Feinstäube und Smog

Beschreibung

Die Schädlichkeit von Smog (ein Gemisch im wesentlichen von Ozon, Nitrose Gasen, Schwefeldioxid und Feinstäuben) ist schon seit langem bekannt und gut belegt. In den letzten Jahren hat man aufgezeigt, welche wichtige Rolle in diesem Kontext die Feinstäube spielen. Feinstäube werden nach der Partikelgröße klassifiziert.

PM10 (PM=particulate matter) bezieht sich auf die Teilchengröße von 10 Mikrometer (ein hunderstel Millimeter), d.h. PM10 erfasst alle Stäube, die nicht in einem Filter mit einer Porengröße von 10 Mikrometer herausgefiltert werden.

PM2,5 und PM0,1 haben entsprechend Teilchengrößen von 2,5 und 0,1 Mikrometer bzw. kleiner als diese Filtergrößen. Man bezeichnet sie auch als thorakale (Thorax = Brustkorb), als alveoläre (Alveolen = Lungenbläschen) und als Ultrafein–Stäube.

Heute werden in der Regel PM10 gemessen, und an ihnen orientieren sich die Richtlinien. Messtechnik und Messgenauigkeit sind bei den feineren Stäuben noch sehr problematisch.

Vorkommen

Feinstäube stammen zu rund 75 % aus Verbrennungsprozessen; insbesondere für die Entstehung von PM0,1 sind der Strassenverkehr – und hier fast ausschliesslich Dieselmotoren – verantwortlich. Für die PM10 gilt, dass in Städten strassennah rund 30% der Feinstäube aus Kfz-Motoren stammen, im städtischen Hintergrund etwa 20%, in ländlichen Gebieten 10%.(Lambrecht et al., Bericht im Auftrag des UBA, 1999).
Weitere Feinstaubquellen sind die Industrie, Haushalte und Kleinverbraucher (z.B. durch das Heizen mit Holz) und natürliche Quellen.

Gesundheitsrisiken

Bezüglich der Gesundheitsrisiken von Feinstaubpartikeln spielen verschiedene Faktoren eine Rolle. Generell dringen kleinere Partikel tiefer in die Lunge ein als größere, sodass sie länger wirken. Feinstaub mit einer Partikelgröße von 5-10µm gelangt nur bis in den Nasenrachenraum, mit einer Partikelgröße von 3µm schon in die Bronchien. Ultrafeine Partikel (PM 0,1) gelangen bis in die Alveolen, wo sie nur sehr langsam oder auch gar nicht wieder entfernt werden. Zudem gibt es Hinweise, dass Ultrafeinstäube aus der Nase entlang des Riechnervs in das Gehirn gelangen könnten. Bei Kindern, die besonders hohen Konzentrationen ausgesetzt sind, könnte dies die Intelligenz- und Gedächtnisleistungen beeinträchtigen. Offenbar sind auch ältere Menschen betroffen (Hutter & Wallner, 2011).

Von großer Bedeutung für die Gefährlichkeit von Feinstaub sind die Konzentration und die Stoffeigenschaften der Substanz, zum Beispiel ihre Toxizität. Ebenso wichtig ist in diesem Zusammenhang die Oberfläche der Partikel.

Die gesundheitlichen Auswirkungen von Feinstäuben sind den Übersichten 1 und 2 entnehmbar.

Übersicht 1: Schwebestäube, Feinstäube und ultrafeine Partikel

• Mittlere PM10-Belastung in Deutschland ca. 25 Mikrogramm/m3, davon Kfz-Abgase 4 Mikrogramm /m3, fast vollständig aus Dieselabgasen. Minderungspotenzial 3 Mikrogramm /m3
• Hochrechnung: 10.000 bis 19.000 Todesfälle durch Dieselabgase jährlich, davon 10% Lungenkrebs, 90% Atemwegs- und Herz-Kreislauf- Erkrankungen, Minderung um 75% möglich.

