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Erwachsene schöpfen etwa zwanzigtausendmal am Tag Luft, Kinder noch häufiger. Beim Einatmen gelangt lebenswichtiger Sauerstoff in den Körper, beim Ausatmen wird Kohlendioxid abgegeben. Neben 21 % Sauerstoff besteht trockene Luft zu 78 % aus Stickstoff.
Luftschadstoffe machen deutlich weniger als 1 % des Luftvolumens aus. Trotzdem, Luftschadstoffe fallen ins Gewicht.
Erste Ergebnisse aus den USA zeigen eine lineare Expositions-Wirkungs-Beziehung von Feinstaub mit der Sterblichkeit bis hinunter zu einem Jahresmittelwert von 5 μg/m3 (WHO- und CH-Wert bei 10 μg/m3). Das bedeutet:
Jede Reduktion der Feinstaub-Belastung ist mit einem Gesundheitsgewinn verbunden.
Feinstaub besteht aus einem komplexen Gemisch von organischen und anorganischen Substanzen, darunter Säuren, Salze, Russ und schwerflüchtige organische Verbindungen, die als Aerosole in der Luft schweben. Die Partikel sind mit Durchmessern im Bereich von wenigen Millionstel Meter (Mikrometer, μm) mit bloßem Auge nicht erkennbar. Feinstaub der Größenklasse PM2,5 enthält Partikel mit aerodynamischen Durchmessern bis etwa 2,5 μm. Die Größenklasse PM10 enthält zusätzlich größere Partikel bis etwa 10 μm. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von etwa 100 μm. Als Ultrafeinstaub werden Partikel mit einem Durchmesser bis etwa 0,1 μm bezeichnet; er ist in den Größenklassen PM10 und PM2,5 mit enthalten, wird aber bei Routinemessungen bisher nicht gesondert erfasst.
Mit aufwändigen Methoden, die noch nicht praxistauglich sind, lässt sich der sogenannte Ultrafeinstaub (abgekürzt: UFP oder PM0,1) bestimmen. Die Partikel dieses Feinstaubs sind kleiner als 0,1 μm; sein Anteil an der Feinstaub-Gesamtmasse liegt unter 5 %. Aufgrund seiner geringen Partikelgröße und der hohen Partikelanzahl kann er jedoch mehr als 90 % aller Partikel im Feinstaub ausmachen.
Feinstaubteilchen bestehen aus unterschiedlichen chemischen Komponenten und unterscheiden sich in Partikelgröße, Form, chemischer Zusammensetzung und Wasserlöslichkeit. Ihre Schädlichkeit hat weniger mit ihrer chemischen Zusammensetzung zu tun als vielmehr mit ihrer Eigenschaft als Fremdpartikel, die zu anhaltenden Irritationen im Organismus führen können. Besonders belastend sind sogenannte granulare biobeständige Partikel, also körnige Staubteilchen, die vom Körper nicht abbaubar sind.
Je kleiner die Teilchen sind, desto tiefer können sie in den Körper eindringen. So gelangen PM10-Partikel bis in die Bronchien, PM2,5-Teilchen können bis in die Lungenbläschen eingeatmet werden. Die größeren Atemwege können sich zum Teil selbst reinigen, indem sie die Partikel wieder heraustransportieren. Kleine Partikel werden teilweise wieder ausgeatmet, sie können aber auch über lange Zeit in den tiefen Atemwegen verbleiben. Ultrafeine Partikel mit einem Durchmesser von 0,1 Millionstel Meter (μm) und weniger können von der Lunge in die Blutgefässe übertreten. Vom Blutstrom weitergetragen können sie in anderen Organsystemen und im Blut selbst Schäden anrichten.
In Bronchien und Lunge lösen Partikel Entzündungen aus. Eine Komponente dabei ist der sogenannte oxidative Stress. Das bedeutet, dass reaktive Sauerstoffverbindungen entstehen, die wiederum Entzündungen auslösen und verstärken können. Bei Vorerkrankungen der Atemwege und bei besonders empfindlichen Menschen können sich die Bronchien nach einer akuten Belastung so verengen, dass es zu Husten und Atemnot bis hin zu Asthmaanfällen kommt. Langfristig kann die Lunge eine Neigung zu allergischen Reaktionen entwickeln und es kann zu der Entwicklung einer Asthmakrankheit und chronischen Lungenerkrankungen bei Erwachsenen kommen. Bei Kindern verlangsamt sich das Lungenwachstum. Feinstaub selbst und angelagerte weitere Luftschadstoffe begünstigen die Entstehung von Lungenkrebs. Entzündungen in den Bronchien und den Lungenbläschen führen zur Ausschüttung von Botenstoffen, die über die Blutbahn eine Entzündungsreaktion im gesamten Körper auslösen können. Dadurch sinkt die Elastizität der Blutgefäße, die Gerinnungsneigung des Bluts nimmt zu und die Empfindlichkeit der Körperzellen für das Hormon Insulin sinkt. Mögliche Folgen sind Herzinfarkte und Schlaganfälle, die innerhalb von Stunden nach einer erhöhten Belastung auftreten können, sowie langfristig die Entwicklung einer Zuckerkrankheit (Typ-2 Diabetes) und eine beschleunigte Arteriosklerose. Auch im Gehirn wurden entzündliche Vorgänge beobachtet und mit einer schnelleren Entwicklung einer Demenz bei älteren Menschen und einer verzögerten Intelligenzentwicklung bei Kindern in Verbindung gebracht. Neben entzündlichen Reaktionen kann Feinstaub auch auf andere Weise Schäden im Herz-Kreislauf-System hervorrufen. Dabei wird zunächst das vegetative Nervensystem aktiviert, wodurch Herzfrequenz und Blutdruck steigen. Dies kann zu Herzinfarkten und Herzrhythmusstörungen führen.
