Luftreinhaltung

Ziel der Luftreinhaltung ist die nachhaltige Sicherstellung guter Luftqualität, also eine möglichst Schadstoff-freie Luft. Maßnahmen zur Luftreinhaltung können unterschieden werden in

• gesetzliche Vorgaben (zum Beispiel Festlegung von Interventions- und Grenzwerten für Schadstoffe) und
• technische Maßnahmen (unter anderem zum Einbau von Filteranlagen an den Schadstoffquellen).

Die Maßnahmen zur Luftreinhaltung sollen einer Luftverschmutzung entgegenwirken oder sie erst gar nicht entstehen lassen.

Gesetzliche Vorgaben

Die ersten gesetzlichen Vorgaben für die Luftreinhaltung beschränkten sich auf die Verlagerung oder Vermeidung von Schadstoffemissionen:

• Der Rauch aus den Öfen von Glasmachern im alten Rom um 150 n. Christus war so störend, dass die Glasmacher gezwungen wurden, ihre Werkstätten in die Vororte von Rom zu verlegen [Douglas und Frank 1972].
• In der Stadt Köln wurde 1464 einem Kupfer- und Bleischmelzer aufgrund von Nachbarschaftsbeschwerden per Ratsbeschluss der Weiterbetrieb seines Handwerks in der Stadt untersagt. In der Stadt Augsburg wurde 1623 eine Schmelzhütte wegen Nachbarschaftsbeschwerden über ungesunden Rauch und Dampf abgerissen und die Wiederinbetriebnahme außerhalb der Stadt („an einem entlegenen von Gärten entfernten Orte“) genehmigt [Vogel 1912a].

• Zwischen dem 5. Dezember 1952 und März 1953 fand in London die wohl schlimmste Smog-Katastrophe der Industriegeschichte statt. Ruß und Schwefeldioxid aus Kaminen und Fabrikschloten sammelten sich am Boden und vermischten sich mit den Abgasen des Straßenverkehrs. Das giftige Luftgemisch wurde teilweise so dicht, dass Fußgänger ihre Füße nicht mehr sehen konnten, und kostete wahrscheinlich 12.000 Einwohnern das Leben.

Als Folge der Smog-Katastrophe wurde im Jahr 1956 der „Clean Air Act“ beschlossen, ein Bündel von Maßnahmen zur Bekämpfung der Luftverschmutzung. Vor allem wurde die Zahl der offenen Kamine drastisch reduziert.

Die moderne Gesetzgebung zielt auf Grenz- oder Zielwerte ab, um die Freisetzung (Emission) bzw. den Eintrag (Immission) von Schadstoffen über die Luft auf ein Maß zu reduzieren, das „keine erheblichen negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt hat und keine entsprechenden Gefahren verursacht“ (Thematische Strategie zur Luftreinhaltung, KOM(2005) 446 endgültig vom 21. September 2005). Ein wichtiger Schritt hierzu ist die Luftqualitätsrichtlinie (Richtlinie 2008/50/EG).

Während ein Grenzwert strikt eingehalten werden muss, das heißt nicht überschritten werden darf, gibt ein Zielwert einen meist zu einem bestimmten Zeitpunkt zu erreichenden Höchstwert an. Zielwerte sind häufig nicht strikt verbindlich.

Internationale Maßnahmen (Abkommen, Protokolle)

Bereits in den 1970er Jahren wurde erkannt, dass nationale Bemühungen zur Emissionsminderung von Luftschadstoffen alleine nicht ausreichen, da viele Schadstoffe über weite Entfernungen und somit auch über Staatsgrenzen hinweg transportiert werden (Ferntransport).

Weltweite Abkommen

1979 wurde das Genfer Übereinkommen über weiträumige grenzüberschreitende Luftverunreinigung (Convention on Long-range Transboundary Air Pollution, LRTAP) verabschiedet. Es trat 1983 als erstes international rechtsverbindliches Instrument zur Verringerung der Emission von Luftschadstoffen in Kraft.^[1]

Die Genfer Konvention ist Basis für derzeit insgesamt acht weitere wichtige internationale Vereinbarungen. Die wichtigsten davon sind:

• das Helsinki-Protokoll zur Reduzierung der Schwefelemissionen bzw. deren grenzüberschreitender Stoffströme um mindestens 30 Prozent (1985 verabschiedet, am 2. September 1987 in Kraft getreten; das erweiterte Oslo Protokoll wurde 1994 verabschiedet und trat am 5. August 1998 in Kraft)^[2]
• das Sofia-Protokoll zur Kontrolle der Stickoxidemissionen oder deren grenzüberschreitender Stoffströme (1988 verabschiedet, am 14. Februar 1991 in Kraft getreten)^[3]
• das Genfer-Protokoll über flüchtige organische Verbindungen (VOC) (1991 verabschiedet, am 29. September 1997 in Kraft getreten)^[4]
• das Aarhus-Protokoll über die Schwermetalle (1998 verabschiedet, am 29. Dezember 2003 in Kraft getreten)^[5]
• das Aarhus-Protokoll über langlebige bzw. persistente organische Schadstoffe (POPs) (1998 verabschiedet, am 23. Oktober 2003 in Kraft getreten)^[6]
• das Göteborg-Protokoll (Multikomponentenprotokoll) zur Vermeidung von Versauerung und Eutrophierung sowie des Entstehens von bodennahem Ozon (1999 verabschiedet, am 17. Mai 2005 in Kraft getreten)^[7]

Das Göteborg-Multi- komponentenprotokoll und seine Vorläufer-Abkommen

Das Göteborg-Protokoll legt für die Unterzeichnerstaaten (praktisch alle europäischen Staaten sowie USA und Kanada) Grenzen für die jährlichen Emissionen der geregelten Schadstoffe (SO₂, NO_x, NH₃ und VOC) für das Jahr 2010 (Bezugsjahr für die prozentuale Reduktion: 1990) fest:

Tabelle: Länderspezifische Grenzwerte für jährliche Emissionsmengen gemäß dem Göteborg-Protokoll, die bis zum Jahr 2010 erreicht werden müssen

Land	Schwefeldioxid	Stickoxide	Ammoniak	VOC
Deutschland	520 kto (-90 %)	1.051 kto (-60 %)	550 kto (-28 %)	995 kto (-69 %)
Österreich	91 kto (-57 %)	107 kto (-45 %)	66 kto (-19 %)	159 kto (-55 %)
Schweiz	43 kto (-40 %)	79 kto (-52 %)	63 kto (-13 %)	144 kto (-51 %)
Europa	16.436 kto (-75 %)	6.671 kto (-49 %)	3.129 kto (-15 %)	6.600 kto (-57 %)

kto = 1.000 to

In Deutschland sanken die energiebedingten Stickoxidkonzentrationen von 2.861 kto im Jahre 1990 auf 1.442 kto im Jahre 2005. Die Schwefeldioxidkonzentration verringerte sich von 5.350 kto im Jahre 1990 auf 560 kto im Jahr 2005. Die Kohlenmonoxidabgase sanken von 12.145 kto im Jahr 1990 auf 4.035 kto im Jahr 2005.

Während bisherige Protokolle nur einen einzelnen Schadstoff betrachteten, werden die Auswirkungen von Schwefel- und Stickstoffverbindungen sowie von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) und Ozon im Zusammenhang betrachtet. Das Göteborg-Protokoll ist durch seinem Problem-übergreifenden Ansatz gekennzeichnet und wird daher auch als Multi-Effekt- oder als Multikomponenten-Protokoll bezeichnet. Gleich drei Problemfelder sollen entschärft werden:

• die Bildung von bodennahen Ozon durch die Emissionsreduktion von Ozon-Vorläufersubstanzen (Stickoxide, NO_x und flüchtige organische Verbindungen, VOC),
• die Versauerung von Böden und Gewässern durch die Emissionsreduktion von Stoffen die zur Versauerung der Niederschläge (SO₂, NO_x, NH₃) beitragen
• die Eutrophierung (Nährstoffanreicherung) durch atmosphärischen Stickstoffeintrag (NO_x, NH₃)

Europaweite Abkommen

In Deutschland bildete ursprünglich das 1974 in Kraft getretene Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) die Grundlage der Luftreinhaltung. Im Rahmen der Umweltpolitik der Europäischen Gemeinschaft wird die deutsche Luftreinhaltung, und natürlich auch die der anderen Mitgliedsstaaten, durch Vorgaben der EU immer mehr bestimmt. Das rechtliche Instrument zur Verringerung der Emissionen von Luftschadstoffen in Europa sind in der Regel die Richtlinien. Richtlinien müssen von den Mitgliedsstaaten innerhalb einer definierten Frist in nationales Recht umgesetzt werden. Die Europäische Union (EU) hat, teilweise als Folge internationaler Abkommen, eine Vielzahl an Richtlinien und Tochterrichtlinien (nachgeschaltete, teilweise konkretisierende Vorgaben) zur Luftreinhaltung erlassen. Wichtige Beispiele sind:

