Feinstaub

Feinstaub

Inhalt:
Was ist Schwebstaub?
Verursacher von Feinstaub
Gesundheitliche Folgen von Feinstaubbelastung
Gesetzliche Regelungen zur Feinstaubbelastung
Besonderheiten von Laserstaub


Schwebstaub

Luftgüte-Messstation"Feinstaub" oder "Schwebstaub" sind zusammenfassende Begriffe für flüssige oder feste Partikel, die, wenn sie aufgewirbelt werden, nicht sofort wieder zu Boden sinken, sondern sich eine Weile lang in der Atmosphäre aufhalten. Da sie in der Luft verweilen, können sie sich über sehr große Entfernungen verbreiten.
Im Englischen verwendet man die Bezeichnung "Particulate Matter", aus ihr leitet sich die international gängige Abkürzung PM für Schwebstaub ab.
Für die Wirkung von Feinstäuben auf die Gesundheit sind zwei Eigenschaften wichtig: die Größe und die chemische Zusammensetzung. Da die chemische Zusammensetzung stark variiert, ist die einzige gängige Einteilung eine Einteilung nach der Größe der Partikel.

Aerosole
Aerosole sind eine besondere Art von Schwebeteilchen. Der Begriff bezeichnet feste oder flüssige Partikel, die sich mit Luft oder anderen Gasen vermischen und von diesen getragen werden. Dies könnte beispielsweise Ölqualm oder Ruß aus einem Auspuff sein (Quelle, 18.08.2008). Auch Laserrauch enthält häufig Aerosole. Zum Beispiel Metallstäube, die aus oxidierten Metallen bestehen, werden oft von der Raumluft getragen.

Aerodynamischer Durchmesser

Da nicht alle Schwebteilchen kugelförmig sind, sondern im Gegenteil sehr verschiedene räumliche Formen aufweisen, ist nicht der tatsächliche Durchmesser, sondern der sogenannte aerodynamische Durchmesser ausschlaggebend für ihre Einteilung. Den aerodynamischen Durchmesser eines Teilchens bestimmt man, indem man den Durchmesser einer Kugel berechnet, die eine festgelegte Dichte von 1g/cm3 sowie die gleiche Sinkgeschwindigkeit wie das betrachtete Schwebteilchen aufweist. (Quelle, 24.07.2008)

Um Feinstäube zu kategorisieren, verwendet man häufig die Abkürzung "PM" gefolgt von der Größe ihres aerodynamischen Durchmessers, angegeben in Mikrometern (µm). Wichtig sind hier vor Allem PM10 und PM2,5.

PM10: Diese Partikel sind die wichtigste Messgröße in Bezug auf Feinstaubwerte. Die amtliche Definition aus EU-Richtlinien lautet: "Teilchen, die einen größenselektierenden Lufteinlass passieren, der für einen aerodynamischen Durchmesser von 10µm eine Abscheidewirksamkeit von 50% hat" (Quelle, 14.07.2008). Daher haben PM10-Teilchen einen Durchmesser von weniger als 10µm. Sie sind lungengängig, denn sie erreichen in jedem Fall den Bronchialbereich.

Grobe Partikel sind Partikel, die größer sind als 2,5µm. Per Definition ist die Grenze nach oben hin jedoch offen.
Feine Partikel sind Partikel, die kleiner sind als 2.5µm. Sie werden auch als PM2,5-Teilchen bezeichnet. Sie können bereits sehr weit in die Lunge eindringen.
Ultrafeine Partikel sind Partikel, die kleiner sind als 100nm (das ist ein Zehntausendstel Millimeter). Sie sind besonders gefährlich, da sie mitunter in der Lunge oder auf der Haut nicht gefiltert werden, sondern direkt ins Blut gelangen können.
(Quelle, 24.07.2008)

