Gefährdung der Gesundheit durch Feinstaub und NOx

Norbert Englert(Umweltbundesamt Berlin)

Wien, 6. Juni 2005

Schwebstaub

• ist ein Gemisch aus vielen verschiedenen Komponenten

• mit örtlichen Unterschieden und zeitlichen Schwankungen

Partikel-EigenschaftenKorngröße bzw. aerodynamischer Durchmesser

Masse

Form

Oberfläche

Anzahl

Aggregatzustand

chemische Zusammensetzung

Löslichkeit

Herkunft

UF

Korngröße

UF

PM 2,5

Korngröße

UF

PM 2,5 PM 10

Gröbere Partikel

Korngröße

UF

PM 2,5 PM 10 TSP

Korngröße

Einfluß der Korngröße Je größer die Partikel, desto weiter oben im Atemtrakt werden sie abgefangen.  Nur ein kleiner Teil der Partikel, die größer als 10 µm sind, kann in den Thorakalbereich vordringen, und in die Alveolen gelangen fast nur Partikel, die kleiner als 2-3 µm sind. 

Aufbau des AtemtraktesAnatomische Strukturen Bereiche Volumen Oberfläche

Nase / Nasopharynx Mund / Oropharynx Laryngopharynx

Larynx Stimmbänder Larynx

Trachea Bronchien Bronchiolen terminale Bronchiolen respiratorische Bronchiolen

Alveolen

Extrathorakal- bereich

Tracheobronchial- bereich

Alveolar- bereich

80 ml 0,05 m²

160 ml 0,27 m²

200 ml 7,5 m²

4400 ml 100 m²

Gesundheitliche Wirkungen

• Mortalität (gesamt, