Untersuchung von Partikelimmissionen an einem städtischen Standort

Dissertation von Anja Dreiseidler
Universität Stuttgart, 2009

Die PM10-Belastungen sind derzeit in der Luftreinhaltung eines der meistdiskutierten Themen. Ziel dieser Arbeit ist es, Ursachen für hohe PM10-Konzentrationen an einem städtischen Standort durch Auswertung bereits vorhandener Daten aus einem Immissionsmessnetz zu ermitteln.

Betrachtet werden drei Standorttypen (Verkehrsstation, städtische Hintergrundstation, ländliche Hintergrundstation). Folgende Methoden werden verwendet:
  • Datengruppierung, Korrelationsmatrizen und multiple lineare Regressionsanalyse (meteorologische Parameter und gasförmige Komponenten im Vergleich zu PM10)
  • Betrachtung besonderer Situationen mit PM10-Tagesmittelwerten > 50 µg/m3

Durch die Datengruppierung ergaben sich erste Hinweise darauf, welche Parameter Zusammenhänge zur PM10-Konzentration zeigen und welche weniger geeignet sind. Mit Hilfe der Datengruppierung ließen sich zudem weitere Dateninformationen entwickeln (z.B. Bildung von Ordnungsrelationen zur Charakterisierung von Regentagen und längeren Trockenphasen).

Standort-Korrelationsmatrizen. Neben der Feststellung, ob und wie gut die einzelnen Variablen mit der PM10-Konzentration korrelierten, konnten weitere Ergebnisse der Korrelationsmatrix herangezogen werden, um mögliche Kolinearitäten (z.B. Temperatur und Globalstrahlung) aufzuzeigen. Die Korrelationen zwischen PM10 und meteorologischer oder gasförmiger Parameter lagen für den städtischen Bezugsstandort bei maximal R = 0,44. Die Aufspaltung in saisonale Korrelationsmatrizen ergab, dass einzelne Variablen deutlich unterschiedliche Korrelationen aufwiesen (z.B. PM10 und SO2 (Frühjahr: R = 0,52, Sommer: R = 0,12) oder PM10 und Windgeschwindigkeit (Winter: R = -0,58, Frühjahr: R = 0,01)).

Multiple lineare Regressionsanalyse (MLR): Während für den Verkehrsstandort und den ländlichen Standort die Erklärung der PM10-Konzentration mittels meteorologischer Parameter > 40 % betrug, zeigte sich insbesondere an den städtischen Standorten nur eine Erklärung von < 30 %. Für den städtischen Standort erhöhte sich die Erklärbarkeit der PM10-Konzentration mittels meteorologischer Parameter auf teilweise > 50 % bei saisonaler Differenzierung.

Als wesentliche Faktoren für PM10-Überschreitungssituationen an einem städtischen Standort wurde zwischen ungünstigen Witterungsbedingungen und Ferneinträgen unterschieden. "Ungünstige Witterungsbedingungen" bedeuten hier, dass es zu Überschreitungen an den betrachteten Standorten aufgrund der bereits bestehenden Grundbelastung und einer bestimmten Wetterlage (z.B. ungenügender Abtransport bzw. Verdünnung oder fehlende Auswaschung bei längeren Trockenperioden) kommt.

Es wurden Kenngrößen ermittelt, welche Einträge von außen bzw. ungünstige Witterungsbedingungen am Standort identifizieren. Von insgesamt 18 Überschreitungssituationen ließen sich 14 dem Ferneintrag, der ungünstigen Witterung oder einer Überlagerung zuordnen.
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