Weiter zum Inhalt
Montag, 01. März 2021

Feinstaub: Wo kommt er her und wie wirkt er?

Es wird viel ĂŒber das Thema diskutiert, aber dennoch fehlen viele Informationen

Kreis Holzminden (25.11.19) Er ist in aller Munde oder besser in allen Lungen. Man kann ihn weder sehen noch schmecken. Aber er ist allgegenwĂ€rtig und wir atmen ihn mit jedem Atemzug ein. War Feinstaub bis vor wenigen Jahren noch kein Thema, so ist er – zusammen mit der Belastung durch Stickoxide – aktuell durch die Emissionen bei Dieselfahrzeugen ganz massiv in unser Bewusstsein gerĂŒckt. Dabei ist es nicht einfach, die Diskussion zutreffend zu bewerten. Wie immer hilft jedoch ein Blick auf die Fakten, sprich die naturwissenschaftlichen und technischen Grundlagen.

Was ist ĂŒberhaupt Feinstaub?

Feinstaub besteht aus sehr kleinen Feststoffpartikeln, die in der Luft schweben und nur sehr langsam zu Boden sinken. Die kleinen Staubteilchen folgen daher jeder Luftbewegung und können mit dem Wind ĂŒber weite Strecken verfrachtet werden. Einzelne Feinstaubpartikel können wir nur erkennen, wenn sie in hoher Konzentration auftreten. Das ist beispielsweise der Fall, wenn eine Kerze ausgelöscht wird und eine blĂ€uliche Rauchfahne nach oben steigt. Aber auch Ă€ltere Autos und Lkw erzeugen beim Gas geben sichtbare Feinstaubwolken. Auch das Abendrot erhĂ€lt seine charakteristische FĂ€rbung durch die Streuung des Lichts an kleinsten Teilchen in der AtmosphĂ€re.

Kritisch ist der Anteil des uns umgebenden Schweb-staubes, der so fein ist, dass wir ihn einatmen und der in der Lunge verbleibt. Staubpartikel ĂŒber 15 ”m (Mikrometern) werden von unserem körpereigenen Filtersystem in Nase und Bronchien zurĂŒckgehalten (die Einheit ”m ist ein Tausendstel eines Millimeters. Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von etwa 60 ”m). Kleinere Teilchen als 10 bis 15 ”m atmen wir ein. Zunehmend gefĂ€hrlich wird Staub unter 10 ”m. Man hat deshalb GrĂ¶ĂŸenklassen eingefĂŒhrt (gemessen jeweils als Masse (”g) pro Volumen (m3)), um die GefĂ€hrlichkeit in etwa abzubilden:

PM10: Alle Teilchen unter 10 ”m, Feinstaub, ein großer Teil davon gelangt in die Lunge

PM2,5 : Alle Teilchen unter 2,5 ”m, lungengÀngig, Feinststaub

PM0,1: Alle Teilchen unter 0,1 ”m, Nanopartikel, Ultrafeinstaub

Die Bezeichnung PM steht fĂŒr Particulate Matter, das heißt die Konzentration von Feststoff in Partikelform, gemessen in ”g/m3. Ein Mikrogramm (”g) ist der millionste Teils eines Gramms.

Im folgenden Bild sind einige TeilchengrĂ¶ĂŸen im Vergleich zu anderen Abmessungen im Mikrobereich dargestellt.

Wo kommt er her?

Feinstaub kann aus natĂŒrlichen oder kĂŒnstlichen Quellen stammen. Erfreulicherweise geht die Belastung seit etwa gut 20 Jahren signifikant zurĂŒck, wie Abbildung 2 belegt: Insgesamt hat die Belastung seit 1995 um fast 40 Prozent abgenommen. Die Grafik zeigt auch die Aufteilung und die Entwicklung der Hauptquellen. Das grĂ¶ĂŸte Problem  insgesamt resultiert aus dem Verkehr, weil sich die Belastung in den Ballungsgebieten und hier besonders an vielbefahrenen Straßen konzentriert. Der Feinstaub entsteht beim Verbrennungsprozess von Benzin oder Diesel im Automotor. Weitere Anteile entstammen aus aufgewirbeltem Abrieb von BremsbelĂ€gen und Asphalt.

