Was ist PM2.5?
Feinstaub oder PM bezieht sich auf in der Luft vorkommende Partikel, darunter Staub, Ruß, Schmutz, Rauch und Flüssigkeitströpfchen.
PM2.5-Partikel haben einen Durchmesser von 2,5 Mikrometern oder weniger. PM2.5-Partikel sind so klein, dass sie nur mit einem Elektronenmikroskop sichtbar sind.
Von allen Messgrößen der Luftverschmutzung stellt die PM2.5-Belastung die größte Gesundheitsgefahr dar (1). Aufgrund seiner geringen Größe kann PM2.5 tagelang oder wochenlang in der Luft schweben, sich über Städte, Regionen und sogar Kontinente hinweg ausbreiten und beim Einatmen tief in den Blutkreislauf aufgenommen werden.
Weltweit und im AQI⁺ von IQAir zählen PM2.5 und Ozon zu den häufigsten primären Luftschadstoffen. Deshalb ist die Monitoring dieser beiden Schadstoffe für die menschliche Gesundheit besonders wichtig.
Warum ist PM2.5 häufig der primäre Schadstoff?
PM2.5 ist in Luftqualitätsberichten der häufigste primäre Schadstoff, weil es außergewöhnlich klein, persistent und weit verbreitet ist. Es stammt aus nahezu allen großen Verschmutzungsquellen – Fahrzeugen, Industrieemissionen, Waldbränden, landwirtschaftlichen Verbrennungen und Aktivitäten in Haushalten – und ist damit ein universeller Indikator für schlechte Luftqualität.
Aufgrund seiner mikroskopischen Größe kann PM2.5 in Gebäude eindringen und tief in die Lunge sowie in den Blutkreislauf gelangen, was sowohl unmittelbare als auch langfristige Gesundheitsrisiken mit sich bringt. Daher erscheint es in AQI-Berichten häufig als „Hauptschadstoff“, da es die Sicherheitsgrenzwerte eher überschreitet als andere Schadstoffe und große Bevölkerungsgruppen beeinträchtigen kann.
Da PM2.5 für die Art und Weise, wie Luftqualität berichtet und verstanden wird, so zentral ist, ist es hilfreich, die Luftqualitätsindizes zu verstehen, die diese Belastungswerte kommunizieren.
Was ist der AQI?
Ein Luftqualitätsindex oder AQI wird verwendet, um Luftqualitätswerte schnell zu vermitteln, wobei die Kategorien von „Gut“ bis „Gefährlich“ reichen. Herkömmliche AQI-Berechnungen in den USA basieren auf 24-Stunden-Durchschnittswerten für Schadstoffe wie PM2.5. Der AQI⁺ von IQAir bietet Nutzern stündliche Aktualisierungen der Luftqualität. Da sich die PM2.5-Werte im Tagesverlauf schnell ändern können, liefern stündliche Updates ein genaueres Echtzeitbild der Exposition.
Was sind die Quellen der PM2.5-Belastung?
Feinstaub kann entweder direkt aus menschengemachten oder natürlichen Quellen emittiert werden, wobei menschengemachte Quellen im Allgemeinen zu größeren Mengen an PM2.5 führen (2).
Einige der häufigsten menschengemachten Quellen des Schadstoffs PM2.5 sind (3) (4) (5):
- Verbrennung in Motoren
- Verbrennung in Kraftwerken
- Industrielle Prozesse
- Öfen, Kamine und das Verbrennen von Holz im Haushalt
- Rauch von Feuerwerkskörpern
- Rauchen
Zu den natürlichen Quellen von PM2.5 können gehören:
- Staub
- Ruß
- Schmutz
- Vom Wind verwehtes Salz
- Pflanzensporen
- Pollen
- Rauch von Waldbränden
Die vorherrschenden Quellen der PM2.5-Belastung können je nach Jahreszeit, Wetter, Klima, Urbanisierungsgrad, Land und Region variieren.
Eine Studie aus dem Jahr 1994 in Atmospheric Environment untersuchte PM2.5-Quellen in den Vereinigten Staaten und kam zu dem Ergebnis, dass das Verbrennen von Biomasse im Nordwesten den größten Beitrag zur PM2.5-Belastung leistete, während die Verbrennung von Schweröl im Nordosten und in großen Hafenstädten die dominierende Quelle war (6).
Zu den Quellen von Schadstoffen können auch Emissionen aus Nachbarländern gehören. Eine 2019 in Environmental Science and Technology veröffentlichte Studie zu Quellbeiträgen in Kanada ergab, dass 33 Prozent des PM2.5 in Zentralkanada aus den USA stammten (7).
