischen Ozon-Bildungs-Potentiale POCP einer Substanz<br />
X sind definiert als:<br />
POCP X<br />
Ozon − Inkrement durch X<br />
=<br />
Ozon − Inkrement durch Ethen<br />
43<br />
* 100<br />
Für die Photochemischen PAN-Bildungs-Potentiale PPCP <strong>der</strong> Substanz X gilt analog:<br />
PPCP X<br />
PAN − Inkrement durch X<br />
=<br />
PAN − Inkrement durch Propen<br />
* 100<br />
Als Referenzsubstanz <strong>für</strong> die POCPs dient Ethen, <strong>für</strong> die PPCPs ist es Propen, je-<br />
weils mit dem Wert 100. Je höher <strong>der</strong> jeweilige Wert, desto größer ist das Potential<br />
des entsprechenden Kohlenwasserstoffs, zur Ozonbildung beizutragen. Für Alkane<br />
liegen die POCPs etwa zwischen 30 und 54, wobei oberhalb einer C-Kettenlänge<br />
von 7 die POCPs wie<strong>der</strong> sinken. Alkene liegen im Bereich von 62-115. Die Aromaten<br />
liegen im Bereich von 50-138, wobei speziell die Trimethylbenzole die höchsten<br />
Werte erreichen, was gleichzeitig <strong>für</strong> die PPCPs gilt. Auch die Aldehyde weisen mit<br />
POCP-Werten zwischen 51-80 recht hohe Werte auf.<br />
Vergleicht man diese von Q (s.o.) abhängigen Werten mit den entsprechenden<br />
Werten bei halbierter bzw. verdoppelter NOx-Konzentration in <strong>der</strong> Umgebungsluft<br />
(Referenz: 2 ppb NO und 6 ppb NO2), so bleibt <strong>der</strong> POCP-Trend: Aromaten > Alkene<br />
> Aldehyde > Alkane weitgehend erhalten. Bei Substanzen mit POCP > 100 tendiert<br />
<strong>der</strong> POCP-Wert mit steigen<strong>der</strong> NOx-Emission ebenfalls zu höheren Werten, ist POCP<br />
< 60, tendiert <strong>der</strong> POCP-Wert zu niedrigeren Werten.<br />
Dies bedeutet also gerade <strong>für</strong> die emittierten Aromaten und Alkene ein erhöhtes<br />
Ozon-Bildungspotential POCP durch die gleichzeitig erhöhten NOx-Emissionen im<br />
Flughafenbereich.<br />
Zu den Hauptemissionen im Leerlaufbetrieb zählen u.a. Ethen, Propen und Formaldehyd<br />
(SPICER et al., 1994) - alle 3 Substanzen weisen relativ hohe POCPs bzw.<br />
PPCPs auf und tragen somit durch ihre mengenmäßige Relevanz ebenfalls zur<br />
Ozon- bzw. Peroxyacylnitrat-Bildung bei.
Beispielhaft sollen hier die Oxidationsreaktionen des Toluols und des Benzols vorgestellt<br />
werden, wie sie im Master Chemical Mechanism (MASTER CHEMICAL, 1999)<br />
und von Parker und Davis (PARKER & DAVIS, 1999) diskutiert werden. Nach initialer<br />
Reaktion des Toluols mit einem O-Radikal, welches zu ca. 90% am aromatischen<br />
Ringsystem angreift (ATKINSON, 1994), entsteht das Oxepin, welches mit dem<br />
Epoxid im Gleichgewicht steht. Hieraus entstehen als weitere Produkte überwiegend<br />
ein mehrfach ungesättigter Aldehyd (6-Ketohepta-2,4-dienal) und das entsprechende<br />
Methylphenol (o-Cresol). Benzaldehyd entsteht beim Angriff des O-Radikals auf die<br />
Methylgruppe des Toluols, welcher mit ca. 10%-iger Wahrscheinlichkeit stattfindet.<br />
In Gegenwart von Stickoxiden, speziell NO2, entstehen zusätzlich Nitrotoluole,<br />
hauptsächlich m-Nitrotoluol, wobei die gebildete Menge linear von <strong>der</strong> NO2-<br />
Konzentration abhängt (MOSCHONAS et al., 1999).<br />
Als Reaktionsprodukt von Benzol mit Ozon entsteht nach dem Schema in Abbildung<br />
3 auch Phenol.<br />
+<br />
O 3<br />
hν λ > 310 nm<br />
( 3 O: P)<br />
+<br />
O 2<br />
hν<br />
H O<br />
OH<br />
O<br />
Abbildung 3: Photochemische Reaktion von Ozon mit Benzol (PARKER & DAVIS,<br />
1999)<br />
44<br />
O<br />
H<br />
H<br />
hν<br />
O<br />
C<br />
H
Zunächst entsteht bei <strong>der</strong> Reaktion von Benzol mit Ozon ein intermediäres biradikalisches<br />
Produkt, welches in drei Richtungen weiterreagieren kann. Zum einen das<br />
Benzoloxid, welches jedoch photoinstabil ist und im Gleichgewicht mit dem Biradikal<br />
steht, zum an<strong>der</strong>en Cyclohexadienon, welches photochemisch zum Butadienylketen<br />
weiterreagiert. Eine weitere Möglichkeit ist die Bildung von Phenol aus dem Biradikal.<br />
Bei längeranhalten<strong>der</strong> Einstrahlung von Licht > 280 nm verschiebt sich die Menge<br />
