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Hintergrund: Es ist unbekannt bzw. umstritten, ob die in Deutschland eingeführten Umweltzonen (UWZ) die Feinstaubbelastung nachweisbar reduzieren.
Methode: PM10-Konzentrationen von den Messstationen innerhalb und außerhalb der UWZ in 19 deutschen Städten wurden analysiert (Augsburg, Berlin, Dortmund, Duisburg, Düsseldorf, Essen, Frankfurt a. M., Hannover, Herrenberg, Ilsfeld, Karlsruhe, Köln, Ludwigsburg, Mannheim, München, Reutlingen, Stuttgart, Tübingen, Wuppertal), um die Wirksamkeit der Fahrverbote (Stufe 1) für Fahrzeuge der Schadstoffgruppe 1 (ohne Plakette) auf die Schadstoffkonzentration zu untersuchen. Kontinuierliche Halbstundenmesswerte und gravimetrische Tagesmittelwerte wurden für den Zeitraum von ca. 2005 bis Ende 2009 übernommen. Die Analyse beruht auf vier einander paarweise zugeordneten Messwerten als gematchte Quadrupel aus zwei Index- und zwei Referenzwerten (Indexstationen liegen innerhalb, Referenzstationen messen außerhalb der UWZ). Ein Indexwert und der simultan gemessene Referenzwert wurden während der aktiven Phase der UWZ gemessen, das andere Wertepaar wurde vor Einführung der UWZ erhoben. Die Wertepaare haben eine Zeitdifferenz von 364 Tagen oder von einem Vielfachen von 364 Tagen, wodurch die Jahreszeit, der Wochentag und die Tageszeit im Quadrupel konstant gehalten werden. Differenzen der Indexwerte wurden regressionstechnisch mit den Differenzen der Referenzwerte korrigiert, wobei meteorologische Parameter (Mischungsschichthöhe, Niederschlagsmenge, Windgeschwindigkeit), Schulferienzeiten, Phase der Umweltprämie, LKW-Fahrverbotszeiten und Ausgangswerte an den Index- und Referenzstationen als Kovariablen in sog. „fixed effects“ Regressionsanalysen der Quadrupel berücksichtigt wurden (Differenzwertmethode im Zwei-Perioden-Fall). Dieser statistische Ansatz wurde vor der eigentlichen Datenanalyse an simulierten Messdaten der FU Berlin erfolgreich erprobt.
Ergebnisse: 2 110 803 Quadrupel kontinuierlicher PM10-Messungen und 15 735 gravimetrische Quadrupel wurden aus den verfügbaren Daten der Messstationen identifiziert, aus denen 61 169 Quadrupel zu Tagesmittelwerten aufgebaut wurden. Die Analysen für die erste Stufe ergaben als beste Effektschätzer (an allen Indexstationen) eine Feinstaubreduktion von ≤ 0,2 μg/m3 (bzw. relative PM10-Reduktionen ≤ 1 %). Der beste Effektschätzer an allen Verkehrsstationen (also ohne städtische Hintergrund- und Industrieindexstationen) lag unterhalb von 1 μg/m3 (bzw. weniger als 5 %).
Schlussfolgerungen: Alle Analysewerte liegen damit unter den vor Einführung von UWZ prognostizierten Feinstaubreduktionen. Diese Studie untersuchte als erste übergreifend die Wirksamkeit von UWZ der Stufe 1 in Deutschland auf die Feinstaubkonzentrationen von PM10 nach einem einheitlichen Datensammlungs- und Analyseplan und unter Berücksichtigung möglichst vieler Störeinflüsse.
Background: Low Emission Zones (LEZs) are areas where the most polluting vehicles are restricted from entering. The effectiveness of LEZs to lower ambient exposures is under debate. This study focused on LEZs that restricted cars of Euro 1 standard without appropriate retrofitting systems from entering and estimated LEZ effects on NO2, NO, and NOx ( = NO2+NO).
Methods: Continuous half-hour and diffuse sampler 4-week average NO2, NO, and NOx concentrations measured inside and outside LEZs in 17 German cities of 6 federal states (2005–2009) were analysed as matched quadruplets (two pairs of simultaneously measured index values inside LEZ and reference values outside LEZ, one pair measured before and one after introducing LEZs with time differences that equal multiples of 364 days) by multiple linear and log-linear fixed-effects regression modelling (covariables: e.g., wind velocity, amount of precipitation, height of inversion base, school holidays, truck-free periods). Additionally, the continuous half-hour data was collapsed into 4-week averages and pooled with the diffuse sampler data to perform joint analysis.
Results: More than 3,000,000 quadruplets of continuous measurements (half-hour averages) were identified at 38 index and 45 reference stations. Pooling with diffuse sampler data from 15 index and 10 reference stations lead to more than 4,000 quadruplets for joint analyses of 4-week averages. Mean LEZ effects on NO2, NO, and NOx concentrations (reductions) were estimated to be at most −2 µg/m3 (or −4%). The 4-week averages of NO2 concentrations at index stations after LEZ introduction were 55 µg/m3 (median and mean values) or 82 µg/m3 (95th percentile).
Conclusions: This is the first study investigating comprehensively the effectiveness of LEZs to reduce NO2, NO, and NOx concentrations controlling for most relevant potential confounders. Our analyses indicate that there is a statistically significant, but rather small reduction of NO2, NO, and NOx concentrations associated with LEZs.