Staub, Fein- und Ultrafeinstaub

Wissenswertes

Was ist Staub?

Staub ist die Sammelbezeichnung für feste Teilchen (Partikel), die in der Luft längere Zeit verteilt bleiben (schweben) oder binnen kurzer Zeit sich am Boden und auf Flächen absetzen (sedimentieren). Staubpartikel können bezüglich ihrer Größe sehr unterschiedlich sein.

was ist Ultarfeinstaub?

Als Ultrafeinstaub bezeichnet man eine Mischung aus Stoffen mit unterschiedlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften, deren Durchmesser kleiner als 100 nm beträgt.

Was ist Feinstaub?

Als Feinstaub bezeichnet man eine Mischung aus Stoffen mit unterschiedlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften, die im Durchmesser kleiner als 2,5 μm sind. Partikel die größer als 2,5 μm (bis ca. 10 μm) werden als gröberer Feinstaub bezeichnet. Partikel dieser Größe können über den Kehlkopf hinaus bis tief in die Lunge gelangen und sind daher besonders gesundheitsschädlich.

Feinstaub erreicht die Lunge, da die Filterwirkung des Nasen-Rachenraumes für feine Partikel dieser Größe nicht ausreicht. Je kleiner die Partikel, desto tiefer können sie in die Lunge vordringen und werden von dort nur sehr langsam oder gar nicht entfernt.

Als kurzfristige Effekte können Asthmaanfälle, Husten und Bronchitis auftreten. Die Lungenfunktion kann sich verschlechtern. Auch Herzrhythmusstörungen können die Folge sein.

Bei längerfristiger Feinstaubbelastung erhöht sich bei Kindern das Risiko einer Mittelohrentzündung. Allergiesymptome und chronische Atemwegsbeschwerden verstärken sich. Des Weiteren wurden auch Lungenkrebs und Herzkreislaufstörungen festgestellt.

Was bezeichnet man als Schwebestaub?

Schwebstaub (TSP–Total Suspended Particulates) sind alle Partikel bis zu einem Durchmesser von etwa 30 μm. Abhängig von der Größe und Dichte der Staubpartikel bleiben diese eine bestimmte Zeit in der Schwebe. Partikel ab einer Größe von 10 μm und mehr sedimentieren zum Teil innerhalb weniger Minuten. Feinere Partikel, z. B. von 1 μm, können mehrere Tage im Zustand der Schwebe verbleiben. Sehr feine Partikel, z. B. von 10 nm, reagieren in der Luft miteinander und bilden größere Partikel bzw. lagern sich an größere Partikel an.

Wie entsteht Feinstaub?

Feinstaub besteht aus primären und sekundären Partikeln.

  • Primare Partikel: werden direkt in die Luft emittiert
  • Sekundäre Partikel: entstehen durch chemische Reaktion in der Luft aus Vorläufersubstanzen (z.B. Ammoniak, Stickstoffdioxid oder flüchtige organische Verbindungen). Sekundäre Partikel sind in der Regel kleiner als 1μm – Beispiel: Ammoniak aus der Tierhaltung.

Was verursacht die primären Partikel des FEinstaubs?

Primäre Partikel werden durch Aktivitäten von Menschen oder über natürliche Quellen freigesetzt.

Natürliche Quellen:
Vulkane, Bodenerosion, Sandstürme, Biogene Staube (z.B. Pollen, Schimmelpilze und Milbenexkremente) Bsp. Saharastaub: bis zu 10 Millionen Tonnen kommen jährlich allein in Deutschland an.

Verursacher Mensch:
Kraftwerke, Verbrennungsanlagen, Heizungen in Wohnungen, Verkehr (Abgase, Abrieb und Aufwirbelung), Industrie, Schuttgutumschlag, Zigarettenrauch. Beispiel Holz-Heizungen: Produzieren mehr Feinstaub pro Kilojoule Wärme als jeder andere Energieträger

Feinstaub im Alltag

Pro Tag verrichtet der Mensch ca. 30.000 Atemzüge und atmet dabei 10 bis 20 m3 Luft ein (je nach Alter und Aktivität). Er nimmt dabei neben dem lebenswichtigen Sauerstoff auch jede Menge giftige Stoffe auf.

Die Feinstaub- und Ultrafeinstaubbelastung der Luft nimmt ständig zu. Nachgewiesen ist auch, dass die Feinstaubbelastung in Innenräumen meist über der Belastung in Außenbereichen liegt.

In Mitteleuropa halten sich die Menschen im Durchschnitt 90% ihrer Zeit in Innenraumen auf. Manchmal atmen wir in geschlossenen Räumen mehr Schadstoffe ein als an dicht befahrenen Straßenkreuzungen. Ein Grund dafür sind die modernen Fenster und Türen, die beinahe luftdicht abschließen.

