In der Region Südmähren in der Tschechischen Republik ist die Verbrennung fester Brennstoffe in Privathaushalten während der kalten Jahreszeit eine bedeutende Quelle der Luftverschmutzung. Trotz des allgemeinen Bewusstseins für die negativen Auswirkungen mangelt es an konkreten Daten, die die Auswirkungen lokaler Heizsysteme auf die Luftqualität belegen. Dieses Problem wird besonders durch ungünstige meteorologische Bedingungen wie Inversionen verschärft, die die Ausbreitung von Schadstoffen behindern.

Gezielte Forschung für präzise Ergebnisse

Unser Partner Envitech Bohemia startete ein umfassendes Projekt zur Untersuchung der Auswirkungen von Heizungsanlagen in Wohngebäuden auf die Luftqualität in drei Städten der Region Südmähren. Ziel des Projekts war es, detaillierte Daten über die Konzentration von Aerosolpartikeln verschiedener Größen zu sammeln, mit dem Ziel das Bewusstsein für das Thema zu schärfen und eine Grundlage für Maßnahmen zur Verbesserung der Luftqualität zu schaffen. Das Projekt wurde größtenteils durch Norway Grants (Call SGS-2 „Svalbard“) und den Staatlichen Umweltfonds finanziert.

Ein hybrides Netzwerk für umfassende Überwachung

Ein Schlüsselaspekt dieses Projekts war der Einsatz eines Hybridnetzes, das verschiedene Arten von Luftqualitätsüberwachungssystemen kombinierte, um sowohl eine breite Abdeckung als auch die Genauigkeit der Daten zu gewährleisten (Referenz-, referenznahe und sensorgestützte Geräte).

Dieses hybride Netzwerk umfasste hochpräzise Referenz- und Beinahe-Referenzgeräte wie den AQ Guard Smart 1000, die zur Kalibrierung und Validierung der von den kostengünstigeren sensorgestützten Systemen erfassten Daten verwendet wurden. Durch die Integration dieser verschiedenen Technologien konnte das Projekt die Luftqualität in einem großen Gebiet überwachen und gleichzeitig die Zuverlässigkeit der Daten gewährleisten. Dieser Ansatz ermöglichte es dem Team, die Auswirkungen lokaler Heizungssysteme auf die Luftqualität effektiv zu bewerten und sicherzustellen, dass die Ergebnisse wissenschaftlich fundiert sind.
In diesem Projekt wurden verschiedene Geräte des Typs AQ Guard Smart 1000 der Palas GmbH eingesetzt. Diese hochmodernen Stationen wurden strategisch in den Städten Znojmo, Vyškov und Židlochovice platziert. Die Geräte maßen nicht nur die Partikelkonzentration, sondern auch meteorologische Daten, um die Schadstoffausbreitung unter verschiedenen Bedingungen zu analysieren. Darüber hinaus wurden sensorgestützte Staubüberwachungsgeräte in Bereichen mit voraussichtlich hohem Heizbedarf aufgestellt, um einen umfassenden Datensatz zu erstellen.

Herausforderungen auf dem Weg zur Klarheit

Während der Kampagne traten mehrere Herausforderungen auf, insbesondere hinsichtlich der Genauigkeit der sensorbasierten Systeme. Diese Systeme sind zwar kostengünstig, weisen aber unter realen Bedingungen Verzerrungen und Probleme mit der Datenqualität auf. Um diese Probleme zu lösen, wurde vor den Hauptmessungen ein 40-tägiger Vergleichstest durchgeführt, bei dem die Sensoren mit Referenzstationen gemäß EN 16450 verglichen wurden. Die sich daraus ergebenden Kalibrierungs- und Validierungsfunktionen ermöglichten die Anpassung der Messdaten, was zu einer genaueren Interpretation führte. AQ Guard Smart 1000-Stationen wurden eingesetzt, um potenzielle Messabweichungen in Echtzeit zu überwachen und zu korrigieren und so die Genauigkeit zu gewährleisten.
Die Daten wurden auf einem Online-Portal angezeigt, das einen klaren Vergleich der Messwerte in grafischer und tabellarischer Form ermöglichte, um allen Projektteilnehmern uneingeschränkten Datenzugang in Echtzeit zu bieten.

