Die lufthygienische Charakterisierung des Seeklimas an der Deutschen Nordseeküste im Vergleich zum Binnenland

Summary

Sea air is a synonym for clean unpolluted air, whereas air pollution is considered typical of urban regions and industrial centres. However, today the question arises whether this classification is still valid. On the one hand, there have been several successful efforts to reduce the emmission of air pollutants during recent decades and on the other, high concentrations of ozone have been measured particularly in rural regions.

This paper compares the mean annual concentrations of some typical air pollutants that were measured at two stations of the German Umweltbundesamt (Federal Environmental Agency), namely at the coastal station Westerland on the North Sea Island of Sylt and at the urban station in Frankfurt on Main. The mean concentrations of SO₂ and NO_x or NO₂ respectively averaged over the period from 1988 to 1997 were considerably lower on the coast than at the urban site. The mean annual concentrations amounted to about 3µg/m³ for SO₂ and around 9µg/m³ for NO₂ in Westerland and about 24µg/m³ for SO₂ and about 70µg/m³ for NO_X in Frankfurt respectively. Thus, even in the conurbation the concentrations of these indicators for combustion do not exceed the air quality guidelines. On the coast the concentrations are negligibly low and in fact merely measurable when the wind is blowing onshore.

The ozone concentrations, however, show a completely opposite pattern. The average ozone concentrations (annual mean from 1984 to 1997) are higher in Westerland (58µg/m³) than they are in Frankfurt (25µg/m³). Moreover, the ozone values are higher and the diurnal variations are less pronounced, when the wind is blowing onshore in Westerland. In Frankfurt, on the other hand - and to a lesser degree in Westerland during offshore breeze - the average concentration of ozone exhibits typical diurnal variations with minimum values in the morning and peak values in the early afternoon.

The higher ozone concentrations in Westerland can primarily be attributed to the northern hemisphere mid-latitude background (NHMLB) concentration prevailing in the free troposphere. The lower concentrations in Frankfurt are due to the decomposition of ozone by catalytically active compounds, which are abundantly emitted into the urban air mainly by traffic but are lacking in the unpolluted air on the coast. Although the average ozone levels are higher on the coast, the values are still low enough that adverse health effects can reasonably be excluded.

Zusammenfassung

Die Seeluft gilt als Synonym für unbelastete saubere Luft, während die Luftverschmutzung als typisch für städtische Gebiete und für Industriezentren angesehen wird. Heutzutage stellt sich jedoch die Frage, ob diese Einteilung nach wie vor zutrifft. Einerseits gab es während der vergangenen Jahrzehnte verschiedene erfolgreiche Anstrengungen, die Emissionen von Luftschadstoffen zu reduzieren, auf der anderen Seite wurden gerade in ländlichen Regionen hohe Ozonkonzentrationen gemessen. In dieser Arbeit werden die mittleren jährlichen Konzentrationen einiger typischer Luftschadstoffe verglichen, die an zwei Stationen des Bundesumweltamtes gemessen wurden, nämlich an der Küstenstation in Westerland auf der Nordseeinsel Sylt und an der städtischen Station in Frankfurt am Main.

Die über den Zeitraum von 1988 bis 1997 gemittelten Konzentrationen von SO₂ und NO_X bzw. NO₂ waren an der Küste wesentlich geringer als in der Stadt. Die mittleren Konzentrationen beliefen sich in Westerland auf etwa 3µg/m³ für SO₂ und rund 9µg/m³ für NO₂ bzw. auf etwa 24µg/m³ für SO₂ und etwa 70µg/m³ für NO_X in Frankfurt. Selbst im Ballungsgebiet übertreffen also die Konzentrationen für diese Verbrennungsindikatoren die empfohlenen Grenzwerte für die Luftqualität nicht. An der Küste sind die Konzentrationen vernachlässigbar gering und bei Seewind kaum noch zu messen.

Die Ozonkonzentration weist dagegen ein völlig gegensätzliches Verhalten auf. Die mittleren Ozonkonzentrationen (Jahresmittel von 1984 bis 1997) sind in Westerland höher (58µg/m³) als in Frankfurt (25µg/m³). Wenn der Wind in Westerland von See weht, sind die Werte zudem noch höher und die täglichen Schwankungen sind weniger ausgeprägt. In Frankfurt dagegen - und in einem geringeren Ausmaß auch bei Landwind in Westerland - zeigt die mittlere Ozonkonzentration einen typischen Tagesgang mit minimalen Werten am Morgen und Spitzenwerten am frühen Nachmittag.

Die höheren Ozonkonzentrationen in Westerland lassen sich hauptsächlich der nordhemisphärischen Ozonhintergrundkonzentration zuschreiben, welche in der freien Troposphäre der mittleren Breiten herrscht. Für die geringeren Konzentrationen in Frankfurt ist der Ozonabbau durch katalytisch wirksame Substanzen verantwortlich. Diese Substanzen sind in der Stadt im Überschuß vorhanden. Sie werden hier hauptsächlich durch den Straßenverkehr emittiert, während sie in der unbelasteten Luft an der Küste weitgehend fehlen. Trotz der höheren mittleren Ozonkonzentrationen an der See sind die Werte so niedrig, dass gesundheitsgefährdende Wirkungen mit aller Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden können.

Key Words

Air-quality-standards - air-pollutants - ozone - environmental-exposure - air-pollution-adverse-effects - environmental-monitoring

Schlüsselwörter

Luftqualität - Luftschadstoffe - Schadstoffimmissionen - Ozon - Gesundheitsfolgen der Luftverschmutzung - Umweltüberwachung