Feinstaub – eine neue Gefahr?

Neben den leider schon geläufigen Umweltbelastungen durch menschliche Aktivitäten wie Sommersmog und Treibhauseffekt steht seit kurzem mit dem Feinstaub ein lange Zeit wenig beachtetes Problem plötzlich im Blickpunkt. Doch wie ernst ist diese „neue Gefahr“ denn wirklich?

Zusammensetzung und Herkunft von Feinstaub

Staub ist ein komplexes Stoffgemisch aus festen und flüssigen Teilchen, die in der Luft mehr oder weniger fein verteilt vorliegen können. Als Feinstaub bezeichnet man Partikel mit einem Durchmesser von bis zu 10 µm, also ungefähr einem Zehntel des Durchmessers eines menschlichen Haars. Daher rührt auch die Kurzbezeichnung PM 10.
Je nach Herkunft bzw. Entstehung unterscheiden sich die Teilchen in ihrer chemischen Zusammensetzung, Größe, Form und ihren physikalischen Eigenschaften. Prinzipiell unterscheidet man zwischen primären und sekundären Partikeln. Erstere werden aus verschiedenen Quellen direkt an die Luft abgegeben. Letztere entstehen durch chemische Reaktionen zwischen Gasen – sogenannten Vorläufersubstanzen ${\text{(SO}}_{\text{2}}{\text{, NH}}_{\text{3}}{\text{, NO}}_{\text{x}}\text{)}$ – in der Luft.

Im Zusammenhang mit Feinstaub gelangen zunehmend auch Laserdrucker ins Blickfeld. Das Tonerpulver besteht zu etwa 90 % aus einem Styrol-Polymer, der Rest sind Ruß, Schwermetalloxide und andere Zusätze mit einer Teilchengröße von 5-10 µm (typisch PM10). Es wird beim Drucken auf das Papier aufgeschmolzen.
Laserdrucker emittieren neben Ozon somit auch Lösungsmitteldämpfe wie Styrol und Tonerpartikel, da der geschmolzene Toner auf dem Papier dann durch einen Luftstrom gekühlt wird.
Personen, die viel mit Laserdruckern oder Kopierern arbeiten, klagen häufig über unspezifische Beschwerden wie Kopfschmerzen, Hautreizungen oder Reizung der Schleimhäute. In Lungengewebsproben wurden auch mikroskopische Partikel beobachtet, die vom Aussehen her Tonerstaub gleichen.
Die möglichen gesundheitlichen Schäden durch Tonerstaub sind zwar noch nicht eindeutig geklärt, es empfiehlt sich aber, beim Kartuschenwechsel am Drucker Handschuhe zu tragen und sonstigen Hautkontakt mit dem Tonerpulver zu vermeiden.

Hauptverursacher für den Feinstaub in der Luft der Großstädte ist der Mensch. So werden die Feinstaubbelastungen in den Großstädten hauptsächlich durch verschiedene industrielle Prozesse, den Straßenverkehr, und Hausfeuerungsanlagen hervorgerufen (Bild 2). In der Industrie wirbelt die Bauwirtschaft am meisten Staub auf (Straßenbau, Abriss von Gebäuden, Ziegeleien, Zementwerke), allein auf den Schüttgutumschlag entfallen fast 5 % des Feinstaubs. Eine weitere Hauptquelle sind Verbrennungsprozesse in Kraftwerken und Industrieanlagen Im Straßenverkehr wird zum einen der Straßenstaub aufgewirbelt und zum anderen Rußpartikel durch Dieselfahrzeuge freigesetzt. Diesel besteht aus höheren Kohlenwasserstoffen als Benzin, sodass die Verbrennung im Dieselmotor anders als im Ottomotor nicht vollständig erfolgt. Obwohl der Anteil des Straßenverkehrs nur 17 % des gesamten Feinstaubs ausmacht, wird in manchen Zeitungen so getan, als ob Dieselfahrzeuge ganze Städte vergiften würden. Beim Hausbrand stammt der Großteil der Belastung von den wenigen mit Holz oder Kohle betriebenen Hausfeueranlagen bzw. den wieder in Mode gekommenen Kaminen. Bei der Verbrennung von Öl und Gas entstehen dagegen deutlich weniger Rußpartikel. In größeren Heizanlagen werden diese auch meist aus den Abgasen entfernt. Auch auf natürliche Weise können große Mengen an Staub erzeugt werden, z. B. durch Bodenerosion, Pollen, Vulkanausbrüche, Sandstürme in der Wüste oder Waldbrände. Dieser Staub gelangt jedoch nur selten in Ballungsgebiete und wird auch deshalb kaum in den Medien beachtet. Wenn die genannten Naturereignisse in der Nähe von großen Städten stattfinden, dann stehen meistens die direkten Folgen (Tote, Verletzte, materielle Schäden) im Blickpunkt des Interesses. Auswirkungen von Feinstaub An erster Stelle der Auswirkungen werden immer die gesundheitlichen Folgen genannt. Beim Einatmen von täglich ca. 15 000 Liter Luft inhalieren wir ungewollt viele Tausend Staubpartikel. Dabei gilt, dass die Gesundheitsschäden um so schwerwiegender sind, je kleiner die Partikel sind. Bis zu 10 µm große Teilchen bleiben an den Schleimhäuten im Nasen-Rachen-Raum hängen. Kleinere Staubpartikel können über den Kehlkopf bis in die Lunge gelangen und sich dort in den Lungenbläschen festsetzen. Dort verursachen sie Entzündungen, asthmatische Beschwerden und vermutlich Krebs. Kleinste Teilchen mit 0,1 µm Durchmesser gelangen sogar über die Lunge in die Blutbahn und von dort in andere innere Organe. Mögliche Folgen sind Thrombosen, Herzrhythmusstörungen oder sogar Herzinfarkte. Weniger geeignet für Titelseiten, aber nicht ganz unwichtig sind die klimatischen Folgen, die durch große Staubwolken in der Atmosphäre, die allerdings nicht nur aus PM10 bestehen, hervorgerufen werden. Vulkanausbrüche, große Waldbrände oder Industrieanlagen setzen riesige Mengen an Staub frei. An den Partikeln lagern sich in der Luft Wassermoleküle an, sodass sich großflächige Aerosole oder Wolkenverbände in der Atmosphäre bilden. Diese absorbieren die auf die Erde einfallende Sonnensstrahlung und führen dadurch zu einer - lokal begrenzten - Abkühlung.