"Da es sich bei Atemwegs- und Herz-Kreislauferkrankungen und beim Lungenkrebs um Krankheiten handelt, die in einem relativ hohen Lebensalter zum Tode führen, ist die Verkürzung der Lebenserwartung des Einzelnen durch diese Krankheiten deutlich kleiner als bei Todesursachen, die früher im Leben auftreten. ... lässt der großflächige Einsatz von Partikelfiltern gegenüber der gegenwärtigen Situation eine mittlere Verlängerung der Lebenserwartung um 1 bis 3 Monate erwarten."

             Quelle: A. Kappos et al. (2003), E. Wichmann (2004)

Übersicht 2: Schwebestäube, Feinstäube, ultrafeine Partikel und Kinder

• 80% der Lungenbläschen werden nach der Geburt gebildet, Lungenwachstum findet bis zum Ende der Pubertät statt. Die Lungen von Kleinkindern sind somit noch unreif und empfindlicher. Das Immunsystemhochentwickeltes Abwehrsystem, das vor schädlichen Mikroorganismen der Außenwelt, aber auch vor abnormen Zellen des eigenen Körpers schützt ist bei Kinern noch nicht voll entwickelt.
• Kinder atmen mehr, sind mehr draußen als Erwachsene.
• Feinstäube bewirken Auslösung von Asthmaanfällen.
• Luftverunreinigung (Smog) ist assoziiert mit Frühgeburtlichkeit, vermindertem Geburtsgewicht, frühkindlichen Todesfällen auf Grund von Atemwegserkrankungen.
• Eine Erhöhung von PM10 um 10 Mikrogramm/m3 bewirkt eine Zunahme der täglichen Todesfälle um 0,5 – 1,6%.

Feinstaub und Allergien

Bei der Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Feinstaub und Allergien muss unterschieden werden zwischen der Wirkung von Feinstaub bei bestehender Allergie und Feinstaub als Verursacher von Allergien.

Verschiedene Längsschnittstudien mit Asthmatikern haben ergeben, dass die Exposition mit Fein- und Feinststaub – insbesondere aus dem Straßenverkehr – mit Atemwegsbeschwerden, einer Beeinträchtigung der Lungenfunktion und mit dem Medikamentenbedarf korrelieren. In experimentellen Studien konnte nachgewiesen werden, dass Feinstaub Auswirkungen auf die IgE-Bildung hat. Feinstaub kann die Symptome bei Allergikern - insbesondere bei Asthmatikern und Heuschnupfenpatienten - verstärken. Eine mögliche Begründung dafür ist, dass sich Feinstaub an Pollen anheften und deren allergene Wirkung dadurch verstärken kann.

Vieles spricht dafür, dass Feinstaub auch Allergien verursachen kann. Experimentelle Studien weisen darauf hin, dass Feinstaub aus dem Straßenverkehr das Allergierisiko erhöhen kann. Eine aktuelle groß angelegte Geburtskohortenstudie belegt, dass zwischen verkehrsbedingtem Feinstaub PM 2.5 und dem Erkrankungsrisiko für asthmatische Bronchitis,  Heuschnupfen sowie allergischer Sensibilisierung gegen Pollen ein signifikanter Zusammenhang besteht (Morgenstern und Mitarbeiter, 2008).

Fazit

Einige Aspekte zum Wirkmechanismus sind noch unklar. Ganz eindeutig belegt ist die Assoziation vom Feinstaubgehalt und von der Zahl der täglichen Krankenhausaufnahmen und Todesfälle. Die Hochrechnung, dass in Deutschland 10.000 bis 19.000 Todesfälle (es wurden auch Zahlen von 69.000 und 100.000 verbreitet) jährlich durch Dieselabgase bedingt werden, ist mit vielen Ungewissheiten behaftet. Klar scheint jedoch zu sein, dass es sich bei der Feinstaubbelastung um ein Gesundheitsproblem ersten Ranges handelt, das quantitativ viel bedeutender ist als die allermeisten anderen umweltmedizinischen Probleme, auch deshalb, weil sehr grosse Teile der Bevölkerung davon betroffen sind. Insofern besteht hier auch dringender Handlungsbedarf.

Das Fazit hieraus: Es gibt keine unschädliche Feinstaubkonzentration. Für die Bevölkerung der Europäischen Union ergibt sich im Durchschnitt eine um mindestens ein Jahr reduzierte Lebenserwartung durch die Gesamtfeinstaubbelastung.