<strong>der</strong> gebildeten Produkte zugunsten des Phenols, da das Butadienylketen im Gegensatz<br />
zu Phenol photochemisch instabil ist und weiter zerfällt.<br />
Neben den Monoaromaten werden von uns auch das Naphthalin und dessen methylsubstituierten<br />
Isomere 1- und 2-Methylnaphthalin als relevant angesehen. In<br />
Tabelle 7 sind die Emissionsmengen <strong>für</strong> verschiedene Triebwerks-Typen dargestellt.<br />
Um die Mengen einordnen zu können, sei auf Tabelle 6 verwiesen, in <strong>der</strong> u.a. die<br />
Hauptemittenten aufgeführt sind.<br />
Tabelle 7: Emissionsmengen verschiedener Triebwerks-Typen<br />
Substanz Triebwerkstypen<br />
CF6-50<br />
[mg/m 3 ]<br />
CFM-56<br />
[mg/m 3 ]<br />
Verschiedene<br />
[mg/m 3 ]<br />
45<br />
TF-39<br />
[ppmC]<br />
CFM-56<br />
[ppmC]<br />
Naphthalin 0,42 0,01 0,57 1,99 1,35<br />
1-Methylnaphthalin 0,24 0,01 - 0,88 0,61<br />
2-Methylnaphthalin 0,38 0,01 0,58 0,88 0,51<br />
Messung<br />
Literatur<br />
Triebwerksprüfstand<br />
EICKHOFF,<br />
1998<br />
Triebwerksprüfstand<br />
EICKHOFF,<br />
1998<br />
Mittelwert versch.<br />
Triebwerke bei Hinterherfahrt<br />
Leerlauf Leerlauf<br />
EICKHOFF, 1998 SPICER et SPICER et al.,<br />
al., 1994 1994
Von Sasaki et.al. wurden PAK mit 2-4 Ringen, darunter auch die oben angeführten<br />
drei Substanzen, photochemisch unter simulierten atmosphärischen Bedingungen<br />
untersucht (SASAKI et al., 1995). Die Reaktionsprodukte wurden mit einem modifizierten<br />
Ames-Test auf ihre Mutagenität untersucht. Da die von Dieselmotoren emittierten<br />
Nitro-PAK in einigen Fällen von den isomeren Formen abweichen, die in <strong>der</strong><br />
Umgebungsluft vorherrschen (PAPUTA-PECK et al., 1983; NIELSEN, et al., 1984;<br />
NIELSEN & RAMDAHL, 1986; AREY et al., 1987), kann dies möglicherweise auch<br />
<strong>für</strong> Triebwerksemissionen gelten. Die angeführten PAK finden sich hauptsächlich in<br />
<strong>der</strong> Gasphase wie<strong>der</strong> und reagieren, wie an<strong>der</strong>e Kohlenwasserstoffe auch, in <strong>der</strong><br />
Luft mit Ozon, NOx o<strong>der</strong> O-Radikalen. Als Reaktionsprodukte treten <strong>für</strong> die in<br />
Tabelle 7 aufgeführten PAK 1- und 2-Nitronaphthalin (gebildet aus Naphthalin) und<br />
alle 14 möglichen Methylnitronaphthaline (gebildet aus 1- und 2-Methylnaphthalin)<br />
auf. Für diese Substanzen wurde eine mutagene Wirkung gefunden, wenn auch die<br />
Nitro-PAK, die sich aus Phenanthren, Chrysen, Pyren und insbeson<strong>der</strong>e Fluoranthen<br />
bilden, eine um Größenordnungen höhere mutagene Potenz zeigen. Die aus PAK<br />
durch Photooxidation entstehenden Nitro-PAK tragen signifikant zur direkt-wirkenden<br />
Mutagenität <strong>der</strong> Umgebungsluft bei.<br />
Bezüglich <strong>der</strong> Auswirkungen <strong>der</strong> zusätzlichen Immissionen, die durch die Erweiterung<br />
des Frankfurter Flughafens entstehen, soll auf die Ergebnisse <strong>der</strong> Untersu-<br />
chungen am Münchner Flughafen verwiesen werden (GRAF & TREMMEL, 1996).<br />
Nach Inbetriebnahme im Mai 1992 konnten geringfügige Än<strong>der</strong>ungen <strong>der</strong> Schadstoff-<br />
Immissionen nachgewiesen werden. Bei bestimmten Wetterlagen wurden kleinräumige<br />
Verän<strong>der</strong>ungen <strong>der</strong> Schadstoff-Konzentrationen festgestellt. Die NOx-Konzentrationen<br />
werden ab einer Entfernung von mehr als 20 km vom Flughafen vom<br />
Kfz-Verkehr dominiert. Im Nahbereich zeigen sich dennoch Än<strong>der</strong>ungen bezüglich<br />
<strong>der</strong> Ozon- und NO2-Konzentrationen, wie in Abbildung 4 (Modell-Rechnung unter<br />
Berücksichtigung von und in Übereinstimmung mit Emissionsmeßdaten) dargestellt<br />
ist. Die dargestellte NO2-Verteilung zeigt im Herbst nördlich des Flughafens (untere<br />
schraffierte Fläche) und im Flughafenbereich selbst eine erhöhte NO2-Konzentration.<br />
Deutlich erkennbar ist bei südöstlicher Windrichtung eine erhöhte Ozonkonzentration<br />
nördlich und südöstlich des Flughafens, da bei dieser Windströmung kein frisch emittiertes<br />
NO in diese Regionen gelangt. In Quellnähe dagegen (NO-Emissionen aus<br />
