App berechnet individuelle Feinstaubbelastung Wie viel Feinstaub atme ich auf dem Radweg zur Arbeit ein?

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FZI Forschungszentrum Informatik am Karlsruher Institut für Technologie

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Mit dem Rad zur Arbeit oder zu Fuß durch die Stadt – an sich eine gute Idee, wäre da nicht die teils hohe Feinstaubbelastung. Doch wie viel Feinstaub atmet man selbst tatsächlich ein? Um das abzuschätzen, entwickelt ein Projektteam eine neue App. Diese verarbeitet Daten der allgemeinen Feinstaublast und passt sie individuell auf den jeweiligen Nutzer und dessen reale Lauf- und Radfahrwege an.

Feinstaub ist laut WHO die vierthäufigste Todesursache weltweit und spielt eine wesentliche Rolle bei der Entstehung von Atemwegserkrankungen, Krebs und Herz-Kreislauf-Leiden. Bisher fehlt eine zuverlässige, individuell skalierte Datengrundlage, um das Gesundheitsrisiko für aktive Verkehrsteilnehmende realistisch abzuschätzen – das will ein Team von Forschern und Entwicklern nun ändern. Ihr Projekt „Gesundheitliche Optimierung der Fußgänger- und Fahrrad-Infrastruktur“ wird mit rund 134.000 Euro durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr gefördert.

„Fußgänger und Radfahrende sind eine Risikogruppe, weil sie häufig in direktem Kontakt stehen“, sagt Prof. Dr. Hans Richard Doerfel, Gründer und Geschäftsführer der Idea System GmbH, einem der drei Projektpartner. „Wenn sie wissen, welche Strecken stark belastet sind, können sie ihr Risiko aktiv reduzieren. Umgekehrt kann die Verkehrsinfrastruktur durch Messergebnisse von Bürger*innen optimiert werden.“

Das Ziel des Projekts ist eine neue App, mit der Fußgänger und Radfahrer ihre Feinstaubbelastung auf ihren täglichen Wegen in Ballungsgebieten messen und ihr Gesundheitsrisiko ableiten können. Um dies zu realisieren, ging Doerfel eine Kooperation mit dem FZI Forschungszentrum Informatik und dem Institut für Sport und Sportwissenschaft des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ein.

Menge an Sauerstoffradikalen völlig unterschätzt

Feinstaub enthält viel mehr schädliche Substanzen als angenommen

Persönliche Feinstaubbelastung per App ermitteln

Entstanden ist ein Prototyp für eine Feinstaubdosimeter-App. Auf Basis des individuellen Atemvolumens und der orts- und zeitabhängigen Feinstaubkonzentration in der Luft misst sie die Feinstaubbelastung der Nutzenden pro zurückgelegter Strecke: Das Atemvolumen, die Geschwindigkeit, Streckendauer, Steigung, Feinstaubbelastung und die wahrscheinlich eingeatmete Menge von Feinstaub in der Partikelgröße < 2,5 µm sowie < 10 µm werden den Nutzenden am Ende der Strecke angezeigt.

„Bisher wussten wir, wo die Luft verschmutzt ist – aber nicht, wie stark Menschen sie tatsächlich einatmen“, sagt Christoph Becker, Wissenschaftler und Leiter des Projekts am FZI. „Die größte Herausforderung war, die individuelle Belastung realistisch zu erfassen – und dafür Technik, Medizin und Verkehrsplanung zu verbinden.“

Prototyp berücksichtigt zahlreiche Parameter aus realen Belastungsmessungen

Der Prototyp der App ruft nun während der Aufzeichnung im Abstand von zehn Sekunden den Standort ab, speichert dazu die gemessene Geschwindigkeit der Nutzenden und ruft die örtliche Feinstaubkonzentration ab. Die Daten zur Feinstaubbelastung bezieht die App dabei von Google. Die App unterteilt die Strecke in Abschnitte mit etwa gleicher Geschwindigkeit und berechnet zunächst die nötigen Parameter für die Inhalationsfunktion. Aus diesen Parametern ermittelt die App das durchschnittliche Atemvolumen anhand der empirischen Inhalationsfunktion und zusammen mit der Feinstaubbelastung schlussendlich die inhalierte Feinstaubmenge für jeden Abschnitt.

Das durchschnittliche Atemvolumen beim Gehen sowie dem Fahren mit Hollandrad, Mountainbike und Rennrad hat das Sportinstitut des KIT in Belastungsmessungen ermittelt. Dabei berücksichtigen die Wissenschaftler Körpergröße, Gewicht, Geschwindigkeit und Geländeprofil. „Während wir in Ruhe lediglich 6 bis 8 Liter Luft pro Minute einatmen, steigert sich dieser Wert beim Gehen oder Radfahren schnell auf 40 bis 50 Liter, was schlussendlich auch die Feinstaubaufnahme erhöht“, erklärt Dr. Stefan Altmann vom KIT. „Zusätzlich ist das eingeatmete Luftvolumen stark von individuellen Faktoren abhängig. Daher haben Nutzer*innen der App die Möglichkeit diese anzugeben, um eine präzise Schätzung zu ermöglichen.“

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Die App wird noch weiter entwickelt

Die Projektpartner stellen mit der Feinstaubdosimeter-App ein praxisnahes Werkzeug zur Verfügung, das Fußgängern und Radfahrern nicht nur ihre persönliche Belastung aufzeigt, sondern auch Stadtplanern hilft, gesundheitsorientierte Infrastrukturmaßnahmen zielgerichtet umzusetzen. Die Weiterentwicklung der App ist bereits in Planung– etwa die Integration feinstaubsensitiver Routingfunktionen und die Ausweitung auf weitere Schadstoffe wie Stickoxide. Auch Wearables zur präziseren Erfassung des Atemvolumens sind denkbar.

Zur Projektwebseite der Goffi-App: www.feinstaub-dosimetrie.de

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