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Schwebstaub

Feinstaub

 

Was ist Feinstaub?

 

Der genauere Begriff Schwebstaub bezeichnet alle feste und flüssige Schwebstoffe, die in der Luft suspendiert sind. Im Englischen verwendet man den Begriff "particular matter" = PM.

 

Man unterscheidet
Schwebstaub bezeichnet alle in der Luft vorhandenen Partikel bis zu einem aerodynamischen Durchmesser von rund 30 µm (µ = 1 Millionstel)
Thorakaler Schwebstaub (thoracic particular matter) PM10 umfasst Partikel, bis zu einem Durchmesser von 10 µm.
Alveolengängiger Schwebstaub (respirable particular matter) PM2,5 umfasst Partikel, bis zu einem Durchmesser von 2,5 µm.
Ultrafeine Partikel (UFP) umfassen Partikel mit einem Durchmesser von 0,1 µm und weniger.

 

Hinsichtlich der Entstehung der Partikel unterscheidet man
Primäre Partikel, die unmittelbar in die Luft emittiert werden und
Sekundäre Partikel, die aus Vorläufersubstanzen in einer chemischen Reaktion in der Luft entstehen. Solche Vorläufersubstanzen sind Schwefeldioxid, Stickoxide, Ammoniak, flüchtige organische Verbindungen. Diese aus gasförmigen Stoffen entstandnen Partikel wie Nitrat, Sulfat und Ammonium können an einer Hauptverkehrsstraße 32% des Schwebstaubs ausmachen. Diese Partikel sind in der Regel sehr klein.

 

Der aerodynamischer Durchmesser eines Partikels beliebiger Form und Dichte ist der errechnete Durchmesser einer Kugel mit der Dichte 1g/cm3 , welche die gleiche Sinkgeschwindigkeit in ruhender Luft hat wie das konkrete Staubteilchen.

Quellen der Partikel

 

Es gibt natürliche und anthropogene (menschengemachte) Quellen.

 

Natürliche Quellen: Bodenerosion, Sandstürme, Vulkane, Waldbrände, biogene Stäube (Pollen, Schimmelpilze, Milbenexkremente)

Anthropogene Quellen: Heizung, Energieerzeugung, Verkehr (Abgas, Reifen-, Bremsen- und Straßenabrieb), Verhüttung, industrielle Prozesse, Schüttgutumschlag, Baustellen, Zigarettenrauch

 

Die Partikel sind fortlaufenden Umwandlungsprozessen unterworfen. Ultrafeine Partikel (UFP) können von größeren Partikel adsorbiert werden (= scavenging effect). Die Reduktion größerer Partikel durch Luftreinhaltemaßnahmen hat dazu geführt, dass der früher sehr effektive scavenging effect heute einen geringeren Einfluss hat. Die Konzentration von UFP in der Luft ist relativ gesehen angestiegen, obwohl die Anzahl der emittierten UFP nicht größer geworden ist.

 

Ganze Wolken dieser ultrafeinen Partikel werden von schnell steigenden Warmluftströmen mitgerissen und in die obere Troposphäre gehoben. Von deren eisigen Winden getrieben. überqueren sie Meere und Kontinente. So gelangt beispielsweise Sand aus der Sahara bis in die Alpen, von Mitteleuropa in die Arktis. Sie spielen eine wichtige, aber widersprüchliche Rolle im Klimageschehen: je nach Form, Farbe und Oberflächenstruktur verstärken oder vermindern sie die globale Erwärmung.
An der Oberfläche der UFP schlägt sich der Wasserdampf der Luft nieder, es bilden sich Tröpfchen und schließlich Wolken, welche die Erderwärmung bremsen.

 

 

Anteile der einzelnen Quellgruppen am PM10

 

Bei der Zusammensetzung des Schwebstaubs zeigen sich enorme standort- und jahreszeitbezogene Unterschiede. In bayerischen Städten, in denen die Grenzwerte überschritten sind, stellt sich die Situation so dar (Beispiel aus drei Münchner Belastungsschwerpunkten): 

50% ( Streuung je nach Messstelle 43 -62%) der Schwebstaubimmissionen stammen aus dem großräumigen überregionalen Hintergrund,
25% (14 - 36%) aus dem lokalen Verkehr, 

und 25% aus der Stadt. 

