Gesundheitsrisiko Feinstaub

Feinstaub und seine gesundheitlichen Auswirkungen

Feinstaub ist ein wesentlicher Bestandteil der Luftverschmutzung. Beim Feinstaub handelt es sich um eine komplexe Mischung aus verschiedenen Materialien: ein kohlenstoffhaltiger Kern mit daran hängenden feinen organischen Bestandteilen, aber auch feinen Metallpartikeln und Säuren. Innerhalb von Feinstaub gibt es unterschiedliche Partikelgrößen. Von Nanopartikeln oder UFP (kurz für ultra fine particles = ultrafeine Teilchen = PM_0,1) ist die Rede, wenn diese Staubteilchen unter 100 Nanometer groß sind. Diese UFP kommen in großer Menge in der Luft vor und stellen ein besonderes Gesundheitsrisiko dar.

Wo kommen diese Teilchen her?

Verschiedene Quellen tragen zur Entstehung der Feinstaubpartikel in der Atmosphäre bei, unter anderem:

• Aus der Natur: z.B. Waldbrände oder Viren
• Verbrennungsprozesse: Emissionen aus Fahrzeugen und Kraftwerken, Tabakrauch, Holzheizungen
• Synthetische Quellen: Tonerpigment

In ländlichen Gebieten beträgt die typische Konzentration von PM_0,1 (UFP = ultra fine particles = ultrafeine Teilchen) 2610 Teilchen pro Kubikzentimeter Luft. Die Konzentration am Straßenrand beträgt etwa 48000 Teilchen pro Kubikzentimeter Luft, also mehr als 18-mal so hoch. Die UFP verteilen sich dann in der Atmosphäre und ein Teil von ihnen verschmilzt mit anderen Partikeln zu größeren Teilchen. Weltweit finden sich durchschnittlich 10.760 UFP in einem Kubikzentimeter Luft.

In der Nähe von Straßen und industriellen Produktionsstätten gibt es höhere Lokalkonzentrationen (hotspots) und auch an Orten, an denen die Luft sich weniger bewegt oder höhere Feuchtigkeit vorliegt, sind die Feinstaubkonzentrationen höher. Zu hohen PM_0,1-Konzentrationen kommt es auch dann, wenn Fahrzeuge beschleunigen, nachdem sie angehalten haben.

Technologische Fortschritte im Bereich der Treibstoffe und Motoren haben neben dem Einsatz von Katalysatoren dazu beigetragen, die Menge an Feinstaub und Kohlenmonoxid in der Luft zu reduzieren, aber auch dazu geführt, dass die Anzahl an PM_0,1 und deren Toxizität angestiegen sind.

Welchen Schaden richten sie im Körper an?

Je nach Größe wirken sich die Staubteilchen auf unterschiedliche Weise auf unseren Körper aus, aber die schädlichen Effekte überlappen, da die jeweiligen Partikelgrößen überlappen – soll heißen: in PM₁₀ ist alles enthalten, was 10 Mikrometer oder kleiner ist, in PM_2,5 jene Teilchen ≤ 2,5 Mikrometern Größe – in PM₁₀ sind also auch alle Teilchen ab 2,5 Mikrometer und kleiner enthalten.

Größere Partikel in der Atemluft (10 Mikrometer Durchmesser und größer) beeinträchtigen die Schleimhaut der Nase und des Rachenraums. Teilchen zwischen 5 und 10 Mikrometern Größe landen in den Luftwegen und werden normalerweise von Fresszellen und weiteren Immunzellen entfernt. Jene Teilchen, die zwischen 1 und 2,5 Mikrometer groß sind, kommen etwas weiter in die Aufzweigungen der Lunge – bis zu den sogenannten Bronchiolen – sammeln sich hier an und führen zu Gewebsschädigung. Teilchen unter 1 Mikrometer Größe bleiben länger in der Atemluft und gelangen leicht bis in die Lungenbläschen (Alveolen) vor.

