Feinstaub

Als Feinstaub bezeichnet man winzige, mit bloßem Auge nicht sichtbare Partikel im Staub. Sie stammen überwiegend aus Aktivitäten der Menschen und gehören zu den am schwierigsten zu beseitigenden Luftschadstoffen. Technisch gesehen sind Feinstäube Teilchen mit einem aerodynamischen Durchmesser bis 10 Mikrometern (10 µm).

Seit dem 1. Januar 2005 gelten für Feinstaub die Grenzwerte der im Jahr 1999 verabschiedeten EU-Richtlinie 1999/30/EG [1], welche der medizinischen Gefährlichkeit der Feinstäube Rechnung tragen. Der Grenzwert liegt bei 50 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft und darf pro Jahr an maximal 35 Tagen überschritten werden.

Die Einhaltung dieser Grenzwerte kann gerichtlich eingeklagt werden bzw. die EU kann ein Vertragsverletzungsverfahren gegen die einzelnen Mitgliedsländer veranlassen.

Gebiete, die in den Vorjahren die Grenzwerte nicht einhalten konnten, wurden verpflichtet Luftreinhaltepläne aufzustellen, mit deren Hilfe eine wirksame Bekämpfung der Luftschadstoffe erreicht werden kann.

In mehreren europäischen Ballungsgebieten wurde der Grenzwert bereits erreicht bzw. überschritten. Stuttgart überschritt als erste deutsche Stadt am 13. März 2005 zum 35. Mal den zulässigen Grenzwert. In einigen italienischen Städten wurden zeitweise Fahrverbote verhängt. Vielerorts werden jedoch noch keine Messungen durchgeführt. In Köln ist die erste Messstation für Mitte 2005 geplant. In Deutschland wird momentan über die Wirksamkeit der einzelnen Maßnahmen diskutiert.

Entstehung

Was in der Alltagssprache einfach mit Staub bezeichnet wird, ist in Wirklichkeit ein physikalisch-chemisch sehr komplexes Gemisch. Die Vielfalt dieses Gemisches ist erstaunlich – sowohl hinsichtlich seiner Struktur als auch die Inhaltsstoffe betreffend. Es besteht aus primären, direkt emittierten, sowie aus sekundär gebildeten Komponenten, die ihrerseits aus natürlichen und anthropogenen Quellen stammen. Durch ihre unterschiedlichen Eigenschaften kommen die vielfältigen Arten von „Staub“ zustande, unter denen Feinstäube eine wichtige Rolle einnehmen. Die anthropogenen Bestandteile entstehen hauptsächlich bei Verbrennungsprozessen, aber auch bei mechanischen Prozessen wie dem Abrieb von Reifen.

Hauptverursacher des anthropogenen Anteils am Feinstaub sind (in Klammer: prozentualer Anteil in Deutschland laut Bundesumweltministerium, Stand 2001):

die Industrie: 60 kt/a (35,1%)
Privathaushalte und Kleinverbraucher: 33 kt/a (19,3%)
Straßenverkehr (ohne Abrieb): Dieselmotoren (siehe: Dieselruß): 29 kt/a (17,0%)
Kraft- und Fernheizwerke: 19 kt/a (11,1%)
übriger Verkehr: 16 kt/a (9,4%)
Schüttgutumschlag: 8 kt/a (4,7%)
Industriefeuerungen: 6 kt/a (3,5%)

Beim o.g. Anteil des Straßenverkehrs sind jedoch Abrieb von Reifen, Bremsbelägen und Straßenasphalt nicht berücksichtigt. Der Reifenabrieb verursacht grob geschätzt rund 70 kt/a (davon PM10-Anteil etwa 10%, also rund 7 kt/a) und Bremsabrieb 5,5 - 8,5 kt/a (überwiegend PM10) (Umweltbundesamt 2004). Über Emissionen von der Straßenoberfläche sind keine Schätzungen bekannt. Insbesondere in den Städten beträgt der Anteil des Verkehrs an den Feinstaubemissionen deutlich über 50 Prozent.

Des Weiteren fällt Feinstaub beim Schüttgutumschlag sowie der Industrieanfeuerung an. Außerdem entsteht er beim Ablauf von sekundären Prozessen (Bildung aus Schwefeldioxid, Stickoxiden und anderen Stoffen). Die Landwirtschaft trägt europaweit zu etwa 9 Prozent zu den Feinstaubemissionen bei.

