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Epidemiologische Untersuchungen der Auswirkung von Luftschadstoffen auf die menschliche Gesundheit mit Schwerpunkt im suedlichen Teil von Thueringen und Sachsen

Im beantragten Forschungsvorhaben sollen Kurzzeit- sowie Langzeitwirkungen von Luftschadstoffen auf gesunde Kinder und Erwachsene sowie auf Patienten mit Asthma bronchiale untersucht werden. Schwerpunkt der Forschungsaktivitaeten soll der suedliche Teil der ehemaligen DDR sein. Die Ergebnisse sollen mit abgeschlossenen bzw laufenden, vergleichbaren Erhebungen aus Nordrhein-Westfalen, Bayern und dem Grenzgebiet der CSFR verglichen werden.

Atemwegsreaktionen bei Typ IV-Sensibilisierten nach klinisch-experimenteller Duftstoffexposition

Ziel: Vielerlei nahezu ubiquitär eingesetzte Duftstoffe haben ein relevantes Potential als dermatologisch relevanten Typ IV-Allergene. Obwohl aufgrund von Symptomen an den Atemwegen, die von Patienten in der klinischen Praxis geschildert und auch bei bronchialen Provokationstestungen beobachtet werden, immer wieder eine Wirkung an den Atemwegen diskutiert wird, und die gelegentlich durch Duftstoffe hervorgerufene Kontakturtikaria (bis hin zur anaphylaktischen Reaktion) auch an ein inhärentes Typ I-Potential denken lässt, ist der Nachweis eines Typ I-Wirkungsmechanismus bislang nicht erfolgt. Es soll geprüft werden, ob bei Patienten mit einer Duftstoffallergie die anamnestisch angegebenen subjektiven bzw. objektiven Beschwerden der Atemwege und der Haut gegenüber häufig in der Umwelt eingesetzten Duftsstoffe reproduziert werden können. Methodik: In verbindeten Expositionsstudien in einer Klimakammer werden bei einstellbaren Temperatur- und Feuchtebedingungen Patienten mit und ohne Duftsstoffallergie etwa 60 Minuten umweltüblichen Duftstoffkonzentrationen bis zu 2.000 my/m3 ausgesetzt. Direkt nach der Duftstoffexposition erfolgt die Erfassung des subjektiven Befindens, die Bestimmung des Blutspiegels der eingeatmeten Duftstoffe, Lungenfunktionsuntersuchungen (Spirometrie, Bodyplethysmographie) und eine Prüfung des Hautzustandes, um Aussagen über einen möglichen Typ I-allergischen Mechanismus nach inhalativer Exposition zu treffen. Die Studie ist im Abschluss der Vorversuche und der Probandenrekrutierung.

Dosimetrische und epidemiologisch-statistische Aspekte der Radonwirkung in den Atmungswegen

'- Ist die Luftkonzentration an Tochterprodukten des Radons mindestens teilweise verantwortlich fuer die Entstehung der Atemwegskarzinome? Umweltbezug: 1. Berechnung der von den Radon-Tochterprodukten in den Bronchien erzeugten Strahlendosen. 2. Wenn in einer bestimmten Region die Bronchialdosis zu hoch resultiert, muessen die bestehenden Gebaeude ev. saniert oder fuer neue Gebaeude spezifische Baureglemente (Lueftung der Keller) erlassen werden.

