Lokalisierung schlechter Luftqualität in Städten

Menschen in Großstädten atmen schlechte Luft. Schlechte Luft, die aus Feinstaub und anderen Schadstoffen besteht, die ein Gesundheitsrisiko für Stadtbewohner darstellen. Forscher um Dr. Martin Ramacher vom Hereon Institute of Coastal Environmental Chemistry tragen in Zusammenarbeit mit dem National Observatory of Athens nun dazu bei, die Bestimmung von Feinstaub kleiner als 2,5 Mikrometer (PM2,5) genauer zu machen.

Dazu nutzten sie frei verfügbare EU-weite Copernicus-Satellitendaten in Kombination mit dem Chemikalientransportmodell EPISODE-CityChem. Das bei Hereon entwickelte System konnte Hotspots für schlechte Luft mit einer Auflösung von 100×100 Quadratmeter am Beispiel Hamburg modellieren.

Die berechneten Feinstaubkonzentrationen werden mit Bevölkerungsdaten kombiniert und können so gleichzeitig Gebiete mit schlechter Luftqualität und hoher Bevölkerungsdichte anzeigen. Diese Bereiche sind von besonderem Interesse, um Verbesserungen der Luftqualität zu erreichen. Wegweisend an der entwickelten Methode ist die Kombination verschiedener europaweit frei verfügbarer Satellitendaten mit stadträumlichen Modellrechnungen.

Verglichen mit dem zuvor von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) erhobenen Mittelwert von 14 Mikrogramm pro Kubikmeter für die gesamte Stadt für das verwendete Beispieljahr 2016 weist Hamburg sogar geringere Feinstaubkonzentrationen von 11 bis 12 Mikrogramm pro Kubikmeter auf als städtischer Durchschnitt.

Die neuen detaillierten Berechnungen zeigen jedoch, dass die Schadstoffbelastung in der Stadt unterschiedlich verteilt ist und in einigen Stadtteilen bis auf 17 Mikrogramm pro Kubikmeter ansteigen kann.

„Insbesondere an stark befahrenen Straßen und im Industriegebiet nahe dem Hafen südlich der Elbe konnten wir erhöhte Jahresmittelwerte der Feinstaubkonzentrationen für das Stichprobenjahr 2016 ermitteln, während in der Nähe der Industriegebiete relativ wenige Menschen leben konnten wir nachweisen, dass viele Menschen in der Nähe von stark befahrenen Straßen leben und von erhöhten Konzentrationen betroffen sind. Solche Überlegungen zu Luftverschmutzungs-Hotspots sind im UN-Indikator bisher nicht vertreten. Aber unser Ansatz in Anlehnung an den UN-Indikator lässt es zu Schadstoffbelastung besser zu erfassen und kann Entscheidungsträgern vor Ort dabei helfen, Gegenmaßnahmen einzuleiten“, sagt Ramacher.

Insgesamt liegt Hamburg bei der Feinstaubbelastung im Vergleich zu anderen europäischen Großstädten unter dem europäischen Durchschnitt und überschreitet den EU-Jahresgrenzwert von 20 Mikrogramm pro Kubikmeter für Feinstaub kleiner als 2,5 Mikrometer (PM2,5) nicht.

Der SDG 11.6.2-Indikator wurde von den Vereinten Nationen entwickelt, um die Bedrohung der öffentlichen Gesundheit durch städtische Luftverschmutzung weltweit anzugehen. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat Ende September 2021 aktualisierte Richtlinien für Luftqualitäts-Benchmarks veröffentlicht, um auf die Bedrohung durch Luftverschmutzung zu reagieren. Die Folgen davon sind weltweit jedes Jahr sieben Millionen vorzeitige Todesfälle und viele Millionen Menschen, die krank werden. Auch in Europa ist die Luftverschmutzung nach wie vor ein großes Gesundheitsproblem.

Die lokale Definition des SDG 11.6.2-Indikators bringt Herausforderungen mit sich – vor allem wegen der Vielfalt der Ursachen der Luftverschmutzung, beispielsweise aus einer Vielzahl von Emissionsquellen und anderen Einflussfaktoren. Die oft zu wenigen Messstellen können die räumliche Komplexität nicht genau erfassen.

Die gemeinsam von Hereon und dem National Observatory of Athens durchgeführte Studie soll die Diskussion über das Potenzial des SDG 11.6.2-Indikators für die lokale Entscheidungsfindung vorantreiben. Denn um die bisherige Forschungslücke zu schließen und die Luftqualität in den Städten zu verbessern, werden detaillierte innerstädtische Informationen über Schadstoffbelastung und Bevölkerung benötigt.

Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Fernerkundung.