Insgesamt sind aktuell mehr als 71'000 Arbeiten in der medizinischen Fachliteratur verfügbar, womit Luftschadstoffe die am besten untersuchte Umweltbelastung sind. Als gesichert gilt:
Bei kurzfristiger Belastung kommt es zu einem Anstieg der täglichen Sterberate um 0,4 % bis 1,0 % pro Anstieg der täglichen PM10-Belastung um 10 μg/m3. Außerdem werden mehr Menschen wegen Asthmaanfällen, Herzinfarkten, Herzinsuffizienz oder Schlaganfällen ins Krankenhaus eingewiesen. Im Blut kann man nach Tagen mit hoher Feinstaubkonzentration erhöhte Entzündungswerte und eine verstärkte Gerinnungsneigung messen. Epidemiologische Studien zu langfristigen Belastungen mit Feinstäuben (Jahre bis Jahrzehnte) zeigen erhebliche Folgen für die menschliche Gesundheit. Bei langfristiger Einwirkung von 27 Feinstaub-Konzentrationen, wie sie heute in Europa üblich sind, steigt die Sterblichkeit in Europa um rund 7 % (mit einer Streuung [Vertrauensbereich] von 2 % bis 13 %) pro zusätzlicher Langzeitbelastung von 5 μg/m3 PM2,5. Die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Herzinfarkten steigt um rund 12 % (Vertrauensbereich 1 % bis 25 %). Kinder haben ein vermindertes Lungenwachstum, wobei eine Verbesserung der Luftqualität zu einem Anstieg des Lungenwachstums führt. Feinstaub erhöht das Risiko, an Lungenkrebs zu erkranken. Inzwischen gilt es als epidemiologisch gesichert, dass Feinstaub das Risiko für eine Zuckerkrankheit erhöht (Typ-2 Diabetes).
Bei der Festlegung von Grenzwerten für die Allgemeinbevölkerung orientiert sich die EU an Empfehlungen der Weltgesundheitsorganisation (WHO), den sogenannten Luftqualitätsleitlinien.
Abweichungen zwischen EU-Grenzwerten und WHO-Richtwerten gibt es vor allem beim Feinstaub. So empfiehlt die WHO beim Jahresmittelwert für die Größenklasse PM10 20 μg/m3; der EU-Grenzwert ist mit 40 μg/m3 jedoch doppelt so hoch. Als Richtwert für PM2,5 benennt die WHO 10 μg/m3 – der europäische Grenzwert ist mit 25 μg/m3 mehr als doppelt so hoch.
Die Schweiz hat die Empfehlungen der WHO von 2005 für Feinstaub (per Juni 2018 Jahresmittelwert 10 μg/m3 ) übernommen und für Stickstoffdioxid mit einem Grenzwert für die mittlere Jahresbelastung von 30 μg/m3 sogar unterschritten. Doch trotz des niedrigeren NO2-Jahresmittelwerts besteht eine mit Deutschland vergleichbare reale Situation: Entlang von Hauptverkehrsstrassen wird der Grenzwert überschritten. So wurden etwa in Zürich im Jahresmittel 2016 NO2-Werte um 50 μg/m3 an verkehrsnahen Messstellen bestimmt.
Quelle Schweiz: >> BAG-Feinstaubwerte
Massnahmen zur Verminderung der Feinstaub-Belastung lohnen sich: Sie führen zu einer Verbesserung der Gesundheit der Bevölkerung.
Gemäss einer Schweizer Studie (Röösli 2014) hätte eine Reduktion des PM2.5-Jahresmittelwertes auf 10 μg/m3 folgende positive Auswirkungen auf die Gesundheit der Bevölkerung in der Schweiz (im Vergleich zur Situation im Jahr 2010):
- 1‘900 vermiedene frühzeitige Todesfälle
- 13‘500 vermiedene Spitaltage wegen Herz-/Kreislauf- oder Atemwegserkrankungen
- 2.7 Mia. CHF vermiedene Gesundheitskosten
Anmerkung: Wie kann ich die Situation für mich, meine Familie verbessern?
Da wir uns zu mehr als 80 % in Innenräumen aufhalten:
- Bei sich zu Hause die Luftqualität verbessern (genügend lüften, allenfalls mit Luftfiltern reinigen)
- Beim Arbeitgeber - Sicherheitsbeauftragten nachfragen (Einsatz guter Lüftungsanlagen, Luftfiltern)
- Bei Lehrern, Schulbehörden nachfragen, was sie zur Verbesserung planen
Proaktiv für bessere Gesundheit wirken: "Frische Luft für wache Köpfe"
Weltweite Verbesserungen, China holt auf!
Intensives Monitoring und strickte Kontrollen verbesserten die Luftqualität in Beijing bereits sichtbar