Verkehrssektor emittiert relevante Mengen Ultrafeiner Partikel

<p> Verkehrssektor emittiert relevante Mengen Ultrafeiner Partikel</p><p>Ultrafeine Partikel (UFP) in der Atemluft gefährden Mensch und Umwelt, da sie bis in die Bronchien und Lungenbläschen gelangen können. Solche Partikel entstehen etwa bei Verbrennungsprozessen in Motoren. Die Weiterentwicklung von Messgeräten macht es seit einiger Zeit möglich, UFP im Abgas zu identifizieren. Eine Daten- und Literaturanalyse zeigt den Wissenstand von UFP im Verkehr auf.</p><p>Wie hoch sind die Emissionen Ultrafeiner Partikel im Verkehr und woher stammen sie?</p><p>Zum Verkehrssektor zählen der straßengebundene Verkehr, der Luftverkehr, der Schiffsverkehr, der schienengebundene Verkehr und auch mobile Maschinen und Geräte (non-road). Die Kenntnisse über UFP-Emissionen aus Messungen sind in verschiedenen Bereichen des Verkehrs unterschiedlich stark ausgeprägt. Im Straßen- und Luftverkehr wird die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Emission#alphabar">Emission</a>⁠ der Partikelanzahl (PN) über Grenzwerte gesetzlich begrenzt. Hier liegen mehr Messdaten zu UFP-Emissionen im Abgas als für andere Verkehrsbereich vor. Diese gemessenen Emissionen stellten eine solide Basis für die Ermittlung von UFP-Emissionsfaktoren im abgeschlossenen Forschungsvorhaben dar. Bei mobilen Maschinen, Binnenschiffen und Schienenfahrzeugen bestehen zwar auch teilweise PN-Grenzwerte, aber vor allem für ältere Motoren liegen kaum Messdaten zur Partikelanzahl vor. Auch die Literaturrecherche lieferte dazu nur unzureichend Informationen. Daher mussten die UFP-Emissionen dieser Bereiche mithilfe von Analogieschlüssen zum Straßenverkehr abgeschätzt werden.</p><p>Demnach verursachten im Jahr 2022 mobile Maschinen und Geräte (NRMM), zu denen beispielsweise Baumaschinen, Traktoren oder Rasenmäher gehören, den größten Anteil an den UFP-Emissionen, gefolgt vom Straßenverkehr und dem Luftverkehr. Bahn (Dieselloks) und Binnenschifffahrt hatten einen deutlich geringeren Anteil am gesamten UFP-Ausstoß und werden deshalb bei der weiteren Betrachtung vernachlässigt.</p><p>Wie wird sich der Ausstoß in Zukunft entwickeln?</p><p>Die Modellrechnung in Form von Szenarien zeigt für das Jahr 2030 gegenüber 2022 eine Reduktion der UFP-Emissionen des Verkehrs um 36 Prozent, da sich die Emissionen vor allem im Straßenverkehr, und in geringerem Maße auch bei NRMM, infolge der strengeren Abgasnormen und der Flottenerneuerung reduzieren. Der Anstieg von Flugbewegungen und damit des Kraftstoffverbrauchs hat im Luftverkehr einen Anstieg der UFP-Emissionen zur Folge.</p><p>Wie können die Emissionen gesenkt werden?</p><p>Die Studie liefert auf Basis der Ergebnisse Vorschläge für Maßnahmen und Instrumente für die einzelnen Verkehrsbereiche, um die UFP-Emissionen in Zukunft weiter zu senken:</p><p>Im <strong>Straßenverkehr</strong> können Maßnahmen zur Verkehrsvermeidung sowie (als neues Instrument) die Ausweisung von Zero-Emission-Zones in die nur Fahrzeuge ohne schädliche Abgasemissionen, wie beispielsweise E-Autos, einfahren dürfen, die Emissionen von UFP reduzieren. Zudem spielt die periodische technische Inspektion (PTI) / Hauptuntersuchung eine wichtige Rolle, da Fahrzeuge mit unentdeckten Schäden oder Manipulationen am Partikelfilter je Kilometer etwa hundert Mal mehr UFP emittieren als Fahrzeuge mit funktionierendem Filter. Eine verlässliche und preiswerte On-Board-Sensorik für die kontinuierliche Messung der Partikelanzahl im Fahrbetrieb ist bislang nicht verfügbar, so dass die Überprüfung als Teil der Hauptuntersuchung sehr wesentlich für eine erfolgreiche Identifizierung von defekten und manipulierten Partikelfiltern ist und bleiben wird.</p><p>Für <strong>mobile Maschine und Geräte</strong> sind Maßnahmen am effektivsten, die dazu führen, dass mehrheitlich Fahrzeuge mit Partikelfiltern in den Bestand kommen (Partikelfilternachrüstung, Stilllegung von Altfahrzeugen).</p><p>Im <strong>Luftverkehr</strong> wurden vor allem die Verwendung von synthetischen Kraftstoffen und strenge Emissionsgrenzwerte für neue Triebwerke als zielführende Maßnahmen identifiziert.</p><p>Der Einfluss von <strong>Binnenschiffen und Schienenfahrzeugen</strong> am Gesamt-UFP-Aufkommen aus Abgasen spielen nach Einschätzung der Autorinnen*Autoren nur eine untergeordnete Rolle, so dass keine Maßnahmen vorgeschlagen werden.</p><p>Welchen weiteren Forschungsbedarf gibt es?</p><p>Die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/ultrafeine-partikel-aus-abgasemissionen-aller">Studie</a> zeigt großen Bedarf an Messdaten von UFP, um anstelle von wissenschaftlich fundierten Annahmen mit gesicherten Daten rechnen zu können. Sie weist auch darauf hin, dass diese Studie sich nicht mit den Sekundärpartikeln oder mit Abriebemissionen von Bremsen und Reifen beschäftigt hat. Sekundärpartikel entstehen durch Nukleation (Bildung neuer Partikel) aus kondensierbaren Gasen. Dies geschieht zum Beispiel. beim Abkühlen des heißen Abgases nach dem Verlassen des Endrohrs in die kältere Umgebungsluft. Die emittierten leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffe kondensieren dann an Tröpfchen und bilden sehr kleine Partikel in der Luft.</p><p>Ebenso bedarf es noch einem Vergleich mit anderen Sektoren, um die Menge an UFP aus dem Verkehr gegenüber anderen Quellen konkret einordnen zu können. Denn überall, wo Verbrennungsprozesse auftreten (Verkehr, Kraftwerke, Heizungs- und Industrieanlagen, Holz- und Biomasseverbrennung) entstehen auch ultrafeine Partikel.</p>