Auswirkungen der Luftverschmutzung

Die Luftverschmutzung hat negative Auswirkungen auf den Menschen, auf Ökosysteme, auf Gebäude, Materialien und das Klima. Sie führt zu Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen, hat 3.000 vorzeitige Todesfällen pro Jahr zur Folge und versauert und überdüngt empfindliche Ökosysteme. Die jährlichen Folgekosten der Luftverschmutzung in der Schweiz betragen mehrere Milliarden.

Luftschadstoffe haben einerseits direkte schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit und die Umwelt. Andererseits tragen sie dazu bei, dass Menschen, Pflanzen und ganze Ökosysteme anfälliger auf andere Stressfaktoren wie Krankheitserreger, Parasiten oder Trockenheit reagieren.

Auswirkungen der Luftverschmutzung auf die Gesundheit –

Die grösste Gefahr geht von übermässigen Belastungen mit Feinstaub und Ozon aus, welche zu Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen.

 Auswirkungen der Luftverschmutzung auf die Ökosysteme –

Luftschadstoffe werden über weite Distanzen verfrachtet. Schwefel- und Stickstoffeinträge versauern und überdüngen empfindliche Ökosysteme. Ozon hat akute und chronische Auswirkungen auf die Vegetation.

Auswirkungen der Luftverschmutzung auf das Klima –

Viele Luftschadstoffe haben neben den negativen Wirkungen auf Mensch und Umwelt auch eine direkte oder indirekte Beeinflussung des Klimas zur Folge.

(Quelle: Bundesamt für Umwelt BAFU – Schweiz | Stand 11.07.2014)

Auswirkung der Luftverschmutzung auf die Gesundheit

Feinstaubaufnahme im Körper

Der menschliche Atemtrakt besitzt Schutzmechanismen gegen größere Staubpartikel: Partikel bis 2,5 μm werden meist von den oberen Atemwegen (Nase, Rachen, Luftröhre) herausgefiltert.
Aber feinere Staubpartikel (0,1 bis 2,5 μm, PM2,5) gelangen bis in die Bronchien. Ultrafeinstaubpartikel kommen unbeschadet bis zu den Lungenbläschen und von da aus sogar in den Blutkreislauf.

Krankmacher Feinstaub

Größere Staubpartikel können Entzündungen hervorrufen oder durch ihre Toxizität die Atemwege schädigen. Feine Staubteilchen, die bis in die Bronchien gelangen, können akute Bronchitis oder Asthma auslösen und führen zudem Giftstoffe mit sich.

Ultrafeinstäube gelangen bis in die Lungenbläschen, schädigen diese und gehen von dort über in die Blutgefäße. Die Folgen können u.a. Krebserkrankungen und Entzündungen im Gefäßsystem sein. Kommen sie bis zum Herzmuskel können dort Herzrhythmus-Störungen ausgelöst werden.

Einschätzung der gesundheitlichen Auswirkungen von Feinstaub

Eine große Anzahl von Studien belegt, dass Feinstaub mit seinen negativen gesundheitlichen Auswirkungen als das derzeit wichtigste lufthygienische Problem anzusehen ist.

Dr. Elisabeth Oberleitner, Österreichisches Umweltamt:

„Schon heute lassen sich direkte Zusammenhänge zwischen Bronchitis, Asthmaanfällen, verminderter Lungenfunktion, akuten Mittelohrentzündungen, Schädigungen des Herz-Kreislaufsystems (bis hin zum Herzinfarkt), höhere Sterblichkeit und sogar Beeinträchtigungen des Schwangerschaftsverlaufs mit Feinstaubbelastung ermitteln.“

Besonders gefährdet sind Kinder, ältere Menschen und Menschen mit Vorerkrankungen.

Nicht nur kurzzeitig erhöhte Konzentrationen führen zu negativen gesundheitlichen Auswirkungen, gerade längerfristig vorliegende, geringere Konzentrationen wirken gesundheitsschädigend. Die Feinstaubbelastung sollte also so gering wie möglich sein. (Umweltbundesamt)

Auswirkung der Luftverschmutzung auf die Ökosysteme

Luftschadstoffe werden über weite Distanzen verfrachtet. Schwefel- und Stickstoffeinträge versauern und überdüngen empfindliche Ökosysteme. Ozon hat akute und chronische Auswirkungen auf die Vegetation.

Luftschadstoffe haben bei erhöhten Konzentrationen direkte akute und chronische Auswirkungen auf Pflanzen:

  • Hohe Ozonkonzentrationen im Sommer bewirken sichtbare Schäden an Blättern und Nadeln.
  • Länger andauernde erhöhte Ozonbelastungen haben Wachstumseinbußen zur Folge, die sich bei landwirtschaftlichen Kulturen als Ernteeinbußen manifestieren können.

