Die Autobahn als Umweltlabor

Internationales Großexperiment zur Belastung durch KFZ-Emissionen an der A 656 unter Federführung des Forschungszentrums Karlsruhe gestartet

An der Bundesautobahn 656 zwischen Mannheim und Heidelberg können die Autofahrer in diesen Tagen ein ungewöhnliches Schauspiel bewundern: An zwei über 50 Meter hohen Krantürmen rechts und links der Straße werden eigenartige Apparaturen in die Höhe gezogen und wieder zu Boden gelassen. Weitere merkwürdige Aufbauten säumen den Weg. Das alles ist Teil eines wissenschaftlichen Großexperiments, mit dessen Hilfe die Schadstoff-Emissionen aus Kraftfahrzeugen bestimmt werden sollen. Im Fokus der Messungen stehen Partikel, die sowohl direkt gesundheitsgefährdend sind als auch auf vielfältige Weise in die Chemie der Atmosphäre eingreifen. Daneben werden eine Vielzahl von Spurengasen und meteorologische Parameter aufgezeichnet. An der Kampagne sind – unter Federführung des Forschungszentrums Karlsruhe – Einrichtungen aus drei Ländern beteiligt.

Kraftfahrzeuge emittieren zahlreiche schädliche Gase wie Stickoxide, Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid, aber auch kleine Partikel. Partikel aus dem Straßenverkehr sind zum größten Teil kleiner als 2,5 Mikrometer (tausendstel Millimeter) und somit stark lungengängig. Solche Kleinstpartikel, zu denen auch der Dieselruß gehört, stehen im Verdacht gesundheitsschädlich zu sein. Daneben sind sie klimawirksam und tragen zum Treibhauseffekt bei.
Die Schadstoffemission von Kraftfahrzeugen wird normalerweise durch Messungen am Prüfstand ermittelt. "Diese Ergebnisse müssen aber nicht unbedingt die tatsächlichen Emissionen des normalen Fahrbetriebs widerspiegeln", erläutert Professor Dr. Franz Fiedler, Leiter des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung des Forschungszentrums und der Universität Karlsruhe. "So haben wir schon bei einem früheren Experiment erkannt, dass für Kohlenmonoxid die an der Fahrbahn gemessenen Emissionen etwa doppelt so hoch waren, wie wir es aus Prüfstandsmessungen erwartet hätten."
Die genauen Emissionsdaten von Schadstoffen aus Kraftfahrzeugen werden benötigt, um chemische und physikalische Vorgänge in der Atmosphäre genau modellieren und damit die Schadstoffbelastungen für Mensch und Umwelt bestimmen zu können. Nur mit numerischen Simulationen an großen Computern können die komplexen Vorgänge in der Atmosphäre verstanden und flächendeckend dargestellt werden. Inzwischen sind die Modellrechnungen so exakt, dass sich die Auswirkungen von Emissionsminderungsstrategien (z. B. Geschwindigkeitsbeschränkungen, Katalysatoreinbau oder Maßnahmen an Industrieanlagen) vorhersagen lassen. So können unter Umständen sehr teuere Eingriffe in Straßenverkehr und Industrie vorab auf ihre Tauglichkeit untersucht werden. Die Genauigkeit der Modelle hängt aber von der Qualität der Emissionsdaten ab. Hier soll mit der Messkampagne eine solide – unter realen Bedingungen aufgenommene – Datenbasis geschaffen werden.
Neben den Partikeln messen die Wissenschaftler entlang der Autobahn auch die Konzentrationen einer Vielzahl relevanter Spurengase wie Stickstoffverbindungen, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid oder organische Komponenten. Meteorologische Parameter wie Windgeschwindigkeit, Druck und Temperatur werden gleichfalls aufgenommen.
Parallel zu den meteorologischen und chemischen Messungen zeichnet das Institut für Rationelle Energieanwendungen der Universität Stuttgart während der Messkampagne kontinuierlich Geschwindigkeit und Kennzeichen der vorbeifahrenden Fahrzeuge auf. Über das Kraftfahrtbundesamt in Flensburg werden dann die emissionsrelevanten technischen Daten der vorbeifahrenden Fahrzeuge abgerufen.
Die Messkampagne wird von vielen Instituten aus Deutschland, Dänemark und der Schweiz getragen. Beteiligt sind neben den schon genannten die BASF AG, das Ford Forschungszentrum in Aachen, das Institut für Physikalische Chemie der Universität Wuppertal, das Institut für Umweltphysik der Universität Heidelberg, das Institut für Verfahrenstechnik und Dampfkesselwesen der Universität Stuttgart, das Paul Scherrer Institut aus Villigen/Schweiz, die Außenstelle Langen des Umweltbundesamtes, die Universität Kopenhagen/Dänemark und das Zentrum für Umweltforschung der Universität Frankfurt. Die Kampagne wird unter anderem vom Umweltbundesamt in Berlin finanziert.