Jahresbericht 2022

Die Entwicklung der PM10-Belastung zeigt weiterhin ein positives Bild. Über die letzten zwanzig 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 2022 an acht Standorten jeweils an einzelnen Tagen überschritten.

Die Jahresmittelwerte beim Feinstaub PM10 haben seit Messbeginn deutlich abgenommen. 2022 blieben die Konzentrationen ähnlich wie in den Vorjahren. Der Jahresmittel-Grenzwert von 20 µg/m³ wurde an allen Messstandorten in der Ostschweiz eingehalten. Am Autobahnstandort Chur A13 wurde das höchste Jahresmittel mit 18 µg/m³ gemessen. In ländlichen Gebieten und besonders in höheren Lagen ist die PM10-Feinstaubbelastung zwischen 9 und 11 µg/m³ am geringsten. In den letzten fünfzehn Jahren hat die PM10-Feinstaubbelastung, bezogen auf die Jahresmittelwerte, um rund 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 im letzten Jahrzehnt deutlich abgenommen. Im Vergleich zum Vorjahr lag 2022 die Zahl der Grenzwertüberschreitungen an sechs Standorten deutlich tiefer und auch die maximalen PM10-Tagesmittelwerte sind zurückgegangen. Im Gegensatz zum Vorjahr spielte 2022 der Eintrag von Saharastaub kaum eine Rolle.

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 2022 war überdurchschnittlich mild und trocken und die Heizperiode war deutlich weniger ausgeprägt als in den Vorjahren. Auch der Herbst 2022 war bis in den November immer wieder sonnig, mild und trocken. Somit traten praktisch keine Inversionen und erhöhte Feinstaubkonzentrationen auf.

Tabellen Entwicklung der PM10-Jahreswerte

Zusätzlich zum Grenzwert für die Feinstaubfraktion PM10 gilt seit 2019 auch ein Jahresmittel-Grenzwert für PM2.5. Im OSTLUFT-Gebiet wurde 2022 an fünfzehn Standorten PM2.5 gemessen.

Bei den Messungen 2022 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 Schimmelstrasse mit einem Jahresmittelwert von etwas über 10 µg/m³. Das tiefste gemessene Jahresmittel betrug knapp 7 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.

Tabellen Entwicklung der PM2.5-Jahreswerte

Feinstaub-Partikel enthalten auch krebserregende Russteilchen (eBC) aus Dieselmotoren und 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 2022 Russ-Jahresmittelwerte zwischen 0.2 und 0.8 µg/m³ gemessen. An einigen Siedlungsstandorten und strassennahen Standorten hat die Russbelastung gegenüber den Vorjahren sogar minimal zugenommen. An den siedlungs- und strassenfernen Standorten ist die Belastung etwa gleichgeblieben. Den Anteil der Witterung oder der Emissionsentwicklung an der kurzfristigen Veränderung ist nicht zu quantifizieren.

Dank der Massnahmen an verschiedenen Quellen hat sich seit 2010 die Russbelastung an den stärker belasteten Standorten deutlich mehr als halbiert. 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 2022 auch an den meisten verkehrsnahen Standorten unterschritten.

Die Entwicklung der Belastung durch Stickstoffdioxid (NO2) zeigt ein uneinheitliches Bild. An den meisten 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 2022 auch hier ein Rückgang mehrheitlich fort.

Bei der Beurteilung der NO2-Belastungen 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 städtische Gebiete entlang von stark befahrenen Verkehrsachsen sowie Autobahnstandorte betroffen: so im Grossraum Zürich-Winterthur sowie in den Städten St. Gallen und Frauenfeld. Dabei spielt auch die Bebauung eine wichtige Rolle. Geschlossene Bebauung erschwert die Durchlüftung, sodass sich die Autoabgase unmittelbar entlang der Strasse anreichern und zu übermässigen Luftbelastungen führen können.

