Non-point sources of traffic-related pollution become a major concern as they " compared to the point-source inputs " are more difficult to be defined or controlled. It is crucial to evaluate the fraction of traffic-related contamination that is transported to the road surroundings as it could negatively impact soil, surface water and groundwater. This study describes two means through which pollutants leave the road to the surrounding environment. Three German motorways were selected (A4, A555, and A61), where runoff and deposits were analyzed to determine pollutant load moving into the roadside soil or into the drainage system. Each of the three motorways carries approximately 70,000 vehicles a day on 4 to 6 driving lanes; and they cover a broad range of truck participation in the total traffic load ranging from 5.4% to 19.8%. The three motorways represent several topographical and landscape features as forest with noise barrier and parallel as well as perpendicular orientation to the main wind direction. Sampling of runoff and deposition was done on monthly basis. Bulk deposition was collected in Bergerhoff vessels at two heights (1.5 m and 0.3 m above the ground) and in 1 m, 2.5 m, 5 m and 10 m distances from the road edge. The results showed that heavy metals as well as large amounts of mineral compounds are moving from the driving lanes into the roadside environment. This includes sodium from applying deicing salts in winter seasons, which could be found in soil, dust and water samples. Calcium and iron were also detected in almost comparable concentrations. The annual deposition flow (bulk deposition) measured at a height of 1.5 m was higher than the comparative values for urban areas and background measuring points. The spatial distribution of material deposition showed clear differences between the three motorways. The pollutant load in deposition measured near the ground surface was higher than those measured at 1.5 m above the land surface. At all three sites, a clear negative correlation between pollutant load and the distance from the roadside could be found. Nearly 90% of the concentration values of heavy metals in road runoff were below or in the range of the test values for seepage water in the German Soil Protection and Contamination Ordinance. The pH-values around 7 in runoff and adjacent soil provide a good retention capacity in the soil for the heavy metal input.

Systematische Untersuchungen zur Belastung der Straßenabflüsse mit organischen Schadstoffen, die z. B. in Weichmachern, Tensiden, Klebstoffen, Lacken, Korrosionsschutzadditiven, Benzinzusätzen, Vulkanisierungsbeschleunigern bzw. Alterungsschutzmitteln (Antioxidans) zur Herstellung von Reifen enthalten sind, lagen bislang nicht vor. Im Rahmen dieses Vorhabens sind an drei Autobahnstandorten an der A6 (Sinsheim-Steinsfurt), A7 (Großburgwedel) und der A37 (Hannover-Kirchhorst) über den Zeitraum eines Jahres von Oktober 2011 bis September 2012 die direkten Straßenabflüsse beprobt worden. Als Parameter wurden Bezothiazole, Alkylphenole, Bisphenol A, Methyl-tert-butylether (MTBE), Bis(2-ethylhexyl)phtahalat DEHP), PAK, PCB, AOX/EOX, MKW sowie zusätzlich die Schwermetalle Zn, Cu, Pb und Cd untersucht. Die Eigenschaften der organischen Schadstoffe bedingten besondere Anforderungen an die Probenahmeeinrichtung, die Probenahme und die Analytik. Es wurden großvolumige Probensammelbehälter (rd. 900 l Inhalt) aus Edelstahl eingesetzt, die im freien Gefälle über eine Auffangwanne am Bankett und eine Edelstahlrinne mit dem direkten Abfluss der Verkehrsflächen befüllt wurden. Eine Behälterfüllung entsprach rd. 35 mm Niederschlagsabfluss. Es konnten standortabhängig zwischen 