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Unser Wissen über Luft ausbauen

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Unser Wissen und Verständnis über die Luftverschmutzung wächst jedes Jahr. Wir haben ein wachsendes Netzwerk an Überwachungsstationen, die Daten über eine Vielzahl von Luftschadstoffen aufzeichnen und mit den Ergebnissen aus Luftqualitätsmodellen ergänzt werden. Wir müssen nun sicherstellen, dass wissenschaftliche Erkenntnisse und die Politik weiter Hand in Hand voranschreiten.

 Image © Gülcin Karadeniz

Wir müssen wissen, was in der Stadt, in dem Land und in der Welt, in der wir leben, geschieht ...

Bianca Tabacaru, Rumänien (ImaginAIR)

Überwachungsstationen befinden sich meist an befahrenen Straßen in Städten oder öffentlichen Parkanlagen und bleiben so häufig unbemerkt. Aber diese langweilig aussehenden Boxen enthalten Apparaturen, die regelmäßig Proben aus der Umgebungsluft entnehmen, um die genauen Konzentrationswerte von wichtigen Luftschadstoffen wie Ozon und Feinstaub zu messen und diese Daten automatisch in einer Datenbank aufzuzeichnen. In vielen Fällen kann auf diese Informationen innerhalb von Minuten nach der Probeentnahme online zugegriffen werden.

Überwachung der Luftqualität in Europa

Wichtige Luftschadstoffe werden von europäischen und nationalen Gesetzen angegangen. Für diese Schadstoffe wurden umfangreiche Überwachungsnetzwerke in Europa aufgebaut, um zu überprüfen, ob die Luftqualität an unterschiedlichen Orten den unterschiedlichen Rechtsstandards und Gesundheitsrichtlinien entspricht. Diese Stationen zeichnen Messungen in unterschiedlicher Regelmäßigkeit für viele Luftschadstoffe wie Schwefeldioxid, Stickstoffdioxid, Blei, Ozon, Feinstaub, Kohlenmonoxid, Benzol, flüchtige organische Verbindungen und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe auf und leiten diese weiter.

Die Europäische Umweltagentur trägt Messungen zur Luftqualität von mehr als 7.500 Überwachungsstationen in Europa in der Datenbank zur Luftqualität „AirBase” zusammen. AirBase speichert Daten zur Luftqualität aus vergangenen Jahren (historische Daten).

Manche Überwachungsstationen messen und übertragen die neuesten Daten mit einer kurzen Verzögerung (fast Echtzeitdaten). Im Jahr 2010 haben zum Beispiel bis zu 2.000 Stationen die Konzentrationen von bodennahem Ozon kontinuierlich gemessen und die Daten stündlich weitergeleitet. Solche Fast-Echtzeitmessungen können im Falle erheblicher Verschmutzungsvorkommen für Warn- und Alarmsysteme verwendet werden.

Die Zahl der Überwachungsstationen in Europa ist im letzten Jahrzehnt stark gewachsen, vor allem die Zahl derer Stationen, die bestimmte Hauptschadstoffe überwachen. 2001 haben knapp über 200 Stationen Stickstoffdioxidmessungen durchgeführt, während es 2010 fast 3.300 Stationen in 37 europäischen Ländern waren. Im gleichen Zeitraum hat sich die Zahl der Stationen, die Messungen zu PM10 vornehmen, beinahe verdreifacht und mehr als 3.000 Stationen in 38 Ländern erreicht.

Das Wachstum des Überwachungsnetzwerks trägt zu unserem Wissen und Verständnis der Luftqualität in Europa bei. Da die Einrichtung neuer Überwachungsstationen mit High-Tech-Ausrüstung sehr kostspielig ist, beziehen wir einen Teil unseres Wissens aus anderen Quellen, beispielsweise aus der Satellitenüberwachung, den Emissionsschätzungen großer Industrieanlagen, von Luftqualitätsmodellen und gründlichen Studien zu bestimmten Regionen, Sektoren oder Schadstoffen.

Etwa 28.000 Industrieanlagen in den 32 europäischen Ländern berichten dem E-PRTR, – einem europaweiten Schadstoffregister – wie viele der verschiedenen Schadstoffe sie in Wasser, Boden und Luft freisetzen. All diese Informationen sind online verfügbar und der Öffentlichkeit wie auch den politischen Entscheidungsträgern zugänglich.

