Jahresbericht 2020

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

Die deutliche Abnahme der Jahresmittelwerte beim Feinstaub PM10 seit Messbeginn wurde fortgesetzt. Der Jahresmittel-Grenzwert von 20 µg/m³ wurde an allen Messstandorten in der Ostschweiz eingehalten. An den beiden stark verkehrsgeprägten städtischen Messstationen Zürich Rosengartenstrasse und Schimmelstrasse wurden die höchsten Jahresmittel mit 15 µg/m³ gemessen. In ländlichen Gebieten und besonders in höheren Lagen ist die PM10-Feinstaubbelastung zwischen 7 und 11 µg/m³ am geringsten. In den letzten fünfzehn Jahren hat die PM10-Feinstaubbelastung, bezogen auf die Jahresmittelwerte, um mehr als ein Drittel abgenommen.

Eine Entlastung wurde auch bei den Tagesmittelwerten festgestellt. Sowohl die Höhe der maximalen PM10-Tagesmittelwerte als auch die Anzahl Überschreitungen des Tagesmittel-Grenzwertes von 50 µg/m³ haben abgenommen.

Zur deutlichen Entlastung tragen die umgesetzten Massnahmen bei den Holzfeuerungen und in der Industrie sowie die Dieselpartikelfilter bei PW's und Nutzfahrzeugen bei. Der Minderungseffekt wird auch verstärkt durch den Rückgang von Inversionslagen in den letzten Jahren. Das sind Witterungsphasen, während denen das Mittelland lange Zeit unter einer kalten Hochnebeldecke liegt. Bei solchen Inversionslagen ist der Luftaustausch stark eingeschränkt und in der Folge reichern sich die Abgase aus dem Verkehr, den Feuerungen sowie Industrie und Gewerbe in den bodennahen Luftschichten an. Werden die Inversionen durch häufige Luftwechsel immer wieder aufgelöst, reichern sich die Schadstoffe in der bodennahen Luftschicht weniger an. Das Frühjahr 2020 war überdurchschnittlich warm und stürmisch. Die Heizperiode verkürzte sich durch die milden Temperaturen und mehrere Sturmtiefs führten zu einem starken Luftaustausch und tiefen Feinstaubbelastungen. Auch der Sommer und Herbst waren überdurchschnittlich mild. Erst zum Jahresende traten zeitweilig Inversionen und dadurch erhöhte Feinstaubkonzentrationen auf.

Tabellen Entwicklung der PM10-Jahreswerte

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

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

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

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

Tabelle Entwicklung der PM2.5-Jahreswerte

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

In den Siedlungsgebieten wurden 2020 Russ-Jahresmittelwerte zwischen 0.2 und 1.6 µg/m³ gemessen. Infolge des milden Winters hat sich die Abnahme der Russbelastung an den meisten Standorten ähnlich der Feinstaubbelastung weiter fortgesetzt. Die reduzierte Verkehrsaktivität während der Sars-CoV-2 Pandemie führte im Frühjahr an besonders verkehrsbelasteten Standorten wie z.B. Opfikon Balsberg lokal zu tieferen Russbelastungen als erwartet.

In den letzten zehn Jahren konnte die Russbelastung an den stärker belasteten Standorten mehr als halbiert werden. Dazu haben unter anderem die Partikelfilter bei dieselbetriebenen PWs, Lastwagen und Bussen sowie Partikelfilter bei grossen Holzfeuerungen beigetragen. Zur Erreichung des Zielwertes sind auch weitere Massnahmen nötig, wie beispielsweise die Filterpflicht auch bei dieselbetriebenen Arbeitsgeräten und Traktoren. Eine Herausforderung bleibt auch die Emissionsminderung bei den Holzfeuerungen, die vor allem in der Anfeuerungsphase sowie beim Gluterhalt häufig sehr hohe Schadstoffemissionen verursachen.

Tabellen Entwicklung der Russ eBC-Jahreswerte

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

Die Entwicklung der Belastung durch Stickstoffdioxid (NO₂) zeigt ein uneinheitliches Bild. An den Standorten mit mässiger Belastung setzte sich die Verbesserung kontinuierlich fort. Nach der Stagnation der Jahresmittelwerte für NO₂ und Stickstoffmonoxid (NO) von 2008 bis 2013 an stark verkehrsbelasteten Standorten setzt sich im Jahr 2020 auch hier ein Rückgang fort.

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

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

An Standorten ohne direkten Verkehrseinfluss unterscheidet sich die Belastung je nach Siedlungsdichte und Höhenlage. Während der Jahresdurchschnitt auf dem Land über 700 m ü. M. bei etwa 5 µg/m³ liegt, ist die Grundbelastung im Zentrum der Stadt Zürich (400 m ü. M.) rund zwei- bis viermal höher.

Tabellen Entwicklung der NO₂-Jahreswerte (Messstationen)

Zusammenstellung der NO₂-Jahresmittelwerte (Passivsammler)

Das Sommerhalbjahr 2020 wurde nach einem feuchten Juni von einem sonnigen Sommer bis in den September geprägt. Dies wirkte sich auf die Ozonbelastung im OSTLUFT-Gebiet aus. Die Überschreitungen des Stundenmittel-Grenzwertes wie auch die Belastungsspitzen waren aber geringer als im Vorjahr und in den Hitzesommern 2003 und 2018.

Während hochsommerlicher Wetterlagen wird in der Luft viel Ozon aus Stickstoffdioxid und weiteren Luftschadstoffen gebildet. Bei sonnigen Schönwetterphasen steigt die nachmittägliche Ozonbelastung von Tag zu Tag an und überschreitet rasch grossflächig den Stundenmittel-Grenzwert von 120 µg/m³. Die höchsten Ozonstundenmittelwerte wurden mit 160 bis 175 µg/m³ an den nicht unmittelbar verkehrsexponierten Stationen im Grossraum Zürich - Winterthur gemessen. In der übrigen Ostschweiz blieben die maximalen Stundenmittel unter der Marke von 160 µg/m³. Die Spannweite der Ozonbelastung an den verschiedenen Standorten in den tieferen Lagen wird immer schmäler, Auf der Stuelegg oberhalb von St.Gallen und an anderen höher gelegenen ländlichen Standorten wurden wiederum mit knapp 390 Stunden die meisten Überschreitungen des Stundenmittel-Grenzwertes registriert.

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

Tabellen Entwicklung der Ozon-Jahreswerte

Die Belastung der Luft mit Ammoniak (NH₃) bewegt sich seit 20 Jahren auf hohem Niveau ohne einheitliche Tendenz. Das meiste NH₃ stammt aus der intensiven Tierhaltung. In der Stadt ist der Strassenverkehr die Hauptquelle. Ammoniak trägt zur Feinstaubbildung in der Luft bei und ist Hauptbestandteil von übermässigen Stickstoffeinträgen aus der Luft in empfindliche Ökosysteme. Finanzielle Anreize zur Umsetzung von betrieblichen und baulichen Massnahmen zur Verminderung von NH₃-Verlusten in der Landwirtschaft haben noch keine ausreichende Verbesserung bewirkt.

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

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

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