Neben dem hohen Anteil des großräumigen Hintergrunds kommt dem lokalen Verkehr eine besondere Bedeutung zu.

 

PM10 Anteile in Passau (Luftreinhalteplan 2003)
Bei einem gemessenen Wert von 46 µg/m3 wurden folgende Anteile festgestellt:
Kleiner Exerzierplatz
Regionaler Hintergrund:  24 µg (~ 52%)
Sonstige Einflüsse:        15 - (~ 32%)
Heizungen                      2 - (~ 4%)
Städt. Hintergrundverkehr 0,5 - (~ 1%)
Lokaler Verkehr               4 - (~ 9%)

Mariahilfstrasse Gemessener Wert 44 µg / m3
Regionaler Hintergrund   24 µg (~ 54%)
Sonstige Einflüsse           0 - ( ~ 0%)
Heizungen                      2 - ( ~ 5%)
Städt. Hintergrundverkehr 0,5 - ( ~ 1%)
Lokaler Verkehr             18 - ( ~ 41%)

 

Die dem Luftreinehalteplan entnommenen Anteilangaben für den lokalen Verkehr werden aus der Verkehrsstärke der am Messpunkt vorbeiführenden Straße, der mittleren Windgeschwindigkeit und der Bebauungsgeometrie errechnet. Je enger die Bebauung der Straßen desto größer ist bei gleicher Verkehrsdichte der Anteil des lokalen Verkehrs an der Gesamtbelastung.

Abhängigkeit der Schwebstaubbelastung von der Witterung

 

Winde, Regen und Schnee vermindert die PM10-Belastung, Inversionswetterlagen erhöht sie.
So kann es durchaus sein, dass ein absolutes Verkehrsverbot bei Inversionslage zu keiner schnellen Luftqualitätsverbesserung führt. Umgekehrt kann der Abbau von Schwebstaubemissionen bei starkem Wind und/oder heftigem Regen so stark sein, dass sogar sehr großer Schadstoffeintrag kompensiert wird.
Ein Beispiel dafür ist die Sperrung des Grazer Plabutschtunnels im Januar 2005 für drei Tage. Obwohl der Verkehr über die Stadt umgeleitet werden musste, ist die Schwebstaubbelastung auf Grund der Wetterlage dennoch nicht angestiegen. Als dann das Tunnel wieder geöffnet wurde, trat eine Inversionswetterlage ein, sodass trotz Verringerung des Verkehrs in der Stadt die Schwebstaubkonzentration der Luft dort zunahm.
Die Witterungsabhängigkeit der Schadstoffkonzentration der Luft erklärt auch, warum Überschreitungen der Grenzwerte in den bayerischen Städten fast immer gleichzeitig auftreten.

Grenzwerte

 

Die Schwebstaub-Immissionsgrenzwerte dienen der Risikominimierung. Sie beruhen auf der Annahme, dass es keinen Schwellenwert gibt, oberhalb dessen eine Gesundheitsgefährdung ausgeschlossen ist und unterhalb dessen jedoch eine schädigende Wirkung auftritt. Vielmehr geht man davon aus, dass mit wachsender Schwebstaub-Belastung auch die Gesundheitsgefährdung zunimmt. Von Bedeutung sind dabei die Inhaltsstoffe des Schwebstaubs, insbesondere die Anteile an Ruß und an Schwermetallen.

Die EU hat folgende Grenzwerte festgelegt:
Ein Jahresmittelwert von 40 µg / m3 PM10 darf nicht überschritten werden.
Der Tagesmittelwert von 50 µg / m3 PM10 darf nicht öfter als 35 mal pro Jahr überschritten werden.

In Passau konnte bisher der Jahresmittelwert eingehalten werden, nicht aber die Anzahl der erlaubten Überschreitungen des Tagesmittel. Der Jahresmittelwert müsste auf circa 30 µg / m3 gedrückt werden, um die erlaubte Zahl von 35 Überschreitungen des Tagesmittels zu erreichen.