Dieselbe Studie zeigte, dass die Verbrennung in Privathaushalten die Hauptquelle von PM2.5 in Zentralkanada war, während Waldbrände die verantwortlichen Quellen für die PM2.5-Belastung in Nord-, Atlantik- und Westkanada waren.
Was sind die chemischen Bestandteile von PM2.5?
PM2.5 kann durch chemische Reaktionen anderer Schadstoffe in der Atmosphäre entstehen.
Chemische Reaktionen zwischen Gasen können Quellen von PM2.5-Schadstoffen sein, darunter Reaktionen zwischen (8):
- Schwefeldioxid
- Stickoxide
- Ammoniak
- Rußkohlenstoff
- Mineralstaub
- Wasser
- Flüchtige organische Verbindungen
Wie wirkt sich die PM2.5-Belastung auf unsere Gesundheit aus?
Die mikroskopische Größe von PM2.5 erhöht das Potenzial, tief in den Atemwegen festgesetzt zu werden. Mit 2,5 Mikrometern kann PM2.5 in den Blutkreislauf und sogar ins Gehirn gelangen (9).
Kurzfristige Symptome einer Exposition gegenüber hohen Konzentrationen von Feinstaub umfassen Reizungen des Rachens und der Atemwege, Husten und Atembeschwerden (10).
Schwerwiegendere, langfristige Komplikationen können sein:
- Herz- und Lungenerkrankungen
- Bronchitis
- Lungenemphysem
- Nicht tödliche Herzinfarkte
- Herzrhythmusstörungen
- Asthma und stärkere Schübe
- Verminderte Lungenfunktion
- Vorzeitiger Tod
Menschen mit Herz- oder Lungenerkrankungen, Kinder und ältere Erwachsene sind am ehesten von der Exposition gegenüber Feinstaub betroffen.
Zahlreiche Studien haben eine Vielzahl schwerwiegender gesundheitlicher Komplikationen infolge der Exposition gegenüber dem Schadstoff PM2.5 bestätigt.
So verfolgte beispielsweise eine 2011 in The American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine veröffentlichte Studie 1,2 Millionen US-Amerikaner von 1982 bis 2008 (11). Jeder Anstieg der PM2.5-Konzentration um 10 Mikrogramm pro Kubikmeter war mit einer Zunahme der Lungenkrebssterblichkeit um 15–27 % verbunden.
Laut einer 2020 im British Medical Journal veröffentlichten Studie steht die PM2.5-Belastung in Dänemark bei kleinen Kindern mit einem erhöhten Asthmarisiko in Zusammenhang (12). Alle zwischen 1997 und 2014 geborenen Kinder wurden vom Alter von 1 bis 15 Jahren im Hinblick auf das erstmalige Auftreten von Asthma und anhaltendes Giemen beobachtet. Die Studie ergab, dass Kinder, die höheren PM2.5-Konzentrationen ausgesetzt waren, mit größerer Wahrscheinlichkeit Asthma und anhaltendes Giemen entwickelten als Kinder, die nicht exponiert waren.
Gibt es einen Unterschied zwischen PM2.5 und PM10?
PM10 und PM2.5 sind beide Formen von Schadstoffen mit unterschiedlicher Größe. PM2.5-Partikel sind fein, und PM10 ist größer und gröber. PM10-Partikel sind zwischen 2,5 und 10 Mikrogramm groß.
Unser Körper kann sich leichter gegen PM10 verteidigen, etwa durch Niesen oder Husten. Bei kleineren Partikeln funktionieren diese Abwehrmechanismen nicht (13).
PM10 kann sich in der Lunge ablagern, wo es mit gesundheitsschädlichen Auswirkungen wie Schädigungen des Lungengewebes und Asthma in Verbindung gebracht wird. Aufgrund seiner Größe gelangt PM10 jedoch nicht so wahrscheinlich in den Blutkreislauf wie PM2.5 (14).
Welche Auswirkungen hat PM2.5 auf die Umwelt?
PM2.5 verursacht auf verschiedene Weise Umweltschäden, zum Beispiel (15):
- Schäden an Materialien und Gebäuden
- saurer Niederschlag
- Erhöhte Ozonwerte
PM2.5-Belastung kann durch starke Winde über große Entfernungen transportiert werden, bis zu Hunderttausenden von Meilen von ihrer Quelle entfernt (16). PM2.5 kann in Küstengewässer und Flusseinzugsgebiete getragen werden, wo es das Nährstoffgleichgewicht verändert. Wenn sich Feinstaub auf Nutzpflanzen und Wäldern ablagert, kann er die Vegetation schädigen.