Feinstaub-Belastung

<p>Gegenüber den 1990er Jahren konnte die Feinstaubbelastung erheblich reduziert werden. Zukünftig ist zu erwarten, dass die Belastung eher langsam abnehmen wird. Großräumig treten heute PM10-Jahresmittelwerte unter 20 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) auf.</p><p>Feinstaubkonzentrationen in Deutschland</p><p>Die Ländermessnetze führen seit dem Jahr 2000 flächendeckende Messungen von Feinstaub der Partikelgröße ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠ (Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser von 10 Mikrometer oder kleiner) und seit 2008 auch der Partikelgröße ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM25#alphabar">PM2,5</a>⁠ durch. Besonders hoch ist die Messnetzdichte in Ballungsräumen. Die hohe Zahl und Dichte an Emittenten – beispielsweise Hausfeuerungsanlagen, Gewerbebetriebe, industrielle Anlagen und der Straßenverkehr – führen zu einer erhöhten Feinstaubkonzentration in Ballungsräumen gegenüber dem Umland. Besonders hohe Feinstaubkonzentrationen werden unter anderem wegen der starken verkehrsbedingten Emissionen wie (Diesel-)Ruß, Reifenabrieb sowie aufgewirbeltem Staub an verkehrsnahen Messstationen registriert. Während zu Beginn der 1990er Jahre im Jahresmittel großräumig Werte um 50 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) gemessen wurden, treten heute PM10-Jahresmittelwerte zwischen 10 und 20 µg/m³ auf. Die im ländlichen Raum gelegenen Stationen des ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠-Messnetzes verzeichnen geringere Werte.</p><p>Die Feinstaub-Immissionsbelastung wird nicht nur durch direkte Emissionen von Feinstaub verursacht, sondern zu erheblichen Teilen auch durch die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Emission#alphabar">Emission</a>⁠ von gasförmigen Schadstoffen wie Ammoniak, Schwefeldioxid und Stickstoffoxiden. Diese reagieren in der Luft miteinander und bilden sogenannten „sekundären“ Feinstaub. Einhergehend mit einer starken Abnahme der Schwefeldioxid (SO2)-Emissionen und dem Rückgang der primären PM10-Emissionen im Zeitraum von 1995 bis 2000 sanken im gleichen Zeitraum auch die PM10-Konzentrationen deutlich (siehe Abb. „Trend der PM10-Jahresmittelwerte“). Der Trend der Konzentrationsabnahme setzt sich seitdem fort. Die zeitliche Entwicklung der PM10-Konzentrationen wird von witterungsbedingten Schwankungen zwischen den einzelnen Jahren – besonders deutlich in den Jahren 2003 und 2006 erkennbar – überlagert. Erhöhte Jahresmittelwerte wurden auch 2018 gemessen, die auf die besonders langanhaltende, zehnmonatige Trockenheit von Februar bis November zurückzuführen sind.</p><p>Überschreitungssituation</p><p>Lokal und ausschließlich an vom Verkehr beeinflussten Stationen in Ballungsräumen traten in der Vergangenheit gelegentlich Überschreitungen des für das Kalenderjahr festgelegten Grenzwerts von 40 µg/m³ auf. Seit 2012 wurden keine Überschreitungen dieses Grenzwertes mehr festgestellt.</p><p>Seit 2005 darf auch eine ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠-Konzentration von 50 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) im Tagesmittel nur an höchstens 35 Tagen im Kalenderjahr überschritten werden. Überschreitungen des Tageswertes von 50 µg/m³ werden vor allem in Ballungsräumen an verkehrsnahen Stationen festgestellt. Die zulässige Zahl von 35 Überschreitungstagen im Kalenderjahr wurde hier in der Vergangenheit zum Teil deutlich überschritten (siehe Karten „Feinstaub (PM10) - Tagesmittelwerte Zahl von Überschreitungen von 50 mg/m³“ und Abb. „Prozentualer Anteil der Messstationen mit mehr als 35 Überschreitungen des 24-h-Grenzwertes“). Vor allem das Jahr 2006 fiel durch erhebliche Überschreitungen der zulässigen Überschreitungstage auf, was auf lang anhaltende und intensive „Feinstaubepisoden“ zurückzuführen war. In den unmittelbar zurückliegenden Jahren traten nicht zuletzt durch umfangreiche Maßnahmen der mit Luftreinhaltung befassten Behörden keine Überschreitungen des Grenzwerts mehr auf. Auch 2024 wurde der Grenzwert somit an allen Messstationen in Deutschland eingehalten.