Angesichts der Schwierigkeiten, die Städte und Ballungsgebiete mit der Grenzwerteinhaltung haben, lockerte die Europäische Kommission geringfügig die bestehenden Vorschriften zur Feinstaubreduktion.
Eine Schonfrist für die Grenzwerteinhaltung PM10 wird unter Einhaltung strenger Auflagen gewährt.
Der Grenzwert PM10 wird nicht wie geplant jedes Jahr um 5µg / m3 verschärft.

Belastung von Innenräumen

 

Verglichen mit den Grenzwerten von PM10 im Straßenraum sind die in Innenräumen gemessenen Werte erschreckend hoch.

Ein Grazer Forschungsteam hat in Innenräumen folgende Werte (PM10 µg/m3) gemessen:
Kindergarten            108
Autowerkstatt          380
Wohnung Vorzimmer 100
Küche                       89
Wohnzimmer             74
Studentenlokal         720

In Gaststätten sind Werte um 1.800 normal.

 

Der Kinderpneumologe Dr. G. Schauerte, Leiter des Instituts für Verhaltensmedizin am Asthmazentrum in Berchtesgaden, hat bei einer Fortbildung für Apotheker am 8.10.2006 in Deggendorf gesagt, dass selbst ein Aufenthalt am Mittleren Ring in München keine Gefährdung für eine Erkrankung an chronischer obstruktiver Bronchitis darstelle. Im Vergleich zum Gefährdungspotential des aktiven und passiven Rauchens sei die Gefährdung durch Schwebstaub an Straßen unbedeutend (es sei denn, man lebt in Städten wie Manila oder Djakarta). So gesehen ist es schon absurd, dass man im Straßenraum strenge Grenzwerte setzt, während in Gaststätten mit einer circa 40-fach größeren Belastung als es im Straßenraum erlaubt ist, die Gesundheitsgefährdung einfach hingenommen wird. Denn der Schwebstaub in Gaststätten mit seinem hohen Anteil an Zigarettenrauchpartikel ist mindestens ebenso toxisch wie der Schwebstaub an Straßen.

Dennoch wäre es falsch, das Schwebstaubproblem zu sehr zu relativieren und die Diskussion der Grenzwerte als "hysterisch" zu bezeichnen, wie es der Bayerische Städtetag getan hat.
Die Diskussion muss geführt werden: die Gesundheitsschäden, die durch Schwebstaub, und darin besonders durch den Anteil an Dieselruß, verursacht werden, sind nun einmal gegeben und es muss alles getan werden, diese Gefährdung zu mindern.

Einklagbarkeit der Grenzwerte

 

Die Grenzwerte sind insofern sehr wichtig, als erst durch die Grenzwertüberschreitungen ein Handlungsbedarf seitens der Politik entstanden ist.

Schon bei der Erstellung des Luftreinehalteplans hat FWG SR K.Schürzinger die Verwaltung gefragt, was sie zu tun gedenke, wenn z.B. ein Bewohner der Mariahilfstrasse erfolgreich auf die Einhaltung der Grenzwerte klage und eine Fahrverbot verlange.

Genau dies hat ein Anwohner der Münchner Landshuter Allee, die wegen der Überschreitungen der Grenzwerte notorisch ist, getan. Die feinstaubgeplagten Städte erwarteten gespannt das Urteil. Das Verwaltungsgericht München billigte aber dem Kläger kein subjektives Recht auf Verkehrsbeschränkungen in seiner Straße zu. Die Feinstaubbelastung sei kein lokal begrenztes Problem und könne folglich auch nicht durch lokale Maßnahmen gelöst werden. Das Hauptverfahren steht allerdings noch aus.

Mittlerweile hat ein Stuttgarter Gericht einen Kläger ein Anrecht auf einen Aktionsplan gegen überhöhte Schwebstaubbelastung zugestanden. Umweltschützer hoffen nun, dass die "reichlich zahnlosen" Luftreinhaltepläne verschärft werden und noch in diesem Jahr in vielen bayerischen Städten Verkehrsbeschränkungen eingeführt werden müssen.

