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Luftverunreinigungen: Entstehung und Wirkungen

Luftverunreinigungen im Sinne des BImSchG sind VerĂ€nderungen der natĂŒrlichen Zusammensetzung der Luft, insbesondere durch Rauch, Ruß, Staub, Gase, Aerosole, DĂ€mpfe oder Geruchsstoffe. Da in unserer Umgebungsluft heutzutage leicht einige hundert oder auch tausend luftverunreinigende Komponenten vorhanden sind und viele davon nicht oder nur mit kaum vertretbarem technischen Aufwand meßbar sind, ist man im Bereich der Luftreinhaltung ĂŒbereingekommen nur sogenannte Leitkomponenten zu erfassen, die dann in aller Regel stellvertretend fĂŒr eine ganze Gruppe von Schadstoffen stehen.
Die Leitkomponenten


Stickstoffoxide (NOx)
Im Sinne der Luftreinhaltung von ĂŒbergeordneter Bedeutung sind die beiden Stickstoffoxide: Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2). Diese entstehen vor allem durch Verbrennungsprozesse bei der Energieerzeugung und im motorisierten Straßenverkehr. In Stuttgart werden heute Stickoxide grĂ¶ĂŸtenteils durch den Straßenverkehr emittiert. Bei Verbrennungsprozessen entsteht durch die Oxidation des in Brennstoffen oder in der Luft enthaltenen Stickstoffs ĂŒberwiegend Stickstoffmonoxid. Das emittierte Stickstoffmonoxid wird durch weitere Oxidation in der AtmosphĂ€re zu Stickstoffdioxid.

Ozon (O3)
Ozon ist ein sogenannter SekundĂ€rluftschadstoff, d.h. Ozon wird nicht, wie andere Luftschadstoffe, direkt emittiert, sondern wird in der AtmosphĂ€re aus VorlĂ€ufersubstanzen unter Einwirkung der Sonneneinstrahlung erzeugt (photochemische Reaktion). Zu den VorlĂ€ufersubstanzen gehören Stickstoffoxide (NOx) und leichtflĂŒchtige Kohlenwasserstoffe (VOC), z. B. Lösungsmittel. Da speziell die Abgase des Kfz-Verkehrs sowohl Stickstoffoxide als auch leichtflĂŒchtige Kohlenwasserstoffe enthalten, haben diese in Stuttgart einen großen Einfluss auf die Ozonbildung.

Schwefeldioxid (SO2)
Schwefeldioxid entsteht vorwiegend bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe in Industrie, Haushalten und Kfz-Verkehr sowie bei der Eisen- und Stahlerzeugung, Zellstoffherstellung, SchwefelsĂ€ure- und DĂŒngemittelproduktion. In Stuttgart entsteht Schwefeldioxid heute hauptsĂ€chlich in privaten Feuerungsanlagen in denen schwefelhaltige Brennstoffe wie Kohle, Heizöl etc. verbrannt werden.

Kohlemnmonoxid oder auch Kohlenstoffmonoxid (CO)
Kohlenmonoxid entsteht bei allen unvollstĂ€ndigen (unsauberen) Verbrennungsprozessen. In Stuttgart sind die grĂ¶ĂŸten Quellen fĂŒr das Kohlenmonoxid der Straßenverkehr und private Feuerungsanlagen. Kohlenmonoxid gilt auch als Leitsubstanz fĂŒr un- oder nur teilweise verbrannte Kohlenwasserstoffe.

Partikelförmige Luftverunreinigungen (Feinstaub PM10, Feinststaub PM2.5 und Rußpartikel)
Partikelförmige Luftverunreinigungen entstehen durch eine Vielzahl von natĂŒrlichen und anthropogenen (vom Menschen verursacht) Prozessen. Die wichtigsten anthropogenen Quellen sind Verbrennungsprozesse, industrielle Fertigungsprozesse und der Verkehr (Reifen- und Bremsabrieb, Aufwirbelung von am Straßenbelag haftenden Partikeln und Motoremissionen). Im Sinne der Luftreinhaltung werden partikelförmige Luftverunreinigungen in verschiedene KorngrĂ¶ĂŸenfraktionen unterteilt. Partikelförmige Luftverunreinigungen mit Partikeldurchmessern von maximal 10 ”m werden als Feinstaub (PM10) und mit Partikeldurchmessern von maximal 2,5 ”m werden als Feinststaub (PM2.5) bezeichnet. PM steht fĂŒr den englischen Begriff „Particulate Matter“ fĂŒr partikelförmige Substanz. Partikelförmige Luftverunreinigungen mit Durchmessern grĂ¶ĂŸer als 10 ”m werden als Grobstaub bezeichnet. Aufgrund ihrer hohen ToxizitĂ€t werden die, zu den sehr feinen Partikeln (PM0.1) zĂ€hlenden, Rußpartikel in der Luftreinhaltung oftmals gesondert betrachtet. Der Anteil der anthropogenen Partikel an der atmosphĂ€rischen Gesamtpartikelmasse ist je nach betrachtetem Standort sehr variabel und liegt in urbanen Gebieten bei etwa 50 %. In Stuttgart liegt der Anteil anthropogener Partikel in etwa zwischen 40 und 60 % der atmosphĂ€rischen Gesamtpartikelmasse. Bei der standortspezifischen Beurteilung partikelförmiger Luftverunreinigungen muss auch der atmosphĂ€rische Transport von Partikeln von weiter entfernten Quellen, berĂŒcksichtigt werden. Die wichtigsten Quellen fĂŒr anthropogene Partikel in Stuttgart sind der Straßenverkehr und Feuerungsanlagen.

Benzol (C6H6)
Benzol ist eine organische, chemische Verbindung die in Kraftstoffen (Benzin) enthalten ist. In Stuttgart wird Benzol heute hauptsĂ€chlich mit den Abgasen des Straßenverkehrs emittiert, kann aber auch aus Kraftstofftanks verdunsten. Benzol ist die Leitsubstanz fĂŒr die chemische Gruppe der Aromaten.
Der Luftbelastungsindex


Um die LuftqualitĂ€t unterschiedlicher Gebiete vergleichend beurteilen zu können wird der sogenannte Luftbelastungsindex fĂŒr die mittlere jĂ€hrliche Schadstoffbelastung errechnet. Der Index ist dabei definiert als normierte Summe der VerhĂ€ltniszahlen aus Jahresmittelwert und Vorsorgewerte fĂŒr Stickstoffdioxid, Schwefeldioxid und Schwebstaub. Je höher der Index, desto stĂ€rker ist die Luft belastet. Im Raum Stuttgart schwankt der Luftbelastungsindex zwischen Werten von 0,3 (schwache Luftbelastung) und 0,65 (mĂ€ĂŸige Luftbelastung). Höhere Werte werden insbesondere im Innenstadtkessel, im Neckartal und in den nördlichen Industrievororten erreicht.
Hauptquellengruppen fĂŒr Luftschadstoffe



Autoverkehr

Kleinfeuerungsanlagen

Industrie

Kraftwerke
Die Emissionen


Mit denen vom Land erhobenen Emissionskatastern fĂŒr den Großraum Stuttgart liegen seit 1997 beziehungsweise 1998 nun auch aktualisierte Daten flĂ€chenhaft fĂŒr das gesamte Stadtgebiet vor (Fortschreibung der Erhebungen von 2012).

Verkehrsbedingte Emissionen werden bodennah, das heißt in unmittelbarer NĂ€he zu den Passanten freigesetzt. Bei den Stickoxiden, beim Kohlenmonoxid und bei den organischen Verbindungen liefert der Verkehr in Stuttgart inzwischen den grĂ¶ĂŸten Anteil an den Emissionen. Er liegt beim Kohlenmonoxid bei 88 Prozent, bei den Stickoxiden bei 68 Prozent und bei den organischen Verbindungen bei 69 Prozent. Bei den Feinstaubpartikeln variiert der Anteil verkehrsbedingter Emissionen an den Gesamtemissionen sehr stark je nach Standort. An stark verkehrsbeeinflussten Standorten kann der Anteil der Verkehrsemissionen an den Gesamtfeinstaubemissionen bei bis zu 50 % liegen.


 
 

© Landeshauptstadt Stuttgart, Amt für Umweltschutz, Abt. Stadtklimatologie