Luftschadstoffe werden in Deutschland sehr gut erfasst und dokumentiert. Das Umweltbundesamt stellt tĂ€glich die Konzentration wichtiger Schadstoffe zusammen und veröffentlicht Karten mit den Daten. Hier ein Beispiel fĂŒr die Feinstaub-Belastungssituation am Neujahrstag 2019:

Klar erkennbar ist die höhere Belastung der BallungsrÀume. Die erhöhten Werte sind teilweise eine Nachwirkung des Silvesterfeuerwerks.

SĂŒdniedersachsen kommt gut weg, auch der Landkreis Holzminden. Es gibt sogar eine Hintergrund-Messstation „Solling-SĂŒd“, ganz in unserer NĂ€he:

Messstation Solling SĂŒd hatte am Neujahrstag einen PM10-Tagesmittelwert von 10, der Harz am Wurmberg 3, Hannover 36 und Braunschweig 33 ”g/m3.

Wie wirkt Feinstaub?

Die Wirkung von Feinstaub auf Mensch und Tier kann ganz lapidar auf die Feststellung „je weniger, desto besser“ reduziert werden. Anders als bei vielen anderen Stoffen gibt es keine untere Grenze, ab der Feinstaub harmlos wird. Außerdem gilt: Je feiner, desto gefĂ€hrlicher.

Stark vereinfacht gelangen PM10-Teilchen in die Bronchien, PM 2,5 in die LungenblĂ€schen und die ultrafeinen PM 0,1 sogar ins Blut. Sehr feine Teilchen lagern sich zusammen und können sogar gasförmige Schadstoffe an sich binden. Eine Vielzahl von Krankheiten kann durch Feinstaub ausgelöst oder verschlimmert werden: Bronchitis, COPD, Allergien, Asthma, Staublunge, Lungenkrebs. Über den Blutweg können auch Herz-Kreislauferkrankungen, Herzinfarkt, SchlaganfĂ€lle und Demenz befördert werden. Insbesondere das Risiko fĂŒr einen Herzinfarkt steigt deutlich bei einer Belastung auch schon bei StĂ€uben der PM 2,5 -Fraktion.

Nach einer Studie des Umweltbundeamtes werden pro Jahr etwa  47.000 vorzeitige TodesfĂ€lle in Deutschland auf die Wirkung von Feinstaub zurĂŒckgefĂŒhrt. Nach einer WHO-Studie betrĂ€gt der durchschnittliche Verlust an Lebenszeit rund zehn Monate.  Das ist ganz schön happig, aber so ist die aktuelle Situation. Im Schnitt kostet uns die Feinstaubproblematik fast ein ganzes Lebensjahr!

Grenzwerte und Grenzwert-Problematik

Seit 2005 gelten fĂŒr die gesamte EuropĂ€ische Union verbindliche Grenzwerte fĂŒr die Feinstaubfraktion PM10:

Jahresmittelwert: 40 ”g/m3,

Tagesmittelwert: 50 ”g/m3

Der Tagesmittelwert darf nicht öfter als 35 mal im Jahr ĂŒberschritten werden. FĂŒr die Fraktion PM2,5 gilt seit 2015 ein Jahresmittel-Grenzwert von 25 ”g/m3.

Diese Werte wurden in Deutschland im Jahr 2017 fast durchgehend  eingehalten. Nur die Messstation Stuttgart Am Neckartor hat mit 45 Überschreitungen des PM10-Tagesmittelwertes von 50 ”g/m3 die Bedingung von 35 zulĂ€ssigen Überschreitungen gerissen. In den verkehrsbelasteten InnenstĂ€dten der grĂ¶ĂŸeren StĂ€dte liegen die Werte zwischen 20 und 30 ”g/m3. Die in lĂ€ndlichem Gebiet liegende Station Solling-SĂŒd hatte einen Jahresmittelwert von 12 ”g/m3 und zwei Überschreitungen des zulĂ€ssigen Tagesmittelwertes von 50 ”g/m3.

So weit so gut? Hierzu sollte man allerdings wissen, dass die Welt-Gesundheitsorganisation WHO die europĂ€ischen Grenzwerte fĂŒr viel zu hoch hĂ€lt. Der Jahresmittelwert der WHO fĂŒr PM10 betrĂ€gt 20 ”g/m3, der fĂŒr PM2,5 sogar nur 10 ”g/m3. Auch andere LĂ€nder setzen tiefere Werte fest.

