Luftschadstoff-Grenzwerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit gelten für alle Bürgerinnen und Bürger. Deshalb müssen sie überall eingehalten werden. Für die Lage und Zahl der Messstationen sowie für die verwendeten Messverfahren gibt es klare gesetzliche Vorgaben, die europaweit gelten.

Die Güte der Außenluft ist europaweit nach einheitlichen Vorgaben zu überwachen und bewerten. Das ist die Grundvoraussetzung, um zu vergleichbaren Daten zur Luftqualität in Europa zu gelangen. Die gesetzliche Grundlage hierfür ist die EU-Luftqualitätsrichtlinie 2008/50/EG mit ihrer Änderung 2015/1480/EG.
Diese europäische Richtlinie und deren Änderung sind mit der 39. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (39. BImSchV) 1:1 in deutsches Recht überführt worden. Die für die Überwachung der Luftqualität in Deutschland verantwortlichen Behörden der Länder betreiben gemäß dieser Vorgaben Luftgütemessstationen.

Grundprinzip der europäischen Richtlinie ist es, die Einhaltung der Grenzwerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit überall sicherzustellen. Ausgenommen von dieser Anforderung sind lediglich Bereiche, zu denen die Öffentlichkeit keinen Zugang hat (z.B. Autotunnel) und es keine festen Wohnunterkünfte gibt, Industriegelände und Fahrbahnen. Die Messstationen sind deshalb so aufzustellen, dass sie die höchsten Konzentrationen erfassen, denen die Bevölkerung ausgesetzt ist.
Für Schadstoffe - wie z.B. Stickstoffdioxid - die überwiegend aus dem Verkehr stammen, wird diese Forderung mit Messstationen an viel befahrenen Straßen in Städten (so genannten verkehrsnahen Messstationen) erfüllt. Aus diesen Daten lässt sich durch einfache Abschätzungen auf die räumliche Ausdehnung der Belastung bzw. auf andere belastete Straßen schließen. Neben der Forderung, am Ort der höchsten Belastung zu messen, sollen zudem Konzentrationsdaten erhoben werden, die für die Exposition der Bevölkerung allgemein repräsentativ sind.
Dies erfolgt an Messstationen in typischen städtischen Wohngebieten, so genannten städtischen Hintergrundmessstationen. (Anlage 3 A und B der 39. BImSchV)

Nach den europäischen Vorgaben ist das gesamte Hoheitsgebiet eines Mitgliedstaates in Ballungsgebiete – das sind Städte mit mehr als 250.000 Einwohnern - und sonstige Beurteilungsgebiete einzuteilen und zu beurteilen.
Eine flächendeckende Abdeckung kann mit Messungen nicht gewährleistet werden und ist auch nicht in der Richtlinie vorgesehen. Auch eine auf Städte und Gemeinden herunter gebrochene Messverpflichtung ist gesetzlich nicht vorgegeben.
Aus der Kombination von Einwohnerzahl und Belastungssituation in jedem einzelnen Beurteilungsgebiet ergibt sich die Zahl und Art (verkehrsnah, städtischer Hintergrund) der Messstationen, die pro Schadstoff im jeweiligen Gebiet mindestens zu betreiben sind.
Spätestens alle 5 Jahre muss diese Zuordnung überprüft werden. (Anlage 5 der 39. BImSchV)

Neben dem Grundprinzip, am Ort der höchsten Belastung zu messen, macht die Richtlinie konkrete Vorgaben zum Abstand verkehrsnaher Messstationen zur nächsten Kreuzung, zum Fahrbahnrand, zu Gebäuden, zu den Anströmungsbedingen und auch zur Höhe der Messeinlassöffnung (dort wird die zu untersuchende Luft angesaugt).
Demnach soll eine verkehrsnahe Station z.B. nicht weiter als 10 Meter vom Fahrbahnrand und mindestens 25 Meter entfernt von einer verkehrsreichen Kreuzung aufgestellt werden.
Zusätzlich müssen jedoch auch Störfaktoren (z.B. Bäume, Balkone), Sicherheit, Zugänglichkeit, Stromversorgung und Telefonleitungen, Sichtbarkeit der Messstation in der Umgebung, Sicherheit der Öffentlichkeit und des Betriebspersonals bei der Standortwahl berücksichtigt werden. (Anlage 3 C der 39. BImSchV)

Hinweis: Einige ältere Messstationen können ggf. von den in der Anlage 3 C aufgeführten Kriterien abweichen, da diese bereits lange vor der jetzigen Rechtsprechung aufgestellt wurden. Im Hinblick auf die Fortführung der Messreihe und dem Aufzeigen der Entwicklung der Luftqualität ist eine Versetzung dieser Messstationen nicht zielführend.

Die Festlegung der Zahl und Lage der Luftmessstationen muss von den verantwortlichen Landesbehörden dokumentiert werden.
Die Europäische Kommission überprüft die Einhaltung dieser Vorgaben. Verstöße können Vertragsverletzungsverfahren nach sich ziehen. (Anlage 3 D der 39. BImSchV)

Auch die zu verwendenden Messverfahren sind europaweit gesetzlich vorgeschrieben. Hiernach muss z.B. die NO2-Konzentration mit dem Referenzverfahren nach DIN EN 14211:2012, Ausgabe November 2012, „Außenluft – Messverfahren zur Bestimmung der Konzentration von Stickstoffdioxid und Stickstoffmonoxid mit Chemilumineszenz“ bestimmt werden. Zudem sind Anforderungen an die Datenqualität zu erfüllen. So muss bei ortsfesten Messungen (das sind Messungen die bei einem Belastungsniveau bereits etwas unterhalb des Grenzwerts durchzuführen sind) mindestens 90% der Zeit eines Kalenderjahres durch Messungen abgedeckt werden. Die Unsicherheit der Messungen darf zudem 15% nicht überschreiten. Kommt ein anderes Verfahren, als das Referenzverfahren zum Einsatz, so müssen die Messnetzbetreiber die Äquivalenz dieses Verfahrens gegenüber der EU-Kommission nachweisen. (Anlagen 1, Anlage 6 und Anlage 17 der 39. BImSchV)