46
Triebwerken bzw. aus Kfz-Abgasen im Autobahnbereich) ist die Ozonkonzentration<br />
deutlich geringer, da hier nach Gl. 4 Ozon abgebaut wird.<br />
Wo sich die erhöhten NO2- o<strong>der</strong> auch Ozon-Konzentrationen bilden, ist also maßgeblich<br />
von <strong>der</strong> vorherrschenden Windrichtung abhängig. Für NO2 ist <strong>der</strong> Einfluß <strong>der</strong><br />
Kfz- und Flugzeugemissionen in Bodennähe bis zu einer Entfernung von ca. 15 km<br />
bemerkbar. Die NO2-Maxima liegen direkt in Quellnähe, wodurch in<br />
Abbildung 5 auch <strong>der</strong> Verlauf <strong>der</strong> beiden Autobahnen A9 und A92 deutlich erkennbar<br />
ist.<br />
Keine Ergebnisse liegen über die Immissionen von Kohlenwasserstoffen vor.<br />
47
Abbildung 4: Links: NO2-Verteilung [µg/m 3 ] in 10m über Grund im Herbst mit überlagertem<br />
berechneten Windfeld<br />
Rechts: Ozon-Verteilung [µg/m 3 ] in 10m über Grund im Herbst (aus<br />
GRAF & TREMMEL, 1996)<br />
Abbildung 5: Mittlere NO2-Verteilung [µg/m 3 ] in 10m über Grund im Herbst<br />
48
In Hinblick auf die Situation am Frankfurter Flughafen lassen sich die chemischen<br />
Reaktionen und Wechselwirkungen in <strong>der</strong> Troposphäre folgen<strong>der</strong>maßen zusammenfassen:<br />
Die chemischen Reaktionen in <strong>der</strong> unteren Schicht <strong>der</strong> Atmosphäre, <strong>der</strong> Troposphäre,<br />
spielen bei <strong>der</strong> Beurteiung von Emissionen eine wichtige Rolle, weil einerseits die<br />
Lebensdauer bzw. Reaktivität einer emittierten Substanz maßgebend ist, ob sie relevante<br />
Immissionen erzeugen kann und an<strong>der</strong>erseits, ob aus zunächst toxikologisch<br />
weniger relevanten Substanzen durch (photo-)chemische Reaktionen hochtoxische<br />
Stoffe entstehen können.<br />
Dies gilt beson<strong>der</strong>s <strong>für</strong> die polyzyklischen Kohlenwasserstoffe (PAK), die in Anwesenheit<br />
von Stickoxiden Nitro-PAK bilden, welche z.T. stark mutagen wirken. Für den<br />
Flugbetrieb sind hier beson<strong>der</strong>s Naphthalin, sowie 1- und 2-Methylnaphthalin zu<br />
nennen, die in größerer Menge beson<strong>der</strong>s im Triebwerks-Leerlauf emittiert werden.<br />
Beson<strong>der</strong>s wichtig ist auch das Verständnis <strong>der</strong> ozonbildenden Reaktionen. Ozon ist<br />
selbst als Schadstoff zu betrachten, <strong>der</strong> aufgrund seiner hohen Reaktivität mit vielen<br />
Substanzen reagiert. Als Beispiel wurde die Reaktion mit Benzol gezeigt, wobei eine<br />
Vielzahl an Produkten gebildet wird, <strong>der</strong>en toxikologische Bedeutung nur in Ausnah-<br />
49
mefällen bekannt ist. Gleichzeitig läßt sich durch die Kenntnis dieser Reaktionen das<br />
Auftreten von Substanzen in <strong>der</strong> Immission erklären, die im Treibstoff selbst bzw. im<br />
Abgas nicht vorkommen (z.B. Phenol).<br />
Zudem ist Ozon maßgeblich an <strong>der</strong> Bildung <strong>der</strong> O-Radikale beteiligt, die z.B. bei<br />
<strong>der</strong> Bildung <strong>der</strong> Peroxyacylnitrate eine Rolle spielen und entscheidend sind bei <strong>der</strong><br />
Oxidation von Kohlenmonoxid CO zu Kohlendioxid CO2. Peroxyacylnitrate bilden sich<br />
u.a. aus Alkanen, die wie gezeigt, ebenfalls in großen Mengen von Triebwerken<br />
emittiert werden.<br />
Hervorzuheben ist, daß ca. 98% <strong>der</strong> gesamten organischen Emissionen im<br />
Flughafenbereich im Leerlauf o<strong>der</strong> Taxibetrieb emittiert werden, so daß eine<br />
Reduzierung <strong>der</strong> Leerlauf-Zeiten im Sinne einer Schadstoffreduzierung notwendig<br />
ist.<br />
Das oft vorgebrachte Argument, daß im Flughafenbereich die Ozonkonzentrationen<br />
keineswegs erhöht sind, kann nicht ohne weitere Ausführungen bleiben. Wie be-<br />
schrieben, sind hier u.a. meteorologische und topologische Gegebenheiten von Bedeutung.<br />
Durch die hohen NO-Emissionen am Flughafen können sich dort keine er-<br />
höhten Ozonkonzentrationen bilden, da Ozon durch NO abgebaut wird. Das Ozon<br />
bildet sich zeit- und ortsversetzt bis zu 100 km entfernt.<br />