WĂŒrden die WHO-Werte fĂŒr die EU gelten, so hĂ€tten die meisten StĂ€dte in Deutschland ein Problem. Sie wĂŒrden die Grenzwerte nicht erfĂŒllen. Angesichts der Folgen von 47.000 vorzeitigen TodesfĂ€llen und des Verlustes von zehn Monaten Lebenszeit ist dringend eine Absenkung der Grenzwerte geboten.

Anders liegt die Situation bei Stickoxiden. Hier wird der Grenzwert hĂ€ufig ĂŒberschritten, die Werte sind jedoch unter UmstĂ€nden sehr tief angesetzt und könnten eventuell erhöht werden. Paradoxerweise fĂŒhrt die eher weniger kritische Situation bei Stickoxiden zu Fahrverboten, wĂ€hrend die Feinstaubbelastung gefĂ€hrlich ist, jedoch nicht zu Fahrverboten fĂŒhrt.

Weitere Feinstaubquellen

Feinstaub dringt also in die Lunge ein und verkĂŒrzt unser Leben. Der Belastung in der Außenluft sind wir mehr oder weniger ausgeliefert. Ist es denn in unseren Wohnungen besser? Keinesfalls! Da InnenrĂ€ume durch WĂ€nde, TĂŒren und Fenster umschlossen sind, gibt es keine VerdĂŒnnungseffekte, jedoch zusĂ€tzliche Quellen. Die Konzentrationen sind daher vielfach höher als draußen.

Rauchen: Der Rauch einer Zigarette enthĂ€lt geschĂ€tzt 40 mg Feinstaub, das sind 40.000 ”g. Bei einem Atemvolumen von 0,5 Litern und 100 AtemzĂŒgen pro Zigarette ergibt dies eine Konzentration von 800.000 ”g/m3 in der Lunge, das 20.000-fache des Jahresmittelwertes in der Außenluft. Die Belastung durch Rauchen ist jenseits von Gut und Böse.

Kerzen: Es gibt widersprĂŒchliche Bewertungen. Kerzen produzieren allerdings definitiv Feinstaub, sogar besonders viel des kritischen Feinststaubes unter 2,5 ”m. Schlimm wird es, wenn die Kerze rußt. Dann können sogar hohe Werte von einigen Hundert bis ĂŒber 1.000 ”g/m3 erreicht werden (Quelle: Pagels, J. et al.: Chemical composition and mass emission factors of candle smoke particles, Aerosol Science 40 (2009) 193 – 208). 

Das Thema hĂ€tte das Potenzial, ein weiteres Fass bei der Schadstoffdiskussion aufzumachen. Vielleicht möchte auch kaum jemand auf eine liebgewonnene Tradition verzichten. Es kann jedoch kein Fehler sein, den Einsatz von Kerzen nicht zu ĂŒbertreiben und insbesondere Flackern und Rußen zu vermeiden.

Feinstaub am Arbeitsplatz: Im Arbeitsschutz verwendet man die Begriffe A- und E-Staub fĂŒr alveolengĂ€ngige Partikel (A) und einatembare Partikel (E), die sinngemĂ€ĂŸ mit Feinststaub und Feinstaub korrespondieren. FĂŒr den A-Staub gilt ein Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) von 1.250 ”g/mÂł, fĂŒr den einatembaren E-Staub liegt der AGW bei 10.000 ”g/mÂł. Die Gesamtheit der Werte fĂŒr A- und E-Staub wird als Allgemeiner Staubgrenzwert (ASGW) bezeichnet. Diese Werte gelten ein Arbeitsleben lang fĂŒr tĂ€glich acht Stunden und fĂŒnf Tage pro Woche und fĂŒr Stoffe, die keine spezifische Wirkung auf die Atemorgane haben. Im Vergleich mit den Tagesmittelwerten fĂŒr die Belastung im Außenbereich (zum Beispiel bei PM10: 50 ”g/m3) ergeben sich Riesenunterschiede, die nicht plausibel sind. Menschen am Arbeitsplatz werden um Welten höhere Werte zugemutet als dem FußgĂ€nger an einer belebten Kreuzung. 

