Daher sind die Erfassung, Beurteilung und Verbesserung der Luftqualität zentrale Aufgaben des Umweltressorts. Nach Angaben der Europäischen Umweltagentur ist die Luftverschmutzung in der EU nach wie vor das größte Umweltrisiko für die Gesundheit der Menschen und deren Lebenszeit.

Feinstaub (Aerosole) besteht aus einem komplexen Ge misch fester und flüssiger, luftgetragener Partikel, das unter anderem durch Verbrennungsprozesse in die Atemluft gelangt. Hauptquellen des menschengemachten Feinstaubs sind in unseren Breiten der Straßenverkehr durch Abgase, Bremsen- und Reifenabrieb, Industrieemissionen und die Holzfeuerung. Zudem tragen die Landwirtschaft durch direkte Emissionen und partikelbildendes Ammoniak aus Gülle und Mist zur Feinstaubbelastung bei. Feinstaubpartikel mit einem Durchmesser kleiner 10 Mikrometer (PM₁₀, PM steht für particulate matter) gelangen durch Nase und Mund in die Lunge. Partikel kleiner 2,5 Mikrometer (PM_2,5), eine Teilmenge von PM₁₀, können bis in die Hauptbronchien oder Lungenbläschen transportiert werden. Den Partikeln können gesundheitsgefährdende Stoffe anhaften wie zum Beispiel Schwermetalle oder krebserzeugende polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe. Mögliche gesundheitliche Auswirkungen sind Entzündungen, Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Darüber hinaus gibt es Hinweise für ein erhöhtes Lungenkrebsrisiko. Ein Schwellenwert für Feinstaub, bei dessen Unterschreitung keine gesundheitlichen Effekte mehr auftreten, konnte bisher nicht ermittelt werden.

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Umweltindikator Feinstaubemissionen

Die Emissionen von PM₁₀-Feinstaub mit einem aerodynamischen Durchmesser von weniger als 10 Mikrometern gingen von rund 67.000 Tonnen im Jahr 1996 um etwa 70 % auf rund 20.000 Tonnen zurück. Für diese Fraktion zeigte sich ein fallender Trend. Die Emissionen des PM_2.5-Feinstaubs mit Partikeldurchmessern kleiner als 2,5 Mikrometer wurden ab dem Jahr 2004 erhoben, daher erfolgte noch keine Trendermittlung, und sanken von gut 14.000 Tonnen um etwa 41 % auf rund 8.500 Tonnen. Die nationalen Verpflichtungen sehen ab 2030 eine Reduktion der PM2.5-Emissionen um 43 % im Vergleich zum Bezugsjahr 2005 vor.

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Aerosole wirken sich nicht nur auf die Gesundheit aus, sondern auch auf das Klima und die Ökosysteme. Die Planetare Belastungsgrenze für den Aerosolgehalt in der Atmosphäre ist global gesehen noch nicht überschritten worden. Wie es sich für einen auf Nordrhein-Westfalen herunterskalierten Anteil an dieser Grenze verhält, ist noch nicht Gegenstand einer Studie gewesen. Fakt ist aber, dass die Feinstaubwerte in Nordrhein-Westfalen stetig zurückgegangen sind. Das ist primär der Sanierung von Industrieanlagen und den mit den Umweltzonen eingeführten Partikelfiltern bei Dieselfahrzeugen zu verdanken

Stickstoffoxide (NO_x) entstehen bei Verbrennungsprozessen, zum Beispiel in Industrieanlagen, Kraftwerken und Motoren. Die Emissionen aus Schornsteinen wer- den weit verteilt und tragen zur Hintergrundbelastung bei. Die Abgase des Straßenverkehrs wirken dagegen auch unmittelbar auf Anwohnerinnen und Anwohner ein. Eine Gesundheitsgefahr geht vor allem von Stickstoffdioxid (NO₂) aus. Es reizt das Schleimhautgewebe im gesamten Atemtrakt und kann durch dabei auf- tretende Entzündungen die Wirkung anderer Luftschadstoffe verstärken. Erhöhte NO₂-Konzentrationen sind mit Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen verbunden. Zudem ist Stickstoffdioxid ein wesentlicher Bestandteil bei der atmosphärischen Bildung von bodennahem Ozon und Feinstaub. Für Stickstoffdioxid konnte bisher kein Schwellenwert ermittelt werden, bei dessen Unterschreitung keine gesundheitlichen Effekte mehr auftreten können. Hauptverursacher von Stickstoffdioxidbelastungen in den Städten sind Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, insbesondere mit Dieselmotoren. Von den 12,5 Millionen in Nordrhein-Westfalen zugelassenen Kraftfahrzeugen sind 2,9 Millionen dieselbetrieben (Stand Januar 2023). Ferner können Binnenschiffe insbesondere in Rheinanliegerstädten einen relevanten Beitrag zu den lokalen Stickstoffoxidemissionen leisten. Der messbare Einfluss ist meist stark auf die Flussnähe beschränkt, beispielsweise auf die Uferpromenaden.

