Luftverschmutzung

Fast 90 Prozent der Weltbevölkerung lebt in Gebieten mit schlechter Luftqualität. Dadurch ist Luftverschmutzung die dritthäufigste Todesursache, nach Bluthochdruck und Rauchen. Nach Schätzungen sterben jährlich mehr als 8 Millionen Menschen an den Folgen von zu vielen Schadstoffen in der Luft.

Die grössten Quellen von Luftverschmutzung sind die Nutzung fossiler Brennstoffe in den Bereichen Verkehr, Industrie und Energie, also von Menschen verursacht (anthropogen). Zwar existieren in fast allen Ländern Grenzwerte für die Luftschadstoffe wie Schwefeldioxid, Ozon, Feinstaub und Stickstoffdioxid.
Doch eine Einhaltung der Grenzwerte erfolgt in vielen Gebieten der Erde nicht. Zudem sind die Grenzwerte oft so hoch, dass auch bei vermeintlich ausreichend guter Luftqualität die Folgen der Luftverschmutzung erheblich sind.

In diesem Artikel fassen wir die wichtigsten Infos und Daten zum Thema Luftverschmutzung und Luftqualität zusammen.

Dabei gehen wir vor allem auch auf diese Punkte und Fragen ein:

• Welche Schadstoffe sind in der Luft, und welche davon sind am gefährlichsten?
• Welches sind die Ursachen und Folgen von Luftverschmutzung?
• Wodurch werden die verschiedenen Schadstoffe in die Luft emittiert?
• Wie können die Luftschadstoffe gemessen werden?
• Wie wirkt sich Luftverschmutzung auf den menschlichen Körper aus?
• Warum gilt vor allem Feinstaub (PM 2,5 und PM 10) als besonders gefährlich?
• Welche Grenzwerte gelten für die verschiedenen Luftschadstoffe?
• Welcher Standard für die Luftqualität sollte möglichst nicht unterschritten werden?
• Was genau ist der Luftqualitätsindex?
• Und welche Gebiete sind besonders stark von Luftverschmutzung betroffen?

Luftverschmutzung Definition

Unter dem Begriff Luftverschmutzung sind alle Formen von Schadstoffen zusammengefasst, die sich in der Luft befinden. Diese Schadstoffe sind gefährlich für die Menschen, andere Lebewesen (Tiere und Pflanzen) oder auch Gebäude.

Man unterscheidet dabei gasförmige, feste und flüssige Schadstoffe. Die festen und flüssigen Schadstoffe sind sogenannte Aerosole, Partikel und Tropfen, die so klein und leicht sind, dass sie in der Luft schweben.

Eine relativ begrenzte Anzahl von verschiedenen Schadstoffen ist dabei am häufigsten, beziehungsweise sie sind für die Gesundheit am wichtigsten. Auf diese gehen wir im Kapitel Schadstoffe in der Luft ein.

Im Folgenden schauen wir zunächst, wodurch diese Schadstoffe entstehen, also was die Ursachen für Luftverschmutzung sind. Im Kapitel Luftverschmutzung und Gesundheit beschäftigen wir uns damit, welche Folgen die Luftverschmutzung für Menschen haben kann.
Und in dem Kapitel Luftqualität fassen wir zusammen, wie die Luftschadstoffe gemessen werden können, welches die jeweiligen Grenzwerte sind, und durch welche Maßnahmen Luftverschmutzung reduziert werden kann.

Luftverschmutzung Ursachen

Wenn es um Luftverschmutzung geht, denken wir meistens an Industrie, Autos oder Flugzeuge. Tatsächlich sind dies die wichtigsten Quellen für die meisten Schadstoffe. Die von Menschen verursachte (anthropogene) Luftverschmutzung ist auch diejenige, welche die größten Auswirkungen auf die Gesundheit hat.