Hauptverursacher von Feinstaub


Industrie: 60.000 t/Jahr
Privathaushalte, Kleinverbraucher: 33.000 t/Jahr
Dieselmotoren: 29.000 t/Jahr
(Quelle, 14.07.2008)
Hier wird deutlich, dass die Industrie der Hauptverursacher von anthropogenen (von Menschen verursachten) Feinstäuben ist. Dies bestätigt auch das Hintergrundpapier zum Thema Staub/Feinstaub (PM) des Umweltbundesamtes (S.5). Da Feinstaub sehr gefährlich für die Umwelt und die Gesundheit ist, muss seine Freisetzung verhindert werden. Eine gewissenhafte Absaugung aller entstehenden Feinstäube ist daher unerlässlich.

Gesundheitliche Auswirkungen


Feinstaub ist sehr gefährlich für die Gesundheit, und zwar bereits ab sehr geringen Konzentrationen. Es gibt offenbar keine Grenze, unterhalb derer schädliche Wirkungen völlig verhindert werden, sondern jede, auch eine geringe, Konzentration von Schwebstaub in der Luft wirkt schädlich auf unseren Organismus. Eine Beziehung zwischen der Konzentration und der schädigenden Wirkung lässt sich jedoch zweifelsfrei feststellen.

Unmittelbar kann eine hohe Feinstaubkonzentration zu Beeinträchtigungen der Atemwege, besonders bei Athmatikern, führen, sowie zu einer Zunahme der Sterblichkeit wegen Atemwegserkrankungen und Herz-Kreislauf-Problemen. Bei erhöhter Feinstaubkonzentration sind auch erhöhte Krankenhausaufnahmen zu beobachten (Quelle, 14.07.2008).
Gerät Feinstaub in die Atemwege, kann dies zunächst zu entzündlichen Veränderungen des Lungengewebes als Reaktion auf die Fremdkörper führen. (Siehe „Untersuchungen zur krebserzeugenden Wirkung von Nanopartikeln und anderen Stäuben“ der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, S.122.) Diese Entzündungen können auch das restliche Herz-Kreislauf-System beeinträchtigen. Langfristig kann Feinstaub Krebs und Lungenschäden verursachen. Im Tierversuch an Ratten wurde nachgewiesen, dass Feinstäube, abhängig von der Dosis, ihrer Größe und Zusammensetzung, Krebs verursachen. Vor Allem Lungentumore sind die Folge einer hohen Feinstaubexposition. Es ist davon auszugehen, dass auch bei Menschen eine ähnliche gesundheitliche Reaktion vorhanden ist. (Quelle, 29.07.2008)

Bild der menschlichen LungeIn Hinblick auf die Reizwirkung von Feinstaub, die zu Entzündungen des Atemtraktes führt, ist erneut hervorzuheben, dass kleine Partikel der Kategorie PM10 (siehe oben), besonders aber die PM2,5 die Atemwege passieren und die Bronchien und Lungenbläschen erreichen können. (Quelle, 14.07.2008) Die Lungenbläschen, die man auch Alveolen nennt, sind für die Aufnahme des Sauerstoffes ins Blut zuständig.
Feinst- und Mikrostaub gerät aufgrund seiner extrem geringen Größe sogar direkt in die Blutbahn. Die Filterfunktion der Lunge entfällt hierbei vollständig. Giftige Stoffe gelangen somit ungehindert ins Blut und verteilen sich im gesamten Körper. Manche Stoffe reichern sich im Organismus an, weil sie nicht ausgeschieden werden können.