Luftschadstoffe werden aber auch als trockene und nasse Deposition in empfindliche aquatische und terrestrische Ökosysteme eingetragen.

  • Schwefel- und Stickstoffeinträge bewirken zum Beispiel eine Versauerung von alpinen Bergseen und höher gelegenen Flüssen, aber auch von Waldböden in allen Höhenlagen.
  • Erhöhte Stickstoffeinträge beeinträchtigen zudem durch Überdüngung eine Vielzahl von stickstoffempfindlichen Ökosystemen wie Wälder, artenreiche Naturwiesen und Trockenrasen, alpine Heiden, Hoch- und Flachmoore.
  • Eine Folge der Überbelastung von Wäldern mit Stickstoff sind zum Beispiel die Auswaschung von Stickstoff in Form von Nitrat aus dem Waldboden ins Grundwasser sowie Veränderungen der Biodiversität.

Rund zwei Drittel der Stickstoffeinträge in empfindliche Ökosysteme haben heute in der Schweiz ihren Ursprung in Ammoniakemissionen der Landwirtschaft, etwa ein Drittel stammt von Stickoxiden aus Verbrennungsprozessen.

Auswirkung der Luftverschmutzung auf das Klima

Viele Luftschadstoffe haben neben den negativen Wirkungen auf Mensch und Umwelt auch eine direkte oder indirekte Beeinflussung des Klimas zur Folge. So wirken Rußpartikel erwärmend auf das Klima. Stickoxide führen zur Bildung von Ozon, dem nach CO2 und Methan drittwichtigsten Treibhausgas.

Neben den klassischen Treibhausgasen Kohlendioxid (CO2), Lachgas (N2O) und Methan (CH4) haben auch Luftschadstoffe einen deutlichen Einfluss auf unser Klima:

  • Feinstaub und insbesondere Ruß beeinflussen direkt den Treibhauseffekt.
  • Schadstoffe wie Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOx), Ammoniak (NH3), Schwefeldioxid (SO2), flüchtige Kohlenwasserstoffe (VOC) sind durch die Bildung von Ozon (O3), Aerosolen (Feinstaub) und Methan ebenfalls indirekt klimawirksam.
  • Ein teilweise sehr hohes Erwärmungspotential haben die sehr langlebigen synthetischen Treibhausgase wie FCKW, FKW, CKW oder SF6.

Synergien mit Klimaschutz

Deshalb ist eine Strategie, die neben der Reduktion der Klimagase auch auf eine Verminderung von Feinstaub, Ruß, Ozon und deren Vorläufer abzielt, sowohl positiv fürs Klima als auch für die menschliche Gesundheit und die Ökosysteme.

Mögliche Maßnahmen wären hierzu u.a.

  • eine Verbesserung der Energieeffizienz bei Transport und Produktion
  • die Verstärkung des Einsatzes von erneuerbaren Energien
  • effiziente Filter- und Abgassysteme
  • sowie die Verwertung von biogenen Brennstoffen nur in Anlagen mit tiefen Schadstoffemissionen.

Auswirkung der Luftverschmutzung auf die Volkswirtschaft

Die Luftverschmutzung verursacht in der Schweiz jedes Jahr Kosten in Milliardenhöhe. Diese externen Kosten, welche nicht von den Verursachern bezahlt werden, betreffen die Gesundheit, Ernteverluste und Schäden an Materialien und Gebäuden. Die Gesundheitskosten werden auf jährlich CHF 4 Milliarden (€ 3,9 Milliarden) geschätzt.

Die Luftverschmutzung verursacht in der Schweiz jährlich externe, nicht vom Verursacher gedeckte Folgekosten in Milliardenhöhe. Die gesundheitlichen Auswirkungen der Luftverschmutzung in der Schweiz wurden anhand des für die Gesundheitsschädigung massgebenden Leitschadstoffes PM10 (Feinstaub) in verschiedenen Studien genauer quantifiziert und monetarisiert. Diese Studien wurden von Epidemiologen, Lufthygienikern und Ökonomen gemeinsam durchgeführt.

(Quelle: Bundesamt für Umwelt BAFU. Stand: 11.07.2014)

Gesundheitskosten

Die für das Jahr 2010 aktualisierte Studie des Bundesamts für Raumentwicklung ARE kommt zum Ergebnis, dass wegen der Luftverschmutzung (durch PM10) in der Schweiz jährlich rund 3.000 Personen vorzeitig sterben, dabei gehen 30.000 Lebensjahre verloren. Wegen Luftschadstoff bedingten Atemwegs- und Herz-Kreislauferkrankungen werden ca. 20.000 Tage im Spital verbracht.

Die belastete Atemluft führt weiter zu rund 17.000 Fällen von akuter Bronchitis bei Kindern und rund 3.000 neuen Fällen von chronischer Bronchitis bei Erwachsenen. Ferner resultieren ca. 4,7 Mio. Tage mit eingeschränkter Aktivität bei Erwachsenen. Dadurch entstehen Gesundheitskosten von rund CHF 4 Milliarden (€ 3,9 Milliarden).