61% bis 82% des gesamten Niederschlagsabflusses über den Zeitraum eines Jahres beprobt werden. Nach Füllung der Behälter oder spätestens nach einem Monat wurden nach einer Absetzzeit von ≥ 3 Tagen das Überstandwasser und das Sediment im Behälter getrennt beprobt. Dadurch wurde bei den partikelgebundenen Analyten ein hoher Abstand der Messwerte von der Bestimmungsgrenze erzielt und damit eine höhere Messgenauigkeit erreicht. Die Proben wurden zunächst eingefroren und später abflussvolumenproportional zu Quartalsmischproben vereinigt und analysiert. In Vorversuchen wurde der Einfluss der Veränderung der Probenbeschaffenheit nach der max. 1-monatigen Standzeit im Probensammelbehälter untersucht und für die betrachteten Parameter für akzeptabel befunden. Die Schwermetall-Gesamtgehalte liegen im typischen Konzentrationsbereich von Straßenabflüssen mit hohen partikulären Anteilen (Zn > 77 %, Cu > 81 %, Pb > 91 %). Lediglich bei Cd liegt der partikelgebundene Teil mit 41"54 % deutlich niedriger. Für die Schwermetalle ist ein deutlicher Konzentrationsjahresgang mit Höchstwerten im Winter zu verzeichnen. Die Gesamtkonzentrationen für die organischen Analyten wurden mit den partikulären Anteilen (vgl. Tabelle 5-19 im Bericht) ermittelt. Für MTBE, ETBE, MBT und MeBT wurden weder in Lösung noch im Sediment Konzentrationen oberhalb der Nachweisgrenze gemessen. Für Benzol, Bisphenol A, Nonylphenol und Octylphenol konnten aufgrund der hohen Bestimmungsgrenzen im Wasser keine partikulären Anteile ermittelt werden. Die ermittelten Werte für PAK-16 und MKW treten in Straßenabflüssen häufig auf. Bezogen auf die anderen untersuchten organischen Schadstoffe liegen aus anderen Untersuchungen keine vergleichbar repräsentativen Messungen vor. Die hohen Maximalwerte einer Stichprobenuntersuchung an Autobahnen (Stachel et al. 2007) wurden nicht bestätigt. Für MKW, PAK-16, PCB-6 und DEHP konnte einheitlich ein hoher partikulärer Anteil (> 83 %) festgestellt werden. Für die 3 Benzothiazole (MTBT, BT, OHBT) liegt der partikuläre Anteil bei bis zu 53 %. Beim BTSA ergaben zwei Standorte kleine (≤ 10%) und ein Standort einen hohen partikulären Anteil (79 %). Ein first flush Effekt wurde nicht nachgewiesen. Die Schadstoffkonzentrationen direkt aufeinander folgender großer Ereignisse waren sehr ähnlich. Die Poren im Fahrbahnbelag des Standstreifens wirken wie ein Sedimentdepot, das sich über längere Zeit entleert. Bezogen auf die Regenwasserbehandlung kommt dem Rückhalt der Feinpartikel wegen des hohen partikulären Anteils der untersuchten Schadstoffe besondere Bedeutung zu.

Vorgestellt werden Ergebnisse aus der Untersuchung "Vergleich verschiedener Modellierungsprogramme zur Berechnung von Luftschadstoffen". Die Untersuchung wurde begleitend zu der Pilotstudie "NO2-Reduktion an Ti02-dotierten Lärmschutzwänden (LSW) an der A1" durchgeführt. Projektziel war der Vergleich von drei Ausbreitungsmodellen sowie die Auswahl eines geeigneten Modells für ein zu entwickelndes Online-Monitoring-System. Es wurde festgestellt, dass sich die Modellergebnisse infolge der Umsetzung kleinräumiger Details unterscheiden sowie dass alle Modelle lediglich geringe NOx-Minderungen in Folge der katalytischen Oberflächenbeschichtung anzeigen. In den numerischen Modellen wird die photokatalytische Wirkung der Ti02-beschichteten Lärmschutzwand über einen Depositionsprozess berücksichtigt. Unter Berücksichtigung der Hintergrundbelastung und der NOx-NO2-Umwandlung würde sich die Wirkung des Katalysators im Maximum auf weniger reduzieren. Die Messungen zeigten keine eindeutige Wirkung bezüglich der Immissionskonzentrationen im Bereich der beschichteten beziehungsweise unbeschichteten LSW an.