Für die schädigende Wirkung von Feinstaub ist jedoch nicht allein die Größe ausschlaggebend, sondern auch die chemische Zusammensetzung ist hierfür relevant. Man kann somit sagen, dass anthropogener, also von Menschen verursachter Feinstaub, der oft giftige Substanzen enthält, in der Regel schädlicher ist als natürlicher Staub, wie zum Beispiel der bekannte Saharastaub.
(Quelle, 14.07.2008)

Gesetzliche Regelungen

Da die gesundheitlichen Risiken einer hohen Feinstaubexposition mittlerweile bekannt sind, werden zahlreiche Programme zur Kontrolle und Reduktion der Feinstaubbelastung durchgeführt.
So wurden 1980 mit der EU-Richtlinie 80/779/EWG bereits Grenzwerte für die Feinstaubbelastung eingeführt, die von jedem Mitgliedsstaat einzuhalten war. 1996 und 1999 wurden neue Richtlinien beschlossen, zuletzt wurde 1999 in der EU-Richtlinie 1999/30/EG ein Plan zur weiteren Verringerung der Feinstaubbelastung bis 2010 eingeführt.
Diese Richtlinien geben maximale Tages- und Jahresmittelwerte für die Konzentration von PM10 (siehe oben) in der Luft an. Da die Konzentration starken Schwankungen unterliegt, beispielsweise aufgrund von Verkehrsspitzen und der Industrieaktivität, wäre eine strikte Festlegung der maximalen überhaupt zulässigen Feinstaubkonzentration wenig sinnvoll. Man beschränkt sich daher auf die Betrachtung der Tages- und Jahresmittelwerte. Der maximal zulässige Tagesmittelwert der Konzentration von PM10 beträgt momentan 50µg/m3. Dieser Wert darf nur an 35 Tagen pro Jahr überschritten werden. Der maximal zulässige Jahresmittelwert liegt niedriger, und zwar momentan bei 40µg/m3.
Die Richtlinie 1999/30/EG sieht vor, dass ab 2010 weitere Verschärfungen in Kraft treten, und zwar darf dann der Tagesmittelwert von 50µg/m3 nur noch sieben Mal im Jahr überschritten werden, und der Jahresmittelwert nur noch maximal 20µg/m3 betragen.

Sollte ein Mitgliedsstaat die Grenzwerte nicht einhalten können, ist er gezwungen, kurzfristige Aktionspläne oder längerfristig sogenannte Luftreinhaltepläne aufzustellen, mit denen die Feinstaubkonzentration reduziert werden kann.
(Quelle, 29.07.2008)

Besonderheiten von Laserstaub

Laserstaub besteht häufig aus oxidierten Metallen oder pyrolysierten organischen Materialien, abhängig davon, welches Material bearbeitet wurde.
Metallstäube können Schwermetalle enthalten, die sich im Körper anreichern und zu gefährlichen Vergiftungen führen können. Wichtig ist auch die Tatsache, dass viele Stähle legiert sind und das Material der Legierung dann im Laserrauch frei wird. Verdampfte Werkstoffe können zu Aerosolen kondensieren. Eisen und Aluminium sind beispielsweise lungenbelastend, Stoffe wie Mangan und Zink sind giftig. Manche Metalle, zum Beispiel Zink und Chrom, wirken krebserregend. Daher ist Laserrauch besonders gesundheitsschädlich. (Quelle, 30.07.2008)
Beim Bearbeiten von Kunststoffen oder anderen organischen Materialien finden chemische Reaktionen statt. Die resultierenden Zersetzungsprodukte sind oft hochgiftig oder ätzend, vor Allem, wenn halogenhaltige Kunststoffe wie PVC oder PTFE (Teflon) bearbeitet werden. Hierbei können Dioxine oder Säuren wie Fluorwasserstoff oder Chlorwasserstoff entstehen. (Quelle, 29.07.2008)
Laserstaub ist daher aufgrund seiner Zusammensetzung in der Regel besonders gefährlich. Die geringe Größe der Partikel ist ein weiteres Risiko, da derartige Giftstoffe tief in die Lunge eindringen können oder gar ins Blut aufgenommen werden.
Beim Laserschweißen entsteht unter Anderem auch Ozon, das nicht nur gesundheits- sondern auch umweltschädlich ist.

 
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