</p><p>Witterungsabhängigkeit</p><p>Vor allem in trockenen Wintern, teils auch in heißen Sommern, können wiederholt hohe ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠-Konzentrationen in ganz Deutschland auftreten. Dann kann der Wert von 50 µg/m³ großflächig erheblich überschritten werden. Ein Beispiel für eine solche Belastungssituation zeigt die Karte „Tagesmittelwerte der Partikelkonzentration PM10“. Zum Belastungsschwerpunkt am 23. Januar 2017 wurden an etwa 56 % der in Deutschland vorhandenen PM10-Messstellen Tagesmittelwerte von über 50 µg/m³ gemessen. Die höchste festgestellte Konzentration betrug an diesem Tag 176 µg/m³ im Tagesmittel.</p><p>Wie stark die PM10-Belastung während solcher Witterungsverhältnisse ansteigt, hängt entscheidend davon ab, wie schnell ein Austausch mit der Umgebungsluft erfolgen kann. Winterliche Hochdruckwetterlagen mit geringen Windgeschwindigkeiten führen – wie früher auch beim Wintersmog – dazu, dass die Schadstoffe nicht abtransportiert werden können. Sie sammeln sich in den unteren Luftschichten (bis etwa 1.000 Meter) wie unter einer Glocke. Der Wechsel zu einer Wettersituation mit stärkerem Wind führt zu einer raschen Abnahme der PM10-Belastung. Auch wenn die letzten Jahre eher gering belastet waren, können auch zukünftig meteorologische Bedingungen auftreten, die zu einer deutlich erhöhten Feinstaubbelastung führen können.</p><p>Bürgerinnen und Bürger können laufend <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/luftbelastung/aktuelle-luftdaten">aktualisierte Feinstaubmessdaten und Informationen zu Überschreitungen der Feinstaubgrenzwerte</a> in Deutschland im Internet und mobil über die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/luft/luftqualitaet/app-luftqualitaet">UBA-App "Luftqualität"</a> erhalten.</p><p>Bestandteile des Feinstaubs</p><p>Die Feinstaubbestandteile ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠ und ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM25#alphabar">PM2,5</a>⁠ sind Mitte der 1990er Jahre wegen neuer Erkenntnisse über ihre Wirkungen auf die menschliche Gesundheit in den Vordergrund der Luftreinhaltepolitik getreten. Mit der <a href="https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/2008/50/oj?locale=de">EU-Richtlinie 2008/50/EG</a> (in deutsches Recht umgesetzt mit der <a href="https://www.bmuv.de/gesetz/39-verordnung-zur-durchfuehrung-des-bundes-immissionsschutzgesetzes/">39. Bundes-Immissionsschutz-Verordnung</a> (39. ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=BImSchV#alphabar">BImSchV</a>⁠)), welche die bereits seit 2005 geltenden Grenzwerte für PM10 bestätigt und neue Luftqualitätsstandards für PM2,5 festlegt (siehe Tab. „Grenzwerte für den Schadstoff Feinstaub“), wurde dem Rechnung getragen. Als PM10 beziehungsweise PM2,5 (PM = particulate matter) wird dabei die Massenkonzentration aller Schwebstaubpartikel mit aerodynamischen Durchmessern unter 10 Mikrometer (µm) beziehungsweise 2,5 µm bezeichnet.