München wappnet sich bereits auf zukünftige Gerichtsverfahren, indem es ein Transitverbot für Lkws und eine Einfahrsperre für alle Dieselkraftwagen ohne Partikelfilter einführen will. Allerdings fehlen noch immer die rechtlichen Grundlagen für solche Maßnahmen.

Gesundheitliche Schäden durch Schwebstaub

 

Die Weltgesundheitsorganisation spricht von 100.000 Toten und 200.000 zu früh Verstorbenen in Europa.

 

J. Heyder, Leiter des Instituts für Inhalationsbiologie in München, hält diese Zahl, die aus einer amerikanischen Studie hochgerechnet ist, für unseriös, weil kein Beweis eines eindeutigen kausalen Zusammenhangs vorliege.

 

R. Dierkmann, Chefarzt für Pneumologie, fordert Augenmaß und weist darauf hin, dass Schwebstaub nur ein Faktor unter potentiell gefährlicheren Umwelteinflüssen sei.

 

Ein Paradigmenwechsel hat insofern stattgefunden, als nun die ultrafeinen Partikel als die gesundheitsschädlichsten Partikel betrachtet werden. Das ist auch der Grund, dass die Teilmasse PM2,5 aus der Masse PM10 in Zukunft gemessen werden muss.

 

Unklar bleibt dabei jedoch, ob und welcher Anteil an ultrafeinen Partikeln überhaupt in den Lungenbläschen verbleibt, um dort Schaden anzurichten zu können. Nach Lehrbuch bleiben größere Partikel in der feuchten Nasenschleimhaut oder in der Bronchien- und Bronchiolenschleimhaut hängen und können dann ausgespuckt oder abgehustet werden. Ultrafeine Partikel werden wieder ausgeatmet. Bei den handelsüblichen Pulverinhalatoren, wie sie an Bronchitis Erkrankte und Asthmatiker benutzen, liegt der Wirkstoff in Partikel von der Größe 1 bis 5 µm vor. Damit diese Wirkstoffpartikel nicht einfach wieder ausgeatmet werden, werden sie an einen grobkörnigen Hilfsstoff von einer Größe von 100 bis 300 µm angebunden ( = adhäsive Pulvermischungen).

 

Partikel des Durchmessers PM10 - und darunter besonders die ultrafeinen Partikel - erhöhen die Morbidität und die Mortalität. Besonders betroffen sind dabei Erkrankungen der Atemwege und des Herz-Kreislauf-Systems.
Sie erhöhen die Anfälligkeit für Infektionen der Atemwege (Lungenentzündung, Bronchitis, Husten) , die zu einem verminderten Gasaustausch und somit zu einem Sauerstoffmangel in bestimmten Körperregionen führen. Das Infarktrisiko steigt.
Das Wahrscheinlichkeit, an Asthma zu erkranken, ist erhöht.
Die erhöhte Durchlässigkeit der Lunge, verursacht durch Partikelbelastung, kann zur Entstehung von Lungenödemen anregen.
Die Abnahme der Lungenfunktion führt zu Verkürzung der Lebenserwartung.
Zu weiteren negativen Gesundheitsauswirkungen von PM10 gehören die krebserregenden Potentiale der inhalierten ultrafeinen Dieselrußpartikel. Viele der PM10 Partikel sind Träger krebserregender Substanzen wie polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, Cadmium, Chrom und andere Schwermetalle.

Forscher stellen das Eindringen ultrafeiner Partikel in den Riechnerv und in das Riechzentrum des Gehirns fest und sehen einen Zusammenhang zwischen Schwebstaubbelastung und Demenz.

Vermeidungsstrategien

 

Die beste technische Lösungsansatz zur Minderung der durch Verkehr verursachten Schwebstaubkonzentration ist ein gesetzlich vorgeschriebener Einbau von Partikelfilter in Dieselautos, durch die der Schwebstaubaustoß um das 10.000-fache bezogen auf die Partikelanzahl verringert werden kann. Serienmäßig eingebaute Partikelfilter verbrennen den Ruß und entsorgen auch die ultrafeinen Partikel, Nachrüstfilter leider nicht.

