Literaturstudie zu Vorkommen

undGesundheitlicher Relevanz von

Feinstaub in Innenräumen

Schlagworte: Feinstaub, Partikel, Innenraum,BRonchitis, Halskratzen, Hustenreiz

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Inhaltsverzeichnis

Definitionen

Feinstaub lässt sich sowohl als Partikelanzahl pro Luftvolumen ("Anzahlkonzentration") als auch als Partikelmasse pro Luftvolumen ("Massenkonzentration") definieren und quantifizieren. Qualitativ wird Feinstaub nach Partikelgrößen und deren Abscheideverhalten im menschlichen Atemtrakt charakterisiert.

Im Einzelnen unterscheidet man

• ultrafeine Partikel (UP) mit einem Durchmesser von 0,001 - 0,1 µm. UP haben im Feinstaub einen Anteil an der Anzahlkonzentration von 80 - 90 Prozent, während ihr Anteil an der Masenkonzentration in der Regel unter 5 Prozent liegt. UP sind alveolengängig und werden zu mehr als 50 Prozent in der Lunge abgeschieden.
• Feinstaub PM 2,5 mit einem Durchmesser von 2,5 µm. PM 2,5 deckt in der Anzahl- wie in der Massenkonzentration den größten Teil des atmosphärischen Feinstaubs ab. Er ist alveolengängig und wird deshalb auch als "alveolengängiger Feinstaub" bezeichnet. Er wird zu 50 Prozent in der Lunge abgeschieden.
• Feinstaub PM 10 mit einem Durchmesser bis 10 µm. PM 10 wird zu 50 Prozent im thorakalen Atemtrakt abgeschieden und deshalb auch als "inhalierbarer Feinstaub" bezeichnet.
• Grobstaub mit einer Partikelgröße > 10 µm bis maximal 50 µm. Partikel mit größerem Durchmesser können nur noch sehr kurz oder gar nicht in der Schwebe gehalten werden. Die Grobstaubklasse wird auch als Total Suspended Particulates (TSP) oder Gesamtstaub bezeichnet.

UP, PM 2,5 und PM 10 haben Aufenthaltszeiten in der Schwebe von Wochen bis Tagen, TSP sedimentiert in Stunden bis Minuten.

Abb.1: Partikeldefinitionen und Größenbereiche umweltrelevanter Partikel [Krug 2003]

Vorkommen

Vorkommen Außen

Die Arbeitsgruppe "Wirkungen von Feinstaub auf die menschliche Gesundheit" der Kommission "Reinhaltung der Luft im VDI und DIN" nennt in ihrem Statusbericht "Bewertung des aktuellen wissenschaftlichen Kenntnisstandes zur gesundheitlichen Wirkung von Partikeln in der Luft" (Kappos et al., 2003) folgende typischen Konzentrationsbereiche von PM 10 für 2001 an deutschen Messstationen:

Hinweise auf die zeitliche Entwicklung der Feinstaubbelastung in Deutschland sowie auf die Unterschiede zwischen ländlicher und städtischer Besiedlung gibt Abb. 2.

Abb 2: Entwicklung der PM10-Immissionen seit 1997 an verschiedenen Messstationen in Nordrhein-Westfalen - Trend der gravimetrisch bestimmten Jahresmittelwerte. Für zwei Messstationen (Meidrich und Eifel) sind für 2000 und 2001 auch die entsprechenden PM2,5-Werte in die Grafik eingetragen. Für die Vorjahre liegen keine PM2,5-Messwerte vor. [Quelle: Kappos et al., 2003]

Vorkommen Innen

Für die Feinstaubbelastung in Innenräumen liegt aus den letzten 15 Jahren eine Vielzahl von Arbeiten vor, von denen wir die uns am aussagekräftigsten erscheinenden in Tab. 2 zusammengestellt haben.

Die Feinstaubbelastungen in Innenräumen reichen demnach von ca. 10 µg/m³ in Nichtraucher-Wohnungen bis zu ca. 1000 µg/m³ an Büroarbeitsplätzen. Eine in 2005 vom Deutschen Allergie- und Asthmabund (DAAB) in Auftrag gegebenen Studie nennt für die Feinstaubbelastungen in Wohnungen Werte zwischen 5 und 280 µg/m³. Grob geschätzt übersteigen also die Feinstaubbelastungen im Innenraum die Feinstaubbelastungen im Außenbereich um den Faktor 1,5 bis 2. Da der Mensch erheblich mehr Zeit in Innenräumen als im Freien verbringt, ist die Feinstaubbelastung in Innenräumen von weit größerer gesundheitlicher Bedeutung als die Feinbstaubbbelastung im Außenbereich. Verschärft wird diese Gewichtung noch durch Hinweise darauf, dass Innenraum-Feinstaub über ein höheres toxisches Potenzial verfügt als der außerhäusige Feinstaub (vgl.: Toxikologie).

Zusammensetzung von Feinstaub-Partikeln

In Tab. 3 sind die wichtigsten Bestandteile des atmosphärischen Feinstaubs (PM 10) aufgeführt.