</p><p>Herkunft</p><p>Feinstaub kann natürlichen Ursprungs sein oder durch menschliches Handeln erzeugt werden. Stammen die Staubpartikel direkt aus der Quelle - zum Beispiel durch einen Verbrennungsprozess - nennt man sie primäre Feinstäube. Als sekundäre Feinstäube bezeichnet man hingegen Partikel, die durch komplexe chemische Reaktionen in der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ erst aus gasförmigen Substanzen, wie Schwefel- und Stickstoffoxiden, Ammoniak oder Kohlenwasserstoffen, entstehen. Wichtige vom Menschen verursachte Feinstaubquellen sind Kraftfahrzeuge, Kraft- und Fernheizwerke, Abfallverbrennungsanlagen, Öfen und Heizungen in Wohnhäusern, der Schüttgutumschlag, die Tierhaltung sowie bestimmte Industrieprozesse. In Ballungsgebieten ist vor allem der Straßenverkehr eine bedeutende Feinstaubquelle. Dabei gelangt Feinstaub nicht nur aus Motoren in die Luft, sondern auch durch Bremsen- und Reifenabrieb sowie durch die Aufwirbelung des Staubes auf der Straßenoberfläche. Eine weitere wichtige Quelle ist die Landwirtschaft: Vor allem die Emissionen gasförmiger Vorläuferstoffe aus der Tierhaltung tragen zur Sekundärstaubbelastung bei. Als natürliche Quellen für Feinstaub sind Emissionen aus Vulkanen und Meeren, die Bodenerosion, Wald- und Buschfeuer sowie bestimmte biogene ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Aerosole#alphabar">Aerosole</a>⁠, zum Beispiel Viren, Sporen von Bakterien und Pilzen zu nennen.</p><p>Während im letzten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts die Gesamt- und Feinstaubemissionen in Deutschland drastisch reduziert werden konnten, verlangsamte sich seither die Abnahme (siehe <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/luft/luftschadstoff-emissionen-in-deutschland/emission-von-feinstaub-der-partikelgroesse-pm10">„Emission von Feinstaub der Partikelgröße PM10“</a> und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/luft/luftschadstoff-emissionen-in-deutschland/emission-von-feinstaub-der-partikelgroesse-pm25">„Emission von Feinstaub der Partikelgröße PM2,5“</a>). Für die nächsten Jahre ist zu erwarten, dass die Staubkonzentrationen in der Luft weiterhin nur noch langsam abnehmen werden. Zur Senkung der PM-Belastung sind deshalb weitere Maßnahmen erforderlich.</p><p>Gesundheitliche Wirkungen</p><p>Feinstaub der Partikelgröße ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠ kann beim Menschen durch die Nasenhöhle in tiefere Bereiche der Bronchien eindringen. Die kleineren Partikel ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM25#alphabar">PM2,5</a>⁠ können bis in die Bronchiolen und Lungenbläschen vordringen und die ultrafeinen Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 0,1 µm sogar bis in das Lungengewebe und den Blutkreislauf. Je nach Größe und Eindringtiefe der Teilchen sind die gesundheitlichen Wirkungen von Feinstaub verschieden. Sie reichen von Schleimhautreizungen und lokalen Entzündungen im Rachen, der Luftröhre und den Bronchien oder Schädigungen des Epithels der Lungenalveolen bis zu verstärkter Plaquebildung in den Blutgefäßen, einer erhöhten Thromboseneigung oder Veränderungen der Regulierungsfunktion des vegetativen Nervensystems (zum Beispiel mit Auswirkungen auf die Herzfrequenzvariabilität). Eine langfristige Feinstaubbelastung kann zu Herz-Kreislauferkrankungen und Lungenkrebs führen, eine bestehende COPD (Chronisch Obstruktive Lungenerkrankung) verschlimmern, sowie das Sterblichkeitsrisiko erhöhen.</p><p>Messdaten</p><p>Mitte der 1990er Jahre wurde zunächst in einzelnen Ländermessnetzen mit der Messung von ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠ begonnen. Seit dem Jahr 2000 wird PM10 deutschlandweit gemessen. Für die Jahre, in denen noch nicht ausreichend Messergebnisse für die Darstellung der bundesweiten PM10-Belastung vorlagen, wurden PM10-Konzentrationen näherungsweise aus den Daten der Gesamtschwebstaubkonzentration (TSP) berechnet. Seit dem Jahr 2001 basieren alle Auswertungen ausschließlich auf gemessenen PM10-Daten. ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM25#alphabar">PM2,5</a>⁠ wird seit dem Jahr 2008 deutschlandweit an rund 200 Messstationen überwacht.</p>