Grenzwerte/Richtwerte/Vorsorgewerte

EU-Ebene

In der EU-Richtlinie 1999/30/EG (Sie wurde mit der Verordnung über Immissionswerte für Schadstoffe in der Luft – 22. Bundes-Immissionsschutzverordnung (BImSchV) vom 11. September 2002 in deutsches Recht umgesetzt) wurden folgende Grenzwerte für Feinstaub festgelegt:

1. Der ab dem 1. Januar 2005 einzuhaltende Tagesmittelwert für PM10 beträgt 50 µg/m³ bei 35 zugelassenen Überschreitungen im Kalenderjahr.

2. Ab dem Jahr 2005 beträgt der Jahresmittelwert für PM10 40 µg/m³.

Die Feinstaub-Richtlinie und die darin genannten Grenzwerte wurden auf EU-Ebene intensiv und kontrovers diskutiert.

Im Dezember 2007 verabschiedete das EU-Parlament eine Novellierung der Feinstaubrichtlinie. Städte mit einer besonders schwierigen Ausgangslage (z.B. einer geografischen Kessellage) können nun Übergangsfristen bis 2011 in Anspruch nehmen. Allerdings müssen sie nachweisen, dass sie entsprechende Anstrengungen zur Verbesserung der Luftqualität unternommen haben.

Gleichzeitig beschloss das EU-Parlament verpflichtende Obergrenzen für Kleinstpartikel (PM2.5):

1. Seit 2010 gilt ein Zielwert für PM2.5 in Höhe von 25 µg/m³ (dieser Wert ist nicht verbindlich).

2. Ab 2015 gilt ein Grenzwert für PM2.5 in Höhe von 25 µg/m³.

3. Ab 2020 wird dieser Grenzwert für PM2.5 auf 20 µg/m³ abgesenkt.

Bundesebene

Bisher fällt es den deutschen Städten sehr schwer, die oben genannten EU-Grenzwerte einzuhalten. Die Stadt Stuttgart zum Beispiel hat den PM10-Tagesgrenzwert bereits am 13. März 2005 zum 35. Mal überschritten.

(Einzelheiten zur Umsetzung der Feinstaubrichtlinie in Deutschland siehe Langfassung.)

Umweltzonen

In vielen Großstädten sind Umweltzonen eingerichtet worden, in denen zunächst nur die Autos mit Plakette, in ein paar Jahren nur noch Autos mit grüner Plakette fahren dürfen.

Fachleute (unter anderem vom Umweltbundesamt) messen die aktuellen Feinstaubkonzentrationen in der Außenluft mehrmals täglich an mehreren Messstationen. Die Werte stellen sie im Internet in einer Deutschland-Übersichtskarte zur Verfügung.

In Berlin hat die Einführung der Umweltzone zu einer Halbierung der am meisten gesundheitsschädlichen Feinstaubpartikel geführt (M. Lutz 2011).

Vorbeugung

Neben der Einführung einer grundsätzlichen oder zumindest intelligent gesteuerten Geschwindigkeitsreduzierung und dem verstärkten Einbau von Russfiltern in Dieselfahrzeuge wäre es von Nutzen, den öffentlichen Nahverkehr zu fördern und auszubauen. Busse und andere kommunale Versorgungsfahrzeuge könnten z.B. auf Erdgas und/oder Elektroantrieb umgestellt werden. Die Gesamtbelastung der Luft in unseren Städten könnte mit solchen Maßnahmen um rund 20% herabgesetzt werden.

Die Feinstaubproblematik zeigt die Schwierigkeiten auf, die entstehen, wenn schwer einhaltbare Gesundheitsstandards durch Gesetze oder Verordnungen festgelegt werden. Gleichwohl ist die EU-Richtlinie sinnvoll und wichtig, gibt sie doch erstmals den Anstoß dazu, dass sich die breitere Öffentlichkeit mit dem Problem und mit den Folgen beschäftigt und über die Tolerierbarkeit von Verkehrsemissionen ernsthafter nachdenkt.