Feinstaub (PM 2,5)

Bei den luftgetragenen Partikeln PM2,5 handelt es sich um Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser kleiner gleich 2,5 µm. Während Partikel PM 10 bis in die Bronchien und Bronchiolen gelangen können, können Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser kleiner als 2,5 µm bis in die Lungenbläschen (Alveolen) transportiert werden. PM 2,5 wird daher auch als „alveolengängiger“ Staub bezeichnet.

Diejenige Fraktion des Feinstaubes, deren aerodynamischer Durchmesser zwischen 10 und 2,5 µm liegt, werden „grobe (coarse) Partikel“ genannt.

Ultrafeine Partikel (PM 0,1) als Bestandteil von PM10 und PM2,5 können von den Lungenbläschen (Alveolen) in die Blutbahn übertreten und so im Körper verteilt werden und andere Organe erreichen.

Feinstaub PM2,5 wirkt sich negativ auf den Gesundheitszustand des Menschen aus. Dies konnte anhand einer Vielzahl von Untersuchungen nachgewiesen werden. Die Erkenntnisse zu den Kurz- und Langzeitwirkungen durch Feinstaub PM2,5 wurden anhand von Tierversuchen, human-experimentellen Untersuchungen sowie aus umweltepidemiologischen Studien gewonnen.

PM2,5 verursacht Entzündungen und Stress in menschlichen Zellen. Bei einer langfristigen Belastung können schädliche Effekte auf die Atemwege (z. B. Asthma, verringertes Lungenwachstum, Bronchitis, Lungenkrebs), das Herz-Kreislaufsystem (z. B. Arteriosklerose, Bluthochdruck, Blutgerinnung), den Stoffwechsel (z. B. Diabetes Mellitus Typ 2) und das Nervensystem (z. B. Demenz) hervorgerufen werden. Eine kurzfristige hohe Belastung verursacht Bluthochdruck, Herzrhythmusvariabilität sowie Krankenhaus- und Notfalleinweisungen insbesondere aufgrund von Herz-Kreislauferkrankungen. Ferner führt Feinstaub zu einer erhöhten Sterblichkeit.

Umweltepidemiologische Studien zeigen oftmals klarere Verknüpfungen zwischen der Exposition gegenüber PM2,5 und schädlichen Gesundheitseffekten als dies für PM10 der Fall ist.

Nach der amerikanischen Umweltbehörde EPA gibt es einen kausalen (ursächlichen) Zusammenhang zwischen der langfristigen Belastung gegenüber PM2,5 und der Gesamtmortalität sowie Herz-Kreislauf-Effekten. Einen wahrscheinlich kausalen Zusammenhang sieht die EPA zwischen der langfristigen PM2,5-Belastung und Atemwegseffekten, Krebs sowie Effekten auf das Nervensystem.

Hinsichtlich der kurzfristigen Belastung gegenüber PM2,5 besteht nach EPA ein kausaler Zusammenhang zur Gesamtmortalität sowie zu Herz-Kreislauf-Effekten. Einen wahrscheinlich kausalen Zusammenhang gibt die EPA an für die kurzfristige PM2,5-Belastung und Atemwegseffekte.

Laut Weltgesundheitsorganisation (WHO 2021) lässt sich bei einem langfristigen Anstieg der PM2,5-Konzentration um 10 μg pro m³ Außenluft eine Erhöhung des Sterblichkeitsrisikos (alle Todesursachen) um 8 % feststellen. Für Herz-Kreislauf-Sterblichkeit, Atemwegssterblichkeit und Lungenkrebssterblichkeit konnte eine entsprechende Zunahme des Risikos um 11 %, 10 % und 12 % ermittelt werden.

Das Umweltbundesamt hat unter Verwendung des Konzeptes der Umweltbedingten Krankheitslast (engl. Environmental Burden of Disease, EBD) das Gesundheitsrisiko, das mit der Feinstaubbelastung durch PM2,5 für die Bevölkerung verbunden ist, abgeschätzt. Demnach konnten für das Jahr 2018 rund 6 % der Krankheitslast für chronisch obstruktive Lungenerkrankungen, 7 % der Lungenkrebs-Krankheitslast, 11 % der Schlaganfall-Krankheitslast und jeweils 10 % der Krankheitslast für ischämische Herzerkrankungen und Diabetes Mellitus Typ 2 in Deutschland auf die Belastung durch PM2,5 zurückgeführt werden.

Ferner konnte gezeigt werden, dass für das Jahr 2018 in Deutschland insgesamt 15.642 Todesfälle auf die Belastung durch Feinstaub PM2,5 zurückzuführen sind.