Alternativmethoden: Klinische Validierung einer in-vitro/in-silico Methode für pharmakokinetische Analysen von Inhalationsstoffen, Etablierung patientennaher Zellkulturen

Alternativmethoden: Klinische Validierung einer in-vitro/in-silico Methode für pharmakokinetische Analysen von Inhalationsstoffen, Integration und Applikation des Systems

Wirkungen auf die Gesundheit

<p>Die Luftqualität in Deutschland ist besser geworden. Doch noch nicht gut genug, um negative Auswirkungen auf die Gesundheit auszuschließen.</p><p>Außenluft</p><p>In Deutschland und den meisten Ländern Europas hat sich die Luftqualität in den letzten Jahrzehnten deutlich verbessert. Die Zeiten, in denen bei Smog-Perioden die Sterblichkeit und die Krankheitshäufigkeit deutlich und offensichtlich anstiegen, sind glücklicherweise vorbei. Dennoch, gemessen an den geltenden Grenz- und Zielwerten für Luftschadstoffe, ist ein Level, bei dem nachteilige gesundheitliche Wirkungen nicht mehr vorkommen, noch nicht erreicht. Und das, obwohl die derzeit geltenden EU-Grenz- und Zielwerte einen Kompromiss zwischen dem Schutzziel (der menschlichen Gesundheit) und der Machbarkeit darstellen, wie die EU bei der Festlegung der derzeit immer noch gültigen Grenzwerte im Jahr 2008 darlegte.</p><p>Da sich der wissenschaftliche Erkenntnisstand zu den gesundheitlichen Wirkungen seit 2008 deutlich erweitert hat, hat die Weltgesundheitsorganisation (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=WHO#alphabar">WHO</a>⁠) im Jahr 2021 neue Richtwerte für den Schutz der menschlichen Gesundheit veröffentlicht. Zu diesem Thema und zur grundlegenden Bewertung der wichtigsten Luftschadstoffe informieren wir Sie im Folgenden.</p><p>Woher stammen die Schadstoffe und wie wirken sie sich auf die Gesundheit aus?</p><p>Gemessen an den ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=WHO#alphabar">WHO</a>⁠ Richtwerten sind in Deutschland insbesondere die Konzentrationen von <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/luft/stickstoffdioxid-belastung">Stickstoffdioxid</a> und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/luft/feinstaub-belastung">Feinstaub</a> noch immer zu hoch. Auch die Konzentrationen von <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/luft/ozon-belastung">Ozon</a> können so hoch sein, dass gesundheitliche Wirkungen zu befürchten sind.</p><p><strong>Stickstoffdioxid</strong></p><p>Stickstoffdioxid (NO2) entsteht überwiegend als gasförmiges Oxidationsprodukt aus&nbsp; Stickstoffmonoxid bei Verbrennungsprozessen. Eine der Hauptquellen von Stickstoffoxiden ist der Straßenverkehr, so dass die Konzentrationen in der Luft in Ballungsräumen und entlang von Hauptverkehrsstraßen und Autobahnen am höchsten sind.</p><p>In der Umwelt vorkommende Stickstoffdioxid-Konzentrationen sind vor allem für Asthmatikerinnen und Asthmatiker ein Problem, da sich eine Bronchienverengung einstellen kann, die zum Beispiel durch die Wirkungen von Allergenen verstärkt werden kann. Zudem kann eine jahrzehntelange Belastung durch NO2 das Risiko an Herz-Kreislauferkrankungen zu versterben erhöhen.</p><p>Hier finden Sie unsere <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/luft/luftschadstoffe-im-ueberblick/stickstoffoxide">Themenseite zu den Stickstoffoxiden</a>.</p><p><strong>Ozon</strong></p><p>Ozon (O3) wird in der Luft photochemisch aus Vorläufersubstanzen zum Beispiel aus der Reaktion von Sauerstoff mit Stickoxiden aus dem Straßenverkehr unter Einwirkung von Sonnenlicht als gasförmiger, sekundärer Luftschadstoff gebildet. Sekundäre Schadstoffe sind Stoffe, die nicht direkt aus einer Quelle emittiert werden. Dies bedingt, dass Ozon durchaus nicht nur in Ballungszentren erhöht sein kann, sondern auch in ländlichen Regionen.&nbsp;</p><p>Die gesundheitlichen Wirkungen von Ozon bestehen in einer verminderten Lungenfunktion, entzündlichen Reaktionen in den Atemwegen und Atemwegsbeschwerden. Bei körperlicher Anstrengung, also bei erhöhtem Atemvolumen, können&nbsp; sich diese Auswirkungen verstärken. Empfindliche oder vorgeschädigte Personen, zum Beispiel Asthmatikerinnen und Asthmatiker sind besonders anfällig und sollten bei&nbsp; hohen Ozonwerten körperliche Anstrengungen im Freien am Nachmittag vermeiden. Ab einem Ozonwert von 180 µg/m3 (1h-Mittelwert) werden dazu über die Medien Verhaltensempfehlungen an die Bevölkerung gegeben.</p><p><p>Mit der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠ <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/luft/luftqualitaet/app-luftqualitaet">App Luftqualität</a> können Sie sich kostenfrei und bequem auch unterwegs informieren und warnen lassen.</p></p><p>Mit der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠ <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/luft/luftqualitaet/app-luftqualitaet">App Luftqualität</a> können Sie sich kostenfrei und bequem auch unterwegs informieren und warnen lassen.</p><p>Da Ozon sehr reaktionsfreudig (reaktiv) ist, liegt die Vermutung nahe, dass es krebserregend sein könnte. Die MAK-Kommission (MAK=Maximale Arbeitsplatz Konzentration) der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) beurteilte Ozon als einen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/s?tag=Stoff#alphabar">Stoff</a>⁠, der „im Verdacht steht, beim Menschen Krebs auszulösen“.