Die wichtigsten Luftschadstoffe

 

FEINSTAUB

Laut einem am 26. Oktober 2022 in der medizinischen Fachzeitschrift „Lancet“ erschienenen Forschungsbericht zu Klima und Gesundheit kommt es jährlich WELTWEIT zu rund 1,3 Millionen Todesfällen durch Feinstaubbelastung aus fossilen Brennstoffen.

Laut der am 9. Februar 2021 in der Zeitschrift „Environmental Research“ veröffentlichten Untersuchung sind die Folgen der Verbrennung von Kohle und Erdöl offenbar verheerender als bisher angenommen. Ihr zufolge starben im Jahr 2018 weltweit mehr als acht Millionen Menschen ab 15 Jahren an den Folgen der Verbrennung von Kohle, Benzin, Diesel und anderer fossiler Brennstoffe. Das heißt: Einer von fünf Todesfällen bei Menschen ab 15 Jahren geht auf die Luftverschmutzung durch die Verbrennung fossiler Energieträger zurück. Mehr als die Hälfte der in der Studie genannten acht Millionen Todesfälle entfallen auf China und Indien mit jeweils knapp 2,5 Millionen Toten. Es folgen Japan, Indonesien, die USA und Bangladesch. Aber auch in Deutschland sind es den Forschern zufolge jährlich 198.569 Menschen, die durch Luftverschmutzung durch fossile Brennstoffe sterben – rund 22 Prozent der Gesamtzahl.

Die bei weitem wichtigste Ursache der Luftverschmutzung sind feine Staubpartikel, die zu Lungenschäden und Krebs führen können. Weltweit werden mehrere Millionen vorzeitige Todesfälle jährlich auf Feinstaub zurückgeführt. Die WHO unterteilt den Feinstaub „Particulate Matter“ (PM) in zwei Größenklassen: PM2,5 und PM10 mit jeweils maximalen Durchmessern von 2,5 oder 10 Mikrometern. Besonders gefährlich sind Ultrafeinstäube (PM 2,5), also die besonders kleinen Partikel in der Luft, weil sie nach dem Einatmen über die Lunge in die Blutbahn gelangen. Von dort werden sie in alle Regionen des Körpers transportiert. Feinstaub entsteht bei Verbrennungsprozessen in Motoren und Kraftwerken oder aber etwa durch Abrieb von Bremsbelägen und Reifen. Größte Quelle für Feinstaub ist allerdings nicht der Verkehr, sondern Kamine und Öfen: Rund elf bis 13 Millionen Holzfeuerungsanlagen – so der amtlich korrekte Begriff – gibt es in Deutschland. Das Umweltbundesamt spricht sogar von 15 Millionen. Europaweit sind es 70 Millionen. Nach Angaben der Deutschen Umwelthilfe (DUH) sind sie für ein Viertel des Feinstaubausstoßes verantwortlich und übertreffen den des Verkehrs (rund 15 Prozent).
Staubpartikel, die kleiner sind als zehn Mikrogramm (PM 10), dringen in die Bronchien ein, lagern sich in der Lunge ab und können dort Entzündungsreaktionen auslösen. Partikel, die kleiner als 2,5 Mikrometer sind, wie zum Beispiel Dieselruß, gelangen bis in die Lungenbläschen und von dort ins Blut. Ultrafeine Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 0,1 Mikrometern stehen im Verdacht, Schäden im Gehirn zu verursachen.
Wie Forscher um Benjamin Nault von der University of Colorado in Boulder am 11. November 2020 im Fachjournal „Atmospheric Chemistry and Physics“ erläutern, spielen neben Emissionen von Schwefel- und Stickoxiden aus fossilen Brennstoffen, etwa bei Kohlekraftwerken und im Verkehr, auch Emissionen von Alltagsprodukten, z.B. Reinigungs- und Lackiermittel und andere Alltagschemikalien, eine immer größere Rolle bei der Bildung von Schadstoffen vor allem in Stadtluft. Auf sogenannte anthropogene sekundäre organische Aerosole (ASOA) gehen demnach weltweit wohl 340.000 bis 900.000 vorzeitige Todesfälle im Jahr zurück – etwa zehnmal mehr als zuvor geschätzt.