• Richtlinie 96/62/EG des Rates vom 27. September 1996 über die Beurteilung und die Kontrolle der Luftqualität (Luftqualitätsrahmenrichtlinie):

Diese Richtlinie verpflichtet die Mitgliedsstaaten zur Erreichung bestimmter Luftqualitätsziele, die in den Tochterrichtlinien für einzelne Schadstoffe (zum Beispiel: Richtlinie 1999/30/EG, s.u.) jeweils mit festgelegten Zeitvorgaben festgelegt wurden.

• Richtlinie 1999/30/EG des Rates vom 22. April 1999 über Grenzwerte für Schwefeldioxid, Stickstoffdioxid und Stickstoffoxide, Partikel und Blei in der Luft (1. Tochterrichtlinie):

Ziel dieser Richtlinie ist die Festlegung von Grenzwerten für die im Titel genannten Stoffe in der Luft, um die Luftqualität zu erhalten bzw. zu verbessern. Ab dem 1. Januar 2005 gelten gemäß dieser Richtlinie verschärfte Grenzwerte für Schwefeldioxid, für Partikel und für Blei. Für Stickstoffdioxid, NO₂, müssen die verschärften Grenzwerte gemäß dieser Richtlinie erst ab 1. Januar 2010 erreicht werden.

• Richtlinie 2000/69/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 16. November 2000 über Grenzwerte für Benzol und Kohlenmonoxid (2. Tochterrichtlinie):

Ziele dieser Richtlinie sind die Festlegung von Grenzwerten für die Konzentration von Benzol und Kohlenmonoxid in der Luft zur Vermeidung, Verhütung oder Verringerung schädlicher Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt insgesamt, Beurteilung der Konzentration der genannten Stoffe anhand einheitlicher Methoden und Kriterien, Erhaltung oder Verbesserung der Luftqualität, u. a.

• Richtlinie 2001/81/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 23. Oktober 2001 über nationale Emissionshöchstmengen für bestimmte Luftschadstoffe

Die Einhaltung der länderspezifischen Emissionshöchstmengen des Göteborg-Protokolls ist für die EU-Mitgliedsstaaten seit der Verabschiedung der „NEC-Richtlinie“ verbindlich (benannt nach der englischen Bezeichnung für Emissionshöchstmengen national emission ceilings)

Im Juli 2000 hat die Europäische Gemeinschaft mit der Entscheidung 2000/479/EG der Kommission über den Aufbau eines Europäischen Schadstoffemissionsregisters (EPER) eine der Allgemeinheit zugängliche Datenbank ins Leben gerufen, in der Daten zu Emissionen großer Industriebetriebe, Intensivtierhaltungen und Deponien erfasst werden. Ein Ziel des EPER ist es, durch die Veröffentlichung der Namen und der dazugehörigen Emissionsmengen die Betreiber zu verstärkten Anstrengungen bei der Reduzierung ihrer Emissionen zu bewegen. Im Jahr 2006 wurde das Europäische Schadstoffemissionsregister durch die Verordnung 2006/166/EG erweitert und in E-PRTR umbenannt (European Pollutant Release and Transfer Register, Schadstofffreisetzungs- und verbringungsregister).

Als eine weitere, mehr übergreifende Maßnahme wurde im Jahr 2001 das Programm Clean Air for Europe (CAFE) verabschiedet, mit dem Ziel eine langfristige, strategische und integrierte Politik zum Schutz gegen die Auswirkungen der Luftverschmutzung auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt zu entwickeln.

Im Dezember 2005 wurde im Rahmen des 6. Umweltaktionsprogrammes der EU eine thematische Strategie zur Luftreinhaltung beschlossen.

Nationale Maßnahmen (Gesetze, Programme)

Mitgliedsstaaten der Europäischen Gemeinschaft müssen Vorgaben aus EG-Richtlinien innerhalb festgelegter Fristen in nationales Recht umsetzen. In Deutschland wurde beispielsweise durch entsprechende Novellierungen die oben genannte Luftqualitätsrahmenrichtlinie 96/62/EG und zwei Tochterrichtlinien mit dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) in deutsches Recht umgesetzt. Zur Erreichung der geforderten Grenzwerte werden Luftreinhaltepläne erstellt, die für die jeweiligen Emissionsquellen (Anlagen) spezifische Einzelmaßnahmen zur dauerhaften Verminderung der Emissionsmengen der geregelten Stoffe enthalten.