Was kann gegen PM2.5-Belastung unternommen werden?
Menschen, die wegen PM2.5 in ihrer Umgebung besorgt sind, können sich für Gesetze für saubere Luft und für emissionsarme Zonen einsetzen.
Die Reduzierung der Luftverschmutzung durch PM2.5 und PM10 hat für die meisten Länder Priorität. Indien trat 2019 der Climate and Clean Air Coalition der Vereinten Nationen bei mit dem Ziel, die nationale Feinstaubbelastung bis 2024 um 20 bis 30 Prozent zu senken. 2019 startete Indien das National Clean Air Programme, um diese Ziele zu erreichen (17).
Menschen können dazu beitragen, die Emissionen von Feinstaub in ihrem eigenen Leben zu begrenzen. Zu den möglichen Maßnahmen gehören (18):
- Weniger häufig Auto fahren
- Schimmelbildung durch Kontrolle der Luftfeuchtigkeit verlangsamen
- Zum Reinigen einen Mopp, ein feuchtes Tuch und einen HEPA-Staubsauger verwenden
- Niemals in Innenräumen rauchen
- Kerzen und Räucherwerk seltener verwenden
- Die Effizienz von Strom- und Kraftstoffnutzung verbessern
- Das Verbrennen von Holz oder Abfällen begrenzen
- Keine Outdoor-Holzkessel verwenden
- Ihr Fahrzeug sollte niemals in angebauten Garagen oder in der Nähe von Türen und Fenstern im Leerlauf laufen
- Generatoren und Grills sollten niemals in Innenräumen oder in angebauten Garagen betrieben werden
- Lassen Sie einen Raumluftreiniger laufen, um die Luft zu reinigen und PM2.5 zu entfernen
- Installieren Sie einen Luftreiniger für das ganze Haus, um PM2.5 aus Ihrem Zuhause zu entfernen
- Einrichtungen können hocheffiziente Luftfilter für HVAC-Anlagen in Schulen und Geschäftsgebäuden installieren
- Überwachen Sie Ihre Luftqualität in Innenräumen und im Freien
Kann PM2.5 die Luftqualität in Innenräumen beeinflussen?
Außenquellen des Schadstoffs PM2.5 können Innenräume beeinträchtigen, indem sie durch undichte Stellen an Fenstern und Türen sowie durch Öffnungen in allgemein „undichten“ Gebäuden eindringen (19).
Ein luftdichtes Haus kann nicht vor Innenraumquellen von PM2.5 schützen, wie zum Beispiel (20):
- Kochen mit Holz
- Kerzen
- Räucherwerk-Brenner
- Kamine
- Öfen
- Rauchen
Sogar Haushaltsreiniger und Lufterfrischer können durch chemische Reaktionen gasförmige Schadstoffe erzeugen, was zu PM2.5-Belastung in Innenräumen führt.
Welche anderen Luftschadstoffe gefährden Ihre Luftqualität?
Es gibt viele Formen von Schadstoffen neben PM10 und PM2.5. Häufige Schadstoffe weltweit sind unter anderem:
- Ammoniak
- Asbest
- Benzol
- Rußkohlenstoff
- Kohlendioxid
- Kohlenmonoxid
- Blei
- Stickstoffdioxid
- Ozon
- Schwefeldioxid
- Flüchtige organische Verbindungen (VOCs)
In den Vereinigten Staaten gibt es sechs regulierte Luftschadstoffe mit Grenzwerten (21):
- Kohlenmonoxid
- Blei
- Stickoxide
- Bodennahes Ozon
- Feinstaub (einschließlich PM10 und PM2.5)
- Schwefeldioxide
Diese Kriterien wurden durch den Clean Air Act festgelegt, und die U.S. Environmental Protection Agency bestimmt die Standards für diese Kriterien. Die aufgeführten Schadstoffe wurden unter anderem deshalb ausgewählt, weil sie in den gesamten USA häufig vorkommen.
Es gibt zwei Arten von Kriterien:
- Primär: Standards mit Fokus auf die Gesundheit und Sicherheit des Menschen
- Sekundär: Standards mit Fokus auf indirekte Schäden für die Umwelt und das menschliche Wohlbefinden
Obwohl Vorschriften dazu beigetragen haben, die Luftverschmutzung einzudämmen und die Lebensqualität zu verbessern, gibt es weiterhin erhebliche Schadstoffe, die der Gesundheit der Menschen und ihrem finanziellen Wohlergehen schaden.
