Zur Wirksamkeit von Umweltzonen: Design einer Studie zur Ermittlung der Schadstoffkonzentrationsänderung für Staubpartikel (PM₁₀) und andere Größen durch Einführung von Umweltzonen in 20 deutschen Städten

Zusammenfassung

Es ist unbekannt bzw. umstritten, ob die in Deutschland seit 2008 eingeführten Umweltzonen die gemessene Luftbelastung verringerten. Von EUGT wurde daher eine Untersuchung initiiert, die zunächst für den Zeitraum bis Ende 2009 eine Analyse von Luftmessdaten zur Wirksamkeit der Umweltzonen durchführen soll und die

• a) alle Umweltzonen aus den bisherigen in Deutschland durchgeführten Studien berücksichtigt (Berlin, Bremen, Hannover, Köln, Ludwigsburg, Mannheim, München, Stuttgart, Tübingen)

• b) Luftmessdaten aus weiteren Umweltzonen einbezieht (Augsburg, Dortmund, Duisburg, Düsseldorf, Essen, Frankfurt, Herrenberg, Ilsfeld, Karlsruhe, Reutlingen, Wuppertal)

• c) die Auswertung adjustiert mit Referenzmesstellen auf Basis der Einzelmessungen und unter Berücksichtigung von Kovari-ablen durchführt

• d) neben einem multiplikativen Störungsansatz im Wesentlichen einen additiven Störeinfluss ansetzt.

In dieser Untersuchung soll somit in einem ersten Schritt der Einfluss der Fahrverbote (Stufe 1) für Fahrzeuge der Schadstoffgruppe 1 (ohne Plakette) auf die Schadstoffkonzentration in ausgewählten Umweltzonen untersucht werden.

Die zentrale Beobachtungseinheit besteht aus vier einander paarweise zugeordneten Messwerten: gematchte Quadrupel aus zwei Index- und zwei Referenzmesswerten. Die Indexstationen liegen innerhalb, Referenzstationen außerhalb der Umweltzonen. Ein Index- und der zeitgleiche Referenzmesswert liegen in der Beobachtungsphase mit aktiver Umweltzone, das andere zeitgleiche Paar liegt davor (Umweltzone nicht aktiv) und hat einen zeitlichen Abstand von 364 Tagen (oder Vielfachen von 364 Tagen, Wochentag und Uhrzeit konstant) zu dem ersten Paar.

Für den Zeitraum von ca. 2005 bis 2009 sollen kontinuierliche Halbstundenmessungen zu PM₁₀, undgravimetrisch ermittelte Tageswerte zu PM₁₀ und PM_2.5 in der Studie analysiert werden. Entsprechende Messwerte für NO₂, NO, CO und O₃ (testweise SO₂) sowie 4-Wochen-Messwerte, gewonnen mit NO₂-Passivsammlern, werden miterfasst, aber nicht primär augewertet. Als meteorologische Größen werden Temperatur, Luftfeuchte, Luftgeschwindigkeit und Windrichtung mitgeführt. Individuelle Charakteristika der Umweltzonen werden als Kovariablen in Regressionsanalysen der Quadrupel berücksichtigt (Differenzwertmethode im Zwei-Perioden-Fall).

Die Studie wird von einem Projektbegleitkreis unter Beteiligung der kooperierenden Landeseinrichtungen begleitet. Ergebnisse werden bis Ende 2011 erwartet.

Abstract

Whether low emission zones as introduced in Germany since 2008 lower the measured concentrations of air pollutions is unknown or disputed. An investigation was started as a EUGT project that covers the period up to the end of 2009 and will perform an in-depth statistical analysis of air pollutant data. The study

• a) will cover low emission zones from all investigations published up to now (Berlin, Bremen, Hannover, Köln, Ludwigsburg, Mannheim, München, Stuttgart, Tübingen)

• b) will cover other low emission zones (Augsburg, Dortmund, Duisburg, Düsseldorf, Essen, Frankfurt, Herrenberg, Ilsfeld, Karlsruhe, Reutlingen, Wuppertal)

• c) will perform regression analyses on the basis of the individual measurement data taking covariates into account

• d) will rely mainly on the assumption of an additive effect of confounders but will explore multiplicative models also.

Thus, this investigation will study in a first step the effect of “tier 1”, i.e., only allowing vehicles of emission group 2 or higher (with “sticker”) to enter the zones.

The central unit of observation will consist of four pairwise corresponding measurement values: matched quadrupels of two index- and two reference values. Index stations are inside, reference stations measure outside the low emission zones. One index value and the simultaneous reference value are measured during the period the zone is operative, the other pair is measured before activating the low emission zone. The pairs have a difference in time of 364 days or a multiple of 364 days keeping the weekday and time constant.

For the period from about 2005 until 2009 continuous half-hour measurement values of PM₁₀, gravimetrically determined daily measurements of PM₁₀ and PM_2.5 will be analysed. NO₂, NO, CO und O₃ (testing SO₂), and additional measurements of NO₂ with sampling periods of about 4 weeks will be collected, too. Data on dry temperature, humidity, wind speed and wind direction will be collected. Individual characteristics of the low emission zones will be taken into account as covariates in the regression analyses of the quadruples (difference score method in the two-period case).

The study is monitored by an advisory group including representatives of all cooperating state institutions. Results are expected until the end of 2011.