Zudem wurde vom UBA abgeschätzt, dass Feinstaub im Jahr 2018 in Deutschland für ca. 290.700 verlorene gesunde Lebensjahre, verursacht durch Todesfälle verlorene Lebensjahre (engl. Years of Life Lost due to death; YLLs) und mit gesundheitlichen Einschränkungen gelebte Jahre (engl. Years Lived with Disability; YLDs) verantwortlich ist. Ein großer Teil dieser Krankheitslast durch Feinstaub PM2,5 (rund 71 %) entfällt auf die Mortalität, jedoch wurden auch ca. 84.800 gesunde Lebensjahre verloren, weil Menschen durch die jeweiligen Erkrankungen in einem Zustand eingeschränkter Gesundheit gelebt haben.

Insgesamt ist davon auszugehen, dass PM2,5 einen deutlichen Beitrag zu den schädlichen Gesundheitseffekten beim Menschen leistet. Im Vergleich mit Feinstaub PM10 findet sich für Feinstaub PM2,5 ein stärkerer Beitrag an den beobachteten gesundheitlichen Wirkungen. Zur Risikogruppe hinsichtlich einer Belastung gegenüber Feinstaub PM2,5 gehören ältere Menschen, Kinder sowie Vorerkrankte, d. h. Personen mit bestehenden Atemwegs- und Herz-Kreislauferkrankungen sowie Asthmatiker.

Ein Schwellenwert, unterhalb dessen nicht mehr mit gesundheitsschädlichen Wirkungen zu rechnen ist, kann für PM2,5 nach aktuellem Kenntnisstand nicht angegeben werden. Dies bedeutet, dass jede Maßnahme zur Reduzierung der Belastung durch PM2,5 in der Außenluft von großem Nutzen für die Gesundheit der Bevölkerung ist.

Zur Prüfung, ob für PM2,5 im Rahmen der Genehmigung und Überwachung von Anlagen nach nach BImSchG und TA Luft der Schutz der menschlichen Gesundheit sichergestellt ist, sind ermittelte Immissionen mit dem Immissionswert der TA Luft von 25 µg/m³ (Mittelungszeitraum: Jahr) zu vergleichen.

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat in ihren Global Air Quality Guidelines (2021) für PM2,5 Luftgüterichtwerte (Air Quality Guidelines) und Zwischenziele (Interim targets) aufgestellt, um eine bessere Luftqualität zu erreichen:

Tabelle: PM 2,5 Luftgüterichtwerte (Air Quality Guidelines) und Zwischenziele (Interim targets) der Weltgesundheitsorganisation (WHO Global Air Quality Guidelines 2021)

Informationen zu Feinstaub und seinen Wirkungen auf die Gesundheit des Menschen finden sich u. a. auch in den folgenden Publikationen:

WHO global air quality guidelines. Particulate matter (PM_2,5 und PM₁₀), ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide. Geneva: World Health Organization; 2021. Licence: CC-BY-NC-SA3.0IGO.

Orellano, P. et al. (2020): Short-term exposure to particulate matter (PM₁₀ and PM_2,5), nitrogen dioxide (NO₂) and ozone (O₃) and all-cause and cause-specific mortality: Systematic review and meta-analysis. Environment International 142 (2020) 105876.

Chen, J. und Hoek, G. (2020): Long-term exposure to PM and all-cause and cause-specific mortality. A systematic review and meta-analysis. Environment International 143 (2020) 105974.

U.S. EPA. Integrated Science Assessment (ISA) for Particulate Matter .U.S. Environmental Protection Agency, Office of Research and Development, Center for Public Health and Environmental Assessment, Research Triangle Park NC, EPA 600 R-19/188, December 2019.

Wichmann 2018:
Expertise zu gesundheitlichen Risiken von Stickstoffdioxid im Vergleich zu Feinstaub und anderen verkehrsabhängigen  Luftschadstoffen – Bewertung durch internationale Expertengruppen Expertise

LANUV 2010:
Gesundheitliche Wirkungen von Feinstaub und Stickstoffdioxid im Zusammenhang mit der Luftreinhalteplanung

LANUV 2005:

Feinstaub-Kohortenstudie Frauen NRW

Voss, J. U./Hassauer, M. (2004):
Teilprojekt "Risikoberechnung zum Einfluss verkehrsbedingter Luftschadstoffe und Straßenverkehrslärm auf die Gesundheit exponierter Personen". In: Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit Nordrhein-Westfalen. Vorbeugender Gesundheitsschutz durch Mobilisierung der Minderungspotentiale bei Straßenverkehrslärm und Luftschadstoffen. Hrsg.: Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen, Düsseldorf.

Voss (2009):
Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit Nordrhein-Westfalen, Evaluation der Luftreinhaltepläne Ruhrgebiet und Düsseldorf – Exposition und gesundheitliche Wirkungen, Hrsg.: Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen, Düsseldorf.

Stand: Juli 2023