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Luftverschmutzung

Studie: Wie schädlich ist Feinstaub aus Flugzeugtriebwerken?

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Toxizität der Feinstaub-Partikel hängt vom Betriebszustand der Turbinen und der Treibstoffart ab

Die Zellen wurden dem Aerosol während 60 Minuten ausgesetzt. In dieser Zeit wurde eine Partikelmasse von 1,6 bis 6,7 Nanogramm (Milliardstel Gramm) pro Quadratzentimeter Zelloberfläche im Turbinen-Leerlauf deponiert, sowie 310 bis 430 Nanogramm im Steigflugbetrieb. Dies entspricht einer Atemwegs-Tagesdosis von leicht verschmutzter, ländlicher Luft mit 20 Mikrogramm (Millionstel Gramm) Partikeln pro Kubikmeter Luft bis hin zu einer starken Luftverschmutzung in einer Metropole (100-500 Mikrogramm Partikel pro Kubikmeter Luft).

Feinstaub löst oxidativen Stress in Lungenzellen aus

Bei den Zellkulturen wurden eine erhöhte Schädigung der Zellmembranen sowie oxidativer Stress nachgewiesen. Oxidativer Stress lässt Zellen schneller altern und kann ein Auslöser sein für Krebs oder Erkrankungen des Immunsystems. Die Partikel erwiesen sich als unterschiedlich schädlich, je nach Turbinenschubleistung und Treibstoffart:

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Überraschung: Höchste Werte für konventionellen Treibstoff im Leerlauf und für Biotreibstoff im Steigflug

Die höchsten Werte wurden für konventionellen Treibstoff im Leerlauf und für den Biotreibstoff bei Steigflugbetrieb gemessen. Diese Ergebnisse waren überraschend. Insbesondere bei den Tests mit konventionellem Kerosin und bei voller Triebwerkleistung – vergleichbar mit Start und Steigflug – war die Reaktion der Zellen kleiner als erwartet.

„Diese Ergebnisse lassen sich teilweise mit den sehr kleinen Dimensionen und der Struktur dieser Partikel erklären“, sagt Anthi Liati, die bei der Empa auf Nanostrukturen von Verbrennungsaerosolen spezialisiert ist. Zudem reagierten die Zellen nach einer Exposition mit Biotreibstoff mit dem vermehrten Ausschütten von Entzündungsmediatoren, die für unsere Körperabwehr von zentraler Bedeutung sind. „Diese Reaktionen reduzieren die Fähigkeit der Atemwegszellen, auf einen nachfolgenden viralen oder bakteriellen Angriff entsprechend zu reagieren“, erklärt Marianne Geiser.

Insgesamt vergleichbare zellschädigende Wirkung

Insgesamt hat sich laut den Forschenden gezeigt, dass die zellschädigende Wirkung von Partikeln aus Benzin-, Diesel- und Kerosinverbrennung bei ähnlicher Dosis und ähnlicher Expositionsdauer vergleichbar ist. Zudem wurde ein ähnliches Muster bei der Ausschüttung von Entzündungsmediatoren nach Exposition mit Benzin- und Kerosin-Partikeln gefunden.

„Die in unserer Studie verwendeten modernsten Messmethoden, der interdisziplinäre Ansatz und die daraus gewonnenen Ergebnisse bilden einen weiteren wichtigen Schritt für die Erforschung der Luftschadstoffe und deren Auswirkungen auf die Gesundheit“, sagt Geiser.

Aerosole: Distanz zur Quelle entscheidend

Aerosole sind feinste, in der Luft schwebende feste oder flüssige Stoffe. Bei Verbrennungsprozessen ist die Zusammensetzung von ultrafeinen Partikeln sehr variabel. Aerosole sind ferner nicht stabil, sie verändern sich nach ihrer Entstehung. Primäre, ultrafeine, feste Partikel etwa haben eine hohe Diffusionsgeschwindigkeit. Diese führt dazu, dass solche Partikel bei hoher Konzentration zusammenkleben oder an andere Partikel anheften.

Die Wirkung primärer ultrafeiner Partikel ist demzufolge abhängig von der Distanz zur Quelle, das heißt es ist ein Unterschied, ob sich Personen grundsätzlich sehr nahe bei den Quellen aufhalten (wie Personen am Straßenrand) oder in größerer Distanz (rollendes Flugzeug, startendes Flugzeug). Wie groß die Wirkung in größerer Distanz zu einem Flugzeugtriebwerk noch ist, soll nun Gegenstand weiterer Untersuchungen sein.

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