Feinstaub (PM10)
Feinstaub
Kurzinformation des Umweltbundesamtes

Völlig ungewartetes Dieselfahrzeug ohne Partikelfilter (Halter: Herr Dr. Volker J. Garmisch-Partenkirchen)

Einführung

Der in der Atemluft verteilte Feinstaub schädigt die menschliche Gesundheit. Zu seinen wichtigsten Quellen gehören Dieselmotoren, Feuerungsanlagen und der Schüttgutumschlag. Neuere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass diese, für das Auge kaum sichtbaren Partikel schon in kleinsten Mengen gefährlich sind. Für Feinstaub kann deshalb keine Wirkungsschwelle angegeben werden. Auch bei geringen Feinstaubkonzentrationen muss noch mit Wirkungen gerechnet werden. Nimmt die Feinstaubkonzentration in der Atemluft zu, steigt die Zahl der Menschen, die wegen Erkrankungen der Atemwege und des Herz-Kreislauf-Systems in Krankenhäuser eingewiesen werden. Der Arzneimittelverbrauch und die Häufigkeit der Asthmaanfälle nehmen zu, vorzeitige Todesfälle treten gehäuft auf.
 

Herkunft

Die Schwebstaubkomponente PM10 macht im Mittel ca. 80 % der Masse des Gesamtstaubs aus. PM10 entsteht hauptsächlich bei Verbrennungsprozessen aus stationären und mobilen Quellen, bei Industrieprozessen wie z.B. der Zementherstellung sowie bei der Behandlung und beim Transport staubender Güter. PM10 wird aber auch aus Gasen (z.B. Stickoxiden, Schwefeloxiden, Ammoniak) gebildet und hat natürliche Quellen. Staubteilchen mit einem Durchmesser von weniger als10 µm transportieren adsorbierte toxische Luftschadstoffe als Aerosole in tiefere Lungenbereiche und entfalten dort ihre Schadwirkung auf Atemwege und Herz/Kreislaufsystem. Daher treten Feinstäube in der gesundheitspolitischen Diskussion immer mehr in den Vordergrund.
 

Belastungssituation

Verbesserungen in der Anlagen- und Luftreinhaltetechnik haben zu einer erheblichen Verminderung, insbesondere der größeren Staubpartikel, geführt. Die langjährigen Messungen belegen einen deutlichen Rückgang der Gesamtstaub-Konzentrationen. Bundesweit treten heute großräumig PM10-Jahresmittelwerte zwischen 20 und 40 µg/m³, lokal um 50 µg/m³ auf. Der in der EU-Richtlinie 1999/30/EG (und in der 22. BImSchV) festgelegte Grenzwert von 40 µg/m³ als Jahresmittelwert - der seit 1.1.2005 einzuhalten ist – wird momentan noch nicht durchgängig bundesweit eingehalten.

Situationen hoher PM10-Tagesmittelwerte mit deutschlandweiten flächigen Überschreitungen des seit 2005 einzuhaltenden 24 Stunden-Grenzwertes von 50 µg/m3 sind in den letzten Wintern episodisch aufgetreten. Dieser Kurzzeitgrenzwert wurde 2003 an ca. 38 Prozent der Messstationen nicht eingehalten. Mit 132 Tagen wurden an der Station Augsburg/Königsplatz die häufigsten Überschreitungen des Tagesmittelwertes von 50 µg/m³ registriert. Platz 2 bis 5 nehmen in dieser Rangliste die Stationen Hannover/Verkehr (129 Tage), München/Stachus (123 Tage), Braunschweig/Verkehr (123 Tage) und Passau/Kleiner Exerzierplatz (121 Tage) ein. Die höchsten Tagesmittelwerte wies Braunschweig/Verkehr (226 µg/m³) auf, gefolgt von Halle/Verkehr (207 µg/m³) und Schwandorf/Wackersdorfer Straße (196 µg/m³). Die Plätze 6 und 9 belegen die bayerischen Städte Regensburg/Rathaus (192 µg/m³) und Passau/Kleiner Exerzierplatz (181 µg/m³). Auch bei den höchsten Jahresmittelwerten befinden sich leider vier bayerische Städte unter den ersten sieben: Hannover/Verkehr (49,2 µg/m³), Augsburg/Königsplatz (47,1 µg/m³), Berlin Charlottenburg-Stadtautobahn (47,1 µg/m³), Braunschweig/Verkehr (46,8 µg/m³), Passau/Kleiner Exerzierplatz (46,3 µg/m³), Nürnberg/Bahnhofstraße (46,2 µg/m³) und München/Stachus (45,5 µg/m³).
 

Einfluss der Wetterlage

Für PM10-Episoden in allen betrachteten Jahren gilt: Die Höhe der PM10-Belastung wird in starkem Maße von den meteorologischen Bedingungen geprägt und beeinflusst. Entscheidend dabei ist, wie schnell sich in die Atmosphäre eingebrachte Schadstoffe (hier Stäube) in ihr ausbreiten und verdünnen können. Besonders bei winterlichen, windschwachen Hochdruckwetterlagen, die in der Regel dann auch mit Temperaturinversionen verbunden sind, wird der Austausch der Luft stark eingeschränkt und nicht selten auf eine Schicht mit weniger als 1000 m Mächtigkeit in der Vertikalen begrenzt.

Die Häufigkeit des Auftretens solcher Wetterlagen mit stark reduziertem Austausch ist eine der bestimmenden Größen für die Höhe der PM10-Belastung. In Verbindung mit über mehrere Tage andauernden Wetterlagen, bei denen der Luftaustausch der unteren Schicht der Atmosphäre von den darüber liegenden Schichten abgekoppelt ist, kann es zusätzlich zu einer häufig durch Ferntransporte verstärkten Akkumulation des Feinstaubes innerhalb der Grundschicht der Atmosphäre kommen.