</p><p>Hier finden Sie unsere <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/luft/luftschadstoffe-im-ueberblick/ozon">Themenseite zum Ozon</a>.</p><p><strong>Feinstaub</strong></p><p>Unter dem Begriff Feinstaub (PM, particulate matter) wird der primär und sekundär gebildete Feinstaub zusammengefasst. Primärer Feinstaub entsteht direkt an der Quelle zum Beispiel bei Verbrennungsprozessen (Verkehr, Kraft- und Fernheizwerke, Abfallverbrennungsanlagen, private und gewerbliche Heizungsanlagen). Entstehen die Partikel durch gasförmige Vorläufersubstanzen wie Schwefel- und Stickoxide, die ebenfalls aus Verbrennungsprozessen stammen, so werden sie als sekundärer Feinstaub bezeichnet. Feinstaub besteht somit aus einem komplexen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/g?tag=Gemisch#alphabar">Gemisch</a>⁠ fester und flüssiger Partikel und&nbsp; wird in unterschiedliche Fraktionen eingeteilt. PM10 hat einen maximalen Durchmesser von 10 µm und kann beim Menschen in die Nasenhöhle eindringen. PM2,5 hat einen maximalen Durchmesser von 2,5 µm und kann bis in die Bronchien und Lungenbläschen vordringen. Ultrafeine Partikel mit einem Durchmesser von &lt;0,1 µm können bis in das Lungengewebe und sogar in den Blutkreislauf eindringen.</p><p>Je nach Größe und&nbsp; Eindringtiefe der Teilchen sind die gesundheitlichen Wirkungen von Feinstaub verschieden. Sie reichen von Schleimhautreizungen und lokalen Entzündungen in der Luftröhre und den Bronchien oder den Lungenalveolen bis zu verstärkter Plaquebildung in den Blutgefäßen, einer erhöhten Thromboseneigung oder Veränderungen der Regulierungsfunktion des vegetativen Nervensystems (Herzfrequenzvariabilität).</p><p>Hier finden Sie <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/luft/luftschadstoffe-im-ueberblick/feinstaub">unsere Themenseite zum Feinstaub</a>.</p><p>Mit welcher Art Studien lassen sich Zusammenhänge zwischen der Luftbelastung und gesundheitlichen Wirkungen untersuchen</p><p>Ein wesentliches Ziel umwelthygienischer Forschung ist, gesundheitsschädigende Luftverunreinigungen möglichst frühzeitigen zu erkennen und zu beseitigen. Gesundheitliche Wirkungen von Umweltschadstoffen lassen sich mit sogenannten umweltepidemiologischen Studien an ausgewählten Gruppen der Bevölkerung (Kollektiven) untersuchen. Dabei ist zwischen kurz (akute)- und langfristigen (chronischen) gesundheitlichen Wirkungen zu unterscheiden.</p><p>Kurzfristige Wirkungen lassen sich dadurch feststellen, dass Zusammenhänge zwischen Stunden- bzw. Tageswerten von Luftschadstoffen und gesundheitlichen Folgeereignissen wie Zahl der Todesfälle oder Krankenhauseinweisungen am selben Tag oder in den Folgetagen untersucht werden. Diese Untersuchungen lassen sich über lange Zeiträume (Zeitreihenanalysen) oder als Vergleich mit unbelasteten Kontrolltagen (Case-Crossover-Analysen) durchführen. Es ist auch möglich, dass akute gesundheitliche Effekte innerhalb bestimmter Gruppen wie Asthmatikern mit den täglichen Schadstoffkonzentrationen verglichen und in einem Zusammenhang betrachtet werden (Panel-Studien).</p><p>Um langfristige Auswirkungen am Menschen zu untersuchen, muss man bestimmte Personengruppen über einen möglichst langen Zeitraum hinsichtlich gesundheitlicher Wirkungen beobachten. In sogenannten Kohortenstudien zieht man dazu belastete und bis auf die Belastung möglichst vergleichbare unbelastete Personen heran. Die größte Herausforderung bei solchen Studien ist die Bestimmung der tatsächlichen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Exposition#alphabar">Exposition</a>⁠ der jeweiligen Personen über einen langen Zeitraum, da bei manchen Schadstoffen eine große räumliche Variabilität auftritt (zum Beispiel die Nähe zum Straßenverkehr). Zur Abschätzung werden meist Vor-Ort-Messungen in Kombination mit Modellrechnungen herangezogen.</p><p><strong>Welche Erkenntnisse ergeben sich aus solchen Studien?</strong></p><p>Ziel der oben beschriebenen umweltepidemiologischen Studien ist es, das Risiko, welches für gesundheitliche Wirkungen durch Luftverschmutzung besteht, zu beschreiben. Auf der Basis internationaler epidemiologischer Studienergebnisse hat die Weltgesundheitsorganisation (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=WHO#alphabar">WHO</a>⁠) Maßzahlen zur gesundheitlichen Bewertung ermittelt, abgeleitet und publiziert. Laut den WHO Leitlinien steigt bei einem Konzentrationsanstieg von 10 µg/m3 Feinstaub (PM2.5) das Risiko zu versterben um 8% (siehe <a href="https://www.who.int/publications/i/item/9789240034228">WHO global air quality guidelines: particulate matter (‎PM2.5 and PM10)‎, ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide</a>).</p><p>Grenz- und Zielwerte für die Luftreinhaltung</p><p>Die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=WHO#alphabar">WHO</a>⁠ hat zuletzt 2021 ihre Luftqualitätsleitlinien (<a href="https://www.who.int/publications/i/item/9789240034228">Air Quality Guidelines</a>) zum Schutz der menschlichen Gesundheit vor Luftschadstoffen aktualisiert. Die Ableitung der Luftgüteleitwerte basiert auf Ergebnissen und Erkenntnissen umweltepidemiologischer Studien, wie sie oben beschrieben sind.</p><p>Die in der EU geltenden Grenz- und Zielwerte werden derzeit überprüft. Einen ersten Vorschlag hat die Europäische Kommission im Oktober 2022 vorgelegt. In diesem sind auch neue Grenzwerte enthalten. Diese sind jedoch nicht so streng wie die WHO Richtwerte.</p>