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Umweltindikator Feinstaubkonzentrationen im städtischen Hintergrund

In Nordrhein-Westfalen ist die mittlere städtische Feinstaubbelastung rückläufig: Der Jahresmittelwert für den PM₁₀-Feinstaub im Jahr 2024 belief sich auf 13 Mikrogramm pro Kubikmeter, der für den PM_2.5-Feinstaub auf 9 Mikrogramm pro Kubikmeter. Damit lag die langfristige mittlere städtische Hintergrundbelastung sowohl unter den derzeit gültigen EU-Jahresgrenzwerten von 40 bzw. 25 Mikrogramm pro Kubikmeter als auch unter den geplanten EU-Jahresgrenzwerten von 20 bzw. 10 Mikrogramm pro Kubikmeter. Trotz Schwankungen von Jahr zu Jahr sind die Trends über die letzten 10 Jahre fallend. Ziel der Landesregierung ist die sichere Einhaltung der europarechtlichen Grenzwerte auch an Straßen in Ballungsräumen.

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Abseits stark befahrener Straßen im städtischen Hintergrund sank die NO₂-Konzentration stetig. Im Jahr 2024 konnte der Grenzwert für den Jahresmittelwert für Stickstoffdioxid von 40 Mikrogramm pro Kubikmeter erstmals wieder ausnahmslos an allen Probenahmestellen eingehalten werden, auch an der Messstelle in der Nähe der Bundesautobahn 40 in Essen. Da in den Jahren zuvor in deutschen Ballungsräumen der Jahresmittelgrenzwert von 40 Mikrogramm Stickstoffdioxid pro Kubikmeter Luft vielfach überschritten wurde, verurteilte der Europäische Gerichtshof die Bundesrepublik Deutschland im Jahr 2021 auch mit Blick auf Nordrhein-Westfalen. Die EU-Kommission forderte die Bundesregierung auf, wirksame Maßnahmen zur schnellstmöglichen Einhaltung der Luftqualitätsgrenzwerte zu ergreifen. Daher berichtet die Bundesregierung der EU-Kommission vierteljährlich über den Verlauf und die getroffenen Maßnahmen an den für das Urteil relevanten Überschreitungsstellen. Dies betrifft auch die erwähnte Messstelle in Essen. 2023 wurde der Luftreinhalteplan für Essen fortgeschrieben, um die Grenzwertüberschreitung schnellstmöglich zu beenden.

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Umweltindikator Stickstoffoxidemissionen

Der Stickstoffoxidausstoß in die Umgebungsluft Nordrhein-Westfalens ist seit Messbeginn im Jahr 1996 kontinuierlich von etwa 490.000 Tonnen um rund 57 % auf rund 209.000 Tonnen in 2020 gesunken. Entsprechend ergibt sich ein fallender Trend über die Zeitreihe. Abgebildet werden die Summe der Emissionen aus Industrieanlagen und dem Straßenverkehr sowie weiteren Verkehrsträgern und Kleinfeuerungsanlagen. Die nationalen Verpflichtungen sehen für 2020 eine Reduktion der Stickstoffoxidemissionen um 39 % und für das Jahr 2030 um 65 % gegenüber dem Bezugsjahr 2005 vor. Das entsprechende Reduktionsziel von 39 % wird bereits eingehalten.​​​​​

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Umweltindikator Stickstoffdioxidkonzentration im städtischen Hintergrund