Technische Maßnahmen

Bedingt durch die gesetzlichen Auflagen zur Luftreinhaltung müssen die Betreiber von Anlagen, die gesetzlich geregelte Schadstoffe emittieren, die vorgeschriebenen Grenz- oder Zielwerte einhalten. Dies gelingt zum einen durch Verfahrensumstellungen (integrierter Umweltschutz) oder durch dem Produktionsprozess nachgeschaltete Reinigungsverfahren (end-of-pipe-Technologie). Die ersten technische Maßnahmen, also z. B. bauliche Veränderungen, zur Verringerung der Luftverschmutzung datieren bis in das 16. Jahrhundert zurück. Bereits um 1550 plante man, die Schmelzöfen der Silberhütten in Böhmen mit Rauch- und Staubkammern zu versehen [Vogel 1912 b]. 1778 weist der englische Bischof Watson darauf hin, dass beim Schmelzen von Bleiglanz ein großer Teil des Bleis durch den Schornstein entweicht und in der Umgebung das Wasser und die Weiden vergiftet. Er machte auch einen entsprechenden technischen Vorschlag zur Sammlung der Bleidämpfe [Vogel 1912 a]. 1878 schlägt die amerikanische Ärztin Elizabeth Corbett vor, die schädlichen Gase aus den Abzugskanälen der städtischen Kanalisation von San Francisco über Röhren in die nächstgelegenen Gaslaternen zu leiten, um sie dort zu verbrennen [Anonymus 1879]. 1881 findet in London die „internationale Ausstellung von Apparaten und Einrichtungen zur Vermeidung des Rauches“ statt. Hier werden verschiedene Methoden, von der Verwendung bestimmter Brennstoffe bis hin zum Einsatz glühender Körper, zur Vermeidung von Rauch vorgestellt [Bach 1882].

Insbesondere in Kraftwerken und anderen großen Emittenten werden heute moderne Verfahren zur Reinigung der Abgase (Rauchgase) eingesetzt. Wichtige technische Verfahren zur Rauchgasreinigung sind

• die Rauchgasentschwefelung: hier wird beispielsweise das Schwefeldioxid, SO₂, durch Waschverfahren aus dem Abgasstrom entfernt.
• die Rauchgasentstickung: hier wird zwischen Primär- und Sekundärmaßnahmen unterschieden. Die Primärmaßnahmen zielen auf eine verringerte Bildung von Stickstoffoxid, NO, durch optimierte Verbrennungsprozesse ab. Die Sekundärmaßnahmen versuchen den Gehalt an Stickoxiden, NO_x, im Abgas selber zu reduzieren. Hier kommen sowohl selektive nicht-katalytische Verfahren (SNCR) (z. B. Einspritzen von Ammoniak, NH₃) als auch selektive katalytische Verfahren (SCR) zum Einsatz
• die Rauchgasentstaubung: Partikel im Abgas werden durch Staubabscheider (z. B. [Oberflächenfilter] oder [Gaswäscher]) reduziert
• die Entfernung von Quecksilber und organischen Schadstoffen, insbesondere Dioxinen und Furanen, durch Aktivkohle (als feine Teilchen, die in das Abgas eingedüst und im Staubabscheider entfernt werden, oder als Aktivkohlefilterbett, durch das das Abgas strömt).

Da sich die Luftverschmutzung häufig in unmittelbarer Umgebung seiner Quelle bemerkbar macht, versuchte man auch, durch höhere Schornsteine dieses Problems Herr zu werden. Noch 1980 wurde mit Hilfe von Modellrechnungen und Beispielen gezeigt, dass durch höhere Schornsteine die Konzentration von Luftschadstoffen erheblich abgesenkt werden kann [Bottenbruch und Kämmer 1980]. Das stimmt natürlich, übersehen wird hier aber, dass das Problem nur verlagert wird. Durch hohe Schornsteine verteilen (und damit verringert sich auch die Konzentration) sich die Schadstoffe einfach viel weiter. Von einer Luftreinhaltung, wie in der Überschrift des Artikels zu lesen ist, kann hier also nicht die Rede sein.