Für die Abschätzung <strong>der</strong> toxikologischen Relevanz müssen die zusätzlichen Immis-<br />
sionen bekannt sein. Das UBA hat zu diesem Zweck ein Ausbreitungsmodell zur Berechnung<br />
<strong>der</strong> Konzentrationsverhältnisse in <strong>der</strong> Umgebung des Frankfurter Flughafens<br />
entwickelt. In dieses Modell fließen Daten bzgl. <strong>der</strong> Emissionen von NOx, CO,<br />
SO2, Ruß und Kohlenwasserstoffen von Industrie, Kfz- und Flugverkehr ein. Chemi-<br />
sche Umwandlungen werden beachtet. Der Modellraum umfaßt eine Fläche von 60 x<br />
60 km 2 , die bis zu einer Höhe von 3000 m aufgespannt wird. Ziel ist die Berechnung<br />
<strong>der</strong> Immissionssituation <strong>für</strong> oben genannte Schadstoffe und durch Umwandlung entstandener<br />
Substanzen, sowie die Ermittlung von Zusatzbelastungen, die durch den<br />
Ausbau des Frankfurter Flughafens entstehen. Ergebnisse liegen bislang noch nicht<br />
vor.<br />
Im Ansatz ähnlich ist die Arbeit von GRAF und TREMMEL (1996), die <strong>für</strong> die Berechnung<br />
von Ozon- und NO2-Profilen im Umfeld des Münchner Flughafens das Eulersche<br />
Ausbreitungsmodell REWIH 3D (Modellraum = 30 x 30 km 2 ; Höhe 6000 m)<br />
50
enutzt haben, um den Beitrag des Luftverkehrs an den Schadstoffimmissionen in<br />
<strong>der</strong> Umgebung des Flughafens im Vergleich zum Beitrag des Kfz-Verkehrs zu ermitteln.<br />
51
5 Beurteilung <strong>der</strong> <strong>der</strong>zeitigen Immissionsbelastung des Frankfurter Flughafens<br />
und seiner Umgebung<br />
Im folgenden werden zunächst die Schadstoffimmissionen am Frankfurter Flughafen<br />
und in <strong>der</strong> Umgebung mit Belastungen an<strong>der</strong>er Regionen verglichen und anschließend<br />
mit Hilfe <strong>der</strong> von uns erarbeiteten Umweltstandards bewertet. Berücksichtigt<br />
wird dabei <strong>der</strong> Anteil, den die Triebwerksemissionen an <strong>der</strong> Gesamtbelastung auf<br />
dem Flughafengelände und in <strong>der</strong> Umgebung haben. Hierzu wird in Ermangelung <strong>der</strong><br />
Daten des UBA-Forschungsauftrages behelfsmäßig auf Berechnungen von BÜCHEN<br />
(1999) zurückgegriffen. Nach diesen Berechnungen tragen die <strong>der</strong>zeitigen organi-<br />
schen Triebwerksemissionen (Einzelstoffe ≤ 0,1 µg/m³) nicht zu einem Anstieg <strong>der</strong><br />
untersuchten Schadstoffe im Umland des Flughafens bei. Sobald die UBA-Daten<br />
vorliegen, muß eine präzise Bewertung <strong>der</strong> Immissionssituation – getrennt nach<br />
Flugzeugemissionen und an<strong>der</strong>en Emittenten – erfolgen.<br />
Es ist nicht Gegenstand dieses Gutachtens, die Zusatzimmissionen durch den bei<br />
Ausbau des Flughafens zu erwartenden steigenden Kfz-Verkehrs zu berücksichtigen.<br />
Dennoch weisen wir nachdrücklich darauf hin, daß <strong>der</strong> zusätzliche Kfz-Verkehr einen<br />
entscheidenden Beitrag zur Gesamt-Immissionsbelastung leisten wird.<br />
Nicht <strong>für</strong> alle Parameter, <strong>für</strong> die erste Befunde am Flughafen vorliegen, liegen Immissionskonzentrationen<br />
im weiteren Umfeld des Flughafens vor. Ersatzweise wird dann<br />
auf unser Gutachten vom 18.06.1999 verwiesen, in dem Immissionsdaten an<strong>der</strong>er<br />
Regionen Deutschlands aufgeführt sind.<br />
Tabelle 8 faßt die <strong>für</strong> den Flughafen vorliegenden Immissionskonzentrationen im<br />
Vergleich zu unseren Umweltstandards und üblicherweise in Deutschland vorkommenden<br />
Immissionen (Jahresmittelwerte) zusammen.<br />
52
Tabelle 8: Luftschadstoffkonzentrationen am Flughafen und in seiner Umgebung<br />
im Vergleich zu Umweltstandards und Immissionen in ländlichen<br />
Gebieten und Ballungsräumen Deutschlands (Angaben in µg/m³)<br />
Substanz Umwelt- Messung Messung Frankfurter Berechnung Berechnung Übliche Übliche<br />
standard Flughafen Flughafen Raum FlugzeugFlugzeugKonzentra- Konz. in<br />
(TÜV, 1999) (HLFU, (HLFU, immisionenimmissionentionen in ländl. Ge-<br />
1999a,b) 1999a,b) am Flughafen im Umland deutschen bieten<br />
(Janicke 1998; (Janicke 1998; Städten Deutsch-<br />