 

Eine weitere Maßnahme zur Reduzierung der Schadstoffbelastung der Luft ist die Verwendung schwefelfreier Treibstoffe (Biodiesel). Allerdings hat der Biosprit negative Auswirkungen auf den Motor. Die Stadtwerke Passau haben alle Aspekte einer Verwendung von Biodiesel für ihren Buspark untersucht und sind zu dem Ergebnis gekommen, dass die Verwendung von Biodiesel aus finanziellen Erwägungen zurückgestellt werden müsse. Die wenigsten Automobilhersteller geben bei der Beimengung von Biosprit eine Garantie auf Motorteile. Zudem könnte die für einen umfangreichen Gebrauch benötigte Menge an Biodiesel nicht hergestellt werden, da dazu die nötigen Anbauflächen fehlen.

 

Eine weitere Möglichkeit, das Schwebstaubproblem zu verringern, sind Tempolimits. Zum einen verringert sich der Spritverbrauch und zum anderen bedeutet eine hohe Geschwindigkeit eine Zunahme an Ausstoß von Sulfatverbindungen, die im heißen Abgas noch gasförmig sind und deshalb trotz Partikelfilter nicht abgefangen werden können und sich erst außerhalb des Fahrzeugsauspuffs bei Abkühlung bilden.

 

Eine andere Maßnahme zur Verringerung des Schwebstaubs in der Luft ist die Dämpfung der Nachfrage nach motorisierten Individualverkehr (MIV) bei gleichzeitiger Förderung des Öffentlichen Nahverkehrs (ÖPNV). Da der Verzicht auf den Pkw für viele Leute eine schwere Einbuße ihrer Freiheit bedeutet, ist die Erhöhung der Nachfrage nach ÖPNV nur dann möglich, wenn in die Qualität des ÖPNV investiert wird. Erfahrungsgemäß genügt das Angebot an quantitativ und qualitativ verbesserten ÖPNV allein nicht, um Busse und/oder Bahnen zu füllen. Gleichzeitig müssen die Parkmöglichkeiten reduziert und/oder verteuert werden. Dies aber trifft auf den erbitterten Widerstand der innenstädtischen Einzelhändler.

 

Schließlich verbleiben als ultima ratio Verkehrsbeschränkungen und Straßenbenutzungsgebühren wie sie bereits in London und Oslo eingeführt wurden.

Es wäre jedoch falsch zu glauben, der Schwebstaubproblematik käme man allein durch Maßnahmen gegen den Straßenverkehr bei. Zum Beispiel produzieren laut einer Mitteilung des Bundesumweltamtes die mit dem Steigen des Ölpreises immer beliebteren holzbefeuerten Heizungsanlagen 24.000 t Schwebstaub, mehr als alle Motoren in Pkws, Lkws und Motorrädern zusammen, die 22.700 t emittieren. So gesehen dürfte eine Aufklärung darüber, dass das Verheizen von feuchtem Holz oder das Drosseln eines brennenden Holzfeuers solche Heizungsanlagen in wahre Dreckschleudern verwandeln, mehr bewirken als eine Verkehrsbeschränkung.

Fortschreibung des Luftreinhalteplans der Stadt Passau

 

Auf Grund der Überschreitungen der Grenzwerte ist die Stadt aufgefordert, unter Federführung der Regierung von Niederbayern ihren Luftreinhalteplan fortzuschreiben.

Die vorgesehenen zusätzlichen Maßnahmen sind kleine Schritte in Richtung Lösung der Schwebstaubproblematik. Ob sie dazu ausreichen, in Zukunft die Grenzwerte einhalten zu können, ist fraglich.

