Unsichtbare GefahrWie Feinstaub tödlich werden kann
Feinstaub ist trotz sinkender Werte weiterhin ein Gesundheitsrisiko und kann schwere Krankheiten verursachen. Wetter, Verkehr und weitere Einflüsse bestimmen, wie viel Feinstaub in unserer Lunge landet.
Die Feinstaubbelastung in Deutschland sinkt seit Jahren. Dennoch möchte wohl niemand die winzigen Partikel einatmen. Das aber ist unvermeidlich. Wie viel Feinstaub Menschen auf ihren täglichen Wegen in Ballungsgebieten zu Fuß oder auf dem Rad aufnehmen, haben Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) mit Partnern jetzt erfasst.
Was ist Feinstaub?
Feinstaub ist ein Sammelbegriff für kleinste Partikel in der Luft. Sie können aus natürlichen Quellen wie Vulkanen stammen, aber auch von Menschen verursacht werden. Beispiele für die Entstehung sind Verbrennungsprozesse - etwa in Fahrzeugen, Kraftwerken und bei Feuerwerk. "Feinstaub ist mit bloßem Auge nicht wahrzunehmen", erklärt das Umweltbundesamt (UBA). Nur während bestimmter Wetterlagen sei Feinstaub in Form einer "Dunstglocke" zu sehen.
Die Partikel werden in verschiedene Größenklassen eingeteilt, die für Grenzwerte wichtig sind. Die Abkürzung PM steht dabei laut Bundesumweltministerium für die englische Bezeichnung "particulate matter". Partikel der Kategorien PM10 sind höchstens 10 Mikrometer groß, bei PM2,5 sind es 2,5 Mikrometer - also ein Tausendstel Millimeter.
Warum ist Feinstaub gesundheitsschädlich?
Je kleiner Partikel sind, desto tiefer können sie in den Atemtrakt gelangen - teils bis in die Lungenbläschen, wie das UBA erklärt. "Die Feinstaubpartikel lösen Entzündungen und Stress in menschlichen Zellen aus." Abhängig von Menge und Dauer könne das zu Asthma, Bronchitis oder Lungenkrebs führen, das Herz-Kreislaufsystem etwa hinsichtlich Bluthochdruck oder den Stoffwechsel beeinflussen und zum Beispiel Diabetes und Demenz begünstigen. Auch können sich an der Oberfläche von Stäuben gefährliche Stoffe wie Schwermetalle oder krebserzeugende polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) anlagern. Das Deutsche Krebsforschungszentrum nennt Feinstaub ebenfalls als wichtigen Krebsrisikofaktor.
Feinstaub erhöht auch die Sterblichkeit. Etwa ein Drittel der Erkrankungen an Asthma, Krebs und Covid-19 werden durch Feinstaub verursacht oder begünstigt, wie Stefan Altmann vom KIT sagt. Die Belastung solle also so gering wie möglich sein, betont das UBA: "Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat in Untersuchungen festgestellt, dass es keine Feinstaubkonzentration (bezogen auf PM10 und PM2,5) gibt, unterhalb derer eine schädigende Wirkung ausgeschlossen werden kann."
Wie hoch sind die Grenzwerte und wie kann man Feinstaub messen?
Die Grenzwerte für Deutschland bestimmt Europarecht: Der PM10-Tagesmittelwert darf demnach nicht öfter als 35 Mal im Jahr mehr als 50 Mikrogramm pro Kubikmeter betragen. Bei PM2,5 liegt der Grenzwert bei 25 Mikrogramm pro Kubikmeter im Jahresmittel. Laut Umweltministerium hält Deutschland beides ein. Die Feinstaubbelastung nimmt dem UBA zufolge seit Jahren deutlich ab. Von der WHO gebe es deutlich strengere Vorgaben, sagt Altmann. Diese halte Deutschland nicht ein.
