title: The development of PM10 and PM2.5 concentrations in four industrial regions in Austria between 2002 and 2022
Creators: name: Gamperl, Nikolaus
Publisher: name: :none
Year: 2025

description: Diese Masterarbeit untersucht die Entwicklung der Feinstaubkonzentrationen von PM10 und PM2.5 in den vier bedeutendsten Industrieregionen Österreichs – Großraum Wien, Großraum Linz, Großraum Graz und dem Großraum Mur-Mürz-Furche – im Zeitraum von 2002 bis 2022. Der Schwerpunkt liegt auf den Veränderungen der Feinstaubbelastung und deren Vergleich mit den Messergebnissen ländlicher Hintergrundmessstationen, um zeitliche Entwicklungen und regionale Unterschiede in Österreich herauszuarbeiten. Die Ergebnisse zeigen einen deutlichen Rückgang der Feinstaubkonzentrationen von PM10 und PM2.5 in allen vier österreichischen Industrieregionen. Im Durchschnitt betrug der Rückgang der PM10-Konzentration in den vier Industrieregionen von Beginn der jeweiligen Messreihen bis 2022 -38,4 %, während die Konzentration von PM2.5 um -36,3 % zurückging. An den ländlichen Hintergrundmessstationen sanken die Feinstaubkonzentrationen im Durchschnitt um -49,5 % für PM10 und um -39,0 % für PM2.5. Im Durchschnitt wies die Industrieregion Graz an der Messstelle „Graz-Süd Tiergartenweg“ die höchsten PM10-Konzentrationswerte auf, mit 28,9 µg/m^3 (2005–2022). Es folgte die Industrieregion Linz an der Messstelle „Linz Römerberg“ mit 27,0 µg/m^3 (2005–2022), der Großraum Linz an mehreren zusammengefassten Messstellen mit 23,7 µg/m^3 (2005–2022), die Mur-Mürz-Furche mit 20,7 µg/m^3 (2003–2022), die Industrieregion Wien an den innerstädtischen Messstellen mit 20,4 µg/m^3 (2002–2022), die Industrieregion Wien an der Messstelle nahe Schwechat mit 20,3 µg/m^3 (2013–2022) und die Industrieregion Linz an der Messstelle „Linz Neue Welt“ mit 20,1 µg/m^3 (2013–2022). Die durchschnittliche PM10-Konzentration an den ländlichen Hintergrundmessstationen betrug lediglich 14,5 µg/m^3 (2002–2022). Im Falle von PM2.5 verzeichnete erneut die Industrieregion Graz die höchste durchschnittliche Konzentration, mit 20,3 µg/m^3 (2007–2022) an der Messstation „Graz-Süd Tiergartenweg“. Es folgte die Industrieregion Wien an den innerstädtischen Messstellen mit 16,3 µg/m^3 (2005–2022), die Industrieregion Graz am Messstandort „Graz Nord“ mit 15,2 µg/m^3 (2009–2022), die Industrieregion Linz am Messstandort „Linz Römerberg“ ebenfalls mit 15,2 µg/m^3 (2013–2022), die Industrieregion Linz am Standort „Linz Stadtpark“ mit 14,7 µg/m^3 (2009–2022), die Industrieregion Linz am Messstandort „Linz Neue Welt“ mit 14,0 µg/m^3 (2013–2022) und zuletzt die ländlichen Hintergrundmessstellen mit 11,3 µg/m^3 (2013–2022). Zu Beginn des Untersuchungszeitraums lagen die Feinstaubkonzentrationen speziell von PM10 in den Industrieregionen im Durchschnitt deutlich über denen der Hintergrundmessstationen. Im Verlauf der Jahre näherten sich die Konzentrationen jedoch einander an. Diese Entwicklung verdeutlicht die Wirksamkeit gesetzlicher Maßnahmen, wie der europäischen Luftqualitätsrichtlinie und dem österreichischen Immissionsschutzgesetz-Luft sowie gezielte regionale Luftreinhaltungsstrategien. Weiters werden auch die vier zentralen Messtechniken für Feinstaub erläutert, die in Österreich von besonderer Relevanz sind: die gravimetrische Methode, die Tapered Element Oscillating Microbalance (TEOM), die Beta-Strahlungs-Absorption und die Streulichtmessung. Diese Analyse der verschiedenen Messmethoden ermöglicht ein grundlegendes Verständnis der physikalischen Prinzipien, die den Geräten zugrunde liegen. Zudem wurden die wesentlichen physikalischen Prozesse erläutert, einschließlich der Wechselwirkungen, Dynamik und des Verhaltens von Aerosolpartikeln in der Atmosphäre, ihres Einflusses auf Klima und Luftqualität sowie ihrer Entstehungs-, Transformations- und Depositionsprozesse. Darüber hinaus befasst sich die Arbeit mit den gesundheitlichen Auswirkungen erhöhter Feinstaubkonzentrationen auf den Menschen sowie mit dem rechtlichen Rahmen für die Luftverschmutzungs-Gesetzgebung.