Die Häufigkeit von Tagen mit Grenzwertüberschreitungen an diesen Verkehrsstandorten ist, wie beim Feinstaub, auch von der Häufigkeit und Stärke von Inversionen abhängig. 2022 blieben die NO2-Jahresmittelwerte an den Hintergrundstandorten und den verkehrsbeeinflussten Messstandorten etwa gleich wie im Vorjahr. Der Autobahnstandort Chur A13 zeigte einen leichten Anstieg im Vergleich zu 2021. Der Tagesmittel-Grenzwert von 80 µg/m³ wurde 2022 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 2022 war eines der wärmsten und trockensten seit Jahren. Die langanhaltenden Hitzeperioden wirkten sich auf die Ozonbelastung im OSTLUFT-Gebiet aus. So waren Überschreitungen des Stundenmittel-Grenzwertes deutlich häufiger als in den Vorjahren – aber weniger häufig als im heisseren Sommer 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 bis 177 µg/m³ wurden an den nicht unmittelbar verkehrsexponierten Stationen im Grossraum Zürich gemessen. In der übrigen Ostschweiz blieben die maximalen Stundenmittel unter der Marke von 170 µg/m³. Die Spannweite der Ozonbelastung an den verschiedenen Standorten in den tieferen Lagen wird immer schmäler. An den höher gelegenen Standorten in Siedlungsnähe wie Heubeeribüel über Zürich, Stuelegg oberhalb von St. Gallen sowie Weerswilen bei Weinfelden wurden mit über 300 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 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) und andere kritische stickstoffhaltige Verbindungen. Das NO2 treibt abseits des Entstehungsorts die Ozonbildung wiederum an.

Tabellen Entwicklung der Ozon-Jahreswerte

Die Belastung der Luft mit Ammoniak (NH₃) bewegt sich seit zwanzig 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.

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 (siehe OSTLUFT Jahresbericht 2021 – fünfter Fokusbeitrag "Witterungseinfluss").".

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 7.4 µg/m³ werden in weiteren Naturschutzgebieten in der Ostschweiz auch im Messjahr 2022 Ammoniakbelastungen 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. Messergebnisse zum Gesamt-Stickstoffeintrag werden im folgenden Abschnitt "Stickstoff-Deposition" dargestellt.

Zusammenstellung der Ammoniak-Jahresmittelwerte (Passivsammler)

Stickstoff als wichtiger Nährstoff für Lebewesen ist in der Natur Mangelware. Naturnahe Ökosysteme sind an diese Gegebenheit angepasst. Erst seit gut hundert Jahren hat der Mensch durch die Industrialisierung und die Herstellung von Kunstdünger seine Abhängigkeit von der Mangelware Stickstoff durchbrochen. Dies hat Folgen für naturnahe Ökosysteme, die durch übermässigen Stickstoffeintrag aus der Luft belastetet werden. Nach wiederholten Projektmessungen im Fünfjahres-Rhythmus hat OSTLUFT 2021 die jährliche Messung der Stickstoff-Deposition an sieben Standorten ins Messkonzept aufgenommen.

Die Stickstoff-Deposition (Stickstoff-Gesamteintrag aus der Luft) umfasst den Eintrag von oxidierten und reduzierten Stickstoffverbindungen. Oxidierte Stickstoffverbindungen in der Luft wie Stickstoffdioxid und Nitrat stammen in der Schweiz hauptsächlich aus der Verbrennung fossiler Energieträger für Wärme und Mobilität. Reduzierte Stickstoffverbindungen in der Luft wie Ammoniak und Ammonium stammen hingegen über 90 Prozent aus der Landwirtschaft. Diese reaktiven Stickstoffverbindungen werden hauptsächlich als Gase (Ammoniak, Stickstoffdioxid) und in Feinstaubpartikeln sowie im Regenwasser (Ammonium, Nitrat) in empfindliche Ökosysteme eingetragen.

Die Bandbreite der Stickstoffeinträge aus der Luft ist mit 10 bis 60 kg Stickstoff pro Hektare und Jahr sehr gross. Unterschiede ergeben sich vor allem aus dem Anteil des Ammoniak-Stickstoffs (NH₃-N) der auf die Pflanzen einwirkt. Entsprechend treten hohe Belastungen besonders in den Gebieten mit intensiver Viehwirtschaft auf. Geringer ist die Belastung in Gebieten mit mehr Acker- und Gemüsebau. An fast allen untersuchten Naturschutzflächen und extensiv bewirtschafteten Standorten werden die Critical Loads für empfindliche Ökosysteme aber überschritten.

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

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