Da PM_0,1 im Verhältnis zu ihrer Größe eine relativ große Oberfläche haben, können sie viel (schädliches) Material an sich gebunden transportieren und genau diese Eigenschaft ist wahrscheinlich zu einem großen Teil dafür verantwortlich, dass sie so giftig sind. Sehr kleine Feinstaubpartikel können über die Lungengefäße und weiter über das Blut auch zu anderen Organen gelangen. Doch auch größere Feinstaubpartikel können über die Lunge hinaus wirken: im Rahmen von Entzündungsprozessen in der Lunge werden Entzündungsmediatoren (Botenstoffe) ausgeschüttet, die ihrerseits durch den Körper transportiert werden können.

Lunge

Eine Studie aus dem Jahr 2000 konnte anhand von Analysen des Atemwegssekrets einer kleinen Gruppe von gesunden, nicht rauchenden Proband*innen zeigen, dass es zu entzündlichen Reaktionen in der Lunge kommt, wenn Menschen Dieselruß (also kleine Partikel, die bei der Verbrennung von Diesel entstehen und an die Luft abgegeben werden) einatmen. Die Aussagekraft dieser Studie ist aufgrund ihres Designs mit der kleinen Anzahl an Testpersonen natürlich begrenzt.

Insbesondere auf Menschen, die an Asthma bronchiale leiden, kann Feinstaub Auswirkungen haben: Exposition gegenüber PM_0,1 steht in Zusammenhang mit Husten, Verschlechterung des Peak exspiratory flow (maximale Ausatmungsgeschwindigkeit – also wie stark/gut man Luft über die Atemwege wieder ausatmen kann) und vermehrter Medikamenteneinnahme sowie stationären Aufnahmen.

Herz-Kreislaufsystem

In Studien konnte gezeigt werden, dass Feinstaub Entzündungsvorgänge im Körper und Veränderungen in der Blutgerinnung verursachen kann. Feinstaub treibt Entzündungsprozesse in Blutgefäßen sowie deren „Verkalkung“ (Atherosklerose) voran. Früher hat man angenommen, dass vor allem PM_2,5 dafür verantwortlich seien; mittlerweile gibt es Arbeiten, die zeigen, dass vor allem ultrafeine Partikel (PM_0,1) diesbezüglich problematisch sind. So zeigte zum Beispiel eine Studie mit relativ vielen Teilnehmenden (33.831), die im Schnitt über einen Zeitraum von 15 Jahre beobachtet wurden, dass Feinstaubbelastung (speziell mit UFP) mit erhöhtem Risiko für Herz-Kreislauferkrankungen, Herzinfarkte und Herzversagen zusammenhängt.

Auswirkungen auf Schwangerschaft und Kinder

Die Feinstaubbelastung von Kindern beginnt bereits vor ihrer Geburt. Sind Schwangere PM_0,1 ausgesetzt, so erhöht sich laut einer im Jahr 2014 veröffentlichten Studie das Risiko für ein geringes Geburtsgewicht (= definiert als unter 2500 g) bei um den errechneten Geburtstermin geborenen Kindern. Das Risiko für geringes Geburtsgewicht ist laut dieser Arbeit insbesondere dann erhöht, wenn die Schwangere in der Nähe von Straßen mit starkem Verkehrsaufkommen lebt (50 m).

Die Autor*innen einer anderen Studie an 149.643 Erstgebärenden im Alter von 25-40 Jahren (Einlingsschwangerschaften) kamen zum Schluss, dass ein höheres Risiko für Frühgeburtlichkeit (= Geburt vor der vollendeten 37. Schwangerschaftswoche) besteht, wenn Schwangere PM₁₀ ausgesetzt sind – insbesondere Schwangere mit vorbestehenden Herz-Kreislauferkrankungen haben laut den Forschenden ein höheres Risiko.

Eine 2022 publizierte Studie, durchgeführt an sehr vielen Schwangeren (131.594) in mehreren Ländern Afrikas, zeigte einen Zusammenhang zwischen PM_2,5 und Frühgeburtlichkeit sowie niedrigem Geburtsgewicht.