Road transport

(c) Artens | Shutterstock

Informationen zur Luftqualität zusammentragen und zur Verfügung stellen

Die Informationen zusammen zu tragen, die wir aus diesen unterschiedlichen Quellen sammeln, ist eine Herausforderung. Die Messungen durch die Überwachungsstationen sind orts- und zeitbezogen. Wettermuster, landschaftliche Gegebenheiten, die Jahres- oder Tageszeit und die Entfernung zu Emissionsquellen spielen alle eine Rolle bei den Schadstoffmessungen. In manchen Fällen, beispielsweise bei den Überwachungsstationen neben Straßen, kann bereits eine Entfernung von ein paar Metern eine Auswirkung auf die Ergebnisse haben.

Außerdem werden unterschiedliche Methoden angewandt, um den gleichen Schadstoff zu überwachen und zu messen. Andere Faktoren spielen ebenfalls eine Rolle. Zum Beispiel führen eine Zunahme des Verkehrs oder Verkehrsumleitungen an einer Straße zu unterschiedlichen Messungen im Vergleich zum Vorjahr.

Die Beurteilung der Luftqualität in einem Bereich jenseits der Überwachungsstationen beruht auf Modellen oder einer Kombination aus Modellen und Messungen, einschließlich der Satellitenüberwachung. Luftqualitätsmodelle sind häufig ungenau, da Modelle nicht all die komplexen Faktoren, die mit der Bildung, Verteilung und Ablagerung von Schadstoffen in Verbindung stehen, reproduzieren können.

Die Ungenauigkeit ist noch höher, wenn es um die Bewertung gesundheitlicher Auswirkungen durch die Schadstoffbelastung an einem bestimmten Ort geht. Überwachungsstationen messen üblicherweise die Masse des Feinstaubs pro Luftmenge, aber nicht unbedingt die chemische Zusammensetzung der Partikel. Die Emissionen von Autoabgasen setzen beispielsweise rußhaltige Partikel und Gase wie Stickstoffdioxid direkt in die Luft frei. Aber um zu bestimmen, wie die öffentliche Gesundheit dadurch beeinflusst wird, müssen wir wissen, wie sich die genaue Mischung in der Luft zusammensetzt.

Technologie hilft uns bei der Vertiefung unseres Wissens über unsere Atemluft. Sie ist ein wichtiges Element beim Überwachungs- und Weiterleitungsprozess. Neue Entwicklungen in der Informationstechnologie ermöglichen es Forschern und politischen Entscheidungsträgern, gewaltige Datenmengen in Sekunden zu verarbeiten. Viele öffentliche Behörden machen diese Informationen für die Öffentlichkeit zugänglich, entweder über ihre Internetseiten, wie beispielsweise die Stadt Madrid, oder über unabhängige Verbände, wie Airparif für Paris und die größere Region Ile-de-France.

Die EUA unterhält öffentliche Informationsportale zur Luftqualität und Luftverschmutzung. Diese historischen Daten zur Luftqualität, die in AirBase gespeichert sind, können auf einer Karte betrachtet werden, die nach Schadstoff und Jahr gefiltert werden und heruntergeladen werden kann.

Auf Fast-Echtzeitdaten (wo verfügbar) zu Hauptschadstoffen wie PM10, Ozon, Sickstoffdioxid und Schwefeldioxid kann über das „Eye on Earth“ AirWatch Portal zugegriffen werden. Benutzer können außerdem ihre persönlichen Bewertungen und Beobachtungen zum Betrachtungs-Tool hinzufügen.

Qualitativ höherwertige Analysen

Technologie hat es uns nicht nur ermöglicht, große Datenmengen zu verarbeiten, sondern uns auch geholfen, die Qualität und Genauigkeit unserer Analysen zu verbessern. Wir können nun Wetterinformationen, die Infrastruktur des Straßenverkehrs, die Bevölkerungsdichte und Schadstoffemissionen von bestimmten Industrieanlagen, zusammen mit Messungen von Überwachungsstationen und Ausgaben von Luftqualitätsmodellen gleichzeitig analysieren. In manchen Regionen ist es möglich, die vorzeitigen Todesfälle durch Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen mit den Luftverschmutzungswerten zu vergleichen. Die meisten dieser Variablen können wir auf einer Europakarte festhalten und genauere Modelle entwickeln.