Im Vergleich wird deutlich, dass die städtische Verdichtung menschlicher Aktivitäten wie Gewerbe und Verkehr vorrangig zu einer Erhöhung des organischen Anteils am atmosphärischen Feinstaub führt. Bei der Betrachtung der Zusammensetzung des Innenraum-Feinstaubs im Vergleich mit der Zusammensetzung des atmosphärischen Feinstaubs ergibt sich eine weitere Verschiebung zugunsten des organischen Anteils.

Die Feinstaubbelastung in Innenräumen speist sich zu ca. 50 Prozent aus atmosphärischem Feinstaub, der beim Luftaustausch mit der Außenluft in den Innenraum transportiert wird. Weitere ca. 50 Prozent speisen sich aus Koch- und Verbrenungsaktivitäten, aus Tabakrauch und kondensierten Emissionen schwerflüchtiger Chemikalien aus Bau- und Einrichtungsmaterialien. In Büroräumen sind überdies die Emissionen von Kopierern, Druckern u.ä. bedeutende Feinstaub-Quellen.

Epidemiologie

Epidemiologische Untersuchungen zum Einfluss der Feinstaub-Belastung der Luft auf die menschliche Gesundheit sind sehr zahlreich und von hoher Qualität. Sie beziehen sich bislang allerdings ausschließlich auf die Feinstaub-Belastung der Außenluft.

Kurzzeitige Anstiege der Feinstaubbelastung (PM2,5/PM10) um 10 µg/m³ führen demnach zu einem Anstieg der Mortalität in der Gesamtbevölkerung von 0,3 - 1,6% (WHO, 1996). Besonders gefährdet sind Menschen mit Asthma und chronischer Bronchitis sowie Kleinkinder und ältere Menschen.

In der Langzeitbelastung sind erhöhte Belastungen im Jahresmittel mit erhöhter Prävalenz der Bronchitis verbunden. Heinrich et al (2002) berichten, dass ein Anstieg der Feinstaub-Belastung um 10 µg/m³ im Jahresmittel zu einer Erhöhung der Bronchitis-Prävalenz bei Kindern um etwa 20 - 40 Prozent führt.

Übereinstimmend herrscht die Ansicht vor, dass ein Schwellenwert, unterhalb dessen eine Feinstaub-Belastung als gesundheitlich unbedenklich betrachtet werden könnte, nicht angegeben werden kann.

Toxikologie

Untersuchungen zum toxischen Potenzial von Feinstaub wurden sowohl mit atmosphärischem Feinstaub als auch mit Feinstaub aus Innenräumen durchgeführt. Sie zeigen neben zytotoxischen und neurotoxischen Wirkungen insbesondere ausgeprägte Reizwirkungen auf die oberen und unteren Atemwege.

Mücke et al (1999) haben in 51 Münchener Haushalten und als Referenz zeitgleich im Freien Feinstaub-Sammlungen vorgenommen und die Proben mittels biologischer Testsysteme auf zytotoxische und mutagene Wirkungen untersucht. Die Zytotoxizitäz der Außenluft war in der Münchener Innenstadt am höchsten und nahm zu den Vororten hin ab. In zwei Dritteln der untersuchten Haushalte war der Innenraum-Feinstaub toxischer als der atmosphärische Feinstaub. Die Erhöhung betrug im Mittel 33 Prozent. Raucherhaushalte unterschieden sich extrem von Nichtraucherhaushalten. In Raucherhaushalten war die Toxizität des Feinstaubs gegenüber Nichtraucherhaushalten um das Dreifache erhöht. Im Mutagenitätstest war der Feinstaub in 11 von 51 Haushalten positiv, während von 51 atmosphärischen Referenzproben lediglich 5 positiv waren.

Pan et al. (2000) haben in einem Kammertest Versuchspersonen einer Feinstaub-Belastung (PM 20/Bürostaub) von 394 µg/m³ ausgesetzt, deren Partikelspektrum bei 1 - 2 µm ein Maximum aufwies. Dabei beobachteten sie die folgenden signifikanten Effekte:

• Halskratzen
• Hustenreiz
• trockene Nase
• feuchte Gesichtshaut
• Konzentrationsschwäche
• Kopfschmerz

Mølhave et al (2000) haben ebenfalls in einem Kammertest Versuchspersonen Feinstaub (TSP/Bürostaub) ausgesetzt und mit verschiedenen Feinstaub-Konzentrationen gearbeitet ( 7 µg/m³; 136 µg/m³; 390 µg/m³). Diese Arbeitsgruppe nennt folgende signifikanten und dosisabhängigen Effekte:

• Geruchsbelästigung; Wahrnehmung der Luft als "schlecht"
• Augenreizungen
• Nasenreizungen
• Kopfschwere, über die Exposition hinaus anhaltend
• Schwitzen

Von den Autoren dieser Studie wird für die genannten Effekte eine Schwellenkonzentration von < 140 µg/m³ vermutet.