Ofen und Kamin: In Neubauten gehört der Kamin mittlerweile fast zum Standard. Allerdings kann es unangenehm werden, wenn der Nachbar mal wieder anfeuert und vielleicht nicht optimal gelagertes oder ungeeignetes Holz verwendet.  Ein kleines Wohnviertel kann man mit den Abgasen durchaus einrĂ€uchern. In Deutschland gibt es aktuell elf Millionen Holzöfen und 800.000 Heizungen fĂŒr feste Brennstoffe. Das Umweltbundesamt beziffert den Ausstoß dieser sogenannten Kleinfeuerungsanlagen auf rund 20.000 Tonnen Feinstaub im Jahr.

Der regenerative EnergietrÀger Holz erzeugt wesentlich mehr Feinstaub als Heizöl oder Erdgas. Besonders viel Feinstaub entsteht bei der Verbrennung von Holzscheiten. Bei Inversionswetterlage kann es zu hohen Konzentrationen kommen. Und nicht nur das, die Abgase enthalten auch in nennenswertem Umfang sogenannte Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), die krebserregend sind.

Es gibt noch einige weitere Quellen in InnenrĂ€umen, beispielsweise Staubsaugen ohne Feinstaubfilter,  BĂŒrogerĂ€te (Laserdrucker) oder Kochen und Braten. Auch diese tragen zur Feinstaubbelastung bei. Die Effekte sind jedoch schwer zu greifen, da die resultierende Belastung sehr von der HĂ€ufigkeit und den speziellen Bedingungen abhĂ€ngt.

Auch zwei weitere Quellen im Außenbereich liefern erhebliche BeitrĂ€ge zur Feinstaubbelastung:

Feuerwerk:  Nach Angaben des Umweltbundesamtes werden zum Jahreswechsel rund 4.500 Tonnen Feinstaub PM10 freigesetzt. Diese Menge entspricht etwa 15,5 Prozent der Menge, die durch den Straßenverkehr entsteht. Zum einen entstehen hohe Konzentrationen von ĂŒber 1.000 ”g/m3, zum anderen sind die StĂ€ube auch noch toxisch, da sie Spuren von Schwermetallen enthalten, die fĂŒr die bunten Farben des Spektakels sorgen. Eigentlich kann man fĂŒr die ersten Stunden im Jahr fĂŒr den Aufenthalt  in den StĂ€dten nur eine Atemschutzmaske empfehlen.

Sind der Spaß und die zum Ausdruck kommende Lebensfreude das gesundheitliche Risiko wert? Eine typische AbwĂ€gungsfrage, bei der auch der Verfasser keine klare Position einnehmen möchte. Vielleicht könnte man die Zusammensetzung und den Verbrennungsprozess bei Raketen und Böllern so optimieren, dass insgesamt weniger und insbesondere weniger toxischer Feinstaub entsteht.

Landwirtschaft: Aus GĂŒlle und DĂŒngemitteln entsteht gasförmiges Ammoniak, das mit in der AtmosphĂ€re vorhandener Schwefel- und SalpetersĂ€ure reagiert und sogenannten sekundĂ€ren Feinstaub bildet. SekundĂ€r wird er deshalb genannt, weil sich die sehr kleinen Teilchen erst aus den gasförmigen Bestandteilen bilden. Er stellt einen nennenswerten Anteil an der besonders kritischen Fraktion PM2,5  dar. In Gegenden mit Massentierhaltung werden deutlich erhöhte Konzentrationen gemessen. Nach EU-Vorgaben dĂŒrfte Deutschland 550.000 Tonnen Ammoniak pro Jahr ausstoßen. Diese Menge wurde in den vergangenen Jahren regelmĂ€ĂŸig ĂŒberschritten. 

Die  aktuelle LuftqualitĂ€t fĂŒr Feinstaub, Ozon und Stickoxide kann man ĂŒbrigens stĂ€ndig mit einer App des Umweltbundesamtes verfolgen (UBA Luft). Die zu Holzminden am nĂ€chsten gelegene Station „Solling SĂŒd“ zeigte beispielsweise fĂŒr den 7. September 2019, 16 Uhr, die Werte PM10 = 6 ”g/m3, Ozon = 56 ”g/m3 und Stickoxid (NO2  ) = 4 ”g/m3  und damit insgesamt einen LuftqualitĂ€tsindex „gut“ an. (Dr. Norbert Kalkert)

Kontakt

Telefon: 05531/9304-0
E-Mail: info@tah.de

 

Öffnungszeiten
Montag bis Freitag:
8.00 bis 16.00 Uhr
Samstag:
8.00 bis 11.00 Uhr