Bodennahe reaktive Stickoxide und Ozon durch Straßenverkehr
Insbesondere in Ballungsräumen beeinflussen die Emissionen des Straßenverkehrs deutlich die Luftqualität. Eine Studie des DLRs zeigt, dass in Europa die Straßenverkehrsemissionen für 50% bis 70% der bodennahen reaktiven Stickoxide verantwortlich sind und dadurch auch für bis zu 16% des bodennahen Ozons.
Die Emissionen des Straßenverkehrs sind eine der größten Quellen für Stickoxide in urbanen Gebieten und beeinflussen so direkt die Luftqualität. Neben diesem direkten Einfluss auf die Luftqualität, führen Stickoxide auf Grund von photochemischen Prozessen, zusammen mit Kohlenmonoxid, Methan und anderen leicht flüchtigen Kohlenwasserstoffen, zur Bildung von troposphärischem Ozon. Ozon beeinträchtigt als Reizgas die Luftqualität und beeinflusst, da es strahlungsaktiv ist, auch das Klima.
Forscher des DLR-Institutes für Physik der Atmosphäre haben in Kooperation mit der Universität Bonn den Einfluss der Straßenverkehrsemissionen auf Ozon und seine Vorläuferstoffe im Detail für Europa und Deutschland untersucht. Hierbei kam ein innovativer Modelansatz zum Einsatz, in welchem das neu entwickelte globale-regionale Klima-Chemie Modell MECO(n) mit einer Methode zur Markierung von Spurengasen ausgestattet wurde.
Die Ergebnisse der Studie unterstreichen den enormen Beitrag der Straßenverkehrsemissionen zu dem Budget des reaktiven Stickstoffs (NOy) in Europa. Demnach lassen sich 50 – 70 % des bodennahen reaktiven Stickoxids in Europa auf Emissionen des Straßenverkehrs zurückführen. Am größten sind die Anteile des Straßenverkehrs an den absoluten Werten der reaktiven Stickoxide unter anderem im Großraum Paris, in Südengland, Westdeutschland und in der Po-Ebene.
Da troposphärisches Ozon viele weitere Quellen als nur die Straßenverkehrsemissionen hat, sind die relativen Beiträge deutlich niedriger als bei den reaktiven Stickoxiden. Sie liegen in Europa im Sommer bei 8 – 16 %. Auffällig ist hierbei insbesondere die unterschiedliche Verteilung der Regionen mit maximalen Beiträgen durch den Straßenverkehr. Während die Beiträge des Straßenverkehres zu den reaktiven Stickoxiden am größten in Regionen mit hohem Verkehrsaufkommen sind, sind die höchsten Beiträge zu Ozon in Norditalien, im Bereich der Po-Ebene, lokalisiert (siehe Abbildung). Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass die Bildung von Ozon auf stark nichtlinearen photochemischen Reaktionen basiert. Neben dem Verhältnis von Ozonvorläuferstoffen zueinander, sind hier insbesondere auch die meteorologischen Bedingungen ausschlaggebend. Für eine sehr effiziente Ozonproduktion werden hohe Temperaturen, viel Sonnenschein und stabile Wetterverhältnisse benötigt. Diese Bedingungen sind entsprechend in Norditalien, in der Po-Ebene, gegeben.
Mit Hilfe der hier vorgestellten Methode und ihrer Ergebnisse lassen sich erfolgversprechende Minderungsmaßnahmen für die Landverkehrsemissionen in Europa identifizieren und evaluieren, um hierdurch eine Verbesserung der Luftqualität zu erreichen.
Absoluter Beitrag (nmol mol-1) der Straßen-verkehrsemissionen zu bodennahen reaktiven Stickoxiden(NOy) im Winter (DJF) und im Sommer (JJA). Rechts: Relativer Beitrag (%) der Straßen-verkehrsemissionen zu boddennahem Ozon. (Grafik: DLR, CC-BY3.0) |