Rund um Stuttgart befinden sich Hügel, daher liegt der innenstädtische Bereich von Stuttgart im Kessel. Die Stadt kämpft schon lange mit schlechter Luft. stAIR hilft dir dabei, die Gründe und die Auswirkungen der Luftproblematik in Stuttgart besser zu verstehen. Zusätzlich zeigt stAIR Möglichkeiten auf, wie die Situation verbessert werden kann.

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Gesundheitliche Auswirkungen

Feinstaub hat massive gesundheitsschädliche Auswirkungen.
Partikel können in den Körper eindringen. Je kleiner die Partikel sind, desto tiefer gelangen sie in die Atemwege.
Die Partikel sind krebserregend und können Asthma, Allergien und Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen verursachen.
Bei hoher Konzentration von Feinstaub ist die Belastung auf die Gesundheit größer, als bei niedriger Feinstaubkonzentration in der Luft.
Die WHO geht davon aus, dass 85% aller Stadtbewohner Feinstaubwerten ausgesetzt sind, die als gesundheitsschädlich eingestuft werden.
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Achtung: Asthmatiker und Kinder reagieren empfindlicher auf Feinstaub!

Als Feinstaub werden feste und flüssige Schwebstoffe bzw. Staubpartikel bezeichnet, die einen kleineren Durchmesser als 10 Mikrometer haben.
Zum Vergleich: Ein Sandkorn von einem feinen Sandstrand hat ca. 90 Mikrometer Durchmesser.

Es gibt zwei Arten von Feinstaub:
- Primärer Feinstaub entsteht durch Emissionen von Kraftfahrzeugen, Öfen und Heizungen in Wohnhäusern, Kraft- und Fernheizwerken
- Sekundärer Feinstaub bildet sich durch gasförmige Ausgangsstoffe, die durch eine chemische Reaktion, bei der Luft als Bestandteil unabdingbar ist, miteinander in Berührung kommen. Beispielsweise die Ammoniakemissionen aus der Tierhaltung.

Größe der Feinstaubpartikel:

PM10: Dazu zählen Hausstaub, Pollen, Schimmelsporen. Partikel können bis in die Nase eindringen.
Durchmesser: kleiner als 10 Mikrometer
Jahresmittel-Grenzwert der EU: 40 µg/m³
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PM2,5: Dazu zählen Verbrennungsartikel, Asbeststaub und Bakterien. Partikel gelangen bis in die Bronchien und Lungenbläschen.
Durchmesser: kleiner als 2,5 Mikrometer
Jahresmittel-Grenzwert der EU:  25 µg/m³

Ultrafeine Partikel sind kleiner als 1 Mikrometer und können bis in den Blutkreislauf eindringen.

Zur Luftverschmutzung tragen aber nicht nur die Feinstaubpartikel bei, sondern auch das Stickstoffdioxid (NO2) und das bodennahes Ozon (O3).
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Stickstoffdioxid: In geringen Mengen schädlich für den menschlichen Organismus.
Durch Einatmung gelangt es bis in die Lunge und wirkt zell- und gewebeschädigend.
Es kann chronischen Husten oder Bronchitis verursachen und führt zu Reizungen der Augen.


Bodennahes Ozon (O3): Wird bei intensivem Sonnenlicht aus Stickoxiden gebildet und wird durch Kohlenwasserstoffe, welche durch Autoabgase entstehen, verstärkt.
Das unsichtbare Gas kann je nach Konzentration zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen wie Hustenreiz, Atembeschwerden und Kopfschmerzen führen. Außerdem kann das Risiko für eine Lungenkrebserkrankung steigen und das Herz-Kreislaufsystem beeinträchtigt werden.