Natürliche Quellen

Es gibt allerdings auch natürliche Quellen für Luftverschmutzung. Dazu gehören vor allem:

• Vulkane, welche Schwefeldioxid und andere gefährliche Verbindungen ausstoßen. Auch große Mengen an Asche und Staub werden von Vulkanen in die Atmosphäre emittiert.
• Waldbrände sind, wenn sie ohne Einwirkung des Menschen entstehen, eine weitere bedeutende natürliche Quelle für Luftschadstoffe.
• Daneben gibt es auch Seen, an deren Bodengrund sich Luftblasen befinden, welche giftige Gase enthalten. Unter bestimmten Bedingungen können diese Luftblasen an die Oberfläche gelangen, wodurch die Schadstoffe dann in die Luft kommen.
• Algen: Manche Sorten von Algen produzieren giftige Gase. Das Vorkommen dieser Algen kann saisonal und auch wetterbedingt ansteigen, wodurch dann auch die Menge der emittierten Schadstoffe zunimmt.
• Auch natürlicher Staub, wie zum Beispiel Sandstaub und Wüstenstaub, welcher durch Winde transportiert wird, ist eine natürliche Quelle für Luftverschmutzung.

Anthropogene (menschliche) Quellen

Die weitaus meiste Luftverschmutzung ist von Menschen verursacht. Dabei sind vor allem diese Quellen von großer Bedeutung:

• Industrie
• Verkehr
• Energie
• Wärme
• Sprühdosen
• Zigaretten

Bei den meisten dieser Quellen entsteht die Luftverschmutzung durch fossile Brennstoffe (Kohle, Erdöl, Erdgas). Deshalb sind die wichtigsten Quellen für Luftverschmutzung auch oft die wichtigsten Ursachen für die Emission von Treibhausgasen und damit für den Klimawandel.

Schadstoffe in der Luft

Gasförmige

Zu den gasförmigen Schadstoffen gehören:

• SO₂ (Schwefeldioxid): ein für den Menschen giftiges Gas, welches vor allem bei der Verbrennung von Kohle und Erdöl entsteht. Seit Nutzung der Rauchgasentschwefelung ab ca. 1990 konnten die Schwefeldioxidemissionen deutlich reduziert werden.
• NO₂ (Stickstoffdioxid): Stickoxide entstehen durch Reaktion von Stickstoff und Sauerstoff bei hohen Temperaturen. Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen sind eine der Hauptquellen.
• CO (Kohlenstoffmonoxid): ein giftiges Gas, welches den Sauerstofftransport im Blut beeinträchtigt. Eine Vergiftung mit Kohlenmonoxid kann tödlich verlaufen. CO in der Atemluft hat verschieden Quelle: Autoabgase, Nutzung fossiler Brennstoffe zur Energiegewinnung und Biomassenverbrennung.
• Ozon: eine Verbindung aus drei Sauerstoffmolekülen, welche für den Menschen sehr giftig ist. Im Gegensatz zu dem Ozon in der oberen Luftschicht (Stratosphäre, oberhalb ca. 25 km), welche den Menschen vor ultravioletter Strahlung schützt, ist das bodennahe Ozon deshalb sehr gefährlich und sollte nur in sehr geringen Konzentrationen vorkommen.

Partikel (Aerosole)

Staub und Feinstaub kann durch die Luft transportiert werden und gelangt so in die Lungen von Menschen. Hierzu gehören:

• Rußpartikel, die bei der Verbrennung von Kohle, Gas, Erdöl oder Holz entstehen (black carbon)
• Sand, Bodenpartikel
• Pollen und andere organische Stoffe (organic carbon)
• Nitrate und Schwefelverbindungen

Aufgrund der Größe der Partikel und der damit verbundenen Gefahren für die Gesundheit unterscheidet man vor allem diese zwei Typen von Aerosolen:

• PM 10: Partikel, die kleiner als 10 Mikrometer sind, werden durch die Nase eingeatmet. Über Mund, Rachen und Hals gelangen sie in die Lunge und können im gesamten Atemwegbereich zu Schäden führen und Entzündungen verursachen.
• PM 2,5: Partikel, die kleiner als 2,5 Mikrometer sind. Diese werden durch die Lunge nicht gefiltert und gelangen so über die Lungenbläschen direkt in den Blutkreislauf.

Die gesundheitlichen Auswirkungen dieser extrem kleinen Partikel wurde lange Zeit unterschätzt. Selbst in den letzten Jahren gibt es neue Studien, die zeigen, dass sehr viel mehr Menschen durch Feinstaub sterben als bisher angenommen. Insbesondere die Grenzwerte für PM 2,5 sollten deshalb reduziert werden (siehe Kapitel: Luftqualität).

