Luftschadstoffe - Quellen, Wirkungen, Grenzwerte

Luft wird eingeatmet und ist für den Menschen lebenswichtig. Da ein erwachsener Mensch pro Tag im Mittel etwa 13.000 l, also rund 15 kg Luft einatmet und nur sehr kurze Zeit ohne Luft auskommt, wird es häufig als das wichtigste „Lebensmittel“ angesehen.

Zahlreiche Luftinhaltsstoffe sind oberhalb bestimmter Konzentrationen aber nicht nur schädlich für Mensch und Tier, sondern greifen auch Pflanzen, Gewässer, Böden und sogar Bauwerke und Materialien an.

Wesentliche dieser Luftschadstoffe in den Ruhrgebietsstädten sind Feinstaub und Stickstoffdioxid.

Stickstoffdioxid ist ein Reizgas, welches durch das Einatmen über die Atemwege in die Bronchien und Lungenbläschen gelangt und dort Atemwegserkrankungen wie Asthma und chronische Bronchitis verursachen kann.

Die wichtigsten Quellen von Stickstoffdioxid sind der Straßenverkehr, insbesondere Diesel- und Benzinmotoren, sowie die Verwendung von Gas, Öl, Holz und anderen Brennstoffen in Heizungsanlagen, Herden und anderen Geräten. Natürliche Emissionen von Stickstoffdioxid entstehen beispielhaft durch mikrobiologische Reaktionen in Böden, bei Gewitter oder infolge von Vulkanausbrüchen. Zu den anthropogenen Quellen von Stickstoffdioxid gehören Industrieanlagen, Kraftwerke, Fernheizwerke sowie Gebäudeheizungen.

Es besteht ein Zusammenhang zwischen der Stickstoffdioxidkonzentration in der Luft und einem Anstieg der Sterblichkeit und der Zahl der Krankenhauseinweisungen aufgrund von Atemwegserkrankungen. Stickstoffdioxid kann die Abwehrkräfte der Lunge gegen Bakterien schwächen und sie anfälliger für Infektionen machen. Es kann auch Asthma verschlimmern.

Messungen des Feinstaubes werden für zwei Messgrößen durchgeführt. Es wird zwischen PM₁₀ (PM, particulate matter) also Partikeln mit einem maximalen Durchmesser von 10 Mikrometer (μm) und PM_2,5 , also Partikeln mit einem maximalen Durchmesser von 2,5 Mikrometer (μm) unterschieden.

Es werden also der inhalierbare Feinstaub PM₁₀ und der lungengängige Feinstaub PM_2,5 unterschieden. Die inhalierbare Fraktion wird eingeatmet und zum Teil dort gebunden. Die lungengängige Fraktion gelangt beim Einatmen in die Lunge hinein.

PM_2,5 machen dabei den gesundheitlich relevanten Teil des Schwebstaubs aus.

Die Teilchen stammen aus natürlichen und anthropogenen – also durch menschliche Aktivitäten – erschlossene Quellen, die man in sekundäre und primäre Quellen unterteilt.

Zu den primären natürlichen Quellen zählen z.B. Bodenerosion, Vulkanismus, Biomasseverbrennung (Waldbrände) und biogene Quellen (Viren, Bakterien, Algen, Pilze, Pflanzenteile). Unter sekundären natürlichen Quellen versteht man chemische und physikalische Vorgänge in der Atmosphäre, die zu einer Entstehung von Partikeln führen.

Insbesondere für die Beurteilung regionaler und lokaler Staubbelastungen spielen jedoch anthropogene primäre Quellen eine entscheidende Rolle. Industrieprozesse, Straßenverkehr, Kraftwerke, Haushalte, Kleinverbraucher und Schüttgutumschläge sind Hauptquellen für Staub.

Sekundär anthropogen gebildete Partikel entstehen durch chemische und physikalische Reaktionen Vorläufersubstanzen wie Schwefeldioxid (SO2), Stickoxide (NOx), Kohlenwasserstoffe (VOC), Nitrat und Ammoniak (NH3), deren Quellen hauptsächlich in Industrie, Verkehr und Landwirtschaft zu suchen sind. Auch Feinstaub inklusive der Dieselrußpartikel gelangt über die Luft durch die Atemwege je nach Größe bis in die Bronchien oder Lungenbläschen. Grobe Partikel können zum Teil noch von der Nase gefiltert werden, während kleinere Partikel z.B. die von Dieselmotoren, über die Lunge und sogar über die Haut in die Blutbahn eindringen und sich dann über den Blutkreislauf verteilen können. Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen können die Folgen sein. Dieselruß gilt wie Asbest und Arsen als krebserregend.

Detaillierte Informationen zu den diesen und anderen Luftschadstoffen und deren Wirkung auf die menschliche Gesundheit finden Sie auf der Website Landesamt für Natur, Umwelt und Klima (LANUK) NRW und des Umweltbundesamtes. Hier erfahren Sie auch alles über Gesetze und Regelwerke, welche die Luftreinhaltung betreffen.

Die Auswertungen des Umweltbundesamtes aller 600 deutschen Messstationen für das Jahr 2023 in Bezug auf die neuen Grenzwerte zeigt, dass insbesondere der NO2-Grenzwert von 20 µg/m3 im Jahresmittel an mehr als 40 % der Stationen überschritten gewesen wäre. Auch beim Feinstaub PM_2,5 wäre es zur Überschreitung des neuen Grenzwertes von 10 µg/m³ gekommen. Da 2023 ein besonders mildes und nasses Jahr war, ist 2023 nur bedingt geeignet, um künftige Grenzwertüberschreitungen abschätzen zu können.