Wie Kommunen für saubere Luft sorgen können

Beim Bundesverfassungsgericht ist seit September 2022 eine Klage von Menschen aus Großstädten anhängig: Sie sorgen sich um die gesundheitlichen Folgen hoher Feinstaubbelastung und wollen die Bundesregierung zu strengeren Kontrollen der Luftqualität verpflichten.

Tatsächlich könnte die Luft in deutschen Städten besser sein: Zwar ist die Schadstoffbelastung in den vergangenen 25 Jahren deutlich gesunken und an fast allen deutschen Messstellen werden die entsprechenden Grenzwerte eingehalten, doch die Luftqualität befindet sich nach wie vor auf einem gesundheitsbelastenden Niveau. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfiehlt daher strengere Werte als in Deutschland vorgeschrieben. Expert*innen streiten derweil über Anzahl und Standorte von Messstationen, über Luftreinhaltepläne und blinde Flecken in den Daten zur Luftqualität.

Allerdings hat sich schon einiges getan. Seit dem sogenannten Abgas-Skandal von 2015 und den Diesel-Fahrverboten in den Jahren 2018 und 2019 ist die Luftqualität zum Politikum geworden. Im Mai 2019 beschloss die Bundesregierung das Nationale Luftreinhalteprogramm, das bis 2030 angelegt ist. Es steht jedoch nicht im direkten Zusammenhang mit kurzfristigen lokalen Maßnahmen, die zum Beispiel der Einhaltung von Feinstaubgrenzwerten in Innenstädten dienen sollen. Diese sind Sache der Kommunen, die in den vergangenen Jahren vieles ausprobiert und dabei einiges über die Luftqualität gelernt haben.

Auch im mFUND gibt es Projekte, die zu einer besseren Luftqualität führen könnten. Sie zielen insgesamt auf mehr Daten ab, die zudem räumlich und zeitlich genauer aufgelöst sind.

Seit mehr als zwei Jahren läuft das mFUND-Projekt DEUS_SmartAir. Es kombiniert Messungen von Verkehr und Luftschadstoffen aus einem großen Netz an Sensoren. Daraus will das Projektteam Modelle entwickeln, die sehr genaue Verkehrs- und Luftbelastungsprognosen erstellen können. Abfragen und Prognosen sollen dann mit intuitiv bedienbaren Programmen möglich sein. Kommunen und Behörden sollen zudem die Rohdaten für eigene Evaluierungen nutzen können.

Städte, in denen die DEUS-Messungen bereits laufen, sind Teltow in Brandenburg (rund 27.000 Einwohner*innen) und Halberstadt in Sachsen-Anhalt (rund 40.000 Einwohner*innen). Dort sind neben fest installierten Messstationen auch mobile, an Autos installierte Messgeräte im Einsatz. Das Besondere: Anders als bei den amtlichen Messstellen der Bundesländer werden nicht nur Immissionen, sondern auch Emissionen gemessen. [Anmerkung der Redaktion: Der Begriff „Immissionen“ beschreibt alle Störfaktoren – hier: Luftschadstoffe – , die aus der Umwelt auf den Menschen einwirken. Mit „Emissionen“ sind alle Störfaktoren/Luftschadstoffe gemeint, die durch Menschen in die Umwelt gelangen (Ausstoß). Immissionen lassen sich nur schwer auf einzelne Quellen zurückführen, bei Emissionen ist dieser Zusammenhang jedoch eindeutig.] Zudem erfolgen Verkehrsflussmessungen in Echtzeit.

Die Kommune Teltow erhält nun erstmalig in Echtzeit Verkehrsdaten über Belastungen an bestimmten Punkten und Verkehrsteilnehmer*innenklassen. Damit lasse sich herausfinden, ob und wo beispielsweise Verkehrslenkungsmaßnahmen bestimmter Verkehrsteilnehmer*innen sinnvoll sein könnten, so Projektleiter Marc Nodorft.

Im mFUND-Projekt SAUBER wurden Verfahren der Künstlichen Intelligenz (KI) genutzt, um anhand einer Vielzahl an Daten die gegenwärtige Luftqualität zu bestimmen und deren zukünftige Entwicklung vorherzusagen. Die Prognosen sollen Verkehrs-, Stadt- und Umweltplaner*innen bei ihrer Arbeit helfen. In das System flossen Daten der Erdbeobachtungssatelliten Sentinel-3 und Sentinel-5P ein, die mit ihren optischen Sensoren die Konzentration von Stickstoffdioxid, Feinstaub, Ozon und Kohlenmonoxid in der Erdatmosphäre messen können; hinzu kamen beispielsweise Daten lokaler Luftmessstationen, Verkehrs- und Wetterdaten sowie Informationen zur Topografie und Bebauung an den Projektstandorten.