Büchen 1999) Büchen 1999)<br />
lands<br />
Benzol 2,5 2,1 - 3,1 5 - 8 0,2 - 3,0 0,1 5-20
Umweltbundesamtes werden die Benzolimmissionen in Zukunft aufgrund <strong>der</strong> Reduzierung<br />
von Benzol im Kraftstoff weiter sinken (UMLANDVERBAND FRANKFURT,<br />
1999).<br />
5.2 Ethylbenzol<br />
Die Ethylbenzolkonzentrationen am Flughafen liegen deutlich unter unserem Umweltstandard<br />
(10 µg/m³). Wie Tabelle 8 zeigt, weisen ländliche Gebiete niedrigere<br />
Ethylbenzolkonzentrationen (
5.6 Styrol<br />
Der nach BÜCHEN (1999) berechnete Anteil <strong>der</strong> Flugzeugimmissionen an <strong>der</strong> Gesamtbelastung<br />
des Flughafengeländes ist auch beim Styrol größer als die vom TÜV<br />
(1999) auf dem Flughafengelände gemessene Gesamtimmission. Styrolgehalte,<br />
wie sie in deutschen Städten vorkommen (0,5-17 µg/m³) werden am Flughafen nicht<br />
erreicht. Der von uns genannte Umweltstandard (1 µg/m³) wird deutlich unterschritten.<br />
5.7 Toluol<br />
Die Toluolkonzentrationen sind im Frankfurter Raum deutlich höher als im Bereich<br />
des Flughafens, in beiden Fällen aber unter dem von uns vorgeschlagenen Umweltstandard<br />
(30 µg/m³). Der Beitrag <strong>der</strong> Flugzeugemissionen an <strong>der</strong> Gesamtbelastung<br />
ist nach Berechnungen von BÜCHEN (1999) zumindest <strong>für</strong> das Umland des<br />
Flughafens zu vernachlässigen.<br />
5.8 Xylole<br />
Die Situation bei Xylolen ist mit <strong>der</strong> von Toluol vergleichbar: Die Xylolbelastung im<br />
Frankfurter Raum und in an<strong>der</strong>en deutschen Städten (7-50 µg/m³) sind höher als die<br />
auf dem Flughafen nachgewiesenen Konzentrationen, wobei <strong>der</strong> Anteil <strong>der</strong> Triebwerksemissionen<br />
an <strong>der</strong> Gesamtbelastung am Flughafen nach BÜCHEN (1999) re-<br />
lativ hoch ist. Unser Umweltstandard (30 µg/m³) wird deutlich unterschritten.<br />
5.9 Ozon<br />
Die Ozonkonzentrationen am Flughafen und im Umland sind vergleichbar und in <strong>der</strong><br />
Größenordnung <strong>der</strong> üblicherweise in deutschen Städten nachgewiesenen Konzentrationen<br />
(20-50 µg/m³). Dies ist auch zu erwarten, da durch die hohen NO-<br />
Emissionen <strong>der</strong> Triebwerke am Flughafen Ozon abgebaut wird (Ozon bildet sich zeitund<br />
ortsversetzt in Entfernungen bis hin zu 100 km). Unser Umweltstandard wird<br />
im Jahresmittel am Flughafen selbst, aber auch in <strong>der</strong> Umgebung zur Zeit unterschritten.<br />
Seit Anfang <strong>der</strong> 80er Jahre ist bei Stickstoffoxiden als Vorläufersubstanzen <strong>der</strong><br />
Ozonbildung und bei Ozon keine nennenswerte Abnahme feststellbar. Für Ozon<br />
55
zeichnet sich seit 1992 ein stagnierendes Konzentrationsniveau ab. Die steigenden<br />
Emissionen von Stickoxiden durch den Flugverkehr werden zu einer erhöhten Ozonbildung<br />
im Umland führen (HLFU, 1999).<br />
5.10 Kohlenmonoxid<br />
Die CO-Messungen am Flughafen zeigen Konzentrationen unterhalb <strong>der</strong> im Frankfurter<br />
Raum o<strong>der</strong> an<strong>der</strong>en deutschen Städten gemessenen CO-Gehalte. Nach Berechnungen<br />
von BÜCHEN (1999) beträgt <strong>der</strong> Anteil <strong>der</strong> Triebwerksemissionen an<br />
den Immissionen am Flughafengelände etwa 50%. Unser Umweltstandard (5000<br />
µg/m³) wird unterschritten.<br />
Die Immissionssituation gegenüber Kohlenmonoxid zeigt nach <strong>der</strong> HLFU (1999) hessenweit<br />
seit 1987 eine abnehmende Tendenz.<br />
5.11 NO2<br />
Tabelle 8 zeigt die große Bedeutung <strong>der</strong> NO2-Immissionen <strong>für</strong> die Flughafenregion,<br />
aber auch <strong>für</strong> die Umgebung. Sowohl am Flughafen selbst, als auch im Frankfurter<br />
Raum wird <strong>der</strong> von uns genannte Umweltstandard (20 µg/m³) erheblich überschritten.<br />
Der Flughafen stellt eine bedeutende Quelle <strong>für</strong> Stickoxide dar, wie auch die Be-<br />
rechnungen von BÜCHEN (1999) bestätigen.<br />
Die NOx-Emissionen des Flugverkehrs steigen schneller als die Zahl <strong>der</strong> Flugzeuge.<br />