Literatur

Zitierte Literatur

• Anonymus: Elizabeth Jane Corbett. … Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (Berlin) 12, S. 1140 (1879)
• R. W. Douglas, S. Frank: A History of Glassmaking. G.T. Foulis, London 1972, ISBN 0-85429-117-2. Zitiert nach: Peter Brimblecombe, Henning Rodhe: Air Pollution – Historical Trends. Durability of Building Materials 5, S. 291–308 (1988), ISSN 0167-3890
• Otto Vogel: a) Rauchbelästigung in alter Zeit. Rauch und Staub 2(5), S. 118–120 (1912)
  b) Rauchbekämpfung in alter Zeit. Rauch und Staub 2(7), S. 198–202 (1912)

Weiterführende Literatur

H. Mayer, F. Kalberlah, D. Ahrens, U. Reuter: Analyse von Indizes zur Bewertung der Luft. Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft 62(4), S. 177 – 183 (2002), ISSN 0949-8036

• B. Scharer: 25 Jahre Genfer Luftreinhalteübereinkommen. Immissionsschutz 10(1), S. 9 – 14 (2005), ISSN 1430-9262
• L. Knopp: 11 Jahre Klima-Rahmenkonvention. Immissionsschutz 10(3), S. 90 – 100 (2005), ISSN 1430-9262
• Bernhard Kirchartz, Alexander Kenyeressy: Grenzen der neuen europäischen Luftreinhaltepolitik. Wasser Luft und Boden 50(3–4), S. 42 – 45 (2006), ISSN 0938-8303
• Beate Kummer: CAFE-Programm für Europa – Bessere Luft in Europa durch noch mehr Regulierung? Wasser Luft und Boden 50(1–2), S. 12 – 15 (2006), ISSN 0938-8303
• Alfred Scheidler: Das immissionsschutzrechtliche Instrumentarium zur gebietsbezogenen Luftreinhaltung. Umwelt- und Planungsrecht 26(6), S. 216 – 222 (2006), ISSN 0721-7390
• Alfred Scheidler: Fortentwicklung des europäischen Luftreinhalterechts. Natur und Recht 28(6), S. 354 – 359 (2006), ISSN 0172-1631
• Dieter Jost: Entwicklung der Luftreinhaltung in Deutschland. Zusammenwirken von Wissenschaft und Politik. Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft 67(5), S. 181 – 188 (2007), ISSN 0949-8036
• Thomas P. Streppel: Rechtsschutzmöglichkeiten des Einzelnen im Luftqualitätsrecht. Zeitschrift für Europäisches Umwelt- und Planungsrecht (EurUP) 2006, S. 191, ISSN 1612-4243
• Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, Energiedaten, Tabelle 9

Weblinks

Luftgütemesswerte

• Deutschland (Umweltbundesamt Dessau)
• Österreich (Umweltbundesamt Wien)
• Schweiz (Bundesamt für Umwelt Bern)

Wesentliche Vorschriften und Zusatzinformationen

• EU-Luftqualitätsrahmenrichtlinie (Richtlinie 96/62/EG des Rates vom 27. September 1996 über die Beurteilung und die Kontrolle der Luftqualität)
• Einführung zur Luftqualitätsrahmenrichtlinie der EU von Dr. Thomas P. Streppel
• EU-Emissionshöchstmengen-Richtlinie (EU-NEC-Richtlinie)
• Nationales Programm zur Umsetzung der NEC-Richtlinie in Deutschland
• Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG), Deutschland
• Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft), Deutschland

Allgemeine Behörden-Informationen zum Thema Luft und Luftreinhaltung

• Europäische Kommission (EC) (Englisch)
• Europäische Umweltagentur (EEA)
• Bundes-Umweltministerium (BMU), Deutschland
• Umweltbundesamt (UBA), Deutschland
• Lebensministerium, Österreich
• Umweltbundesamt (UBA), Österreich
• Bundesamt für Umwelt (BUWAL), Schweiz

Emissionen meldepflichtiger Industrieanlagen (Europäisches Schadstofffreisetzungs- und verbringungsregister)

• E-PRTR Europäische Union (Englisch)
• E-PRTR Deutschland

Siehe auch

• Abgasreinigung
• Isokinetische Probenahme
• Umweltschutz

Einzelnachweise

1. ↑ UNECE 1979 Geneva Convention
2. ↑ UNECE 1985 Helsinki Protocol, 1994 Oslo Protocol
3. ↑ UNECE 1988 Sofia Protocol
4. ↑ UNECE 1991 Geneva Protocol
5. ↑ UNECE 1998 Aarhus Heavy Metals Protocol
6. ↑ UNECE 1998 Aarhus POP Protocol
7. ↑ UNECE 1999 Gothenburg Protocol