(Quelle: Bundesamt für Umwelt BAFU. Stand: 11.07.2014)

Ernteverluste, Schäden an Materialien

Länger andauernde erhöhte Ozonbelastungen wirken sich negativ auf das Wachstum aus, in der Landwirtschaft kann dies je nach Kultur und Witterungsbedingungen zu Ernteeinbussen von bis zu 15% führen.

Gemäss der Studie des Bundesamtes für Raumentwicklung ARE führte die Luftverschmutzung im Jahr 2010 in der Landwirtschaft zu Kosten durch Ernteausfälle von über 100 Mio CHF (97 Mio €).

Auch Gebäude, Kulturdenkmäler oder Materialien werden durch saure Luftschadstoffe angegriffen, ausgebleicht oder beschädigt.

(Quelle: Bundesamt für Umwelt BAFU. Stand: 11.07.2014)

Was sind PM Werte?

PM: Particulate Matter

Feinstaub (PM2,5)

Die als Feinstaub (PM2,5) bezeichnete Staubfraktion enthält 50% der Teilchen mit einem Durchmesser von 2,5 µm, einen höheren Anteil kleinerer Teilchen und einen niedrigeren Anteil größerer Teilchen. PM2,5 ist eine Teilmenge von PM10 – Partikel dieser Größe können bis in die Lungenbläschen gelangen. Sie sind maximal so groß wie Bakterien und können daher mit freiem Auge nicht gesehen werden. Der gut sichtbare Staub, der bei Baustellen oder durch Streusplitt entsteht, besteht zum Großteil aus Grobstaub.

Durch die geringe Größe der Feinstaub-Partikel, der daraus resultierenden langen Verweilzeit in der Atmosphäre (Tage bis Wochen) und der atmosphärischen Transportdistanz von bis zu 1.000 km ist PM2,5 von hoher nationaler und internationaler Relevanz.

Feinstaub (PM10)

Die als Feinstaub (PM10) bezeichnete Staubfraktion enthält 50% der Teilchen mit einem Durchmesser von 10 µm, einen höheren Anteil kleinerer Teilchen und einen niedrigeren Anteil größerer Teilchen. Partikel dieser Größe können über den Kehlkopf hinaus bis tief in die Lunge gelangen. Sie sind daher besonders gesundheitsschädlich. Sie sind maximal so groß wie Zellen und können daher mit freiem Auge nicht gesehen werden. Der gut sichtbare Staub, der bei Baustellen oder durch Streusplitt entsteht, besteht zum Großteil aus Grobstaub.

Feinstaub in Europa

Nach EU-Angaben liegt die Zahl allein in Deutschland bei 75.000 Toten pro Jahr, die auf Feinstaubbelastungen zurück zu führen sind.

„Die Luftreinhaltung in Deutschland kennt zahlreiche Erfolgsgeschichten. Was uns beispielsweise beim Schwefeldioxid an großartigen Minderungen gelungen ist, müssen wir nun bei Feinstaub, Stickoxiden und Ammoniak fortsetzen.“ Jochen Flasbarth (Präsident des Umweltbundesamtes)

Die Europäische Kommission „Saubere Luft fur Europa“ „Clean Air for Europe“ (CAFE) formulierte für 2020 ein ambitioniertes Ziel: Erreichung einer Luftqualität, die keine erheblichen negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt hat und keine entsprechenden Gefahren verursacht

Doch schon in 2010 stand fest: Dieses Ziel wird nicht zu erreichen sein. Es fehlen die passenden Lösungsansätze zur Feinstaubreduzierung!

Die im Projekt PAREST* (PArticle REduction STrategies) untersuchten Maßnahmen schöpfen etwas weniger als 25% des theoretisch noch verfügbaren Emissionsminderungspotenzials aus.

Allein auf Basis dieser Maßnahmen wird es nicht möglich sein, die PM10-Immissionen noch so weit abzusenken, dass die Grenzwerte der europäischen Luftqualitätsrichtlinie (2008/50/EG) überall eingehalten werden können. (Quelle: Strategien zur Verminderung der Feinstaubbelastung – zusammenfassender Abschlussbericht des Umweltbundesamt 2012)

Feinstaub außerhalb der EU

Die OECD prognostiziert bis zum Jahr 2050 weltweit jährlich 3,6 Millionen Todesfälle aufgrund von Feinstaubbelastungen.

Pier Mannucci vom Mailander Poliklinikum: „Die Todesfälle durch verschmutzte Luft ließen sich von derzeit geschätzten 1,34 Millionen jährlich auf eine Million senken, wenn Regierungen die Feinstaubbelastung in Städten niedrig hielten.“ (Süddeutsche Zeitung 20.02.2013)

Zwischen 6 und 15% aller Lungenkrebserkrankungen weltweit werden auf Radonbelastungen in Innenräumen zurückgeführt.

