Feinstaub-Last in China und der Schweiz Umweltbelastung an Straßen und Bauernhöfen im Vergleich

Feinstaub ist allgegenwärtig. Um sich bestmöglich davor zu schützen, muss man ihn möglichst genau analysieren. Forscher der Empa haben deshalb das schädigende Potenzial von Feinstaub in der Schweiz und in China untersucht. Dabei stellten sie fest, dass unter Umständen die Art der Partikel relevanter ist als ihre Größe und Masse – und ein Schweizer Bauernhof stärker belastet sein kann als eine Pekinger Hauptstraße.

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EMPA Eidgenössische Material- Prüfungs-und Forschungsanstalt

Dübendorf – Wer an einem trüben Tag plötzlich von einem unkontrollierbaren Hustenanfall geschüttelt wird, leidet womöglich an den Folgen einer zu hohen Feinstaubbelastung der Luft. Atembeschwerden, Kreislaufkrankheiten oder gar Lungenkrebs können durch die winzigen Partikel ausgelöst werden. Schwebstoffe, die vom Menschen verursacht werden, enthalten beispielsweise Ruß, Metalle und synthetische Nanopartikel.

Grenzwerte auf Basis von Größe und Gewicht

Aktuelle Grenzwerte für Feinstaub in der Luft orientieren sich an Masse und Größe der Partikel. Um die Luftqualität strenger zu kontrollieren, gilt seit dem 1. Juni 2018 in der Schweiz die neue verschärfte Luftreinhalteverordnung (LRV). Diese legt zusätzlich zu PM10 einen zweiten Grenzwert, PM2.5, für noch feinere Schwebstoffe fest. Beide Werte orientieren sich an der Masse der Partikel bis zu einem gewissen Größenlimit – also 10 beziehungsweise 2,5 µm Durchmesser.

Für die Gesundheit ist zwar die Masse des Staubs wichtig, es kommt aber auch auf dessen Zusammensetzung an. Forscher der Empa haben nun in einer aktuellen Studie gezeigt, dass noch weitere Werte wichtige Aussagen über das schädigende Potenzial von Feinstaub ermöglichen.

Was Feinstaub gefährlich macht

Jing Wang und sein Team aus dem Empa-Labor Advanced Analytical Technologies untersuchten hierzu Luftproben aus der Schweiz und aus China. Wie erwartet schnitt die Luftqualität der Metropole Peking schlechter ab als die Proben aus der Schweiz. Mit ihren detaillierten Analysen deckten die Forscher jedoch auch auf, dass sich die Zusammensetzung des Feinstaubs sehr stark unterscheidet.

„Betrachtet man etwa das so genannte oxidative Potenzial des Feinstaubs, war der Effekt vergleichbarer Partikelbelastungen in manchen Schweizer Proben größer und somit folgenreicher als in China“, sagt Wang. Das oxidative Potenzial ist eines der Maße für die schädigende Wirkung des Feinstaubs, da aggressive Substanzen im Körper oxidativen Stress und Reaktionen der Immunabwehr auslösen.

Regionale Luftbelastung: Arsen in China, Eisen in der Schweiz

Beteiligt an den gesundheitsschädigenden Eigenschaften der Schwebstoffe sind beispielsweise Metalle wie Cadmium und Arsen oder Rußteilchen. In China zeigten große Mengen an ultrafeinen Arsenpartikeln ein gesundheitliches Risiko der Luft an. Proben aus dem Zürcher Vorort Dübendorf enthielten dagegen auffallend viele Eisenpartikel im 10-Mikrometerbereich. „Die Eisenpartikel stammen vom Abrieb der nahegelegenen Eisenbahnstrecke“, so der Forscher. Gemeinsam mit Kupfer und Mangan trug der Eisenstaub in der Dübendorfer Luftprobe zum oxidativen Potenzial der Proben bei.

Schweizer Bauernhof oder Straße in Peking – was ist mehr belastet?

Ein weiterer Schweizer Wert fiel den Empa-Forschern auf: Die Luftprobe eines Schweizer Bauernhofs schnitt zum Beispiel schlechter ab als jene von einer belebten Straße mitten in Peking, zumindest was die Belastung mit bestimmten Bakterienprodukten betraf. Dass derartige Endotoxine in der Umgebung von Kuh und Co. gehäuft in der Luft vorkommen, ist bekannt. Vor allem für Menschen mit einem geschwächten Immunsystem kann von den biologischen Schwebstoffen aber ein gesundheitliches Risiko ausgehen. Besonders die ultrafeinen Schwebstoffe vom Bauernhof waren mit bakteriellen Endotoxinen belastet.

„Die Auswirkungen von Schwebstoffen auf die Luftqualität und Gesundheit lassen sich nicht allein anhand der Masse von inhalierbaren Partikeln beurteilen“, sagt der Analytiker. „Kennt man aber die Zusammensetzung des Feinstaubs, kann ein regional angepasster Gesundheitsschutz umgesetzt werden.“ Andernfalls laufe man Gefahr, die regionale Feinstaubbelastung zu unterschätzen oder Maßnahmen zu ergreifen, mit denen die Gesundheitsrisiken nicht gesenkt werden. Wang und sein Team erarbeiten nun weitere Grundlagen für umfassendere Feinstaubanalysen. Ziel soll es sein, gefährliche Komponenten leichter identifizieren und gesundheitlichen Gefahren mit optimierten Strategien vorbeugen zu können.

Originalpublikation: Y Yue, H Chen, A Setyan, M Elser, M Dietrich, J Li, T Zhang, X Zhang, Y Zheng, J Wang, M Yao: Size-Resolved Endotoxin and Oxidative Potential of Ambient Particles in Beijing and Zürich. Environmental Science and Technology (2018), DOI: 10.1021/acs.est.8b011672

* A. Six, EMPA Eidgenössische Material- Prüfungs- und Forschungsanstalt, 8600 Dübendorf

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