Luftschadstoffmessungen im Bodenseeraum und der Ostschweiz
Um die verkehrsunabhängige Hintergrundbelastung der Luft am Bodenseeufer zu erfassen, wurde in Arbon auf der Mole im Rahmen des Projekts Bodensee 2022/23 eine temporäre Luftqualitätsmessstation eingerichtet. Der Standort in Arbon auf der Mole ist meteorologisch stark durch den Bodensee geprägt, insbesondere durch ausgeprägte Land-/Seewindsysteme, temperaturausgleichende Effekte des Sees und häufige Inversionslagen, welche den vertikalen Luftaustausch hemmen und zur Anreicherung von Luftschadstoffen beitragen können. Ergänzend zu den Online-Messungen (Stickstoffdioxid (NO2), Ozon (O3), Feinstaub (PM2.5)) in Arbon und weiteren Messstationen von Ostluft wurden im gesamten Bodenseeraum NO2-Passivsammler eingesetzt sowie an ausgewählten Standorten Feinstaub-, Russ- und PAH-Analysen durchgeführt.
Die Stickstoffdioxid-Konzentrationen (NO2) lagen an der Messstation Arbon Mole nur geringfügig unter jenen der urbanen, wenig verkehrsbelasteten Standorten Konstanz und Weinfelden. Ursache hierfür ist vor allem der abendliche Landwind, der Emissionen aus dem Siedlungsgebiet mit geringer Windgeschwindigkeit zur Mole transportiert. Im Vergleich zu urbanen, stark verkehrsbelasteten Standorten in St. Gallen, Goldach, Romanshorn oder Kreuzlingen blieben die Konzentrationen jedoch deutlich tiefer und eindeutig unter dem Jahresmittel-Grenzwert von 30 µg/m3. Saisonal zeigten sich erhöhte NO2-Werte im Winter, bedingt durch Heizemissionen, häufigere Inversionslagen und geringere Durchlüftung (Abb. 1).
Winter (DJF)
Sommer (JJA)
Abb. 1: NO2-Tagesgang gemittelt für die Winter- und Sommermonate 2022 und 2023 - an den Standorten Arbon Mole, St.Gallen Blumenbergplatz (Stadt), St.Gallen Stuelegg (Höhenstandort)
Langzeitmessreihen seit 1989 belegen einen kontinuierlichen Rückgang der NO2-Belastung nach 2016, was mit strengeren Abgasnormen und allenfalls auch strukturellen Veränderungen im Verkehrssektor in Zusammenhang steht (Abb. 2).
Abb. 2: NO2-Passivsammlermessreihen: links: Kanton Thurgau; rechts: Kanton St. Gallen
Die Ozon-Konzentrationen (O3) wiesen an der Messstation Arbon Mole einen Tagesgang mit ähnlich hohen Konzentrationen auf wie die urbanen Standorte St. Gallen, Konstanz und Weinfelden (Abb. 3). Deutliche Unterschiede der Ozonkonzentrationen traten dagegen zwischen urbanen, ländlichen und erhöht gelegenen Standorten auf. Überschreitungen des Stundenmittel-Grenzwertes von 120 µg/m3 traten an der Messstation Arbon Mole (2022: 290 h) weniger häufig auf als an Höhenstationen (St. Gallen Stuelegg: 2022: 430 h). Verantwortlich für die tiefere Anzahl Überschreitungen ist die Ozon-Abbaureaktion (NO + O3 => NO2), welche an verkehrsnahen Standorten stattfindet. Weiter ist die Ozonbelastung wesentlich beeinflusst durch die Witterung, insbesondere durch Sonneneinstrahlung und sommerliche Hochdrucklagen.