Untersuchungen der Weltgesundheitsorganisation zeigen, dass mit Feinstaub belastete Luft die durchschnittliche Lebenserwartung in Deutschland um etwa zehn Monate verkürzt. Besonders hoch ist die Feinstaubbelastung in Großstädten.“ (Umweltbundesamt Stand 25.05.2012)

Die Studie der WHO belegt auch, dass aufgrund der Feinstaubbelastungen unserer Atemluft die durchschnittliche Lebenserwartung in der EU um 8,6 Monate sinkt. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat in Untersuchungen festgestellt, dass es keine Feinstaubkonzentration gibt, unterhalb derer keine schädigende Wirkung zu erwarten ist.

WHO zu Feinstaub

Untersuchungen der Weltgesundheitsorganisation zeigen, dass mit Feinstaub belastete Luft die durchschnittliche Lebenserwartung in Deutschland um etwa zehn Monate verkürzt. Besonders hoch ist die Feinstaubbelastung in Großstädten.“ (Umweltbundesamt Stand 25.05.2012)

Die Studie der WHO belegt auch, dass aufgrund der Feinstaubbelastungen unserer Atemluft die durchschnittliche Lebenserwartung in der EU um 8,6 Monate sinkt. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat in Untersuchungen festgestellt, dass es keine Feinstaubkonzentration gibt, unterhalb derer keine schädigende Wirkung zu erwarten ist.

Gesetze & Richtlinien

Seit 2005 existieren europaweite Feinstaub-Höchstwerte für Innenstädte. Das PM10-Tagesmittel darf an höchstens 35 Tagen die Grenze von 50 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft überschreiten. Der Jahresmittelwert von 40 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft darf nicht überschritten werden. Seit 2010 gilt ein Zielwert für die kleineren Feinstaubpartikel PM2,5: Jahresmittelwert von 25 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft. Rechtlich bindend erst ab 2015.

Nach wie vor gibt es keine Grenzwerte für Innenräume!

Berichte & Studien

Interview mit Umweltmedizinern

Interview mit den Umweltmedizinern Prof. Dr. Barbara Hoffmann und Dr. Jens-Uwe Voss über die gesundheitlichen Wirkungen von Feinstaub und Stickstoffdioxid.
Warum sind Feinstaub und Stickstoffdioxid eigentlich so gefährlich für die Gesundheit der Menschen?

Dr. Jens-Uwe Voss, Fraunhofer-Institut für Toxikologie und experimentelle Medizin Hannover und Büro für Toxikologische Beratung, Mülheim

Der Feinstaub in der Luft dringt beim Einatmen bis tief in die Lunge vor. Er lagert sich dort ab und wird nur sehr langsam wieder entfernt. Ganz feine Partikel können sogar das Lungengewebe durchdringen und so in den Körper gelangen. Eine große Anzahl von Untersuchungen aus den letzten 15-20 Jahren hat gezeigt, dass es bei einem Anstieg der Feinstaubbelastung in der Außenluft zu einer erhöhten Anzahl von Todesfällen und von Erkrankungen der Atemwege und des Herz-Kreislaufsystems in der betroffenen Bevölkerung kommt. Diese Zusammenhänge wurden weltweit festgestellt und treten bei Feinstaubkonzentrationen auf, wie wir sie heutzutage bei uns vorfinden. Andere Untersuchungen haben gezeigt, dass eine Abnahme der Staubbelastung zu einer Verminderung der Zahl von Todesfällen und Erkrankungen führt. Ein Schwellenwert, bei dessen Unterschreitung keine schädlichen Wirkungen mehr auftreten, konnte bis heute nicht ermittelt werden. Das bedeutet: Je mehr Feinstaub in der Luft, umso mehr Menschen erkranken, je weniger Feinstaub in der Luft, umso weniger Menschen erkranken. Ganz ähnlich ist die Situation beim Stickstoffdioxid (NO2). Wie man aus Untersuchungen an Versuchspersonen weiß, die dieses Gas in kontrollierten Untersuchungen eingeatmet haben, kann es bei empfindlichen Personen die Atemwege schon in sehr niedrigen Konzentrationen reizen. In der Außenluft tritt NO2 immer zusammen mit anderen Stoffen auf. Auch hier haben Untersuchungen gezeigt, dass bei einer höheren Konzentration von NO2 mehr Erkrankungen der Atemwege auftreten. Wahrscheinlich geht die Wirkung hier nicht vom NO2 allein aus, sondern von dem Gemisch mit anderen Stoffen, mit denen NO2 stets gemeinsam vorkommt, insbesondere mit Feinstaub aus dem Straßenverkehr.