 

Während sich die Luftqualität in EUROPA laut einer Pressemitteilung der Europäischen Umweltagentur (EEA) vom 17. Juni 2021 in den letzten zehn Jahren deutlich verbessert hat, ergab die jüngste jährliche Luftqualitätsbewertung der EEA, dass die Exposition gegenüber Feinstaub im Jahr 2018 in 41 europäischen Ländern etwa 417.000 vorzeitige Todesfälle verursachte. Am selben Tag veröffentlichte die EEA eine von nun an jährlich erneuerte Luftqualitätsrangliste, die die Feinstaubbelastung in 323 Städten in 26 EU-Ländern sowie Island, Norwegen und der Schweiz bewertet. Aus dem neuen Anzeiger zur Luftqualität in europäischen Städten gehen die Langzeitkonzentrationen von Luftschadstoffen am jeweiligen Wohnort hervor.

Wie die europäische Umweltagentur EEA am 21. September 2021 in Kopenhagen bekanntgegeben hat, ist die Konzentration von Luftschadstoffen in den meisten europäischen Staaten weiter zu hoch. Deutschland hatte demnach im Jahr 2019 zu hohe Werte bei Stickstoffdioxid, bei bodennahem Ozon und beim krebserregenden BaP. Das ist ein Schadstoff, der vor allem bei der Verbrennung von Holz und Kohle entsteht. Vorläufigen Daten zufolge besserte sich die Luftqualität in Europa 2020, schrieb die EEA: Beschränkungen im Zuge der Corona-Pandemie hätten in Verbindung mit günstigen Wetterbedingungen zu gesunkenen Emissionen geführt.

Durch die Gesundheitsschäden durch Abgase infolge der Nutzung von Kohle zur Stromerzeugung und in Heizkraftwerken kommt es in Europa laut einer am 24. März 2013 auf Deutsch der Öffentlichkeit vorgestellten Untersuchung der Health- and Environment Alliance (HEAL), eines europaweiten Verbundes von rund 70 Umwelt- und Gesundheits-NGOs aus 26 Ländern, unter anderem jährlich zu 18.200 vorzeitigen Todesfällen und 8.500 neuen Fällen von chronischer Bronchitis. Neuere medizinische Studien wiesen zudem darauf hin, dass belastete Atemluft auch für Frühgeburten oder ein geringerem Geburtsgewicht von Babys verantwortlich sein könnten.

Ältere Menschen, die dauerhaft einer hohen Feinstaubbelastung ausgesetzt sind, sterben einer im Mai 2016 im Journal „Cancer Epidemiology, Biomarkers and Prevention“ veröffentlichten Studie zufolge deutlich wahrscheinlicher an Krebs. Das erhöhte Risiko gelte für eine ganze Reihe von Tumorarten, wie ein Team aus Hongkong und Großbritannien berichtet. Als Basis ihrer Langzeituntersuchung dienten die Daten von 66.280 Menschen ab 65 Jahren in Hongkong.

Die EU unterscheidet zwischen PM 10 (Partikel bis zu 10 Mikrometer; Millionstel Meter) mit einem einklagbaren Grenzwert von 50 Mikrogramm je Kubikmeter und PM 2,5 (bis 2,5 Mikrometer), für die ein Grenzwert von 25 Mikrogramm ab 2015 verpflichtend ist. Darunter gibt es keine Differenzierung hinsichtlich der Grenzwerte mehr, obwohl die meisten in der Luft vorkommenden Partikel im Nanometerbereich zu finden sind. Ein Nanometer entspricht einem Milliardstel Meter. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) setzt in ihrem Luftindex einen Grenzwert für gesunde Luft beim Wert 20. Europas Bürger müssen die dicke Luft allerdings nicht klaglos erdulden. Der Europäische Gerichtshof sprach 2008 in einem Grundsatzurteil den Bürgern ein Recht auf saubere Luft zu. Seitdem können sie bei Überschreiten der Grenzwerte vor Gericht ziehen, etwa wenn diese im Falle von Feinstaub (PM 10) an 35 Tagen überschritten wird. Dann muss die für die Luftreinheit zuständige Gebietskörperschaft – je nach Bundesland die Kommune, der Regierungsbezirk oder das Land selbst – Abhilfe schaffen.
Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfiehlt seit 2021, dass die Langzeitbelastung fünf Mikrogramm Feinstaub (PM2.5) pro Kubikmeter Luft nicht überschreiten sollte; das jährliche EU-Limit liegt derzeit bei 25 Mikrogramm, soll nach dem Willen der EU-Kommission aber bis 2030 auf zehn Mikrogramm reduziert werden.