„Die trainierte KI hat die Verschmutzung für die nächsten 48 Stunden mit erstaunlich hoher Genauigkeit vorausgesagt“, resümiert Projektleiter Christian Gengenbach vom Unternehmen Software AG. Aus dem Software-Prototyp, der im Projekt entstand, ist bisher kein marktfähiges Produkt geworden. Aber beim Umweltamt Stuttgart, einem der Projektpartner, arbeitet man daran, die Software zu portieren und in der dortigen Integrierten Verkehrsleitzentrale (IVLZ) zu nutzen. „Das Ziel ist eine Verkehrssteuerung, mit der wir im Stundentakt Luftverschmutzungs-Hotspots identifizieren können“, erklärt Rainer Kapp, Abteilungsleiter Stadtklimatologie. „Dann könnte man den Verkehr entsprechend regeln, um die Immissionsbelastung zu senken.“

Anhand zahlreicher Verkehrs- und Luftqualitätsdaten konnten in der ILVZ schon vor dem SAUBER-Projekt Immissionskarten erstellt und Schadstoffausbreitungen modelliert werden. Doch für eine gezielte Lenkung des Verkehrs bestand ein Bedarf an räumlich hoch aufgelösten Schadstoffdaten. „Da reicht Interpolieren zwischen wenigen Messstationen im Stadtgebiet nicht“, sagt Kapp. Daher seien die Satellitendaten aus dem Projekt ein echter Mehrwert. Bis Ende 2024 soll es gelingen, die Arbeit mit der SAUBER-Software zu verstetigen.

Damit ist in Stuttgart gegeben, was Projektleiter Gengenbach auf kommunaler Seite als Voraussetzung für eine erfolgreiche Zusammenarbeit in einem mFUND-Projekt sieht: „Die Frage ‚Könnte uns das weiterhelfen?‘ – oder: ‚Können wir das sinnvoll an unsere IT andocken?‘ – sollte man mit ‚Ja‘ beantworten können. Und eine Kommune muss Zeit und Geld investieren. Sie muss bereit sein, IT-Leute für das Projekt abzustellen.“

Auch Teams außerhalb des mFUND beschäftigen sich mit der Entwicklung und Evaluierung von Konzepten zu den Themen Luftqualität und Luftreinhaltung. Laut Fraunhofer-Institut für Bauphysik sind die Möglichkeiten der Emissionsminderung inzwischen ausgeschöpft. Weil aber die Luftschadstoffkonzentrationen in Städten tendenziell steigen, würden dringend neue Herangehensweisen in den Feldern der technischen Luftreinhaltung und des Immissionsschutzes benötigt, an denen nun intensiv geforscht werde.

Gleichwohl ist klar: Anstrengungen beim Klimaschutz wirken sich positiv auf die Luft aus. Wo weniger fossile Brennstoffe wie Kohle, Erdgas und Öl verbrannt werden, sinkt die Schadstoffbelastung in der Luft. Im Verkehrssektor sind beispielsweise weniger motorisierter Individualverkehr, smarte Ampelschaltungen, Tempobeschränkungen sowie die Einrichtung von Busspuren und geschützten Radwegen geeignet, um Emissionen zu senken.

Indirekt kann es auch helfen, die Sichtbarkeit des Problems zu erhöhen. Luftverschmutzung ist in den meisten Fällen nicht direkt wahrnehmbar – Feinstaub ist mit dem bloßen Auge gar nicht zu sehen. Bürger*innen sollten deshalb besser informiert werden. Das sehen Expert*innen auch als Aufgabe der Kommunen. Ute Dauert, Meteorologin und Luftexpertin vom Umweltbundesamt (UBA), findet: „Anzeigetafeln für Werte wie die Stickstoff-Dioxid-(NO2)-Konzentration, wie es sie beispielsweise in Wiesbaden gab, sind ein einfaches und wirksames Mittel, um Bürger*innen aufzuklären und ihnen ihre eigene Betroffenheit vor Augen zu führen. Das kann dafür sorgen, dass Menschen ihr eigenes Verhalten überdenken.“ Dennoch wurden die Tafeln in Wiesbaden Ende 2021 demontiert.

„Die Luftqualität in Deutschland ist inzwischen schon recht gut, aber sie ist noch immer verbesserungswürdig“, konstatiert Thomas Preuß vom Forschungsbereich Umwelt des Deutschen Instituts für Urbanistik (Difu). Er sieht Datenlücken bei einer ganzen Reihe von Schadstoffen, für die es gar keine gesetzlich festgelegten Grenzwerte gebe, unter anderem Ultrafeinstaub, flüchtige organische Verbindungen und Ammoniak – Schadstoffe, die bislang noch nicht verpflichtend überwacht werden müssten.

