Feinstaub und Lunge

Dr. Uwe Weber

Was ist Staub?

Gesamtheit aller in der Luft verteilten festen und flüssigen Teilchen

Unterschiedliche chemische und physikalische Eigenschaften

Variable Größe und Form

Variable Gesamtoberfläche

Was ist Schwebstaub

Partikel verbleiben über längere Zeit suspendiert inder Luft ohne unmittelbar zu Boden zu sinken

Durchmesser: < 35um

TSP = total suspended particles

Was ist Feinstaub(particulate matter)

1987 Enviromental Protection Agency (EPA), USA

PM 10 <1 0 um

PM 2.5 < 2.5um

PM 0.1 (ultrafeine Partikel) < 0.1um

Primäre FeinstäubeStammen direkt aus der Quellez.B. Verbrennungsprozess

Sekundäre FeinstäubeEntstehen aus gasförmigen Vorläufersub-Stanzen wie Schwefel- oder Stickstoffoxiden

Natürliche QuellenEmissionen aus Vulkanen und MeerenBodenerosionWald- und BuschbrändePollen, Sporen, Bakterien, Viren

Antropogene QuellenVerkehrIndustrieprozesse (Stahlerzeugung)HausbrandEnergiegewinnung (Kraftwerke)MüllverbrennungSchüttgutumschlag

Feinstaub aus Zigaretten

0

50

100

150

200

250

300

350

PM 10 PM 2,5 PM 1

Feinstaubkonzentration in Garage; 30min laufender Dieselmotor vs. 3 Zig

Dieselmotor3 Zig

Entstehung von Feinstaub aus einem Dieselmotor (30min im Leerlauf bei 760 upm) und aus Zigaretten (3 Standardzigaretten verglimmen für die Dauer von 30min) in einer Garage von 60m3. (PM = Partikelgröße in Mikrometer)

Quelle: Invernizzi et al. 2004. Aus: Deutsches Krebsforschungs-zentrum 2005

Deposition in den Atemwegen

Physikalische Partikel-EigenschaftenAtemmusterAnatomie der Atemwege

Pulmonale Reinigungsmechanismen

Deposition einzelner Partikelfraktionen

Wirkungen von Feinstaub

Kurzeitwirkungen: bronchopulmonales Ssystemcardiovaskuläres System

Langzeitwirkungen: SterblichkeitKrebsentstehungcardiovaskuläre Erkrankungenbronchopulmonale ErkrankungenAllergienDiabetes mellitus

Kurzzeitwirkungen von Feinstaub

Bronchopulmonales System:

Husten, Luftnot, Asthmaexazerbationen, Verschlechterung der Lufuvermehrte Krhs.-Einweisungen

Kardiovaskuläres System:

verminderte Frequenzanpassung, erhöhte Schrittmacheraktivität,vermehrte Krhs.-Einweisungen wegen Rhythmusstörungen, Herzinfarkt, erhöhtem Blutdruck

Mechanismen: Entzündungsmediatoren durch lokale Entzündung in der LungeRezeptoraktivierung in der Alveolarmembran mitBeeinflussung des vegetativen NervensystmesDirekte Einwirkung ultrafeiner Partikel durch Übertritt in das vaskuläre System

Langzeitwirkungen von FeinstaubKohorten-/Fall-Kontroll-Studien

Bei Zunahme von PM 10 und PM 2.5 Belastung Anstieg von:

• Sterblichkeit (alle Todesursachen, Herz/Atemwegserkrankungen, Lungenkrebs)

• Häufigkeit von Lungenkrebs

• chronische Atemwegsbeschwerden bei Erwachsenen

• Hustenepisoden und Bronchitis bei Schulkindern

• chronische Bronchitis bei Kindern mit Asthma

• Lungenfunktionsverschlechterungen bei Schulkindern

• Minderung des Lungenwachstums

American Cancer Society Study

• 550.000 Erwachsene in 154 Städten der USA

• erste Analyse 1995, Reanalysen 2000, 2002, 2004

• signifikanter Zusammenhang zwischen PM 2.5 Belastung und Mortalität

• kein Zusammenhang zwischen groben Partikeln (TSP) und Mortalität

• bei cardiovaskulären Todesfällen stärkste Effekte für ischämische Herzkrankheit

• bei kleinräumigen Expositionsschätzungen (Los Angeles) deutliche höhere Risiken als in der gesamten ACS-Studie

Staubkohorte NRWGehring et al 2006, LANUV 2012

• 4.752 Frauen aus Borken, Dülmen, Dortmund, Duisburg, Essen-Zentrum, Gelsenkirchen und Herne• 1985-1994 erstmalige Untersuchung von 50-59-jährigen• Nachuntersuchungen 2003 und 2008 mit Ermittlung der Todesursachen und Mortalitätsrisiken in Abhängigkeit von PM 10, SO2 und NO2• Zunahme der cardiopulmonalen Sterblichkeit mit Anstieg von PM 10 und NO2 sowie bei Frauen die <50m von einer Hauptverkehresstraße (>5.000 Kfz/d)• Anstieg der PM 10 Konzentration um 7ug/m3 ergibt eine Zunahme der allgemeinen Sterblichkeit um 17%• Wohnort <50m Hauptverkehrsstraße (5.000 Kfz/d) bedeutet 30%ige Steigerung der allgemeinen und 60%ige Steigerung der cardiovaskulären Sterblichkeit• Wohnort <50m Hauptverkehrsstraße (10.000 Kfz/d) bedeutet 40%ige Steigerung der allgemeinen und 77%ige Steigerung der cardiovaskulären Sterblichkeit• Zusammenhang zwischen Sterblichkeit durch Lungenkrebs nur für PM 10

Krebserregende Wirkung

• Zusammenhang mit PM 2.5. stärker als mit PM 10• Rußpartikel auch ohne Anlagerungen von Dioxinen oder polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen am meisten verantwortlich

Anteilige Risiken der wichtigsten kanzerogenen Luftschadstoffe (LAI 2004)

Grenzwerte für Feinstaub

PM 10 Jahresmittewert < 40ug/m3

PM 10 Tagesmittelwert darf 50ug/m3 nicht häufiger als 35 Tage/Jahr überschritten werden

Klimaanalyse der Stadt WittenNovember 2007

Referat Geoinformation und Raumbeobachtung

Emissionen in Witten1996 /2004

in k/a

ÜberschreitungenPM 10 <50 ug/m3

Stand 27.6.13