Die Luftforschung ist nicht nur auf die oben genannten Faktoren beschränkt. Marie-Eve Héroux vom europäischen Regionalbüro der Weltgesundheitsorganisation sagt: „Die Forschungsgemeinschaft betrachtet auch, wie unterschiedliche Maßnahmen die Luftverschmutzung beeinflussen. Es gibt sehr unterschiedliche Arten der Intervention, die von Regulierungsmaßnahmen über Veränderungen der Energieverbrauchsmuster und ‑quellen bis hin zu genutzten Verkehrsarten oder Verhaltensmustern der Menschen reichen.“

Héroux fügt hinzu: „All dies wurde untersucht und die Schlussfolgerungen sind deutlich: Es gibt Maßnahmen, mittels derer die Verschmutzungswerte gesenkt werden können, vor allem die Feinstaubkonzentrationen. Dies gibt uns Hinweise, wie wir die durch Luftverschmutzung verursachte Zahl der Todesfälle wirklich senken können.“

Ein besseres Verständnis der Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt durch Luftschadstoffe fließt dann in politische Maßnahmen ein. Neue Schadstoffe, Schadstoffquellen und mögliche Maßnahmen zur Bekämpfung der Schadstoffe werden ermittelt und in Rechtsvorschriften mit einbezogen. Dies kann die Überwachung neuer Schadstoffe erforderlich machen. Die dadurch gesammelten Daten helfen dabei, unser Wissen weiter zu verbessern.

Ein Beispiel: Obwohl es im Jahr 2004 Maßnahmen auf lokaler und nationaler Ebene gab, leitete keine Überwachungsstation in Europa die Konzentrationen von flüchtigen organischen Verbindungen, Schwermetallen oder polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen direkt an AirBase weiter. Im Jahr 2010 gab es mehr als 450, 750 und 550 der jeweiligen Stationen.

ImaginAIR: Pollution in my city

(c) Bianca Tabacaru, ImaginAIR/EEA

Ein deutlicheres Bild zeichnet sich ab

Rechtsvorschriften zur Luft setzen üblicherweise Ziele, die innerhalb eines gewissen Zeitrahmens erreicht werden sollen. Sie beinhalten auch Möglichkeiten zur Überwachung des Fortschritts und zur Kontrolle, ob die Ziele innerhalb des festgelegten Zeitrahmens erreicht wurden.

In Bezug auf die politischen Ziele, die vor einem Jahrzehnt festgelegt wurden, zeichnen sich zwei unterschiedliche Bilder ab, die von den verwendeten Instrumenten abhängen. Die EUA schaute sich die 2001 eingeführte EU-Richtlinie über nationale Emissionshöchstmengen an, deren Ziel es war, die Emissionen von vier Luftschadstoffen bis 2010 zu begrenzen, und beurteilte, ob die in der Richtlinie geforderten Grenzwerte für Eutrophierung und Versauerung eingehalten wurden.

Basierend auf dem Kenntnisstand bei Verabschiedung der Richtlinie scheint es, als ob die Eutrophierungsziele erreicht wurden und das Risiko der Versauerung erheblich gesunken ist. Allerdings sieht die Situation nicht mehr so rosig aus, wenn wir den aktuellen Kenntnisstand berücksichtigen und neuere Instrumente verwenden. Die durch die Luftverschmutzung verursachte Eutrophierung ist nach wie vor ein großes Umweltproblem und es gibt viele weitere Gebiete, die das Ziel geringerer Versauerung nicht erreicht haben.

Dieses Jahr wird die Europäische Union ihre Luftpolitik überprüfen, um neue Ziele und einen Zeitrahmen zu setzen, der bis ins Jahr 2020 und darüber hinaus reicht. In Verbindung mit der sich entwickelnden Luftpolitik wird Europa auch weiterhin in sein Grundlagenwissen investieren.

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