Die Entwicklung der Stickstoffdioxidkonzentration ist in Nordrhein-Westfalen rückläufig. Im Jahr 2024 lag die Konzentration im städtischen Hintergrund nicht einmal halb so hoch wie zu Beginn der Messungen: Die Belastung sank von 38 Mikrogramm pro Kubikmeter im Jahr 1990 auf zuletzt 14 Mikrogramm pro Kubikmeter. Auch der Trend über die letzten 10 Jahre ist fallend. So liegt die mittlere Stickstoffdioxidkonzentration in Wohngebieten abseits stark befahrener Straßen und Industrieanlagen auch deutlich unterhalb des EU-Jahresgrenzwerts von 40 Mikrogramm pro Kubikmeter. Die Landesregierung strebt eine weitere Reduzierung der Stickstoffdioxidbelastung an. Ziel der Landesregierung ist die sichere Einhaltung der europarechtlichen Grenzwerte auch an Straßen in Ballungsräumen.

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Bodennahes Ozon (O₃) wird nicht direkt emittiert. Es bildet sich vielmehr bei intensiver Sonneneinstrahlung durch photochemische Prozesse aus Sauerstoff, Vorläuferschadstoffen wie den genannten Stickstoffoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen, unter anderem freigesetzt durch die Verwendung von Lösemitteln und die Verbrennung von Kraftstoffen. Ozon kann bei Menschen eine verminderte Lungenfunktion, entzündliche Reaktionen der Atemwege und Atemwegsbeschwerden verursachen. Empfindliche oder vorgeschädigte Personen wie Asthmatiker sind dafür besonders anfällig. Sie sollten bei hohen Ozonwerten körperliche Anstrengungen vermeiden. Ab einem Stundenmittelwert von 180 Mikrogramm Ozon pro Kubikmeter Luft wird die Öffentlichkeit über die Medien informiert.

Die Ozonkonzentration im städtischen Hintergrund schwankte witterungsbedingt sehr stark, so dass sich eine Trendberechnung nicht anbietet. Im Jahr 2024 wurden im Mittel der betrachteten Messstationen 2 Stundenmittelwerte mit mehr als 180 Mikrogramm Ozon pro Kubikmeter gemessen. Mit vermehrter bodennaher Ozonbildung ist jedoch künftig aufgrund von häufigeren Heißen Tagen durch den Klimawandel zu rechnen.

Auf der Höhe des aktuellen Forschungsstands empfehlen die neuen Luftqualitätsleitlinien der Weltgesundheitsorganisation WHO, unter anderem die europaweit gültigen mittleren Jahresgrenzwerte für Feinstaubkonzentrationen und für Stickstoffdioxid deutlich zu senken. Im Zuge dessen hat die EU mittlerweile die Luftqualitätsrichtlinie novelliert. Sie nennt folgende Grenzwerte: Jahresmittelwerte für PM_2,5 von 10 Mikrogramm pro Kubikmeter, für PM₁₀ von 20 Mikrogramm pro Kubikmeter und für Stickstoffdioxid von 20 Mikrogramm pro Kubikmeter ab dem Jahr 2030. Darüber hinaus wurde eine ambitionierte Reduzierung der durchschnittlichen städtischen Hintergrundbelastung für PM2,5 und Stickstoffdioxid beschlossen.

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Umweltindikator Ozonkonzentration im städtischen Hintergrund

Abgebildet ist die jährliche, über mehrere Messstationen gemittelte Stundenanzahl, zu der die bodennahe Ozonkonzentration dem Schwellenwert von 180 Mikrogramm pro Kubikmeter entsprach oder diesen überschritt. Die Zeitreihe ist von so deutlichen Schwankungen geprägt, dass eine Trendberechnung nicht sinnvoll ist. Im Jahr 2024 wurden in Nordrhein-Westfalen im Mittel der betrachteten Messstationen 2 Stundenmittelwerte über dem Schwellenwert gezählt. Insbesondere durch reduzierte Emissionen von Vorläufersubstanzen wie Stickstoffoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen soll eine weitere Minderung der Ozonbelastung erreicht werden.

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Empfehlungen für Luftschadstoffe der WHO, derzeit und ab 2030 geltende Grenz- bzw. Zielwerte der EU​​​​​​​