Vorgestellt werden Vorgehensweise, Datenaufbereitung, Modellaufbau und Ergebnisse des BASt-Projekts "Numerische Simulation der Stickoxidminderung durch photokatalytische Oberflächen an Verkehrswegen". Die Vorteile des Konzepts liegen in der Berücksichtigung von Zeitreihen (Eingangsdaten, Ausbreitungsrechnung) und in der Tatsache, dass die Depositionsgeschwindigkeit als zeitlich variable Eingangsgröße bei der Modellierung berücksichtigt wurde. Die Ergebnisse liegen entsprechend als Zeitreihen vor (Jahres- oder Tagesgänge können untersucht werden). Es ergab sich eine Minderung der NO2-Belastung um maximal knapp 1.5% im Nahbereich der Lärmschutzwand. Wesentlicher Faktor bei der Wirksamkeit photokatalytischer Oberflächen ist die Interaktion zwischen Gesamtbelastung und Depositionsgeschwindigkeit im Tagesverlauf.

Zur Frage, ob photokatalytisch aktive Oberflächen im Straßenbau eine Lösung des Stickoxidproblems darstellen können, stellt der Beitrag erste Ergebnisse aus Pilotstudien zu TiO2-Anwendungen vor. Diese betreffen die Untersuchung einer Lärmschutzwand mit TiO2-Beschichtung (A1, Niedersachsen), eine photokatalytisch aktive Straßenoberfläche (NOxer(R)-Belag, B433 in Hamburg, Decke mit Ti02-haltiger Zementschlämme, derzeit noch in Auswertung) sowie einen Tunnel (Tunnelkassetten mit TiO2-Matten im Tunnel Rudower Höhe in Berlin, A113, fortgeführt in Bezug auf die Untersuchung der Haltbarkeit der Kassettensysteme). Ausführlich dargestellt werden die Untersuchungen zur Beschichtung der Lärmschutzwand an der Al mit Titandioxid-haltiger Suspension, den zugehörigen forschungsbegleitenden Studien, sowie den Ergebnissen in Bezug auf die NO2-Minderungsrate. Die bisher durchgeführten Auswertungen haben NO2-Minderungen von einstelligen Prozentzahlen ergeben. Die Entwicklung der Minderungsraten lässt vermuten, dass photokatalytische Suspensionen zum Teil mehrere Monate benötigen, um sich frei zu brennen und die aktiven TiO2-Partikel an die Oberfläche treten zu lassen. Schon die Lärmschutzwand allein bewirkt eine deutliche Verminderung der NO2-Konzentrationen im direkten Hinterland durch Verfrachtung der Luftschadstoffe in höhere Luftschichten.

Die Bitumenalterung ist ein sehr komplizierter Prozess, dessen Verständnis durch die Zugabe von Polymeren zusätzlich erschwert wird. Bei den unmodifizierten Bitumen werden die Alterungseigenschaften normalerweise charakterisiert, indem die physikalischen Eigenschaften des Bitumens vor und nach der Alterung bestimmt werden. Nach der Alterung werden die Straßenbaubitumen härter. Dies ist im Falle von polymermodifizierten Bitumen, insbesondere PmBs mit einem hohen Polymergehalt, nicht ausreichend, da der Abbau der Polymere infolge der Alterung zu einer Herabsetzung der Bindemittelviskosität führen kann. Es sind weitere Untersuchungen im Falle von PmB, wie GPC, IR-Spektroskopie etc., notwendig. Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss der simulierten Alterung im Labor auf die Struktur von polymeren und praxisrelevanten Eigenschaften modifizierter Bindemittel zu untersuchen. Hierfür wurden neben der simulierten Kurzzeitalterung nach RFT gemäß DIN EN 12607-3 die Langzeitalterung nach PAV (mit vorgeschalteter thermischer Beanspruchung nach RFT) und nach LT RFT (modifizierte RFT Alterung) angewendet. Die Simulation einer reinen oxidativen Alterung des Bindemittels erfolgte durch den PAV-Test ohne vorgeschaltete Kurzzeitalterung, bei e. Temperatur von 100 -°C unter Luftzufuhr