In den Medien ist häufig die Rede von Feinstaubbedingten Todesfällen. Sterben die Menschen denn am Feinstaub?

Dr. Jens-Uwe Voss, Fraunhofer-Institut für Toxikologie und experimentelle Medizin Hannover und Büro für Toxikologische Beratung, Mülheim

Wenn ein Mensch z. B. einen Herzinfarkt erleidet und daran stirbt, so lässt sich im Einzelfall nicht eindeutig sagen, warum gerade bei ihm diese Erkrankung aufgetreten ist. Man kann aber feststellen, dass bestimmte Erkrankungen bei bestimmten Personengruppen häufiger als bei anderen vorkommen.
Im Falle der Feinstaubbelastung weiß man, dass mehr Menschen erkranken und sterben, wenn die Luft mehr Feinstaub enthält. Durch Risikoberechnungen kann man abschätzen, wie viele Personen in einem Gebiet, in dem die Luft mehr Feinstaub enthält, im Vergleich zu einem anderen Gebiet, in dem die Luft weniger Feinstaub enthält, zusätzlich erkranken oder sterben. Wenn in Gebieten mit höherer Feinstaubbelastung mehr Menschen sterben, so bedeutet das zugleich, dass die Menschen hier durchschnittlich nicht so alt werden wie in Gebieten, wo die Luft sauberer ist. Das heißt aber auch, dass die Menschen im Durchschnitt länger leben, wenn die Luft sauberer wird. Berechnungen zeigen, dass mit jeder Verminderung der Feinstaubbelastung um 1 μg/m3, die Menschen ihr Leben lang ausgesetzt sind, die durchschnittliche Lebenserwartung um 14 Tage zunimmt. Selbst geringe Verbesserungen der Luftqualität haben also bereits durchaus nennenswerte positive Auswirkungen auf die Lebenserwartung.

Luftreinhaltung hat neben dem Umweltschutz primär die Erhaltung und Verbesserung der Gesundheit der Menschen zum Ziel. Was man inzwischen über die genauen Zusammenhänge von Luftbelastung durch Feinstaub und Stickstoffdioxid und der Gesundheit der Bevölkerung weiß, insbesondere in Nordrhein-Westfalen, beschreibt Prof. Dr. Barbara Hoffmann von der Universität Düsseldorf:

Welche wichtigsten gesundheitlichen Auswirkungen von Feinstaub und Stickstoffdioxid kennt man aktuell?
Prof. Dr. Barbara Hoffmann, Leibnitz-Institut für Umweltmedizinische Forschung an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

Generell kann man zwischen akuten Wirkungen nach einem kurzfristigen Anstieg der Schadstoffkonzentrationen und chronischen Wirkungen, die aus einer erhöhten Belastung über Jahre hinweg resultieren, unterscheiden. Aus einer Vielzahl von Studien wissen wir, dass in den Stunden und Tagen nach einem kurzfristigen Anstieg der Feinstaub- oder NO2-
Konzentrationen die Sterblichkeit in der Bevölkerung geringfügig zunimmt. Es kommt auch zu vermehrten Krankenhauseinweisungen und Notfallbehandlungen vor allem von Atemwegs- und Herz-Kreislauferkrankungen, z.B. steigt die Rate an Herzinfarkten in den Stunden nach einem Anstieg der Luftbelastung an. Besonders betroffen sind vor allem
Menschen, die bereits Vorerkrankungen der Atemwege oder des Herz-Kreislaufsystems haben. Neben den akuten Auswirkungen kommt es aber auch zu chronischen Gesundheitsschäden bei Menschen, die über viele Jahre in Gebieten mit höherer Luftbelastung wohnen. Hierdurch wird die Lebenserwartung je nach Belastung im Durchschnitt um einige Monate reduziert. Menschen in belasteten Gebieten entwickeln häufiger eine koronare Herzkrankheit, das heißt eine Verengung der Herzkranzgefäße, die zum Herzinfarkt und plötzlichen Herztod führen kann. Außerdem wird die Lungenfunktion beeinträchtigt und es kommt häufiger zu chronischen Atemwegserkrankungen.

Gibt es unter den medizinischen Untersuchungen welche, die Aussagen speziell für NRW liefern?

