Berechnung der Ausbreitung von Luftschadstoffen

Bedeutung von Immissionsprognosen

Den durch Gutachten erstellten Immissionsprognosen kommt in der Verwaltungspraxis auch durch die stetig wachsenden Anforderungen immer größere Bedeutung zu. In den überwiegenden Fällen bilden sie die Grundlage für die Erteilung oder Ablehnung einer Genehmigung nach BImSchG. Mit Hilfe von Immissionsprognosen können die voraussichtlichen Zusatzbelastungen aus Quellen wie Anlagen oder Straßen in der Planungs- und Genehmigungsphase berechnet werden. Auch die Immissionen aus bestehenden Quellen können damit eingeschätzt werden und so als Vorbelastungen bei der Beurteilung neuer Vorhaben einfließen. Die gewonnenen Ergebnisse unterstützen die zuständigen Behörden bei der Einschätzung von Beschwerdesituationen, insbesondere bei  Geruchsbeschwerden.
Rechnungen zur Ausbreitung von Luftschadstoffen sind ein probates Mittel zur Beurteilung möglicher Auswirkungen von Betrieben und Anlagen auf die Nachbarschaft. Sie sind unverzichtbar, wenn Anlagen mit großem Geruchs- oder Schadstoffpotenzial errichtet oder geändert werden sollen. Ihre Ergebnisse werden mit Beurteilungswerten verglichen, die in den Verordnungen zum Bundes-Immissionsschutz-Gesetz oder der TA Luft geregelt sind. Durch objektive und möglichst realitätsnahe Rechnungen wird dem Schutz betroffener Nachbarn, aber auch Investoren und Bauherren gleichermaßen Rechnung getragen und Rechtssicherheit für Investitionen geschaffen.

Erstellung von Immissionsprognosen

Austal 2000 Startseite
Diese Webseite wird vom Ing.-Büro Janicke im Auftrag des UBA betreut.

Mit Hilfe von Immissionsprognosen können die Zusatzbelastungen aus Quellen wie z. B. Anlagen oder Straßen, deren Bau erst geplant ist, berechnet werden. Die TA Luft enthält für genehmigungsbedürftige Anlagen nach der 4. BImSchV die zu beachtenden Kenngrößen, die sowohl Jahresmittelwerte als auch Tages- oder Stundenmittelwerte betreffen. Daneben gibt es die 39. BImSchV, deren Grenzwerte beispielsweise auch bei Straßenbaumaßnahmen einzuhalten sind.
Um diesem Grenzwertgefüge prognostisch Rechnung tragen zu können, wurde das Rechenprogramm AUSTAL 2000 entwickelt, das auf einem Lagrangeschen Partikelmodell nach der VDI Richtlinie 3945 Blatt 3 beruht. Es steht als kostenfreie Lizenz im Internet zur Nutzung zur Verfügung, erfordert jedoch Sachverstand von den Anwendern. Es kann als Standardwerkzeug auch gegliedertes Gelände und Gebäude im Ausbreitungsgebiet berücksichtigen. Die Ermittlung von Immissionswerten basiert dabei auf Zeitreihen der stündlichen Wetterbedingungen, die mit Zeitreihen der Emissionen verknüpft werden können. Mit der integrierten Modellkomponente AUSTAL2000G können auch Geruchsimmissionen GIRL-konform ermittelt werden. Unter der Adresse  http://www.austal2000.de/ sind Programm, Erläuterungen und Hilfe zu finden.
Bei Standorten, die durch spezielle meteorologische Situationen, z. B. starken Regionalwind- und Lokalwindeinfluss geprägt sind, ist im Einzelfall die Anwendung noch komplexerer Strömungs- und Ausbreitungsmodelle, wie prognostischer Windfeldmodelle nach EULER angeraten. Für grobe Abschätzungen (z. B. Ersteinschätzung von Auswirkungen von Straßenbaumaßnahmen) gibt es außerdem Screening-Modelle, wie sie beispielsweise im Merkblatt über Luftverunreinigungen an Straßen veröffentlicht sind. Deren Anwendung kann bei der gegebenen Unschärfe jedoch nur zu groben Abschätzungen führen. Doch auch für derartig einfache Programme gibt es strikte Kriterien für die Anwendungsbedingungen, besonders hinsichtlich der am Standort anzutreffenden meteorologischen Verhältnisse. Im Zweifelsfall sind für vollzugrelevante Ergebnisse die Standardpartikelmodelle wie AUSTAL2000 oder z. B. das dafür zugrunde liegende Modell  LASAT zu nutzen.

