Gefährdung der Gesundheit durch Feinstaub und NOx Norbert Englert (Umweltbundesamt Berlin) Wien, 6. Juni 2005

Schwebstaub ist ein Gemisch aus vielen verschiedenen Komponenten mit örtlichen Unterschieden und zeitlichen Schwankungen

Partikel-Eigenschaften · Korngröße bzw. aerodynamischer Durchmesser · Masse · Form · Oberfläche · Anzahl · Aggregatzustand · chemische Zusammensetzung · Löslichkeit · Herkunft

Korngröße UF

Korngröße PM 2,5 UF

Korngröße Gröbere Partikel PM 2,5 PM 10 UF

Korngröße PM 2,5 PM 10 TSP UF

Einfluß der Korngröße   Je größer die Partikel, desto weiter oben im Atemtrakt werden sie abgefangen. Nur ein kleiner Teil der Partikel, die größer als 10 µm sind, kann in den Thorakalbereich vordringen, und in die Alveolen gelangen fast nur Partikel, die kleiner als 2-3 µm sind.

Aufbau des Atemtraktes Anatomische Strukturen Bereiche Volumen Oberfläche Nase / Nasopharynx Mund / Oropharynx Extrathorakal- 80 ml 0,05 m² Laryngopharynx bereich Larynx Stimmbänder Larynx Trachea Bronchien Tracheobronchial- 160 ml 0,27 m² Bronchiolen bereich terminale Bronchiolen respiratorische 200 ml 7,5 m² Bronchiolen Alveolar- 4400 ml 100 m² Alveolen bereich

Gesundheitliche Wirkungen Mortalität (gesamt, Ursachen-spezifisch) Krankenhausaufnahmen wegen Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen Morbidität (Erkrankungen) Lungenfunktion funktionelle Endpunkte, z.B. Herzfrequenzvariabilität (HRV)

Zeitreihenstudien Kohortenstudien

Stärke der Assoziation Wirkungsendpunkt RR für PM10 (10 µg/m³) (95%-Konfidenzintervall) Husten 0,999 (0,987-1,011) Untere Atemwegs-symptome 1,008 (1,000-1,016) Respiratorisch bedingte Krankenhausaufnahmen 1,006 (1,000-1,011) Mortalität 1,006 (1,004-1,008) Anderson et al. WHO 2004

Zeitreihenstudien Kohortenstudien

Stärke der Assoziation Wirkungsendpunkt RR für PM2,5 (10 µg/m³) (95%-Konfidenzintervall) Mortalität (Dockery, ...) 1,14 (1,04 - 1,24) Mortalität (Pope, ...) 1,07 (1,04 - 1,11) WHO AQG, 2000 Mortalität (Pope,... 2002) 1,06 (1,02 - 1,11)

Kohortenstudien (Mortalität): Lebenserwartung pro 10 µg/m³ PM 2,5 um ca. 0,7 Jahre vermindert

PM vs. Rauchen ACS Studie (Pope et al., 1995, 2002) RR 16 14 12 Rauchen 10 PM 2,5 8 6 4 2 Gesamt-Mortalität Cardiopulm. Mort. Lungenkrebs Höchst- vs. geringstbelastete Stadt in der ACS Studie (24,5 µg/m³ PM2,5) Raucher (Männer und Frauen kombiniert, 22 Zigaretten/Tag über 33,5 Jahre, Beginn im Alter unter 18

Ausbildung RR Mortalität 1.8 ACS H- 1.6 ACS H 1.4 ACS H+ 1.2 1 0.8 0.6 0.4 TM CV Resp Lu Ca Sonst.Ca Andere

(1) Zusammenfassung PM Partikel wirken sich nachteilig auf die Gesundheit aus. Epidemiologische Studien zeigen Assoziationen zwischen allen Staubfraktionen und gesundheitlichen Endpunkten. Eine Schwelle, unterhalb derer keine Wirkungen mehr zu erwarten sind, kann nicht angegeben werden.

(2) Zusammenfassung PM Staub enthält Komponenten, die in enger Beziehung zu gesundheitlichen Wirkungen stehen. Es gibt gute Gründe für die Annahme, daß nicht alle Partikel gleich sind im Hinblick auf gesundheitliche Effekte. Zur Zeit scheint es jedoch klug zu sein, keine Fraktion der inhalierbaren Partikel außer Acht zu lassen.

Stickstoffoxide Bei Emission hoher Anteil von NO (Stickstoffmonoxid) Hauptsächlich von Interesse NO2 (Stickstoffdioxid)

2 NO + O2  2 NO2 (1) NO2 +O2  NO + O3 (2a) NO2 +O2  NO + O3 (2b) NO2  NO3- (3) Sekundärpartikel

Wirkungen bei > 940 µg/m³ Tierexperimente Wirkungen bei > 940 µg/m³ Kontrollierte Humanstudien Bronchiale Reagibilität  ab 190–375 µg/m³ Folinsbee Toxicol Ind Health 8 (1992) 273-283

Epidemiologie Innenraum Atemwegssymptome bei Kindern +20 % bei NO2  30 µg/m³ Hasselblad J Air&Waste Manage Assoc 42 (1992) 662-671

Epidemiologie Außenluft Mortalität (Zeitreihenuntersuchungen) RR 1,028 bei  NO2 von 46 µg/m³ (Ein-Schadstoff-Modell; in Modellen mit mehreren Schadstoffe n.s.) Stieb J Air&Waste Manage Assoc 52 (2002) 470-484 Mortalität (Kohortenstudien) In ACS-Studie kein Zusammenhang

(1) Health Aspects of Air Pollution WHO 2004: The review concluded that there is evidence from toxicological studies that long-term exposure to nitrogen dioxide at concentrations higher than current ambient concentration has adverse effects.

(2) Health Aspects of Air Pollution WHO 2004: Nevertheless, uncertainty remains about the significance of nitrogen dioxide as a pollutant with a direct impact on human health at current ambient air concentrations in the EU, and there is still no firm basis for selecting a particular concentration as a long-term guideline for nitrogen dioxide.

Zusammenfassung NO2 Stickstoffoxide sind am Entstehen von Ozon und Sekundärpartikeln beteiligt Bei hohen NO2-Konzentrationen nachteilige Wirkungen Bei umweltrelevanten Konzentrationen eigenständige Wirkung oder Indikator?

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