description: This master thesis examines the development of particulate matter concentrations (PM10 and PM2.5) in Austria’s four most significant industrial regions - Greater Vienna, Greater Linz, Greater Graz, and the Greater Mur-Mürz-Furche - over the period from 2002 to 2022. The focus is on changes in particulate matter levels and their comparison with measurements from rural background monitoring stations to highlight temporal trends and regional differences in Austria. The results reveal a significant reduction in PM10 and PM2.5 concentrations across all four industrial regions. On average, the PM10 concentration in the four industrial regions decreased by -38.4 % from the beginning of their respective monitoring periods to 2022, while PM2.5 concentrations dropped by -36.3 %. In contrast, at the rural background monitoring stations, PM10 concentrations fell by an average of -49.5 %, and PM2.5 concentrations by -39.0 %. Among the industrial regions, the Graz region recorded the highest average PM10 concentration at the "Graz-Süd Tiergartenweg" monitoring station, with 28.9 µg/m^3 (2005–2022). This was followed by the Linz region at the "Linz Römerberg" station with 27.0 µg/m^3 (2005–2022), the greater Linz area with multiple combined monitoring stations with 23.7 µg/m^3 (2005–2022), the Mur-Mürz-Furche with 20.7 µg/m^3 (2003–2022), the Vienna region at inner-city stations with 20.4 µg/m^3 (2002–2022), the Vienna region near Schwechat with 20.3 µg/m^3 (2013–2022), and the Linz region at "Linz Neue Welt" with 20.1 µg/m^3 (2013–2022). In comparison, the average PM10 concentration at the rural background stations was significantly lower, at 14.5 µg/m^3 (2002–2022). For PM2.5, the Graz region again recorded the highest average concentration at the "Graz-Süd Tiergartenweg" monitoring station, with 20.3 µg/m^3 (2007–2022). This was followed by the Vienna region at inner-city stations with 16.3 µg/m^3 (2005–2022), the Graz region at "Graz Nord" with 15.2 µg/m^3 (2009–2022), the Linz region at "Linz Römerberg" with 15.2 µg/m^3 (2013–2022), the Linz region at "Linz Stadtpark" with 14.7 µg/m^3 (2009–2022), the Linz region at "Linz Neue Welt" with 14.0 µg/m^3 (2013–2022), and the background stations with 11.3 µg/m^3 (2013–2022). At the beginning of the study period, specifically the PM10 concentrations in industrial regions were significantly higher on average than those at rural background stations. Over time, these concentrations converged, illustrating the effectiveness of regulatory measures such as the European Air Quality Directive and Austria's Immission Control Act-Air and targeted regional air quality management strategies. This thesis also explains four key particulate matter measurement techniques that are particularly relevant in Austria: the gravimetric method, Tapered Element Oscillating Microbalance (TEOM), beta-ray absorption, and light scattering. This analysis of different measurement methods provides a fundamental understanding of the physical principles underlying the devices. Additionally, the study describes the key physical processes of aerosol particle interactions, dynamics, and behavior in the atmosphere, as well as their impact on climate and air quality, including formation, transformation, and deposition processes. In addition, the thesis addresses the health impacts of increased particulate matter concentrations on humans as well as the regulatory framework regarding air pollution legislation.