Die Projektpartner haben einen Prototyp für eine App entwickelt, mit dem Menschen erstmals unterwegs die Feinstaubbelastung erfassen konnten. Alle zehn Sekunden werden der Standort und die örtliche Feinstaubkonzentration per Google abgerufen. Verrechnet mit der Geschwindigkeit und dem durchschnittlichen Atemvolumen zeigt die App die inhalierte Feinstaubmenge. "Daraus kann man das Gesundheitsrisiko ableiten", sagt Altmann vom KIT.
Hier ist Feinstaub besonders hoch oder niedrig
"Bei Feinstaub macht Heizen von Gebäuden den größten Anteil aus", sagt der Experte vom Institut für Sport und Sportwissenschaft am KIT. Hier variiere die Belastung nicht so stark wie beim Verkehr, wo sie sich in Innenstädten innerhalb kurzer Zeit schnell verändern könne. "Allerdings spielen beim Verkehr auch andere Schadstoffe wie Stickoxide eine Rolle", so Altmann. Häuserschluchten und Berufsverkehr sollte man also nach Möglichkeit meiden.
In ländlicheren Regionen seien die Feinstaubwerte in der Regel niedriger. Mit simulierten Daten von Leihrädern zeigen die Forschenden, dass Menschen selbst bei kurzen Fahrten in einer Metropole wie München mehr Feinstaub einatmen als bei doppelt so langen Fahrten im deutlich kleineren Rastatt.
Lieber zu Fuß oder mit dem Rad unterwegs sein?
Bei der Belastung mit Feinstaub macht es einen Unterschied, ob eine Person mit dem Fahrrad oder zu Fuß unterwegs ist, da Menschen bei Bewegung viel mehr Luft einatmen. Allerdings sei man zu Fuß langsamer unterwegs als mit dem Rad, ordnet Altmann ein.
Eine Beispielrechnung für eine innerstädtische Strecke von zwei Kilometern bei einer mittleren Feinstaubbelastung von zehn Mikrogramm pro Kubikmeter Luft macht die Unterschiede deutlich: Gehend - bei 4 Kilometern pro Stunde - brauche man eine halbe Stunde und komme bei einem Atemvolumen von 25 Litern pro Minute auf 7,5 Mikrogramm Feinstaub. Auf dem Rad - mit 15 Kilometern pro Stunde - atme man zwar 35 Liter pro Minute ein, brauche aber nur acht Minuten und atme so 2,8 Mikrogramm ein. Für die eingeatmete Luftmenge hat das Team mit einem Richtwert gerechnet. In der Realität hänge sie etwa von Gewicht, Geschlecht und Fitnessniveau ab.
Der Einfluss vom Wetter
"Bei niedrigen Temperaturen zwischen minus 5 und plus 10 Grad haben wir eine deutlich erhöhte Feinstaubbelastung festgestellt", berichtet Altmann. Das könne zu großen Teilen durch verstärktes Heizen zustande gekommen sein. "Aus anderen Untersuchungen ist zudem bekannt, dass vor allem anhaltender Regen die Feinstaubbelastung deutlich senkt." Erhöhte Werte kann es laut dem UBA auch geben, wenn Feinstaub zum Beispiel aus der Sahara oder von Waldbränden nach Deutschland transportiert wird. Auch meteorologische Bedingungen wie winterliche Inversionswetterlagen können zu einer Anreicherung von Feinstaub in unteren Luftschichten führen.
Die Feinstaubkonzentration in der Luft wird laut dem Umweltbundesamt an rund 450 Messstationen in Deutschland gemessen. Die Daten findet man zum Beispiel bei den zuständigen Landesbehörden. Das UBA bietet auch eine App "Luftqualität", mit aktuellen Tageswerten und Warnmeldungen. Aus dem Karlsruher Projekt ist bislang keine allgemein verfügbare App geworden. Feinstaub lässt sich nur teilweise abhusten, wie KIT-Forscher Altmann sagt. "Insbesondere die kleinsten Partikel dringen tief in die Lunge ein und verbleiben dort länger." Der Körper könne sie aber zu einem gewissen Teil abbauen.