Gründe sind die steigende Größe <strong>der</strong> Flugzeuge und die Triebwerksoptimierung, die<br />
die Konzentrationen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen und CO reduziert, die<br />
NOx-Emissionen aber ansteigen läßt (HLFU, 1999).<br />
Bei Einbeziehung des gesamten Kfz-Verkehrs in <strong>der</strong> Region Untermain macht <strong>der</strong><br />
Flugverkehr ca. 10% <strong>der</strong> NOx-Emissionen aus (HLFU, 1999). Da die NOx- Emissionen<br />
des Autoverkehrs nicht mehr ansteigen werden (HLFU, 1999), wird <strong>der</strong> Anteil<br />
<strong>der</strong> Flugzeuge an den NOx-Emissionen mit zunehmendem Flugverkehr größer werden.<br />
Im unmittelbaren Flughafenumfeld ist <strong>der</strong> Flugverkehr nach <strong>der</strong> HLFU (1999)<br />
schon jetzt die dominante Emissionsquelle <strong>für</strong> NOx.<br />
56
Nach <strong>der</strong> Europäischen Luftqualitätsleitlinie (1999) gilt <strong>für</strong> NO2 ab 2010 ein Grenzwert<br />
von 40 µg/m³. Auf dem Flughafengelände (und auch im Frankfurter Raum) wird<br />
dieser ab 2010 gültige Grenzwert zur Zeit überschritten (HLFU und ÖKOINSTI-<br />
TUT,1999).<br />
Wir halten die Stickoxidbelastungen <strong>für</strong> das wesentliche Luftschadstoffproblem<br />
am Frankfurter Flughafen. Aus toxikologischer Sicht sind dringend Min<strong>der</strong>ungsmaßnahmen<br />
zu ergreifen. Zusätzliche Stickoxidbelastungen durch eine<br />
neue Start- und Landebahn sind nur im Bereich <strong>der</strong> von uns in Kapitel 6 genannten<br />
Konzentrationen zulässig.<br />
5.12 SO2<br />
Auch wenn Messungen im Frankfurter Raum Werte zeigen, die höher als die am<br />
Flughafengelände (und höher als unser Umweltstandard (10 µg/m³)) sind, liegt die<br />
SO2-Konzentration im Flughafenbereich im Bereich unserer Umweltstandards.<br />
Zusätzliche Belastungen durch den Bau einer neuen Start- und Landebahn sind sehr<br />
kritisch zu betrachten.<br />
Die Immissionssituation gegenüber Schwefeldioxid zeigt hessenweit seit 1987 eine<br />
abnehmende Tendenz (HLFU, 1999).<br />
57
6 Ermittlung <strong>der</strong> duldbaren Zusatzbelastungen<br />
In <strong>der</strong> TA-Luft (1986) wird davon ausgegangen, daß durch die Zulassung einer neuen<br />
Anlage die Immissionen nicht geregelter Stoffe maximal um 1% <strong>der</strong> offiziellen<br />
Grenzwerte steigen dürfen. In Anlehnung daran gehen wir davon aus, daß die durch<br />
die neue Start- und Landebahn bedingte Zusatzimmissionen unter 1% unserer Umweltstandards<br />
liegen.<br />
Tabelle 9 enthält die aus unserer Sicht duldbaren Zusatzbelastungen durch die geplante<br />
Start- und Landebahn.<br />
Tabelle 9: Duldbare Zusatzbelastungen (Jahresmittelwerte im unmittelbaren<br />
Flughafenumfeld) in Zusammenhang mit dem Ausbau einer neuen<br />
Start- und Landebahn<br />
Parameter Vorsorgewert Quelle duldbare<br />
stungZusatzbela-<br />
Benz(a)pyren 0,6 ng/m³ KRUSE (1996) 6 fg/m²<br />
Benzol 2,5 µg/m³ LAI (1992) 0,025 µg/m³<br />
Ethylbenzol 10 µg/m (Berechnung aus ADI) 0,1 µg/m³<br />
Mesitylen -<br />
Naphthalin 1,3 µg/m³ VICTORIN (1993) 0,013 µg/m³<br />
Phenol 14 µg/m³ FOBIG (1993) 0,14 ng/m³<br />
Styrol 1 µg/m³ KÜHLING & PETERS (1994) 10 ng/m³<br />
Toluol 30 µg/m³ LAI (1996) 0,3 µg/m³<br />
Xylole 30 µg/m³ KRUSE (1996) 0,3 µg/m³<br />
Ozon 1<br />
60 µg/m³ WIEBEN & KRUSE (1994) 0,6 µg/m³<br />
CO 5 mg/m³ KÜHLING & PETERS (1994) 50 µg/m³<br />
SO2 10 µg/m³ KRUSE (1996) 0,1 µg/m³<br />
NO2 20 µg/m³ KRUSE (1996) 0,2 µg/m³<br />
1: Der Ozon-Vorsorgewert muß vor allem im weiteren Umfeld des Flughafens<br />
Ob die zusätzlichen Immissionen durch eine neue Start- und Landebahn unter<br />
1% unserer Umweltstandards liegen werden, muß anhand <strong>der</strong> erwarteten Ergebnisse<br />
des Forschungsvorhabens des Umweltbundesamtes geprüft werden.<br />
58
7 Zusammenfassung<br />
Nach Auswertung vorliegen<strong>der</strong> Daten zu Triebwerksemissionen wurden von uns im<br />
Gutachten vom 18.06.1999 toxikologisch relevante organische Triebwerksemissionen<br />
ermittelt. In <strong>der</strong> Folge sollten nun die zusätzlichen triebwerksrelevanten Immissionen<br />