Ein Beispiel ist das unterschiedliche Klima auf dem bekannten Urlaubsparadies der Malediven. Die Inselgruppe erstreckt sich über ca. 750 km in Nord-Süd-Richtung im Indischen Ozean. Auf den südlich gelegenen Inseln hat man fast immer das schönste Wetter mit blauem Himmel und Sonnenschein. Die nördlichen Malediven liegen jedoch nur gut 400 km von der Südspitze Indiens entfernt. Satellitenaufnahmen zeigen, dass von den dortigen Industriegebieten große Wolkenverbände ausgehen, die dazu führen, dass das Wetter auf den nördlichen Inseln deutlich kühler und regnerischer ist als auf den südlichen. Die Hauptursache dafür ist die Staubemission aus den Industrieanlagen, die nur unzureichend mit moderner Filtertechnik ausgestattet sind.

Die lokal begrenzte Abkühlung durch große Staub und Aerosolwolken wirkt sogar teilweise dem Treibhauseffekt entgegen, der durch das bei der Verbrennung entstandene Kohlenstoffdioxid verursacht wird.

Entwicklung der Feinstaubbelastung und Gegenmaßnahmen

Feinstaub hat es auf der Erde aufgrund der vielen natürlichen Quellen schon immer gegeben. Durch menschliche Aktivitäten wurde die Emission von Feinstaub allerdings verstärkt. Allerdings war das Problem in früheren Zeiten viel akuter als heute. So wurden in Gesamtdeutschland in den 60er-Jahren ca. 3 Mio. Tonnen jährlich freigesetzt, während es im Jahr 2004 nur noch 200 000 Tonnen waren. Dieser enorme Rückgang der Belastung ist vor allem auf die Modernisierung industrieller und Hausfeuerungsanlagen und die Stillegung der Industrieproduktion der ehemaligen DDR zurückzuführen (Bild 4).

Die in den Medien stattfindende Überbewertung des Feinstaubproblems ist darauf zurückzuführen, dass seit Beginn des Jahres 2005 die EU-Richtlinie 1999/30/EG gilt. Diese schreibt vor, dass Städte Gegenmaßnahmen einleiten müssen, wenn an mehr als 35 Tagen im Jahr ein Grenzwert von 50 µg Feinstaub pro ${\text{m}}^{\text{3}}$ Luft überschritten werden. Dies wird vermutlich in fast allen deutschen Großstädten der Fall sein.

Allerdings ist es schwierig, sofort wirksame Gegenmaßnahmen zu ergreifen. Die natürlichen (Bodenerosion, Pollen) und viele industrielle Feinstaubquellen lassen sich nicht abstellen. Möglichkeiten bietet der Straßenverkehr, der besonders in Städten zur Überschreitung der EU-Grenzwerte beiträgt. Da Rußpartikel besonders von Dieselfahrzeugen freigesetzt werden, wird über Fahrverbote für Dieselfahrzeuge nachgedacht. Diese müssten jedoch für ganze Städte und gelten, da ansonsten die Autofahrer Umwege fahren und so das Problem in benachbarte Stadtteile verlagern.

Eine zweite Möglichkeit besteht darin, Dieselfahrzeuge mit einem Rußfilter auszurüsten. Diese Filter können bis zu 99 % der Rußpartikel aus dem Abgas entfernen. Die entsprechende Technologie ist jedoch nur für Pkw verbreitet und nicht für die deutlich mehr Feinstaub ausstoßenden Lkw.

Damit sind die Möglichkeiten, die Feinstaubbelastung kurzfristig zu reduzieren schon fast ausgeschöpft. Langfristig ließe sich das Problem durch die Nutzung alternativer Energieträger lösen.

Es sei aber noch einmal darauf hingewiesen, dass in früheren Zeiten der Staubausstoß um ein Vielfaches höher war als heute. Trotz aller unbestrittenen gesundheitlichen Risiken muss bei der Diskussion Augenmaß gewahrt werden. Nicht der plötzliche Anstieg der Feinstaubbelastung hat die Journalisten in ihren Ledersesseln geweckt, sondern die Einführung einer EU-Richtlinie.

Übrigens kann jeder seine persönliche Feinstaubbelastung sehr einfach minimieren. Nach einer italienischen Studie enthält der Rauch einer Zigarette so viel Feinstaub, wie ein Diesel-Pkw auf einer Fahrt von 200 km ausstößt. Das Vermeiden von Zigarettenrauch ist also mindestens so effektiv wie der Rußfilter in Dieselfahrzeugen.