Prof. Dr. Barbara Hoffmann, Leibnitz-Institut für Umweltmedizinische Forschung an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

Ja, in den letzten Jahren wurden einige große Studien zu dieser Problematik in Nordrhein- Westfalen durchgeführt. Zum einen gibt es die Feinstaubkohorte, eine große Studie des Umweltministeriums NRW, die gezeigt hat, dass mit zunehmender Feinstaub- und Stickstoffdioxid-Belastung die Sterblichkeit an Atemwegs- und Herz-Kreislauferkrankungen bei älteren Frauen ansteigt.
Die SALIA Studie des IUFs (Leibniz- Institut für Umweltmedizinische Forschung) in Düsseldorf zeigte ergänzend dazu, dass Frauen aus mit Feinstaub besonders belasteten Gebieten eine schlechtere Lungenfunktion hatten und häufiger unter chronischen Atemwegserkrankungen litten als solche aus weniger belasteten Gebieten. Zum anderen untersuchen wir im Rahmen der Heinz Nixdorf Recall Studie, einer großen Studie an über 4800 Einwohnern der Städte Mülheim, Essen und Bochum, die von der Universität Duisburg-Essen in Kooperation mit der Universität Düsseldorf durchgeführt wird, welche Folgen die Feinstaub- und Verkehrsbelastung für das Herz und die Blutgefäße hat. So konnten wir z.B. bereits sehen, dass Teilnehmer, die näher an einer Hauptverkehrsstraße (Autobahn oder Bundesstraße) wohnen, eine stärkere Verkalkung der Herzkranzgefäße, der Blutgefäße, die das Herz versorgen, aufweisen. Hierdurch wird ein möglicher Mechanismus der Wirkung von Feinstäuben auf das Herz aufgezeigt. Außerdem können wir sehen, dass die Menschen die in den Stadtgebieten mit höherer Feinstaubbelastung wohnen, eine stärkere Verengung der Halsschlagadern und einen höheren Blutdruck hatten – beides Risikofaktoren für einen Schlaganfall.

Von welchen Auswirkungen sind besonders viele Menschen betroffen?

Prof. Dr. Barbara Hoffmann, Leibnitz-Institut für Umweltmedizinische Forschung an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

Die erhöhte Sterblichkeit und damit eine verkürzte Lebenserwartung ist nur die Spitze des Eisberges, denn neben der Sterblichkeit erhöht die Belastung mit Luftschadstoffen auch das Risiko für eine Vielzahl von Erkrankungen, von denen große Teile der Bevölkerung betroffen sind. Mit zunehmendem Alter spielen z.B. chronische Herz-Kreislauferkrankungen eine wichtige Rolle für die Gesundheit. Eine der wichtigsten Erkrankungen ist die Verengung der Herz-Kranzgefäße, die zum Herzinfarkt führen kann. Selbst wenn das Risiko für Herzinfarkte durch eine zusätzliche Feinstaubbelastung nur gering erhöht wird, führt die große Zahl der Betroffenen zu einer erheblichen Zahl von zusätzlichen Erkrankungen. Schließlich erhöht die Luftbelastung mit Feinstäuben und NO2 die Wahrscheinlichkeit für akute und chronische Atemwegsbeschwerden und führt zu einer Beeinträchtigung der Lungenfunktion. Hiervon ist im Prinzip die gesamte Bevölkerung betroffen, darunter natürlich auch Kinder. Die Folgen einer verstärkten Belastung mit Luftschadstoffen sind also nicht auf eine kleine Gruppe schwerkranker Patienten beschränkt, sondern wirken sich auf die Gesundheit der gesamten Bevölkerung aus.

Welche Auswirkungen werden sonst noch erforscht?

Prof. Dr. Barbara Hoffmann, Leibnitz-Institut für Umweltmedizinische Forschung an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

Die Wissenschaftler haben bereits einige Anhaltspunkte dafür, wie Feinstäube im Körper wirken. So können sie z. B. eine unterschwellige Entzündungsreaktion im gesamten Körper hervorrufen. Außerdem aktivieren sie Reflexe in der Lunge, die wiederum das vegetative Nervensystem beeinflussen. Schließlich können Luftschadstoffe auch direkt in die Blutbahn gelangen und von dort im ganzen Körper verteilt werden. Daraus lässt sich ableiten, welche Folgen eine langfristige Belastung gegenüber Feinstäuben haben könnte. So wird derzeit intensiv untersucht, ob Feinstäube Diabetes mellitus oder Alzheimer auslösen können und ursachlich an der Entwicklung der Arteriosklerose, der Gefäßverengung und -Verkalkung, beteiligt sind. Dies könnte das häufigere Auftreten von Herzinfarkten in Gebieten mit hoher Feinstaubbelastung erklären. Außerdem wird untersucht, ob eine chronische Belastung zu einem vermehrten Auftreten von Allergien führt und ob bereits bei Neugeborenen Schäden auftreten, z.B. ein geringeres Geburtsgewicht, vermehrte Atemstörungen und damit verbunden eine höhere Sterblichkeit. Schließlich wird erforscht, ob eine chronische Belastung mit Feinstaub das Risiko für Lungenkrebs erhöht.

Die Luftreinhaltung spricht immer wieder von Erfolgen. Kann man den Erfolg denn auch medizinisch „messen“?