Zur regionalen Verteilung der Messstellen ergänzt er: „Es gibt ein amtliches Luftgütemessnetz, das von den Ländern betrieben wird. Die Messstellen befinden sich aber vor allem in den großen Städten und das Netz ist nicht besonders dicht. So erhalten wir eine lückenhafte Abdeckung des Gesamtstadtgebiets durch nur wenige Messstationen auch in den Großstädten. Für mobile Messungen fehlen leider oft die Ressourcen.“ Messstationen befinden sich meist an zentralen Kreuzungen und größeren Straßen in Städten, also da, wo die höchsten Schadstoffwerte erwartet werden. Ergänzend werden Belastungen oft durch Modelle ermittelt, die Straßen-, Bebauungsarten und Verkehrsaufkommen berücksichtigen und simulieren, wie sich Schadstoffe in der Stadt verteilen. Diese Modelle hält Preuß für sehr ausgereift.

Ute Dauert vom UBA sieht kaum eine Verbesserungsmöglichkeit der Datenlage: „Wir sind sehr gut aufgestellt in Deutschland und durch mehr Messungen allein wird die Luft nicht besser“, sagt sie. Außerdem gebe der gesetzliche Rahmen vor, wo und wie zu messen sei.

Genau das kritisiert Jürgen Resch, Geschäftsführer der Deutschen Umwelthilfe (DUH): „Das amtliche Messnetzwerk wird seit 20 Jahren kaum nachgebessert und wurde vielerorts sogar mit dem Inkrafttreten der Umweltzonen und der Feinstaubwertregelungen 2005 abgebaut, vor allem problematische Messpunkte.“ Die DUH unterstützt die zu Beginn erwähnte Klage vor dem Bundesverfassungsgericht. Resch ergänzt: „Viele Messstationen wurden an unverfängliche Orte verlegt, an denen es bloß Hintergrundbelastungen gibt. Statt wie eigentlich vorgeschrieben an dem am stärksten belasteten Ort in der Umgebung zu messen, werden Messcontainer teilweise verkehrsabgewandt oder zwischen Bäumen platziert. Das schönt die Messwerte und ist ein großes Problem.“

In vielen Fällen würden Kommunen sehr gern die Luftqualität durch innovative Lösungen verbessern, hätten aber kaum Handhabe, sagt Resch. Durch gesetzliche Hürden wie das stark auf das Auto ausgerichtete Straßenverkehrsrecht seien sie sehr eingeschränkt, etwa bei der Einrichtung von Tempo-30-Zonen. Viele Gemeinden würden laut Resch gern weitere Maßnahmen ergreifen. Aber dazu bräuchten sie schärfere Grenzwerte, mit denen sie die Maßnahmen begründen könnten. Auch Anreize seitens des Bundes, zum Beispiel steuerliche Vorteile, könnten zu mehr Luftreinhaltung führen.

Problematisch finden Resch und Preuß, dass aktuell eine Luftreinhalteplanung nur für diejenigen Städte und Kommunen verpflichtend ist, die Grenzwerte überschreiten oder in denen dies akut drohe. „Viele Städte überschreiten aktuell keine Grenzwerte mehr und müssen daher keine Luftreinhalteplanung erstellen, obwohl es sinnvoll und nötig wäre“, hält Preuß fest. Baden-Württemberg beispielsweise will nun sogar Umweltzonen abschaffen, weil dort derzeit die Luft so gut ist – „eine ungünstige Maßnahme, da sich so die Werte natürlich wieder verschlechtern“, erläutert Resch. Dennoch wird darüber auch andernorts diskutiert.

Preuß regt an, die Luftreinhalteplanung auszuweiten und Kommunen Luftreinhaltepläne für ganze Ballungsräume erstellen zu lassen, also auch die jeweiligen Speckgürtel einzubeziehen, um so den gesamten Verflechtungsraum inklusive Produktionsgebieten und Pendelverkehr in den Blick zu nehmen. Daneben müsse die Luftreinhalteplanung auch stärker mit anderen Planungen verzahnt werden: unter anderem mit der Verkehrsentwicklung sowie der Lärmminderungs- und Lärmaktionsplanung. „Es lohnt sich, das Thema Luft weiter zu betrachten und noch mehr mit angrenzenden Themen wie Lärm und Grünflächen in Städten zu verbinden, was die Stadtplanung angeht“, sagt der Difu-Experte. Eine ressortübergreifende Zusammenarbeit halten auch Resch und Dauert für essenziell, um die Luftqualität in Deutschland nachhaltig zu verbessern.

Sollte die anfangs erwähnte Klage von Bürger*innen vor dem Bundesverfassungsgericht Erfolg haben, werden Bund, Länder und Kommunen tätig werden müssen. Viele Kommunen kümmern sich ohnehin schon um die Luftqualität, was sich auch an den immer niedrigeren Schadstoffwerten zeigt. Eine weitere Verbesserung könnten mehr und höher aufgelöste Daten ermöglichen. Beispielsweise mit dem Einsatz von mobilen Sensoren oder Satellitentechnik zeigen mFUND-Projekte innovative Lösungen auf. Davon sollten auch Kommunen profitieren können.