Wirkungen von Feinstaub (PM10)

Bei den luftgetragenen Partikeln PM10 handelt es sich um Partikel mit einem Durchmesser kleiner gleich 10 µm. Sie gelangen durch Nase und Mund in die Lunge, wo sie je nach Größe bis in die Hauptbronchien oder Lungenbläschen transportiert werden können. Ultrafeine Partikel (PM 0,1) als Bestandteil von PM10 können von den Lungenbläschen (Alveolen) in die Blutbahn übertreten und so im Körper verteilt werden und andere Organe erreichen.

Aus epidemiologischen Untersuchungen liegen deutliche Hinweise für den Zusammenhang zwischen kurzen Episoden mit hoher PM10-Exposition und Auswirkungen auf die Sterblichkeit (Mortalität) und Erkrankungsrate (Morbidität) vor. PM10 (oder eine oder mehrere der PM10-Komponenten) leisten nach derzeitigem wissenschaftlichem Kenntnisstand einen Beitrag zu schädlichen Gesundheitseffekten beim Menschen. Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen sind dabei am wichtigsten.

Eine Langzeit-Exposition über Jahrzehnte kann ebenso mit ernsten gesundheitlichen Auswirkungen verbunden sein. So wurden insbesondere eine erhöhte Rate von Atemwegserkrankungen und Störungen des Lungenwachstums bei Kindern festgestellt. Auch ist eine Erhöhung der PM10-Konzentration mit einem Anstieg der Gesamtsterblichkeit und der Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Sterblichkeit verbunden. Darüber hinaus gibt es Hinweise für eine erhöhte Lungenkrebssterblichkeit.

Da die Feinstaub-Problematik auch für Nordrhein-Westfalen als hoch industrialisiertes Land mit zusätzlich starker Verkehrsbelastung von besonderer Bedeutung ist, hatte das MUNLV NRW eine umweltepidemiologische Studie in Auftrag gegeben, um erstmals Aussagen bezüglich der Langzeitwirkungen von Feinstaub für die Situation in NRW treffen zu können. Diese Feinstaub-Kohortenstudie Frauen NRW wurde vom LUA NRW (jetzt LANUV NRW) zusammen mit dem Auftragnehmer konzipiert. Zentrales Ergebnis der Studie ist, dass der vermutete Zusammenhang zwischen der Sterblichkeit an Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen und der Konzentration von PM10 am Wohnort mit statistischer Signifikanz bestätigt werden konnte. Bei einer langfristigen Erhöhung der PM10-Konzentration um 7 µg/m³ nimmt die Wahrscheinlichkeit an Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu versterben um ein Drittel zu.

Die Ergebnisse aus epidemiologischen Untersuchungen erhärten somit den Verdacht, dass gesundheitliche Effekte teilweise auf die alleinige Wirkung von Partikeln (u. a. PM10) bzw. deren Kombination mit anderen gasförmigen Luftschadstoffen zurückzuführen sind. Weiterhin zeigt sich, dass bei Minderung der Partikelbelastung um 1 µg PM10/m³ von einer rechnerischen Zunahme der Lebenserwartung, bezogen auf die Gesamtbevölkerung, im Bereich von 0,5 Monaten ausgegangen werden kann (Voss und Hassauer 2004).

Toxikologische Untersuchungen (Tierversuche u. a.) konnten allerdings bislang noch nicht abschließend die Frage beantworten, welche Partikeleigenschaften und welche toxikologischen Mechanismen die Ursache für die beobachteten statistischen Verknüpfungen zwischen Partikeln und gesundheitlichen Effekten sind.
Insgesamt ist davon auszugehen, dass PM10 (oder PM10-Komponenten) einen deutlichen Beitrag zu den schädlichen Gesundheitseffekten beim Menschen leisten. Ein Schwellenwert, unterhalb dessen nicht mehr mit gesundheitsschädlichen Wirkungen zu rechnen ist, kann für PM10 nach aktuellem Kenntnisstand nicht angegeben werden.

Epidemiologischen Studien zeigt oftmals klarere Assoziationen zwischen der Exposition gegenüber PM2,5 und schädlichen Gesundheitseffekten als für PM10. Hieraus ergibt sich, dass PM2,5 (oder PM2,5-Komponenten) gesundheitlich relevanter ist als PM10. Dies wird durch entsprechende Erkenntnisse aus toxikologischen Untersuchungen gestützt.

Nach der amerikanischen Umweltbehörde EPA gibt es einen kausalen 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.

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Bewertungsmaßstäbe

Zur Prüfung, ob für PM10 nach BImSchG und TA Luft der Schutz der menschlichen Gesundheit sichergestellt ist, sind ermittelte Immissionen mit dem Immissionswert der TA Luft von 40 µg/m³ (Mittelungszeitraum: Jahr) zu vergleichen. Hinsichtlich der möglichen gesundheitlichen Wirkungen nach kurzfristiger Exposition gegenüber PM10 ist der 24-Stunden-Immissionswert der TA Luft heranzuziehen. Der 24-Stunden-Immissionswert für PM10 von 50 µg/m³ gilt als eingehalten, wenn ermittelte Tagesmittelkonzentrationen diesen an nicht mehr als 35 Tagen pro Jahr überschreiten. Bei einem Jahreswert von unter
28 µg/m³ gilt der auf 24 Stunden bezogene Immissionswert als eingehalten. Hinsichtlich der Kriterien zur Einhaltung des Kurzzeit-Immissionswertes für PM10 wird auf die Nr. 4.7.2 T A Luft verwiesen. Die Immissionswerte der TA Luft für Schwebstaub basieren auf den entsprechenden Grenzwerten der 1. Tochterrichtlinie der EU "Richtlinie 1999/30/EG des Rates vom 22. April 1999 über Grenzwerte für Schwefeldioxid, Stickstoffdioxid und Stickstoffoxide, Partikel und Blei in der Luft". Diese wurde mittlerweile in die Richtlinie 2008/50/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 21.5.2008 über Luftqualität und saubere Luft für Europa überführt.

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat in ihren Global Air Quality Guidelines (2021) für PM10 und 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)

Tabelle: PM 10 Luftgüterichtwerte (Air Quality Guidelines) und Zwischenziele (Interim targets) der Weltgesundheitsorganisation (WHO Global Air Quality Guidelines 2021)

Aktuelle Messwerte

Das Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW stellt für NRW kontinuierlich aktualisierte Messwerte für PM10 zur Verfügung. Des Weiteren können Sie sich für die verschiedenen Messstationen in NRW über die Anzahl der Tage, an denen der Tagesmittelwert von 50 µg/m³ überschritten wurde (Überschreitungstage), informieren.

Weiterführende Publikationen

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

• Kappos, A. et al. (2003):
  Bewertung des aktuellen wissenschaftlichen Kenntnisstandes zur gesundheitlichen Wirkung von Partikeln in der Luft. Umweltmed Forsch Prax 8 (5), 257-278.
• 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.
• Feinstaub-Kohortenstudie Frauen NRW
• 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.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.
• 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.
• LANUV 2010:
  Gesundheitliche Wirkungen von Feinstaub und Stickstoffdioxid im Zusammenhang mit der Luftreinhalteplanung
• Wichmann 2018:
  Expertise zu gesundheitlichen Risiken von Stickstoffdioxid im Vergleich zu Feinstaub und anderen verkehrsabhängigen  Luftschadstoffen – Bewertung durch internationale Expertengruppen Expertise
• 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.