Ursachen für Luftverschmutzung

How air impacts our health

According to current research, particulate matter is the pollutant with the largest adverse health effects. The smallest particles, especially ultra-fine particles such as those produced by soot emissions, are able to penetrate deep into the body. These soot particles are classified as carcinogenic. However, they are also often the cause of asthma, allergies, cardiovascular and respiratory diseases.
Air pollution has an impact on human health. A high concentration of particulate matter in the air is more harmful to health than a lower concentration. The WHO assumes that 85 % of all city residents are exposed to levels of particulate matter that are harmful to your health.
Risk groups such as children and asthmatics react even more sensitively to air pollution.  

What is the
cause of air pollution

Fine dust is defined as solid and liquid suspended matter or dust particles smaller than 10 micrometers in diameter. It is also summarized in primary and secondary formed fine dust. Emissions from motor vehicles, furnaces and heating systems in residential buildings, power stations and district heating plants, but also from steel production and the handling of bulk goods, form the primary particulate matter.

In the city, road traffic is the main reason for the high level of particulate matter. Brake and tire wear and the emissions from diesel engines contribute to this.
Ammonia emissions from animal farming in agriculture are considered secondary particulate matter.

Fine dust can be divided into different categories:

PM10: The diameter of these fine dust particles is less than 10 µm. These include house dust, pollen and mould sprouts. For this category there is a European limit value which is currently 40 μg/m³ as an annual average value. PM10 particles can penetrate the nose.
PM2.5: The diameter of these fine dust particles is less than 2.5 µm. These include combustion particles produced by diesel vehicles, asbestos dust and bacteria. The European limit value is 25 µg/m³ as an annual average value. PM2.5 particles reach the bronchi and the alveoli.
Ultrafine particles smaller than 1 µm can enter the bloodstream. There are still no standardized measuring methods for them and thus no legal limit value.







However, it is not only fine dust particles that contribute to air pollution, but also nitrogen dioxide No2 and ground-level ozone.

Nitrogen dioxide No2 is harmful to the human organism even in small quantities. It leads to irritation of the eyes and the mucous membranes in the respiratory tract. When inhaled, it reaches the periphery of the lungs where it damages cells and tissue. It can cause chronic cough or bronchitis.
Ground level ozone O3 is formed from nitrogen oxides in intense sunlight and is amplified by hydrocarbons produced by car exhaust gases. Depending on its concentration, this invisible gas can cause health problems such as coughing, breathing difficulties and headaches. It can also increase the risk of lung cancer and affect the cardiovascular system.

Luftproblematik in Stuttgart im Verlauf der Zeit

Anfangszeit

Die geografische Lage Stuttgarts ist nicht die beste Ausgangslage zur Bildung einer Stadt. Das Zentrum von Stuttgart liegt in einem Kessel. Auf der westlichen Seite eingegrenzt von dem Schwarzwald, der schwäbischen Alb auf der südlichen Seite von Stuttgart und dem Schurwald im Osten.
Siedeln sich Menschen in so einem natürlich geformten Kessel an, ist es unabdingbar, dass sich mehr Hitze und mehr Emissionen anstauen.
Zusätzlich dazu ist die Region eine sehr windarme Region. Dadurch kann die angestaute Luft nicht aus dem Kessel heraus transportiert werden.
Dennoch wurde Stuttgart im Jahr 1200 gegründet und die Luftproblematik war seit Beginn an eine große Diskussion, obwohl sich die Art der Verschmutzung über die Jahre verändert hat.

Mittelalter - Ursprung der Kehrwoche

Die Hygienestandards im Mittelalter waren deutlich geringer als die heutigen Standards. Auf den Straßen wurde der Müll entsorgt und die Menschen erleichterten sich dort ebenfalls. Schweine und Hühner rannten auf der Straße herum. Durch den Regen wurde alles nass und verteilte sich.
Gegen Ende des 15. Jahrhunderts wurde die berühmte schwäbische Kehrwoche ins Leben gerufen. Das Stuttgarter Stadtrecht besagte, dass die Bürger ihren Müll am Stadtrand entsorgen sollten und die Straßen sauber halten müssen.
Als königliche Residenz verdoppelte sich die Bevölkerung in Stuttgart zwischen 1802 und 1843 auf nahezu 40.000 Menschen. In dem heutigen Gebiet von Baden-Württemberg war Stuttgart das bevölkerungsreichste Gebiet und gilt daher als erste Stadt von Baden-Württemberg.