Während des Projekts kam es zu einem außergewöhnlichen Ereignis, als starker Staub aus der Sahara über die Tschechische Republik hinwegfegte. Dieses Ereignis wurde von den Referenzinstrumenten erkannt, aber die kostengünstigeren sensorgestützten Systeme konnten das Phänomen nicht erfassen. Dies verdeutlicht die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Überprüfung und Kalibrierung der verwendeten Geräte sowie die Grenzen der kostengünstigen Überwachungssysteme.

Erkenntnisse, die zum Handeln auffordern

Die Ergebnisse bestätigen die erheblichen Auswirkungen des Heizens von Wohnungen auf die Luftqualität. Ein deutlicherAnstieg der PM₁₀- und PM_2,5-Konzentrationen wurdebeobachtet, insbesondere am späten Nachmittag undAbend, was typisch ist für Gebiete mit intensiverHeizungsaktivität.

Auch die Topografie der Städte spielte eine Rolle: In dicht bebauten Gebieten, etwa in der Nähe von Rathäusern, wurden höhere Schadstoffkonzentrationen gemessen, was auf eine schlechtere Belüftung und höhere Emissionen aus älteren Gebäuden zurückzuführen ist, die oft noch mit Festbrennstoffkesseln beheizt werden, die in neueren Gebäuden nicht mehr zulässig sind. Auch innerhalb der verglichenen Standorte gab es einen deutlich sichtbaren Unterschied zwischen den Konzentrationen an Standorten mit unterschiedlichen Höhenlagen.
Eine weitere wichtige Erkenntnis war die Korrelation zwischen Außentemperatur und Partikelkonzentration: Je kälter die Temperatur, desto höher die gemessenen Werte. Ein deutlicher Anstieg wurde an kälteren Tagen im Januar festgestellt, während die Konzentrationen um den 21. Dezember 2023 herum aufgrund milderer Wetterbedingungen wie Regen und Wind niedriger waren. Darüber hinaus ergab die Studie, dass nicht nur lokale Quellen zur Luftqualität beitragen, sondern auch der weiträumige Schadstofftransport eine Rolle spielt, wie die höheren Konzentrationen bei bestimmten Windverhältnissen zeigen.

Bildung: Schlüssel zu langfristigem Wandel

Ein wichtiger Aspekt des Projekts war die Bildungskomponente, die die örtlichen Schulen einbezog. Seminare und Bildungsinitiativen wurden für Schüler und Lehrer an den örtlichen Gymnasien angeboten, um das Bewusstsein für Luftqualität und -verschmutzung zu schärfen. Diese Bemühungen zielten darauf ab, die jüngere Generation für Umwelt- und Gesundheitsfragen zu sensibilisieren und einen nachhaltigeren Ansatz für das Ressourcenmanagement zu fördern.

Der Weg zu sauberen Luft

Die gemessenen Daten bestätigen die Auswirkungen der lokalen Beheizung und Verbrennung fester Brennstoffe auf die Luftqualität in der untersuchten Region. Sie ist landesweit die vorherrschende Quelle für die Luftverschmutzung/Emissionen der problematischsten Schadstoffe (Feinstaub und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe) in diesen Tagen. Im Hinblick auf die Einführung von Maßnahmen zur Verbesserung der Luftqualität müssen die privaten Heizquellen in den Mittelpunkt gestellt werden.
Die Ergebnisse des Projekts unterstreichen die Notwendigkeit weiterer Forschung und der Entwicklung von Maßnahmen zur Verringerung der Luftverschmutzung durch Hausheizungen. In einem Folgeprojekt sollen die gewonnenen Erkenntnisse genutzt werden, um gezielte Strategien zur Emissionsminderung zu fördern. Dabei sollen unter anderem die Auswirkungen von Fernquellen auf die Luftqualität untersucht und der grenzüberschreitende Schadstofftransport bewertet werden.