Aber auch der Rauch einer Zigarette trägt in geschlossenen Räumen zur Feinstaubbelastung bei: Bei einem Versuch in Italien wurde in einer geschlossenen Garage jeweils 30 Minuten drei Zigaretten abgebrannt und ein moderner Biodiesel-Pkw im Leerlauf laufen lassen. Die nach einer Stunde gemessene Feinstaubkonzentration war nach dem Abbrennen der Zigaretten rund zehnmal so hoch. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass die meisten Diesel-Fahrzeuge dauerhaft nicht mit Biodiesel betrieben werden können und die Belastungen durch einen fahrenden Pkw durch Gas geben und Bremsen (Reifenabrieb) deutlich höher sind. Die in den Medien viel zitierte Behauptung, der Versuch hätte gezeigt, dass der Rauch einer Zigarette in etwa so viel Feinstaub enthält, wie ein laufender Dieselmotor innerhalb von 100 Minuten abgibt, lässt sich also aus dem Versuch nicht ableiten. Die Autoren selbst weisen in ihrer Studie darauf hin, dass ein anderes Experiment gezeigt hätte, dass die Feinstaubemissionen eines nicht abgasreduzierten Dieselmotors selbst im Leerlauf um ein Vielfaches höher sind als die von Zigaretten.

Für gewöhnlich binden sich kleinere Feinstäube an größere Partikel und bilden mit ihnen so genannten Konglomerate. Je größer dieses Konglomerate werden, desto kürzer ist ihre Verweildauer in der Luft. Ebenso wird ihre Lungengängigkeit verringert.

Zu den natürlichen Staubquellen (auch von Feinstaub) zählen:

Pollen
die Erosion von Gesteinen (hauptsächlich durch Wasser, Stürme, Temperaturunterschiede und Gletscher)
die Verteilung der Erosionspartikel durch lokalen Wind und globale Windsysteme (Beispiel: zeitweiliger Saharastaub in Europa)
die Verwirbelung – großteils als lokale Effekte
die Land- und Forstwirtschaft, welche natürliche Staubentwicklungen verstärkt.

Reduzierung

Maßnahmen zur Senkung der Emission von Feinstaub muss dort ansetzen, wo er hauptsächlich entsteht. Anhand der Prozentzahlen zur Entstehung des Feinstaubs wird klar, daß die in der aktuellen Diskussion häufig geforderten Maßnahmen

Einsatz von Partikelfiltern bei Kraftfahrzeugen mit Dieselmotor
Fahrverbote und Umleitungen bei Überschreitung der Grenzwerte

die Gesammtbelastung nur zu einem kleinen Teil beeinflussen wird. Insbesondere auch der Saharastaub zeigt, daß es sich beim Feinstaub um ein globales Problem handelt.

Derzeit fordern einige politische Parteien in Deutschland die Einführung von Partikelfiltern in Dieselfahrzeugen und Vergünstigungen bei der Kraftfahrzeugsteuer für damit ausgestattete Diesel-Fahrzeuge. Partikelfilter nach dem Wandstromprinzip stellen wegen ihres hohen Filtrationswirkungsgrades (>95%) für Partikel aller Größen eine wirksame Möglichkeit zur Reduzierung dieser Partikelemissionen dar. Dennoch dürfte die Auswirkung auf die gesamte Feinstaubbelastung gering sein.

Gemäß einer vom Senat von Berlin in Auftrag gegebenen Studie trägt die Einführung von Dieselrußfiltern zur Lösung des Feinstaub-Problems weniger bei als beispielsweise eine regelmäßige Straßenreinigung in den Hauptverkehrsstraßen.

Medizinische Effekte

Feinstaub PM10 erreicht teilweise die Lunge, da die Filterwirkung des Nasen-Rachenraumes für feine Partikel mit weniger als 10 Mikrometer Durchmesser (PM10) nicht ausreicht. Je kleiner die Partikel sind, desto tiefer können sie in die Lunge vordringen. So gelangen ultrafeine Teilchen (Durchmesser unter 0,1 µm) bis in die Lungenbläschen (Alveolen) und werden von dort nur sehr langsam oder gar nicht wieder entfernt (Staublunge). Abgelagerte Partikel erhöhen die Anfälligkeit für Infektionen und begünstigen Entzündungen der Atemwege. Die Häufigkeit von Atemwegs- und Herz-Kreislauferkrankungen ist eng mit der PM10-Belastung verknüpft. Ein besonderes Problem stellen die feinteiligen Partikel der Dieselabgase dar. Da sie Träger krebserregender Stoffe sind, vergrößern sie das Lungenkrebsrisiko.

Eine erhöhte Feinstaubbelastung führt zu einem Anstieg der Mortalität (Sterberisiko). Nach heutigem Wissensstand würde die durchschnittliche Lebenserwartung in Deutschland um etwa ein Jahr steigen, wenn Feinstaub massiv reduziert würde. (Quelle: ZDF heute)

Literatur

H. E. Wichmann, Joachim Heinrich, A. Peters: Gesundheitliche Wirkungen von Feinstaub; Ecomed; 2002; ISBN 3609161051

Siehe auch

Asbest, Aerosol, Partikelfilter, PM10, PM2.5, Ökosteuer

Weblinks