Industrialisierung

Um ausreichend Wohnraum für die wachsende Bevölkerung zu schaffen, diskutierte man über die grünen Hänge, welche den innenstädtischen Kern einkesseln. Die Hänge gehörten schon immer zu einem besonderen Stadtbild Stuttgarts. Es wurden zwar ein paar Häuser in Hanglage gebaut, aber die Weinberge, Parks und Aussichtspunkte blieben erhalten.

Nicht nur in Stuttgart war die Luftproblematik ein großes Thema. In vielen industrialisierten Städten wurde bereits über Schadstoffe diskutiert. Da in Stuttgart keine Schwerindustrie angesiedelt war, hatte Stuttgart nicht so sehr mit Luftverschmutzung zu kämpfen wie bspw. Städte im Ruhrgebiet.

II Weltkrieg

Die Stadt Stuttgart startete im Zweiten Weltkrieg den Versuch den Kessel mit Nebelmaschinen zu bedecken, um somit die Stadt und die Bevölkerung vor einem Bombenanschlag zu schützen. 1943 besaß Stuttgart deshalb um die 100 Nebelmaschinen. Der Plan hat aufgrund verschiedener Gründe (Radar, Nebel war giftig für Menschen und Pflanzen) leider nicht funktioniert. Die positive Folge des gescheiterten Plans war, dass neue Erkenntnisse über die Luftströmung und Belüftung in Stuttgart gewonnen werden konnten.
Stuttgart war nach dem Zweiten Weltkrieg vollständig zerstört. Der Wiederaufbau konzentrierte sich auf wichtigere Themen als die Luftüberwachung.

Wann wurde der erste Klimatologe für Stuttgart eingestellt?

Nach dem II Weltkrieg

Nach dem Zweiten Weltkrieg erlebte Stuttgart einen wirtschaftlichen Aufschwung, der zu einer Verschlechterung der Luftqualität führte.
Ende der 1960er Jahre war die Luftverschmutzung in den Städten sehr schlecht, vor allem Werte von Kohlenmonoxid und Schwefeldioxid nahmen dramatisch zu. Die Gründe dafür waren besonders die Heizungsanlagen in den Häusern, die hauptsächlich aus Kohle und Heizöl bestanden sowie die Kraftwerke und der zunehmende Verkehr.


Smog Alarm

Infolge hoher Schadstoffkonzentrationen in der Luft kam es im Januar 1982 in Stuttgart zum ersten Smogalarm. Erst Ende 1982 wurde eine Smogverordnung erlassen. Die Verordnung erlaubte sogar die Einschränkung des Verkehrs innerhalb der Stadt.
Bis 2007 trat die Smogverordnung nicht ein einziges Mal in Kraft.
1988 begann man in Stuttgart, über Autobeschränkungen in der Stuttgarter Innenstadt zu diskutieren. 1989 wurde der erste Versuch mit einer Stadtautobahn durchgeführt. Die Geschwindigkeitsbegrenzung von 100 km/h wurde auf 60 km/h herabgesetzt. Dies führte zu einer geringeren Belastung mit Stickoxiden, weniger Lärm und einer Verringerung der Unfallhäufigkeit.

Vor 2000

Neu gewonnene Messungen in der Nähe von Straßen zeigten 1992/93 einen Rückgang des Schwefeldioxids. Dies ist auf die Entschwefelung der Kraftwerke und die Reduzierung von Schwefel in Heizöl und Dieselkraftstoff zurückzuführen. Die Heizungsanlagen in den Häusern wurden von Kohle und Öl auf Gas umgestellt.