Einflussfaktoren auf die Berechnung

Die Ausbreitung von Schadstoffen über den Luftpfad erfolgt in einem hochkomplexen System physikalischer, chemischer und meteorologischer Bedingungen. Sie hängt ab von

  • den emissionsseitigen Abgasmengen, Ableitbedingungen und Quellkonfigurationen,
  • den meteorologischen Verhältnissen im Ausbreitungsgebiet,
  • vom Höhenrelief sowie
  • Hindernissen und der Bodenrauhigkeit auf dem Ausbreitungsweg.

Nähere Informationen zu den Einflussfaktoren  hier...

Qualitätssicherung von Gutachten

Prüffähige und bewertbare Gutachten müssen verständlich und nachvollziehbar erklärt sowie durch Bezüge auf geeignete Erkenntnisquellen belegt sein. Sie sollen die vollständigen Gedankengänge des Gutachters und alle Zwischenschritte erkennen lassen. Das Standardprogramm, mit dem sich der weitaus größte Teil aller Sachverhalte bearbeiten lässt, ist das frei verfügbare Rechenprogramm AUSTAL 2000. Sowohl bei den Emissionsquellen als auch bei den Bedingungen in der Luft während der Ausbreitung lassen sich sehr viele Spezifika berücksichtigen. Die grundsätzliche Methodik der Ausbreitungsrechnung ist im Anhang 3 der TA Luft beschrieben. Die richtige Handhabung des Rechenprogramms kann dort jedoch nicht entnommen werden.
Für die Erarbeitung von Immissionsprognosen ist es deshalb unerlässlich, dass sich die Gutachter an den aktuellen Erkenntnissen orientieren. Die zu beurteilenden Situationen sind möglichst vollständig und zielorientiert unter Berücksichtigung der Verhältnismäßigkeit zu beschreiben. Dabei ist im Rahmen der gegebenen Anforderungen für den jeweiligen Einzelfall zu entscheiden, wie umfassend und aufwändig die verfügbaren Methoden anzuwenden sind. Immissionsprognosen sollten in sich logisch, transparent und nachvollziehbar aufgebaut sein und sowohl fachlich als auch inhaltlich korrekt sein. Für die Qualitätssicherung bei der Erstellung von Immissionsprognosegutachten haben sich Leitfäden als hilfreich erwiesen. Diese dienen Gutachtern und Behördenmitarbeitern gleichermaßen als Grundlage.
Um die Fehler bei der Gutachtenerstellung zu reduzieren und die Prüffähigkeit von Gutachten zu verbessern, wurde eine Richtlinie des VDI erarbeitet, die im Dezember 2007 als Gründruck erschien und seit Januar 2010 als Weißdruck vorliegt. Die Richtlinie mit der Nr. VDI 3783 Blatt 13 trägt den Titel "Qualitätssicherung in der Immissionsprognose - Anlagenbezogener Immissionsschutz - Ausbreitungsrechnung nach TA Luft". Damit liegt ein Werkzeug vor, mit dessen Hilfe Gutachten erarbeitet, aber auch geprüft werden können. Sie enthält methodische Hinweise zur Anwendung von Rechenprogrammen, zum Beispiel zur Berücksichtigung von Hindernissen oder dem Geländerelief. Durch die Verwendung dieser Richtlinie ist sicher gestellt, dass Sachverhalte einerseits problemadäquat, andererseits aber auch grundsätzlich gleich behandelt werden. Die Richtlinie enthält auf 51 Seiten neben der Behandlung von spezifischen Anforderungen an Immissionsprognosen auch eine 3-seitige Checkliste zur Überprüfung der Vollständigkeit, Nachvollziehbarkeit und Plausibilität einer Immissionsprognose. Die Richtlinie kann beim Beuth Verlag, Berlin käuflich erworben werden. Ihre Anwendung soll die Effizienz der Erstellung und Prüfung von Gutachten als auch die Gutachtenqualität deutlich verbessern sowie letztendlich zur Beschleunigung von Verwaltungsverfahren und wegen der erwarteten besseren Qualität zu mehr Rechtssicherheit für Anlagenbetreiber und Bürger beitragen.

Aufgabenschwerpunkte der TLUG

Die Immissionsschutzbehörden in Thüringen bedienen sich der TLUG als fachlich beratender und prüfender Einrichtung für Gutachten, die Ausbreitungsrechnungen enthalten. Dabei gelangen besonders die schwierigen Fälle, bei denen beispielsweise das Geländerelief eine Rolle spielt, zur TLUG. Einen Überblick über die in den letzten Jahren durch die TLUG bearbeiteten Anlagen geben die nachfolgenden Grafiken.