Als zusätzliche Maßnahmen sollen aufgenommen werden:

Entlastung und Verflüssigung des Verkehrs auf der Franz-Josef-Strauß-Brücke durch den Bau einer Fahrbahn auf der stillgelegten Eisenbahnbrücke

Verflüssigung des Verkehrs durch den Bau einer dritten Fahrbahn in der Äußeren Spitalhofstraße

Durchfahrtsverbot für Lkws über sieben Tonnen in der Innstadt
Optimierung des ÖPNV durch Taktverdichtung während der Stoßzeiten bei gleichzeitiger
Abschaffung von Geisterbussen, die die Umwelt belasten, ohne den MIV zu verringern.
(was die unbedingten Anhänger des ÖPNV auf die Palme bringen wird).

Kauf von Erdgasbussen

Förderung des Fahrradverkehrs

Anschaffung von Magermotoren für die Blockheizkraftwerke

Verlagerung des Schütthafens Racklau nach Schalding

 

Für den Fall, dass die im Luftreinhalteplan vorgesehenen Maßnahmen nachgewiesener Maßen die notwendige Schadstoffreduzierung nicht bewirken können, können laut Luftreinhalteplan auch Fahrbeschränkungen, Fahrverbote, City-Maut und Straßenbenützungsgebühren erlassen werden.

Wenn sich die Verkehrssituation in der Innstadt weiterhin verschlechtert, ist tatsächlich zu überlegen, ob Nicht-Innstädtern bei der Befahrung der Innstadt (hauptsächliche zum Tanken in Achleiten) nicht eine Straßenbenützungsgebühr abverlangt werden sollte. Dies technisch und rechtlich zu bewältigen, ist allerdings eine schwierige (und wahrscheinlich ziemlich teure) Angelegenheit.

Klaus Schürzinger, 8.10.2006

 

An die Vorsitzende des Ausschusses für Umwelt und Energie Frau Bürgermeisterin Dagmar Plenk

 

Antrag auf Messungen PM10 in Innenräumen

 

Sehr geehrte Frau Bürgermeisterin,

 

Gemäß geltendem Grenzwert für PM10 Schwebstaubkonzentration im öffentlichen Straßenraum darf ein Wert von 40 Mikrogramm pro Kubikmeter im Jahresmittel nicht überschritten werden. In Innenräumen werden jedoch sehr viel höhere PM10 Konzentrationen gemessen. In Kneipen zum Beispiel sind Werte von 2.000 Mikrogramm pro Kubikmeter häufig anzutreffen, ein Wert, der den im öffentlichen Straßenraum erlaubten Durchschnittswert um das 50-fache übersteigt. Da der Anteil an Zigarettenrauchpartikel, welcher für die Entstehung einer chronisch obstruktiven Bronchitis die entscheidende schädigende Substanz darstellt, sehr hoch ist, dürfte die PM10 Konzentration in Kneipen durch ihre Zusammensetzung und ihre Höhe mindestens ebenso gesundheitsschädlich sein wie die durch Verkehr verursachte PM10 Konzentration.

Angesichts dieser Tatsache beantrage ich die

 

Durchführung und Veröffentlichung von PM10 Konzentrationsmessungen der Luft in ausgewählten öffentlich zugänglichen Innenräumen. 

 

In folgenden Innenräumen sollte gemessen werden: Gaststätte, Kneipe, Disco, Jugendtreff

 

Obwohl auch in anderen Innenräumen (Büros, Läden; Klassenzimmer, Turnhallen, Werkstätten usw.) in der Regel höhere PM10-Werte als 40 Mikrogramm pro Kubikmeter anzutreffen sind, sollen die Messungen auf mit Zigarettenrauch belastete Innenräume beschränkt bleiben, um die Feinstaubproblematik auf Grund der unterschiedlichen Toxizität der Schwebstaubkonzentrationen nicht zu relativieren. In den zur Messung vorgeschlagenen Innenräumen kann das Problem durch Rauchverbot verhältnismäßig einfach entschärft werden, in anderen nicht.

Der Öffentlichkeit soll dennoch bewusst gemacht werden, dass nicht nur der Schwebstaub an den Straßen, sondern auch der an anderen Orten gesundheitsschädlich ist.

Mit vielem Dank,

 

K. Schürzinger