Laut einer im Oktober 2016 im „European Heart Journal“ veröffentlichten Studie können sich Feinstaub und Straßenlärm negativ auf den Blutdruck der Menschen in den betroffenen Regionen auswirken. Das Risiko bestehe bereits bei Konzentrationen deutlich unterhalb der gültigen EU-Grenzwerte, betonte die Studienleiterin Barbara Hoffmann vom Institut für Arbeits-, Sozial- und Umweltmedizin der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf.

 

Mainzer Forschern zufolge sollen hierzulande deutlich mehr Menschen an den Folgen von Feinstaub sterben als bislang angenommen. Wie das ARD-Magazin „Monitor“ am 17. Januar 2019 vorab berichtete, spricht eine Studie des Max-Planck-Instituts (MPI) für Chemie von rund 120.000 vorzeitigen Todesfällen durch Feinstaub in DEUTSCHLAND. Die Zahl ist fast doppelt so hoch wie Angaben der Europäischen Umweltagentur EEA aus dem Jahr 2017. Die Experten waren von 66.000 vorzeitigen Todesfällen in Deutschland ausgegangen. Mit einem Anteil von etwa 45 Prozent sei die Landwirtschaft und hier vor allem die Massentierhaltung Hauptverursacher für die in Deutschland herrschende Feinstaubbelastung. Der Grund: Ammoniak entweicht durch die Zersetzung von Gülle und durch die Düngung von Nutzpflanzen in die Atmosphäre und verbindet sich dort mit anderen Gasen wie Schwefel- und Salpetersäure. Daraus entstehen Feinstaubpartikel.

Die Abgase und der Feinstaub-Ausstoß der deutschen Kohlekraftwerke führen zu 3100 vorzeitigen Todesfällen pro Jahr. Zu diesem Ergebnis kommt eine im Auftrag von Greenpeace erstellte, am 3. April 2013 veröffentlichte Studie Tod aus dem Schlot der Universität Stuttgart. Hinzu kämen etwa 700.000 Krankheitstage durch Atemwegsinfekte, Herzinfarkte, Krebs oder Asthma.

„Kohlekraftwerke sind lautlose Killer“, heißt es in einer Studie über Braunkohleverbrennung, die an der Universität Stuttgart im Auftrag von Greenpeace angefertigt wurde. „Ihre Schwefeldioxid-, Stickoxid- und Staubemissionen bilden in der Luft Feinstäube. Diese Partikel von unter 2,5 Mikrometern (das ist ein Zwanzigstel des Durchmessers eines Haares) sind klein genug, um tief in die Lunge einzudringen.“ Die Folge: Ein erhöhtes Risiko, „Atemwegserkrankungen, Herzinfarkte, Lungenkrebs, Asthmaanfälle und andere gesundheitliche Schäden zu erleiden“, heißt es weiter. Die Studie kommt zu dem Ergebnis: „Insgesamt führten die Emissionen der größten deutschen Kohlekraftwerke im Jahr 2010 zum Tod von ungefähr 3100 Menschen.“

Wer langfristiger Belastung mit Feinstaub ausgesetzt ist, hat ein erhöhtes Risiko für einen Herzinfarkt. Das gilt auch schon für Mengen unterhalb der geltenden Grenzwerte. Zu diesen Ergebnissen kommt ein europäisches Forschungsteam unter Leitung von Wissenschaftlern des Helmholtz Zentrums München in einer Bevölkerungsstudie, die in der Fachzeitschrift The British Medical Journal veröffentlicht wurde. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass Feinstaubbelastungen ein deutliches Gesundheitsrisiko darstellen – und zwar ein größeres als bisher angenommen“, erklärt Professor Annette Peters vom Institut für Epidemiologie II am Helmholtz Zentrum München im Januar 2014. Die Studie untermauere damit die Forderungen, die Grenzwerte für Feinstaub abzusenken.