Regulation

Die TA Luft nennt in Vollzug einer entsprechenden EU-Richtlinie für atmosphärischen Feinstaub (PM 10) einen Grenzwert für von 40 µg/m³ im Jahresmittel, wobei im Tagesmittel 50 µg/m³ nicht überschritten werden sollen. Ab 2010 sollen im Jahresmittel 20 µg/m³ nicht mehr überschritten werden.

Die amerikanische Umweltbehörde EPA nennt für PM 2,5 im Außenbereich einen Grenzwert von 25 µg/m³ im Jahresmittel.

Für die Feinstaub-Belastung in Innenräumen ist uns gegenwärtig nur eine amtliche Empfehlung aus Norwegen bekannt. Sie weist für PM 2,5 im 24h-Mittel eine Konzentration von < 20 µg/m³ aus.

Zusammenfassung

Feinstaubbelastungen im Innenraum sind von hoher Bedeutung für Gesundheit und Wohlbefinden von RaumnutzerInnen insbesondere dort, wo diese sich für viele Stunden täglich in den selben Räumen aufhalten. In Kindergärten, Schulen und Büros sollte beim Auftreten der vorgenannten Beschwerden aus dem Atemwegs- und neurologischen Bereich, die häufig auch als "Sick-Bulding-Syndrom" (SBS) zusammengefasst werden, die Feinstaubbelastung kontrolliert und ggf. Abhilfe geschaffen werden.

Das ARGUK-Umweltlabor hilft Ihnen hierbei, ebenso wie bei allen sonstigen innenraumhygienischen Fragestellungen, gerne weiter.

Literatur

Girman JR, Womble SE, Ronca EL (1995) Developing baseline information on buildings and indoor air quality (BASE '94) In: Maroni M (Ed) Part II. Environment Pollutant Measurements and Occupant Perceptions. Proceedings of Healthy Buildings '95, Milan, Italy, pp 1311-1316.

Heinrich J, Grote V, Peters A, Wichmann HE (2002) Gesundheitliche Wirkungen von Feinstaub: Epi-demiologie der Langzeiteffekte. Umweltmed Forsch Prax, 7 (2), pp 91-99.

Kamens R, Lee, CL, Wiener R, Leith D (1991) A study to characterize indoor particles in three non-smoking homes. Atmospheric Environment 25 A, pp 939-948.

Kappos A, Bruckmann P, Eikmann T, Englert N, Heinrich U, Höppe P, Koch E, Metz, N, Rauchfuss K, Rombout P, Schabronath J, Schulz-Klemp V, Spallek MF, Wichmann HE, Kreylink WG, Krause GHM (2003) Bewertung des aktuellen wissenschaftlichen Kenntnisstandes zur gesundheitlichen Wir-kung von Partikeln in der Luft. Umweltmed Forsch Prax 8 (5), pp 257-278.

Kemp Pl, Dingler P, Nerumeister HG (1998) Particulate matter intervention study: a casual factor of building related symptoms in an older building. Ondoor Air 8, pp 153-171.

Krug HF (2003) Nanopartikel: Gesundheitsrisiko, Therapiechance? Nachrichten aus der Chemie, 51, Dezember 2003.

Menzies R, Tamblyn RM, Hanley J, Nunes F, Tambyl RT (1993) Impact of exposure to multiple con-taminents on symptons of sick building syndrome. In: Ilmarinen R, Jaakola J, Seppanen O (Eds), Pro-ceedings of Indoor Air '93, Vol 1, pp 363-368.

Mølhave L, Kjaergard SK, Attermann J (2000) Sensory and other neurogenic effects of exposures to airborne office dust. Atmosphere Environment, 34, pp 4755-4766.

Mücke W, Blum M, Hunstein R, Ritter U (1999) Toxikologische Untersuchungen des Luftstaubs in Innenräumen bei gleichzeitiger Erfassung der Außenluft. Gefahrstoffe / Reinhaltung der Luft 08/1999.

Pan Z, Mlhave L, Kjaergard SK (2000) Effects on Eyes and Nose in Humans after Expirimental Ex-posure to Airborne Office Dust. Indoor Air, 10, pp 237-245.

Shaugnhessy RJ, Brennan T, Ligman BK, Fischer EJ, Turk BH, Harrison J (1995) Indoor and outdoor respirable suspended particles in schools across the United States. In: Maroni M (Ed) Proceedings of Healthy Buildings '95, Milan, Italy, pp 499-506.

Skov B, Valbjrn O, DISG (1990) The Danish Town Hall Study - A one-year follow-up. In: Walkins-haw D (Ed), Proceedings of Indoor Air '90, Ottawa, Canada, Vol 1, pp 787-791.

Spengler JO, Dockury WA, Turner WA, Wobson JM, Ferris BG (1981) Long term measurements of respirable sulfates and particles inside and outside homes. Atmospheric Environment 15, pp 23-30.

WHO (World Health Organisation) (1996) Update and revision of the WHO air quality guidelines for Europe - European Center for Environment and Health, Bilthoven, The Netehrland Vol 6 Classical.