Ein wesentlicher Fortschritt war der Drei-Wege-Katalysator, der seit 1983 Bestandteil der Autos und seit dem Jahr 1993 Pflicht war. 
Der Drei-Wege-Katalysator ist für die Nachbehandlung der Abgase verantwortlich. Ziel des Katalysators ist es, die Abgase in weniger schädliche Gase wie beispielsweise Wasser, Kohlendioxid und Stickstoff umzuwandeln.

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Bisherige Maßnahmen

Feinstaubfresser
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Feinstraubfresser-ChallengeGeschwindigkeit-Challenge

Einfluss von Straße

Straßen nehmen viel Platz ein, welcher definitiv auch für andere Zwecke genutzt werden könnte, allerdings sind Straßen unabdingbar, um von A nach B zu kommen. Mit den Straßen kommt auch gleichzeitig der Verkehr. Die motorisierten Fahrzeuge sind über die Jahre stetig besser geworden und wirken sich viel weniger auf die Luftverschmutzung aus, wie vor einigen Jahren. Gründe hierfür waren Gesetzesänderungen und die verbesserte Qualität des Kraftstoffs. 
Trotz den Verbesserungen hat der Verkehr in den letzten Jahren immer mehr zugenommen.
Die Luftqualität wird aus verschiedenen Gründen durch den Verkehr beeinflusst. Besonders Feinstaub und Stickoxide sind ein Problem. Feinstaub entsteht nicht durch den Auspuff von Fahrzeugen, sondern der Reifenabrieb, Kupplungs- und Bremsbelagpartikel erzeugen den Feinstaub. Anhand durchgeführten Messungen an einer der stark verschmutzen Stellen in Stuttgart, verursacht der Verkehr die Hälfte der Feinstaubbelastung. Fahrzeuge, die mit Diesel als Kraftstoff verwenden, sind die größten Stickoxid-Verursacher. Alte Dieselfahrzeuge dürfen in der Stadt Stuttgart und in Vororten daher nicht mehr unterwegs sein.
Verbietet man Privatpersonen das Befahren eines bestimmten Bereichs, würde es zu Umgehungsstraßen führen, die langfristig auch die Luftqualität in irgendeiner Weise beeinträchtigen würden, immer variierend nach Wind und Standort.




Einfluss von Wohnfläche

Wohnhäuser beeinflussen aus verschiedenen Gründen die Luft. Wenn man über den Einfluss von Häusern nachdenkt, sind stets Menschen in den Prozess involviert. Zum Beispiel führt das Rauchen einer Zigarette auch zu Feinstaub, und das sogar mehr als erwartet. Eine Zigarette belastet die Luft in 1 1/2 Stunden so stark wie ein Dieselauto (Euro 3-Norm). 



Ein weiterer Faktor ist, dass Menschen Abfall produzieren und dieser Abfall verbrannt werden muss. In Stuttgart geschieht dies vor allem im Stadtteil Münster. Das gilt auch für die Nahrungsmittel, die die Menschen benötigen.



Häuser sind mit Heizungen ausgestattet, welche ebenfalls Feinstaub ausstoßen. In Stuttgart ist es seit Anfang 2017 verboten, den Kamin für sogenannte Komfort-Kamine anzuheizen. Brennt ein Kamin eine Stunde lang, verschmutzt es die Luft vergleichend ähnlich, wie wenn man bis zu 100 Kilometer mit dem Auto fährt. 





Einfluss von Geschäfte

Auch Geschäfte und Läden haben Auswirkungen auf die Luftqualität. Hier ist es ähnlich wie in einem Wohngebäude. Das Geschäft ist mit einer Heizungsanlage ausgestattet und kann daher in unterschiedlichem Maße zur Luftverschmutzung beitragen.
Zudem gehen die Menschen in den Geschäften einkaufen und durch den Anfahrtsweg, können Emissionen freigesetzt werden. Zum Beispiel wenn Kunden mit dem Auto anfahren. Aus diesem Grund sollten Geschäfte immer in der Nähe von Wohngebäuden liegen, damit die Geschäfte fußläufig, mit dem Fahrrad oder mit öffentlichen Verkehrsmitteln erreicht werden können. 
Auch bei der Belieferung der Geschäfte entstehen Emissionen.
Es fallen auch Abfälle an, z. B. bei der Verpackung der Waren. Diese Abfälle müssen entsorgt werden und dabei entsteht ebenfalls Feinstaub.