Schätzungen zufolge sterben in Deutschland jährlich etwa 10.000 Menschen durch verkehrsbedingte Feinstaubbelastung – etwa dreimal mehr als durch Unfälle.

Feinstaub schädigt nicht nur Menschen, sondern auch Pflanzen. Wissenschaftler des Instituts für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz der Universität Bonn, des Centre of Ecology and Hydrology in Edinburgh, des Meteorological and Hydrological Service in Zagreb und der University of California at Riverside haben nachgewiesen, dass die feinen Partikel in der Luft Bäume anfälliger für Trockenheit macht, da sie einen wichtigen Mechanismus beeinflussen, mit dem Pflanzen ihre Verdunstung steuern. Deshalb sei Feinstaub „vermutlich an mehr Waldschäden beteiligt als bislang angenommen“, heißt es in einer Mitteilung der Universität Bonn vom 16. Juli 2018.

 

STICKSTOFFDIOXID

Stickstoffdioxid ist ein Reizgas, das in die unteren Atemwege eindringt und auf den gesamten Körper wirken kann. Ständige Belastung führt zu einem Anstieg der Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen, schlimmstenfalls zum vorzeitigen Tod. Nach Angaben der Europäischen Umweltagentur hat Stickstoffdioxid im Jahr 2012 allein in Deutschland 10.400 Todesfälle verursacht. Neuere Zahlen gibt es noch nicht. Die wichtigsten Emittenten von Stickstoffdioxid sind Dieselmotoren. Bei Benzinern zerlegt der Katalysator NO₂ in harmlosen Stickstoff. Dies ist inzwischen aber auch mit modernen Dieselkatalysatoren möglich. „Stickstoffdioxid (NO₂), das vor allem aus Kfz-Abgasen stammt, entwickelt sich zum Schadstoff Nummer eins“, schreibt das Umweltbundesamt (UBA). In der EU gilt ein Jahresmittel-Grenzwert von 40 Mikrogramm Stickoxid pro Kubikmeter Luft. Die Weltgesundheitsorganisation empfiehlt einen Grenzwert von 20 Mikrogramm. Relativ wenig erforscht sind die Wirkungen von Stickstoffdioxid als Vorläuferstoff. NO₂ begünstigt die Bildung von bodennahem Ozon und von sogenanntem Feinstaub, der krebserregend wirkt.

Hauptquelle der Stickstoffoxide in Städten ist der Straßenverkehr und hier sind es vor allem Diesel-Pkw. Laut einer Mitteilung des Umweltbundesamtes (UBA) vom 28. Mai 2021 traten und treten daher Überschreitungen des NO₂-Grenzwertes ausschließlich an viel befahrenen Straßen in Ballungsräumen und Städten auf. An sieben der insgesamt 250 verkehrsnahen Messstationen überschritten die NO₂-Konzentrationen im Jahr 2020 den Grenzwert von 40 µg/m³ im Jahresmittel. Im Jahr 2019 war dies noch an 51 Messstationen der Fall. Der neue, am 22. September 2021 von der WHO empfohlene Wert von zehn Mikrogramm wird jedoch überall überschritten.

Mit dem Onlinerechner des Forschungszentrums Jülich können sich Menschen in Deutschland darüber informieren. wie stark der Ausstoß von Abgasen im Verkehr in ihrer Umgebung sinken muss, damit die gesetzlichen Luftschadstoffgrenzwerte unterschritten werden. Die Nutzer können zudem herausfinden, wie sich die Stickoxidbelastung in den vergangenen Jahren entwickelt hat.