Luftverschmutzung und Gesundheit

Menschen, die in Gebieten mit hoher Luftverschmutzung leben, haben eine verringerte Lebenserwartung. Die WHO (Weltgesundheitsorganisation) schätzt, dass jährlich 8 bis 9 Millionen Menschen durch Luftverschmutzung sterben. Damit ist dies die dritthäufigste Todesursache, nach Bluthochdruck und Rauchen.

Daneben ist auch die Verursachung von Krankheiten durch Luftverschmutzung ein weiteres gesundheitliches Problem: Über 200 Millionen Menschen erkranken jedes Jahr an den Folgen von Luftverschmutzung. Dabei können fast alle Bereiche des Körpers betroffen sein, vorwiegend aber die Lunge, Atemwege, innere Organe, Herz, Haut, Blutgefäße und das Gehirn.

Die Wirkung der Luftpartikel (Aerosole)

Die Partikel führen oft zunächst zu einer Erkrankung der Atemwege, wie COPD, Lungenentzündung und Bronchitis. Allerdings können sich die eingeatmeten Luftpartikel auch auf andere Bereiche des Körpers auswirken.

Da vor allem die PM 2,5 Aerosole extrem klein sind, werden sie nicgt dseuch die Lunge gefiltert. Deshalb können diese Partikel durch die Lungen in den Blutkreislauf gelangen. Dort verursachen sie Entzündungen und erhöhen das Risiko für Arteriosklerose. So wurde in Gebieten mit hohen Werten für PM 2,5 ein erhöhtes Vorkommen von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Schlaganfällen und Herzinfarkten festgestellt.

Auch chronische Erkrankungen wie Asthma, Bluthochdruck und Diabetes sowie Krebsarten wie Lungenkrebs und Blasenkrebs werden durch Feinstaub begünstigt. Neuere Studien zeigen, dass eine Gefahr für die Gesundheit auch bei PM 2,5 Werten besteht, die innerhalb der aktuell geltenden Grenzwerte liegen. Viele Wissenschaftler meinen deshalb, dass die Grenzwerte für PM 2,5 gesenkt werden sollten.

Allerdings werden bereits die geltenden Grenzwerte in weiten Teilen der Erde oft überschritten. Vor allem Menschen in Großstädten atmen Luft mit sehr viel Feinstaub ein. Im Kapitel Schadstoffverteilung gehen wir näher darauf, in welchen Gebieten auf der Erde besonders starke Luftverschmutzung herrscht.

Grenzwerte für Luftschadstoffe

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfiehlt in unregelmäßigen Abständen Grenzwerte für die Luftschadstoffe. Dabei werden die Auswirkungen der Schadstoffe aufgrund von aktuellen wissenschaftlichen Studien und Publikationen eingeschätzt. Insbesondere wird hierfür der in den Studien beobachtete Zusammenhang von Luftschadstoffen mit auftretenden Erkrankungen und Sterberaten berücksichtigt.

Basierend auf dieser Datenlage werden die Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit quantifiziert und entsprechende Grenzwerte empfohlen, welche das gesundheitliche Risiko möglichst gering halten sollen.
Die aktuell empfohlenen Grenzwerte der WHO für die 6 wichtigsten Luftschadstoffe sind:

Schadstoff	Einheit	8 Stunden	Hochsaison	jährlich	24 Stunden
PM 2.5	µg/m3			5	15
PM 10	µg/m3			15	45
Ozon (O3)	µg/m3	100	60
NO2	µg/m3			10	25
SO2	µg/m3				40
CO	mg/m3				4

Diese Grenzwerte sind allerdings (noch) nicht international durchgesetzt. So gelten in den verschiedenen Ländern teils sehr unterschiedliche Grenzwerte.

Quellen
https://de.wikipedia.org/wiki/Luftverschmutzung
https://de.wikipedia.org/wiki/Stickoxide
https://de.wikipedia.org/wiki/Stickstoffdioxid
https://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffmonoxid
https://de.wikipedia.org/wiki/Schwefeldioxid
https://de.wikipedia.org/wiki/Rauchgasentschwefelung
https://www.who.int/news/item/22-09-2021-new-who-global-air-quality-guidelines-aim-to-save-millions-of-lives-from-air-pollution
https://www.iqair.com/earth