Dies sind ein paar Beispiele aus der Fachliteratur. Man findet noch weitere Studien, die Hinweise darauf geben, dass die Feinstaubbelastung von Schwangeren negative Effekte auf die Geburt und das Baby haben kann. Zu früh auf die Welt zu kommen, kann mit vielerlei Problemen einhergehen, unter anderem mit Störungen des Wärmehaushalts, Atemnotsyndrom, Hirnblutungen und Entzündungen des Darmtrakts.

Die schädliche Auswirkung von Feinstaub auf Kinder ist besonders groß

– aus umweltbezogenen und biologischen Gründen: Kinder atmen mehr Luft im Verhältnis zu ihrem Körpergewicht als Erwachsene. Daher atmen sie auch – auf ihre eigene Körpermasse bezogen – mehr Giftstoffe aus der Luft ein, als Erwachsene dies tun. In vielen Teilen der Erde, dort wo in Innenräumen Biomasse zum Kochen und Heizen verbrannt wird, sind kleine Kinder schon Luftverschmutzung ausgesetzt. Andererseits sind Kinder weltweit auch mehr draußen und körperlich aktiver als Erwachsene und atmen auch aufgrund dessen mehr Luftverschmutzungspartikel ein.

Da ihre Organsysteme und auch das Immunsystem noch nicht ausgereift sind, sind Kinder diesen Stoffen gegenüber empfindlicher als Erwachsene. Bei der Geburt haben Neugeborene zum Beispiel nur etwa 20% der Lungenbläschen, die sie bis zum Erwachsenenalter noch entwickeln werden. Wenn Kinder vor ihrer Geburt und im Kleinkindalter Feinstaub ausgesetzt sind, kann dies schädliche und unumkehrbare Effekte auf ihre Lungen und andere Organsysteme haben. Luftverschmutzung im Kindesalter kann sich auf die Atemwegsgesundheit im Erwachsenenalter auswirken.

Zusammenfassend

Das gesundheitsschädigende Potential von UFP (PM_0,1) ist groß, aber die Mechanismen und ihre genaue Rolle in verschiedenen Krankheiten sind nicht geklärt und erfordern mehr Forschung.

Wie können wir uns davor schützen?

• Luftfilter gegen Feinstaub in Innenräumen zur Reduktion der Feinstaubmenge
• Sauberes Schlafzimmer: Fenster möglichst geschlossen halten, beim Staubsaugen einen HEPA-Filter (Schwebstofffilter) anwenden, um das bloße Aufwirbeln von Feinstaubpartikeln durch das Staubsaugen zu verhindern. Böden und Oberflächen regelmäßig feucht abwischen. 
• Nicht rauchen, kein Feuer in Innenräumen (Kerzen, Holzöfen, offene Kamine)
• Kleidung, die draußen getragen wird, abbürsten (Kleiderbürste, Staubroller)
• Nicht draußen in der Nähe einer stark befahrenen Straße Sport machen

Was muss geschehen, damit die Feinstaubbelastung reduziert wird?

• Ausbau des öffentlichen Verkehrsnetzes, sinnvolle Verbindungen zu leistbaren Preisen und mehr Radwege inkl. sichere Abstellflächen
• Tempolimits in belasteten Gebieten
  • Tempo 100 auf Autobahnen hätte übrigens noch weitere Vorteile, wie zB weniger Spritverbrauch, weniger CO₂-Emissionen, bessere Verkehrssicherheit, weniger Lärm
• Fahrverbote für dieselbetriebene Fahrzeuge ohne Partikelfilter
• Strenge Emissionsrichtlinien in der Industrie
• Der Einsatz von fossilen Brennstoffen muss reduziert und der Einsatz erneuerbarer Energien vorangetrieben werden

Was fällt euch noch ein? Wir freuen uns über Anregungen in den Kommentaren.

Abkürzungen

• PM = Particulate Matter
• UFP =ultra fine particles = ultrafeine Teilchen

Weitere Beiträge zum Thema:

• Feinstaub

Quellen:

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• [https://www.derstandard.at/consent/tcf/story/2000137821354/was-tempo-100-auf-der-autobahn-fuer-den-klimaschutz-bringen]

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