 

BODENNAHES OZON

Bodennahes Ozon (O3) bildet sich, wenn Industrie- oder Autoabgase mit einer erhöhten Sonneneinstrahlung zusammentreffen. Dann zerfällt das in den Abgasen befindliche Stickstoffdioxid und verbindet sich mit molekularem Sauerstoff der Luft zu O3, also Ozon. Weitere Vorläufersubstanzen zur Ozonbildung sind flüchtige organische Verbindungen (NMVOC). Diese entstehen im Verkehr, aber auch durch lösemittelhaltige Produkte wie Farben, Lacke, Klebstoffe, Reinigungsmittel oder auch Haarsprays. Als Fahrradfahrer im Sommerstau merkt man vom Chemiecocktail nicht viel. Ozon ist so gut wie geruchlos. Nur an den Kopfschmerzen und den gereizten Atemwegen erkennt man, dass man zu viel von dem Gas eingeatmet hat. Es dringt in die Lunge ein und kann dort zu Entzündungen führen, besonders Menschen mit Allergien oder Asthma sind betroffen. Bei einer stabilen Hochdrucklage wird die Alarmschwelle von 240 Mikrogramm je Kubikmeter oftmals deutlich überschritten. Nach einem am 3. März 2015 veröffentlichten Bericht der Europäischen Umweltagentur (EUA) sorgt Ozon für 16.000 vorzeitige Todesfälle in Europa pro Jahr. Weltweit verursacht die Ozonverschmutzung Schätzungen zufolge jedes Jahr etwa eine Million zusätzliche Todesfälle.

 

AMMONIAK, STICKSTOFF

Das Umweltbundesamt (UBA) weist auf die Luftverschmutzung durch die Landwirtschaft hin. Sie verursache 94 Prozent der Ammoniak-Emissionen. Diese stammten aus dem Einsatz von Sticksstoffdünger (er ist in den vergangenen 50 Jahren auf das Zehnfache angestiegen) und der Massentierhaltung. Aus Ammoniak entstehen Stickstoffverbindungen, die zur schädlichen Überdüngung empfindlicher Ökosysteme beitragen. Außerdem führt Ammoniak auch zur Partikelbildung und somit zu mehr Feinstaub in der Luft. Krautzberger forderte insbesondere die Abluft aus großen Schweine- und Geflügelmastanlagen weitgehend zu reinigen. Damit und mit anderen Maßnahmen ließen sich die Emissionen in den nächsten zehn Jahren um 20 Prozent verringern.
Die Landwirtschaft ist mit 57 Prozent auch die Hauptquelle für die Stickstoffbelastung aus der Luft. Verkehr und Heizung sind mit je 18 bis 19 Prozent weit geringer beteiligt.

 

QUECKSILBER

Der im März 2015 publizierten Greenpeace-Studie Quecksilber: Gift fürs Gehirn. Die gesundheitlichen Folgen der Kohleverstromung zufolge stammen rund 70 Prozent des Ausstoßes von Quecksilber aus Kohlekraftwerken. In Deutschland werden pro Jahr mehr als 7300 Kilogramm Quecksilber in die Luft geblasen. Fast die Hälfte machen die zehn größten deutschen Braunkohlekraftwerke aus. Schon geringe Mengen Quecksilber können den Körper enorm belasten. Schwangere Frauen und ihre Kinder sind den größten Gefahren ausgesetzt. Nach Arsen und Blei ist Quecksilber das drittgiftigste Metall. Vor allem das Nervensystem greift es an. Bislang dürfen in Deutschland Kohlekraftwerke täglich bis zu 30 Mikrogramm Quecksilber pro Kubikmeter Abluft ausstoßen. EU-weit soll ab 2020 für Braunkohle ein Grenzwert von zehn Mikrogramm gelten. Für Steinkohleanlagen wären es vier Mikrogramm.

 

SCHWEFELOXIDE

Die 15 größten Seeschiffe der Welt stoßen jährlich mehr schädliche Schwefeloxide aus als alle 760 Millionen Autos weltweit. Das sorgt in Häfen und vor den Küsten für giftige Abgaswolken. Weltweit sterben dadurch jedes Jahr bis zu 60.000 Menschen vorzeitig, allein in Europa bis zu 24.000 Menschen. Laut Naturschutzbund Deutschland (NABU) sterben in Europa jedes Jahr 50.000 Menschen durch winzig kleine Partikel aus Schiffsabgasen, die durch die Lungen in den Körper gelangen.