einer geplanten Start- und Landebahn hinsichtlich toxikologischer Risiken <strong>für</strong><br />
die Gesundheit <strong>der</strong> betroffenen Anwohner und <strong>der</strong> Ökosysteme abgeschätzt werden.<br />
Dazu war es notwendig, die Immissionen am Flughafen, aber auch in <strong>der</strong> weiteren<br />
Umgebung zu beschreiben.<br />
Seit 24. September werden vom TÜV Süddeutschland (1999) ausgewählte triebwerksrelevante<br />
Immissionen (Ethylbenzol, Styrol, Mesitylen, Naphthalin und Phenol)<br />
auf dem Flughafengelände gemessen; erste Ergebnisse liegen vor. Darüber hinaus<br />
wurden von <strong>der</strong> HLFU (1992a,b, 1993, 1995 und 1999) Immissionsmessungen auf<br />
dem Flughafengelände selbst bzw. in <strong>der</strong> Umgebung (anorganische Gase und BTX)<br />
durchgeführt (Ist-Zustand). Außerdem wurden von BÜCHEN (1999) behelfsweise<br />
triebwerksrelevante Immissionen (Zusatzbelastungen durch den Flugzeugverkehr)<br />
<strong>für</strong> das Flughafengelände und <strong>für</strong> das Umland abgeschätzt. Ein Modell zur Berechnung<br />
<strong>der</strong> Zusatzimmissionen durch eine neue Start- und Landebahn, die neben den<br />
Triebwerksemissionen auch den zusätzlichen Kfz-Verkehr berücksichtigt, wird zur<br />
Zeit im Auftrag des Umweltbundesamtes im Rahmen eines Forschungsvorhabens<br />
erarbeitet; Ergebnisse liegen noch nicht vor.<br />
Zur toxikologischen Beurteilung <strong>der</strong> gemessenen Immissionen auf dem Flughafen<br />
und in <strong>der</strong> Umgebung sowie <strong>der</strong> durch die geplante neue Landebahn zusätzlich zu<br />
erwartenden Immsissionen werden <strong>für</strong> triebwerksrelevante Schadstoffe und <strong>für</strong><br />
Schadstoffsekundärprodukte (Photooxidantien) bestehende Grenz- und Richtwerte<br />
genannt und vorsorgeorientierte Umweltstandards erarbeitet. Anschließend wird auf<br />
die möglichen Wechselwirkungen <strong>der</strong> Schadstoffe eingegangen. Ohne Kenntnis<br />
verläßlicher Zusatzimmissionen (Modellrechnungen des UBA) können wir die Konzentrationen<br />
<strong>der</strong> durch Wechselwirkungen entstandenen Photooxidantien (z.B.<br />
Ozon), die in bis zu 100 km Entferung vom Flughafen auftreten können, nicht angeben.<br />
59
Vergleicht man die <strong>der</strong>zeitigen Immissionen auf dem Flughafengelände und in <strong>der</strong><br />
Umgebung mit den von uns genannten Umweltstandards und mit Belastungen an<strong>der</strong>er<br />
Regionen, wird deutlich, daß Benzol und NO2 die größte Rolle spielen. Bei diesen<br />
Verbindungen sind die <strong>der</strong>zeitigen Belastungen auf den Flughafen und in <strong>der</strong> Umgebung<br />
bereits höher als unsere Umweltstandards. Hier sind Min<strong>der</strong>ungsmaßnahmen<br />
zu ergreifen. Die Belastungen durch SO2 auf dem Flughafengelände liegen im Bereich<br />
unserer Vorsorgewerte und sind deshalb kritisch zu bewerten. Auch die Ozonkonzentrationen<br />
sind im Umland, (aber auch auf dem Flughafen selbst), in einem <strong>für</strong><br />
die Vegetation kritischen Bereich. Nach den <strong>der</strong>zeit vorliegenden Ergebnissen spielen<br />
die übrigen triebwerksrelevanten Immissionen <strong>für</strong> die Region nur eine untergeordnete<br />
Rolle. Wir empfehlen, als Leitverbindungen Benzol und NOx an einem mit<br />
Lufthygienikern abzusprechenden Meßpunkt auf dem Flughafengelände regelmäßig<br />
zu messen. Außerdem sollten im Umland die Ozonkonzentrationen an ausgewählten<br />
Meßpunkten untersucht werden.<br />
Zusatzimmissionen durch eine geplante Start- und Landebahn können von uns ohne<br />
die Ergebnisse des UBA-Forschungsvorhabens nicht bewertet werden. In Anlehnung<br />
an die TA-Luft (bei Neuzulassung von Anlagen dürfen Immissionen nicht geregelter<br />
Stoffe um maximal 1% <strong>der</strong> offiziellen Grenzwerte steigen) halten wir die durch die<br />
geplante Start- und Landebahn bedingten Zusatzimmissionen im Bereich des Flug-<br />
hafengeländes in Höhe von 1% unserer vorsorgeorietierten Umweltstandards <strong>für</strong> tolerabel.<br />
Diese Aussage gilt auch <strong>für</strong> Photooxidantien im weiteren Umfeld des Flug-<br />