2007

bearbeitete Anlagen 2007

Im Jahr 2007 wurden durch die TLUG 45 Gutachten mit Ausbreitungsrechnungen für Anlagen geprüft. Besondere Schwerpunkte waren landwirtschaftliche Anlagen sowie Energieerzeugungsanlagen mit Biorohstoffen. Bei den Prüfkomponenten machte Geruch den weitaus größten Anteil aus, gefolgt von NH3, Stäuben und Stickstoffoxiden.

2008

bearbeitete Anlagen 2008

Die Prüfung von Gutachten mit Ausbreitungsrechnungen für Luftschadstoffe und Gerüche hatte auch 2008 einen hohen Stellenwert. Durch die mit der Behördenstrukturreform verbundene Auflösung der Staatlichen Umweltämter und Überführung der Aufgaben in die Landratsämter trat in vielen Behörden ein Defizit an Fachwissen auf, das dazu führte, dass in diesem Jahr zahlreiche Vorgänge zur Bearbeitung in die TLUG gelangten, die vorher in Eigenregie des TLVwA oder der SUA`s bearbeitet wurden.
Über 50 % der Vorgänge betrafen wie auch in den vergangenen Jahren die Tierhaltung, aber auch die eng mit der Landwirtschaft verbundene Biogaserzeugung war mit 15 % noch recht hoch vertreten. Weitere 15 % der Gutachten kamen aus den Bereichen Abfallbehandlung und Kompostierung. Industrielle Technologien machten einen Gesamtanteil von 18 % aus, wobei polymere Beschichtungen hierbei mit 7 % dominierten.
Am häufigsten waren die Schadstoffe Staub und Ammoniak zu beurteilen und bei nahezu allen Vorgängen (bis auf Brecheranlagen) war auch die Ausbreitung von Geruch und die durch ihn verursachte Belastung einzuschätzen. In mehreren Fällen war die TLUG für die Vollzugsbehörden bei Klageverfahren gegen den Freistaat tätig.

2009

bearbeitete Anlagen 2009

Die Prüfung von Gutachten mit Ausbreitungsrechnungen für Luftschadstoffe und Gerüche war auch 2009 ein wichtiger Teil der Arbeit in der TLUG. Die Auflösung der Staatlichen Umweltämter und Überführung vieler Aufgaben in die Landratsämter im Jahr 2008 führte dazu, dass 2009 ca. 30 % der Vorgänge direkt von den Landratsämtern in die TLUG gelangten. 47 % der Anfragen kamen vom TLVwA.

2010

bearbeitete Anlagen 2010

2010 waren die zu bearbeitenden Stellungnahmen zu Immissionsprognosen hinsichtlich der Technologien, wie die nachfolgende Grafik zeigt, sehr heterogen. Tierhaltungsanlagen und Anlagen, die der Abfallbehandlung, Verwertung von Stoffen und Erzeugung erneuerbarer Energie dienen, haben dominiert. Etwa die Hälfte der Vorgänge gelangten direkt von den Landratsämtern in die TLUG, die andere Hälfte kam vom TLVWA.Am häufigsten waren die Schadstoffe Staub und Ammoniak zu beurteilen und bei nahezu allen Vorgängen war auch die Ausbreitung von Geruch einzuschätzen.
Ein methodischer Schwerpunkt der Arbeit war die Einbeziehung der neuen VDI Richtlinie 3783 Blatt 13 -Qualitätssicherung in der Immissionsprognose - Anlagenbezogener Immissionsschutz - Ausbreitungsrechnung nach TA Luft.

2011

Bearbeitete Anlagen 2011

2011 gab es mit 32 Fällen einen Zuwachs von einem Drittel gegenüber 2010 an zu bearbeitenden Prüfaufträgen von Gutachten mit Immissionsprognosen. Schwerpunkt waren mit über 50 % Tierhaltungsanlagen. Eine weitere Gruppe waren Biogasanlagen. Ein Viertel aller Vorgänge betraf andere Technologien.
Etwa zwei Drittel der Vorgänge gelangten direkt von den Landratsämtern in die TLUG, ein Drittel kam vom TLVWA. Bei den meisten Vorgängen war die Ausbreitung von Geruch einzuschätzen, aber auch Stäube und Ammoniak spielten eine Rolle.
Bei Geruchssachverhalten wurde mit dem Außerkrafttreten der Thüringer Geruchs-Immissionsrichtlinie am 31.12.2010 erstmals komplett nach der Geruchs-Immissionsrichtlinie des LAI vom 29.02.2008 mit Ergänzung vom 10.09.2008 beurteilt.

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