und einer Beanspruchungszeit von 20 Std. Untersucht wurden insgesamt acht polymermodifizierte Bitumen: vier SBS-modifizierte Bitumen der Sorte PmB 45 A, ein thermoplastmodifizierten Bitumen der Sorte PmB 45 C und drei höher SBS-modifizierte Bitumen der Sorte PmB 40/100-65 H. Hinsichtlich der Polymerstruktur kann zwischen linearen, verzweigten und sternförmigen SBS-Polymeren unterschieden werden. Darüber hinaus besitzen zwei der untersuchten Bindemittel, ein PmB 45 und ein PmB 40/100-65 H, eine Art Vernetzung/ Kopplung zwischen Bitumenspezies und Polymeren. An allen Bindemitteln vor und nach der AIterung wurden neben den physikalischen Untersuchungen auch rheologische u. chemische Untersuchungen durchgeführt und die Kennwerte im frischen sowie im gealterten Zustand ermittelt. Während die Untersuchungen am frischen Bindemittel dessen Eigenschaften bei der Auslieferung vom Produzenten widerspiegeln, werden durch die Simulation der Kurzzeitalterung (RFT) Veränderungen in den Eigenschaften der Bindemittel während der Herstellung, Lagerung, Transport und Verarbeitung berücksichtigt. Die Simulation der Langzeitalterung umfasst solche Veränderungen, die während der Nutzungsdauer des Bindemittels in der Straße über einen Zeitraum von ca. 10 Jahren in ungünstigen Fällen auftreten können. Basierend auf diesen Resultaten kann Folgendes gesagt werden: Die Alterung der polymermodifizierten Bitumen ist auf den Abbau der im PmB enthaltenen Polymere (Abnahme des Molekulargewichtes der Polymere) einerseits und andererseits auf die Oxidation des Grundbitumens zurückzuführen. Die chemische Analyse der PmB lässt ein Ansteigen des Asphaltengehaltes, begleitet von einer Abnahme des Gesamtaromatengehaltes, in Abhängigkeit von den Alterungsbedingungen sowie eine progressive Abnahme der Molekulargewichte der Polymere erkennen. Die Veränderung der physikalischen Bindemitteleigenschaften infolge Alterung wird durch die begleitende chemische Veränderung im Bindemittel hervorgerufen. Letztere ist als Folge einer gleichzeitigen Oxidation des Grundbitumens und eines von der Polymerstruktur, und -gehalt sowie von der Art und Dauer der Beanspruchung abhängigen Polymerabbaues zu selten. Während die Oxidation des Grundbitumens die Erhöhung der Bindemittelviskosität bewirkt, kann der Abbau, dagegen zu einer Herabsetzung der Viskosität führen. Dies ist besonders bei den höher polymermodifizierten Bitumen der Fall. So wird die Verhärtung des Grundbitumens durch den Polymerabbau kompensiert. Anhand der durchgeführten physikalischen sowie chemischen Untersuchungen stellte sich die Langzeitalterung nach LT RFT als die stärkste Beanspruchung heraus. Die Langzeitalterung nach PAV mit vorgeschalteter Kurzzeitalterung RFT scheint daher praxisnaher zu sein als die Langzeitalterung nach LT RFT. Allgemein zeigten die hier untersuchten höher polymermodifizierten Bitumen ein besseres Alterungsverhalten als die PmB 45. Am alterungsbeständigsten sind sternförmige oder mit Bitumenspezies vernetzte SBS-Polymere. Hier konnte nach der aggressivsten Alterung nach LT RFT noch eine Wirkung der eingesetzten Polymere nachgewiesen werden. Inwieweit sich die Unterschiede im Alterungsverhalten der untersuchten PmB auf das Gebrauchsverhalten der damit hergestellten Asphalte auswirken, kann nur mit Performanceübungen an Asphalt selbst untersucht werden. Es wird vorgeschlagen, die Asphalteigenschaften bei hohen und bei niedrigen Gebrauchstemperaturen zu untersuchen.