hafens (s. Tabelle 10). Ob die duldbaren Zusatzbelastungen unterhalb <strong>der</strong> zu<br />
erwartenden Zusatzbelastungen durch die neue Start- und Landebahn liegen, muß<br />
nach Vorliegen <strong>der</strong> Ergebnisse des Forschungsvorhabens des Umweltbundesamtes<br />
geprüft werden.<br />
Auch wenn es nicht Gegenstand dieses Gutachtens war, die Zusatzimmissionen<br />
durch den zusätzlichen Kfz-Verkehr zu berücksichtigen, weisen wir nachdrücklich<br />
darauf hin, daß dieser einen entscheidenden Beitrag zur Gesamtimmission leisten<br />
wird.<br />
60
Tabelle 10: Duldbare Zusatzbelastungen (Jahresmittelwerte im unmittelbaren<br />
Flughafenumfeld) in Zusammenhang mit dem Ausbau einer neuen<br />
Start- und Landebahn<br />
Parameter Vorsorgewert duldbare<br />
satzbelastungZu-<br />
Benz(a)pyren 0,6 ng/m³ 6 fg/m²<br />
Benzol 2,5 µg/m³ 0,025 µg/m³<br />
Ethylbenzol 10 µg/m 0,1 µg/m³<br />
Mesitylen -<br />
Naphthalin 1,3 µg/m³ 0,013 µg/m³<br />
Phenol 14 µg/m³ 0,14 ng/m³<br />
Styrol 1 µg/m³ 10 ng/m³<br />
Toluol 30 µg/m³ 0,3 µg/m³<br />
Xylole 30 µg/m³ 0,3 µg/m³<br />
Ozon 1<br />
60 µg/m³ 0,6 µg/m³<br />
CO 5 mg/m³ 50 µg/m³<br />
SO2 10 µg/m³ 0,1 µg/m³<br />
NO2 20 µg/m³ 0,2 µg/m³<br />
1: Der Ozon-Vorsorgewert muß vor allem im weiteren Umfeld des Flug-<br />
hafens eingehalten werden<br />
61
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HLFU (Hessische Landesanstalt <strong>für</strong> Umwelt):<br />
Immissionen gasförmiger Luftschadstoffe im Untersuchungsgebiet Untermain, Datenband<br />
Stichprobenmeßprogramm Untermain-Ost 1992, Wiesbaden, Oktober 1993<br />
HLFU (Hessische Landesanstalt <strong>für</strong> Umwelt):<br />
Immissionen gasförmiger Luftschadstoffe im Untersuchungsgebiet Untermain, Datenband<br />
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EG-Richtlinie 1985:<br />
Richtlinie des Rates vom 7. März 1985 über Luftqualitätsnormen <strong>für</strong> Stickstoffdioxid<br />
(85/203/EWG), Amtsblatt <strong>der</strong> Europäischen Gemeinschaften Nr. L 87/1<br />
EG-Richtlinie 1992:<br />
Richtlinie 92/72 EWG des Rates vom 21. September 1992 über die Luftverschmutzung<br />
durch Ozon, Amtsblatt <strong>der</strong> Europäischen Gemeinschaften Nr. L 297/1 vom<br />
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VDI (Verein Deutscher Ingenieure):<br />
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VDI (Verein Deutscher Ingenieure):<br />
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73
9 Abkürzungsverzeichnis<br />
AAAC Acceptable ambient air concentration<br />
AALG Ambient air level goals<br />
ACGIH American Conference of Governmental Industrial Hygienists<br />
ADI Acceptable daily intake<br />
ATSDR Agency for Toxic Substances and Disease Registry<br />
BImSchV Bundes – Immissionsschutz - Verordnung<br />
BTEX Benzol, Toluol, Ethylbenzol, Xylole<br />
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft<br />
EPA Environmental protection agency<br />
LAI Län<strong>der</strong>ausschuss <strong>für</strong> Immissionsschutz<br />
LOAEL Lowest observable adversed effect level<br />
LOEL Lowest observable effect level<br />
MAC Maximium acceptable concentration<br />
MAK Maximale Arbeitsplatzkonzentration<br />
MCM Master Chemical Mechanism<br />
MIK Maximale Immissionskonzentration<br />
NMHC Non methane hydrocarbons<br />
NO Stickstoffmonoxid<br />
NO2 Stickstoffdioxid<br />
NOx Stickoxide (hauptsächlich NO und NO2)<br />
NOEL No observable effect level<br />
OEL Occupational exposure level<br />
PAK Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (= PAH)<br />
PAN Peroxyacetylnitrat<br />
PEL Permissible exposure level<br />
POCP Photochemical ozone creation potential<br />
PPCP Photochemical PAN creation potential<br />
PPN Peroxypropionylnitrat<br />
RfC Inhalation reference concentration<br />
RIVM Rijksinstituut voor Voldsgezondheid en Miieuhygiene (NL)<br />
TA-Luft Technische Anleitung zur Reinhaltung <strong>der</strong> Luft<br />
74
TLV Threshold limit value<br />
TRK Technische Richtkonzentration<br />
TWA Time weighted average<br />
VDI Verein Deutscher Ingenieure<br />
VOC Volatile organic compounds<br />
WHO World Health Organisation<br />
75