Sommer (JJA)
Abb. 3: O3-Tagesgang - gemittelt für die Sommermonate Juni, Juli und August 2022 - an den Standorten Arbon Mole, Konstanz, Weerswilen, Weinfelden, St.Gallen Stuelegg, St.Gallen Blumenbergplatz
Die Feinstaub-Belastung PM2.5 lag an der Messstation Arbon Mole mit Jahreswerten zwischen 8 und 9 µg/m3 wie an allen anderen Messstationen unter dem Jahresgrenzwert von 10 µg/m3. Regional zeigten sich vergleichbare Konzentrationsniveaus mit etwas niedrigeren Werten an höher gelegenen Standorten. PM2.5 bleibt als Schwebestaub lange in der Atmosphäre und kann weit transportiert werden, was zu einer relativ homogenen Verteilung führt. Der Einfluss lokaler Quellen macht nur einen kleinen Anteil am gesamten PM2.5 aus. Die höchsten Belastungen traten im Winter und im Frühling auf, wobei Heizemissionen, Inversionslagen sowie während März 2022 der Import belasteter Luftmassen aus Osteuropa dafür verantwortlich waren.
Die Analyse von PM2.5 auf polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAH)
zeigte, dass Benzo[a]pyren (BaP) den grössten Beitrag zur Gesamttoxizität aller gemessenen PAHs aufweist, sowohl an der Messstation Arbon Mole, als auch an den Messstationen Goldach und Wittenbach. BaP stammt hauptsächlich aus der Holzverbrennung und weist diese als dominierende Emissionsquelle aus. Die Konzentrationen variierten zwischen den beiden Messjahren, was im Wesentlichen auf unterschiedliche meteorologische Bedingungen und die Häufigkeit von Inversionslagen zurückzuführen ist. Wegen der Kanzerogenität gilt das Minimierungsgebot und die Ergebnisse zeigen deutlich die gesundheitliche Relevanz von Holzverbrennungsemissionen in der kalten Jahreszeit.
Die Konzentrationen von elementarem Black Carbon (eBC) / Russ, wurden massgeblich durch den Strassenverkehr beeinflusst, zeigten jedoch im Winter eine deutliche Zusatzbelastung durch Holzheizungen. An der Messstation Arbon Mole lagen die Jahresmittelwerte von 0.22 bis 0.41 µg/m3 klar über dem von der Eidgenössischen Kommission für Lufthygiene (EKL) empfohlene Zielwert von 0.1 µg/m3, an stark befahrenen Strassen lagen die Werte mit bis zu 0.81 µg/m3 zudem noch deutlich höher. In Arbon wurde im Winter abends ein markanter Anstieg der eBC-Konzentrationen beobachtet, verursacht durch den Transport von Emissionen aus dem Siedlungsgebiet bei südwestlichen Windlagen. Die Aufteilung der eBC-Konzentrationen nach Quellen (Abb. 4) zeigte, dass der fossile Anteil (eBC2.5.fossil fuel) über das Jahr wenig variiert, während der Anteil aus Holzverbrennung (eBC2.5.wb. wood burning) stark temperatur- und saisonabhängig war.
Winter (DJF)
Sommer (JJA)
Abb. 4: Elementarer Black Carbon (eBC; Russ)-Tagesgang gemittelt für die Winter- und Sommermonate 2022 - am Standort Arbon Mole (ARBM): eBC: Total, eBC.wb: Anteil aus Holzverbrennung, eBC.ff: Fossiler Anteil Winter (Dez, Jan, Feb) Sommer(Juni, Juli, Aug)
Die Messungen ultrafeiner Partikel (UFP) verdeutlichten, dass punktuelle Ereignisse wie das Oldtimertreffen 2022 an der Mole in Arbon zu erheblichen kurzfristigen Erhöhungen der UFP-Konzentration gleichzeitig mit Russ und Feinstaub führen können, selbst in einiger Entfernung zur Quelle.
Insgesamt bestätigen die Messungen, dass die Luftqualität im Bodenseeraum überwiegend die gesetzlichen Anforderungen erfüllt. Sie wird stark durch meteorologische Bedingungen, Heizemissionen, Verkehr sowie episodische Ferntransporte beeinflusst. Besonders im Winterhalbjahr bleiben Holzverbrennung und Inversionslagen zentrale Faktoren für erhöhte Belastungen mit gesundheitsrelevanten Luftschadstoffen. Detailliertere Informationen zu diesem Messprojekt von Ostluft finden Sie im ausführlichen Bericht “Bericht Projekt Bodensee”.
