Ermittlung des Einflusses von Bahnaktivitäten auf die Luftqualität im Gelände eines Rangierbahnhofs

Kurzfassung

Laut Bundesministerium für Digitalisierung und Verkehr ist die Schiene „das klimafreundlichste, umweltfreundlichste und effizienteste Verkehrsmittel des motorisierten Landverkehrs“ (BMDV, 2018). Doch seit seinen Anfängen im Jahr 1835 bis heute verzeichnete das deutsche Eisenbahnnetz ein enormes Wachstum und reagierte stets auf die Nachfrage nach der Beförderung von Gütern und Personen im gesamten deutschen Gebiet und seinen Nachbarländern. Heute verfügt dieses Netz über eine Länge von fast 33.500 km (DB Integrierter Bericht 2023) und eine Flotte, die zu 68 % mit erneuerbaren Energien betrieben wird (DB Daten & Fakten 2023), was zeigt, dass die Auswirkungen auf die Umwelt nicht zu vernachlässigen sind.

Dieser Einfluss ist im Vergleich zu anderen Transportmitteln relativ wenig erforscht. In diesem Projekt wurde eine umfassende Untersuchung der Emissionen aus Bahnaktivitäten mittels Luftqualitätsmessungen in und um verschiedene deutsche Bahnanlagen wie freie Strecke, Rangierbahnhof, Tunnel, Ober- und Unterirdischer Bahnhof durchgeführt.

Auf der METTOOLS-Tagung werden die Ergebnisse der Messungen am Rangierbahnhof Kornwestheim in Baden-Württemberg näher beleuchtet. Dieser Rangierbahnhof ist einer der größten in Deutschland, er verfügt über 38 Richtungsgleise, im durchschnittlich werden 100 Züge pro Tag zusammengestellt und er hat eine Lokomotivbetriebsstundenzahl von 20.000 pro Jahr.

Das Messkonzept bestand aus einem Luv-Lee-Ansatz, bei dem vier Messstellen (MS) installiert wurden (MS A, B, C und D). Dabei diente MS A als ländlicher Hintergrund und MS D als städtischer Hintergrund. MS B wurde vor den Bremsanlagen nach dem Ablaufberg und die MS C an einem Umgehunsgleis eingerichtet (Abbildung 1). Mithilfe einer Fotoaufzeichnung wurden die Aktivitäten auf den Schienen in MS B und MS C dokumentiert.

Abbildung 1: Lage der Messstellen am Rangierbahnhof Kornwestheim

Der Feinstaub wurde sowohl mittels Sammeln auf Filtern und gravimetrischer Auswertung als auch mit Streulicht-Spektrometern gemessen, die Stickoxide mit Passivsammlern und Chemilumineszenz. Außerdem wurden meteorologische Daten (relative Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Windgeschwindigkeit und -richtung) aufgenommen. Die für die Gravimetrie verwendeten Filter wurden im Labor analysiert unter Verwendung der ICP-OES-Methode, um die Elementzusammensetzung des PMs zu ermitteln.

Bei der Auswertung von Tages- bzw. Zweiwochenmittelwerten wurde eine zusätzliche Belastung der PM- und NO2-Konzentration von nur 1 bis 2 μg/m3 festgestellt, bei der Analyse spezifischer Ereignisse über kürzere Zeiträume können diese Werte jedoch sogar über mehrere hundert μg/m3 erreichen und Minuten dauern. Die Laborergebnisse zeigten, dass die Konzentration von Elementen wie Fe, Cu, Se, Ni, Zr und Zn in der Nähe der Gleise höher ist als an den Hintergrundstationen.
Die Ergebnisse dieses Forschungsprojekts zeigen, wie wichtig die Durchführung solcher Messungen ist, um anthropologische Auswirkungen auf die Umwelt weiter zu reduzieren.