Einfluss von  Büros

Auch Bürogebäude sollten so nah wie möglich an Wohngebieten liegen, damit die Mitarbeiter nicht mit dem Auto anfahren müssen und unnötige Emissionen verursachen.
Bürogebäude müssen auch geheizt oder gekühlt werden, wodurch ebenfalls Emissionen entstehen, die sich negativ auf die Umgebungsluft auswirken.






Einfluss von Märkte

Sie verbrauchen wegen der vielen Besucher deutlich mehr als ein Wohngebäude. Zum Heizen wird viel benötigt und auch der Stromverbrauch ist höher. Gerade Märkte brauchen viel, zum Beispiel für die Kühltheke. Einkaufen ist aber unerlässlich. Allerdings werden viele Kunden und Mitarbeiter vor allem mit dem Auto hierherkommen, und das Verkehrsaufkommen wird generell zunehmen. Auch die Auslieferung von Waren ist mit Lieferwagen verbunden.

Eine gute Anbindung an den öffentlichen Verkehr kann sich positiv auf die Luftqualität auswirken, da die Kunden nicht unbedingt auf ihr Auto angewiesen sind. Eine gute Lage in der Nähe eines Wohngebietes ist ein Vorteil für die Marktbesucher, da sie so zu Fuß oder mit dem Fahrrad einkaufen können.





Einfluss von Bar

Bars verbrauchen wegen der vielen Besucher deutlich mehr als ein Wohngebäude. Zum Heizen wird viel benötigt und auch der Stromverbrauch ist höher. 
In den Bars sind die Gäste zentralisiert, sodass nicht jeder alles zu Hause vorbereiten muss, sondern es wird in einer Küche zubereitet und die Gäste sitzen auf engerem Raum, was die Luftqualität verbessern kann (vorausgesetzt, sie wird zu diesem Zeitpunkt zu Hause verbessert).
Positive Auswirkungen auf eine Bar haben z. B. die Anbindung an öffentliche Verkehrsmittel, aber auch die Lage kann dazu beitragen, dass eine solche Immobilie einen positiveren Einfluss auf die Luftqualität hat.




Über uns?

Marcel Stolin
Hannah Hertner
Fabienne Gadorosi
Polina Egorova
Emma Loore Tae
Devlin Macpherson
Carolin Schäfer

stAIR ist ein studentisches Projekt der Hochschule der Medien in Stuttgart. Insgesamt haben sieben international Studierende das Projekt, im Modul interaktive Medien, ins Leben gerufen.
CityScope ist ein Projekt, das ursprünglich von City Science am MIT entwickelt wurde. Städtebauliche Entscheidungen werden so auf unterhaltsame und interaktive Weise mit LEGO präsentiert. Vor Beginn von stAIR konzentrierte sich das Projekt an der HdM auf einen physischen Tisch, welcher die Mietpreisänderungen durch stadtbauliche Veränderungen interaktiv sichtbar machte. Mit den Einschränkungen im Sommersemester 2020 war das Ziel das bisherige CityScope-Modell zu digitalisieren und online verfügbar zu machen.
Unsere Herausforderung bestand darin, den spielerischen und interaktiven Charakter von CityScope beizubehalten und gleichzeitig über die Auswirkungen von Stadtplanungsentscheidungen aufzuklären.
Durch eine Kombination aus einer interaktiven Website und einem virtuellen CityScope-Modell möchten wir auf die Probleme der Luftverschmutzung, den Ursprung dieses Problems und mögliche Lösungen aufmerksam machen.
Die Informationen der Webseite können so in dem virtuellen Modell direkt angewendet werden und städtebauliche Entscheidungen, die sich auf die Qualität der Luft auswirken, besser verstanden werden.

References
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