Umweltbundesamt erweitert App zur Luftqualität

<p>Wie gut ist die Luft, die wir atmen? Verlässliche und aktuelle Informationen dazu gibt es in der kostenlosen und werbefreien Android- und iPhone-App „Luftqualität“ des Umweltbundesamtes (UBA). Die App Luftqualität berücksichtigt nun einen weiteren, gesundheitsgefährdenden Schadstoff (Feinstaub PM2.5) und ist jetzt auch für die Apple Watch verfügbar.</p><p>Neben stündlich aktualisierte Daten für die Schadstoffe Feinstaub (PM10), Stickstoffdioxid und Ozon stellt die App ab sofort auch die Belastung durch den noch gesundheitsrelevanteren Feinstaub PM2.5 dar. Dabei handelt es sich um die Feinstaubfraktion der kleineren Partikel (Durchmesser kleiner als 2.5 µm), die aufgrund ihrer geringeren Größe bis in die Bronchien und Lungenbläschen gelangen können. Weil die Zahl der von PM2.5-Messungen in den letzten Jahren stetig gestiegen ist, können diese jetzt in der App dargestellt werden.</p><p>Mit dem Luftqualitätsindex, der ab damit ab sofort auf vier kritischen Schadstoffen basiert, sehen Sie auf einen Blick, wie gut die Luft an einer Messstation ist. Je nach Indexwert bekommen Sie Verhaltensstipps für Aktivitäten im Freien.</p><p>In bewährter Weise gibt die App einen Überblick über die aktuelle Luftqualität von über 400 Luftmessstationen in ganz Deutschland, zeigt aber auch vergangene Werte an und umfasst für Ozon und nun auch für ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠ Vorhersagen.</p><p>Neu ist auch, dass Luftqualitätsindex und Konzentrationen für favorisierte Stationen auf der Apple Watch angezeigt werden können. So behalten Sie aktuellste Informationen zur Luftqualität noch leichter im Blick.</p><p><p>Die App ist kostenlos und werbefrei und für die Betriebssysteme iOS, Android und für die Apple Watch erhältlich.</p></p><p>Die App ist kostenlos und werbefrei und für die Betriebssysteme iOS, Android und für die Apple Watch erhältlich.</p>

Teilprojekt 1: Synthese, Modifikation und Charakterisierung von Carbon Black Nanopartikeln^nanoCOLT - Langzeitwirkung modifizierter Carbon Black Nanopartikel auf gesunde und vorgeschädigte Lungen^Teilprojekt 5: Typ II Pneumozyten^Teilprojekt 3: Trachealepithel und Aufnahme in vivo, Teilprojekt 4: Atemwegsepithel und dendritische Zellen

Ziel des Gesamtvorhabens ist es, valide Kriterien zur Abschätzung der humantoxischen Wirkung unterschiedlicher synthetischer CBNP-Modifikationen auf verschiedene funktionelle Bereiche gesunder und vorgeschädigter Lungen zu etablieren. Teilprojekt 4 untersucht dazu das Atemwegsepithel von Bronchiolen sowie dendritische Zellen und liefert einerseits einen Beitrag, die Langzeiteffekte der verschiedenen modifizierten CBNP zu untersuchen und andererseits abzuschätzen, ob vorgeschädigte Lungen bereits bei geringerer Exposition mit CBNP nanopartikelspezifische Veränderungen zeigen. In einem weiteren Projektteil soll festgestellt werden, ob eine Adsorption von Allergenen an CBNP zu einer Potenzierung der Allergenwirkung führt. Die Einzelheiten hierzu sind in der beigefügten Vorhabenbeschreibung erläutert. Die in Arbeitspaket 1 hergestellten CBNP werden in verschiedenen in vivo-Modellen eingesetzt, um die Wirkung der CBNP auf die distalen Atemwege (Bronchiolen) der Lunge zu untersuchen. Hierbei wird zwischen einmaliger Exposition vorgeschädigter Lungen und multipler Exposition bei sowohl gesunden als auch vorgeschädigten Lungen unterschieden. Die Analyse der Bronchiolen umfasst die Regulation von Enzymen xenobiotischer Stoffwechselwege, die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies, das Auftreten von Nekrose und Apoptose sowie die Induktion pro-inflammatorischer und pro-fibrotischer Zytokine. Im zweiten Projektteil wird mit Hilfe humaner dendritischer Zellen (DC) untersucht, inwieweit die Beladung und Kopplung von CBNP mit verschiedenen Allergenen die toxikologischen und immunologischen Eigenschaften der CBNP und der Allergene beeinflusst. Mit zell- und molekularbiologischen Methoden werden dabei insbesondere das Auftreten von Nekrose und Apoptose, die Induktion proinflammatorischer Zytokine sowie die DC-/T-Zellwechselwirkung bestimmt. Die Einzelheiten des Arbeitsplanes sind in der beigefügten Vorhabenbeschreibung erläutert.

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