Beobachtungen zeigen, dass jedoch nicht nur bei winterlichen Hochdruckwetterlagen ungünstige Austauschbedingungen eine Erhöhung der PM10-Belastung bewirken, sondern dass auch bei sommerlichen Hochdruckwetterlagen der Austausch reduziert wird und dies zu einer Zunahme der PM10-Belastung führen kann, jedoch gegenüber vergleichbaren Lagen im Winter deutlich schwächer ausgeprägt.
 

Regionaler/überregionaler Anteil

Eine Analyse in Mecklenburg-Vorpommern zeigte, dass der überregionale Anteil an der PM10-Gesamtimmission an den Verkehrsmessstationen an nahezu allen Episodentagen über 70 % lag und der lokal/regional verursachte Anteil demnach maximal 30 % betrug.

Ein lokaler und regionaler Anteil von 20 bis 30 % an der Gesamtbelastung in den Episoden wird für Mitteldeutschland durch die Ergebnisse aus Thüringen, Berlin und Brandenburg bestätigt. Ähnliche Prozentzahlen für den lokalen und regionalen Anteil ergeben sich auch für die in Südwestdeutschland gelegenen Länder, auch wenn hier die Zahl der Episodentage geringer als in den nordöstlichen Ländern ist.

Die Analysen der Länder zeigen als gemeinsames Merkmal für die untersuchten Episoden, dass die Tagesmittelwerte der PM10-Konzentration bei winterlichen austauscharmen Hochdruckwetterlagen mit schwachen Winden aus östlichen und südöstlichen Richtungen ansteigen. Das bedeutet, dass für die Entstehung von PM10-Belastungssituationen sowohl die Anreicherung von PM10 in einer stagnierenden Luftmasse im lokalen und regionalen Maßstab von Bedeutung ist, aber auch Ferntransporte von mit PM10 vorbelasteter Luft aus benachbarten Industrieregionen eine Rolle spielen.
 

Zusammenfassung
 

Gemäß der Richtlinie 1999/30/EG gelten ab 2005 EU-weit folgende Grenzwerte für den Schutz der menschlichen Gesundheit
 
Der PM10-Tagesmittelwert von 50 µg/m³ darf nicht öfter als 35mal im Jahr überschritten werden.
Der PM10-Jahresmittelwert darf 40 µg/m³ nicht überschreiten.

 

Für die Jahre 2000 bis 2003 können folgende Aussagen zur PM10-Immissionssituation in Deutschland getroffen werden
 
Hohe PM10-Tagesmittelwerte mit Überschreitungen von mehr als 35 Tagen des ab 2005 einzuhaltenden Grenzwertes treten deutschlandweit, flächig, nicht nur an hoch belasteten Stationen (hot spots) auf.
An extrem belasteten Stationen liegt die Zahl der Überschreitungen der Schwelle von 50 µg/m³ ca. um den Faktor 3 über den zulässigen 35 Überschreitungen.
Der Wert von 50 µg/m³ wird in einzelnen Fällen um den Faktor 5 bis 7 überschritten.
Situationen flächiger, hoher PM10-Belastung treten episodisch auf.
Überschreitungen der Schwelle von 50 µg/m³ im Tagesmittel werden auch außerhalb von Episoden - nicht flächig – beobachtet.

 

 

 

Ursachen hoher PM10-Belastung
 
Die Höhe der PM10-Belastung wird in starkem Maße von den meteorologischen Bedingungen geprägt. Entscheidend dabei ist, wie schnell sich in die Atmosphäre eingebrachte Schadstoffe (hier Partikel) in ihr ausbreiten und verdünnen können. Weiterhin spielen Niederschlagsprozesse (nasse Deposition) eine Rolle.
Hochdruckwetterlagen im Winter, die in der Regel mit Temperaturinversionen verbunden sind, schränken den Austausch der Luft stark - nicht selten auf eine vertikale Schicht von weniger als 1000 m – ein. Die Häufigkeit des Auftretens windschwacher Wetterlagen ist nach dem Ferntransport innerhalb reduzierter Mischungsschichthöhen eine bestimmende Größe für die PM10-Belastung.
PM10 entsteht hauptsächlich bei Verbrennungsprozessen aus stationären und mobilen Quellen, bei Industrieprozessen sowie bei der Behandlung und beim Transport staubender Güter. PM10 wird auch aus Gasen gebildet und hat natürliche Quellen. Hauptverursacher für lokale Spitzen ist der Verkehr.
In den Wintermonaten ist die Emission von Partikeln durch vermehrte Energieproduktion und Heizaktivitäten erhöht. In Verbindung mit über mehrere Tage andauernden winterlichen, windschwachen Hochdruckwetterlagen, bei denen der Luftaustausch der unteren Schicht der Atmosphäre von den darüber liegenden Schichten abgekoppelt ist, kann es zusätzlich zum Ferntransport zu einer Anreicherung der Partikel innerhalb der Grundschicht kommen.
Die Beobachtungen der letzten 4 Jahre (2000 – 2003) zeigen, dass auch bei sommerlichen Hochdruckwetterlagen der Luftaustausch reduziert sein kann und dies zu einer Zunahme der PM10-Belastung führen kann, die jedoch gegenüber vergleichbaren Wetterlagen im Winter deutlich schwächer ausgeprägt ist.

Quelle: Auszüge aus dem Bericht des Umweltbundesamts „Episodenhafte PM10-Belastung in der Bundesrepublik Deutschland in den Jahren 2000 bis 2003“

 

zurück zum Seitenanfang
 
zurück zur Übersicht Feinstaub
zurück zur Übersicht Luftschadstoffe
weiter zu Schadstoffe A - Z