Prof. Dr. Barbara Hoffmann, Leibnitz-Institut für Umweltmedizinische Forschung an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

Ja, die Erfolge einer Verbesserung der Luftqualität kann man sogar innerhalb relativ kurzer Zeit sehen. Nachdem 1991 in Dublin die Verfeuerung von Kohle verboten wurde, kam es bereits in den Folgemonaten zu einer Abnahme der Sterblichkeit an Herz- Kreislauferkrankungen. In einer großen Studie in den USA konnte gezeigt werden, dass die Lebenserwartung in Gegenden mit einer stärkeren Verbesserung der Luftqualität mehr angestiegen war als in Gegenden mit einer geringen Verbesserung.
Gerade in Nordrhein-Westfalen ist ja die Belastung mit Feinstäuben in den letzten beiden Jahrzehnten deutlich gesunken. Wie Untersuchungen des IUFs zeigen, hat sich parallel dazu die Lungenfunktion 6jähriger Schulanfänger deutlich verbessert, allerdings nur bei solchen Kindern, die mindestens 50 m von einer verkehrsreichen Straße entfernt wohnten. Ebenso hat die neueste Nachuntersuchung der schon genannten SALIA Kohorte gezeigt, dass sich mit der nachlassenden Luftbelastung die Lungenfunktion der untersuchten Frauen deutlich erholt hat. Lag diese bei der ersten Untersuchung Ende der 1980iger Jahre noch deutlich unter der Altersnorm, so liegt sie jetzt vergleichbar mit den Werten von Frauen aus weniger belasteten Gebieten im altersentsprechenden Bereich. Insgesamt ist zu sagen, dass sich eine Verbesserung der Luftqualität immer positiv auf die Gesundheit auswirkt.

Gesundheitliche Wirkungen von Luftschadstoffen 2010

Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen

Kernaussagen im Fachgespräch über gesundheitliche Wirkungen von Luftschadstoffen am 21. Oktober 2010 im MKULNV

1. Der Bericht des LANUV (LANUV-Bericht v. Oktober 2010) zu den gesundheitlichen Auswirkungen von Feinstaub und Stickstoffdioxid im Zusammenhang mit der Luftreinhalteplanung beschreibt die Zusammenhänge umfassend und berücksichtigt auch die wesentlichen aktuellen Forschungsergebnisse.

2. Gesundheitsschädliche Wirkungen der Luftschadstoffe Feinstaub und Stickstoffdioxid sind hinreichend belegt. Das gilt sowohl für Kurz- als auch für Langzeitwirkungen. Wichtigste Auswirkungen sind:
– Zunahme der Sterblichkeit bzw. verkürzte Lebenserwartung
– Zunahme an Atemwegserkrankungen, z. B. Beeinträchtigung der Lungenfunktion und chronische Bronchitis
– Zunahme an Herz-Kreislauferkrankungen, z. B. Auslösen von Herzinfarkten, Erhöhung des Blutdruckes
– erhöhte Zahl von Krankenhauseinweisungen für die genannten Erkrankungen.

Darüber hinaus gibt es Hinweise auf eine Verstärkung der Arteriosklerose sowie auf eine erhöhte Lungenkrebsrate.

3. Ein Schwellenwert für Feinstaub, bei dessen Unterschreitung keine gesundheitsschädlichen Wirkungen mehr auftreten, konnte bis heute nicht ermittelt werden. Dies gilt auch für Langzeitwirkungen von Stickstoffdioxid.

4. Aus den vorliegenden Studien wurden lineare Dosis-Wirkungsbeziehungen für PM10 und NO2 abgeleitet. Diese können für die in Nordrhein-Westfalen ermittelten Konzentrationsbereiche angewendet werden. Mit Hilfe dieser Dosis- Wirkungsbeziehungen können die Auswirkungen von PM10 und NO2 auf die Gesundheit quantifiziert und eine Risikoabschätzung vorgenommen werden. (z.B. Verlängerung der Lebenserwartung bei niedrigeren Schadstoffkonzentrationen).

5. Jede Verringerung der Belastung mit Feinstaub und Stickstoffdioxid in der Luft ist eindeutig mit einem Gesundheitsgewinn für die Bevölkerung verbunden. Jede Verringerung der bestehenden Belastung durch Feinstaub und Stickstoffdioxid ist daher
dringend anzustreben.

6. Unter Wirkungsaspekten sollten Synergien von Maßnahmen der Luftreinhalteplanung und der Lärmaktionsplanung genutzt werden.

Prof. Dr. Thomas Eikmann Institut für Hygiene und Umweltmedizin, Giesen
PD Dr. Barbara Hoffmann Institut für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie, Essen
Prof. Dr. Ursula Krämer Institut für Umweltmedizinische Forschung, Düsseldorf
Dr. Hans-Guido Mücke Umweltbundesamt, Berlin
Dr. Jens-Uwe Voss Toxikologische Beratung, Müllheim
Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen
Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen