Es liegt was in der Luft

Am Beispiel des Stickstoffdioxids zeigt sich auch ein weiteres Problem mit der Luftbelastung: Die Schadstoffe gehen in der Luft Reaktionen miteinander ein und bilden weitere problematische Verbindungen. Das ebenfalls atemwegsreizende Ozon (O3) zum Beispiel quillt nicht direkt aus dem Auspuff, sondern entsteht unter dem Einfluss des Sonnenlichts aus Stickoxiden und flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOC). Beide wurden früher in großen Mengen im Straßenverkehr frei, sodass im Sommer in den Städten oft hohe Ozonkonzentrationen auftraten. Heute ist das anders: Dank der Katalysatoren sind seit den 1990er-Jahren die Stickoxid- und VOC-Emissionen von Benzinern stark zurückgegangen. Bei Dieselfahrzeugen gilt das aber nur für die VOC, ihr Stickoxidausstoß wurde nur unwesentlich reduziert. "Für die gesamte Fahrzeugflotte gesehen ist das Verhältnis zwischen diesen beiden Vorläufern deshalb nicht mehr günstig für die Ozonbildung", erklärt Robert Wegener. Falls es gelingt, künftig auch die Stickoxidemissionen der Dieselfahrzeuge zu reduzieren, könnte sich das aber paradoxerweise ändern, sodass die Ozonbelastung wieder ansteigen würde. 

"Was die gesundheitlichen Folgen angeht, ist Feinstaub heute das Problem Nummer eins unter den Luftschadstoffen."

"Das heißt allerdings nicht, dass wir die Stickoxid-Emissionen auf dem heutigen Niveau lassen sollten", betont der Jülicher Forscher. Denn NO2 gehört außerdem zu jenen Gasen, die durch chemische Reaktionen zur Bildung von Partikeln führen und damit die Feinstaubkonzentrationen in die Höhe treiben. Zwar ist auch diese Art der Belastung in den vergangenen 30 Jahren zurückgegangen – zumindest, wenn man die Masse des freigesetzten Feinstaubs betrachtet. Dafür werden heute eher die sehr kleinen Teilchen emittiert, die besonders schädlich für die Lunge und das Herz-Kreislauf-System sind. Deshalb wollen viele Experten in dieser Hinsicht noch keine Entwarnung geben. "Was die gesundheitlichen Folgen angeht, ist Feinstaub heute das Problem Nummer eins unter den Luftschadstoffen", urteilt Marcel Langner vom UBA. 

An dieser Stelle kommen auch andere Quellen der Luftverschmutzung ins Spiel als nur der Straßenverkehr. Die Bildung von Feinstaub wird nämlich nicht nur durch Stickoxide, sondern auch durch andere Luftschadstoffe wie Ammoniak (NH3) angekurbelt – und dessen Emissionen sind in den vergangenen Jahren so gut wie gar nicht zurückgegangen. Die Hauptquelle für Ammoniak ist die Landwirtschaft; vor allem Felder, die mit Gülle gedüngt werden. 

Volker Matthias und seine Kollegen vom Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) haben sich mit der Frage beschäftigt, wie sich dieses Problem in den Griff bekommen lässt. Mit dreidimensionalen Computermodellen bilden sie die meteorologischen und chemischen Vorgänge in der unteren Etage der Atmosphäre nach. So können sie berechnen, wie sich die aus verschiedenen Quellen freigesetzten Verbindungen in andere umwandeln, wie sie transportiert werden und wo sie schließlich landen. Am Ende spucken die Modelle dann nicht nur Karten der Schadstoffverteilung aus. "Man kann damit auch durchrechnen, was bestimmte Maßnahmen für die Luftqualität bewirken", sagt Volker Matthias. Beim Ammoniak kamen die Computer da zu einem eindeutigen Ergebnis: Wenn die Emissionen sinken sollen, müsste in Deutschland deutlich weniger Fleisch produziert werden.

Das Team aus Geesthacht nimmt aber auch noch zahlreiche andere Emissionsquellen unter die Lupe. Einen ihrer Schwerpunkte haben die Forscher dabei auf den Schiffsverkehr gelegt. Für die Nordsee basiert ihre Modellierung auf unzähligen Details: Die Forscher stellen fest, wie schnell jedes einzelne Schiff fährt, welche Maschinen es antreiben und wie groß sein Schadstoffausstoß ist. So konnten die Wissenschaftler am Ende berechnen, welche Mengen von Stickoxiden, Feinstaub und anderen Schadstoffen die Schiffe auf der Nordsee in einem Jahr ausstoßen. Ihr Fazit: Vor allem im Sommer ist der Schiffsverkehr eine sprudelnde Feinstaubquelle. Der größte Anteil dieser Belastung kommt durch die chemischen Reaktionen von Gasen zustande, bei denen sich Partikel bilden.

Was aber passiert, wenn ein Schiff im Hafen liegt? Auch da laufen schließlich die Maschinen, weil Frachter zum Beispiel Energie für die Kühlung brauchen und Kreuzfahrer den Hotelbetrieb aufrechterhalten müssen. Auch für diese Situation haben die Forscher ein Modell entwickelt, das auf Umfragen zum Treibstoffverbrauch von rund 200 Schiffen basiert. "Demnach sind auch Häfen durchaus ernst zu nehmende Belastungsquellen", sagt Volker Matthias. So steuert der Hamburger Hafen ein knappes Drittel zu den Stickoxidemissionen der Hansestadt bei. Es ist also nicht nur der viel diskutierte Straßenverkehr, der in Deutschland für dicke Luft sorgt: Zu ihrer Belastung tragen die verschiedensten Quellen und chemischen Reaktionen bei. Es gibt also viele Schrauben, an denen man drehen könnte, um für bessere Luft zu sorgen.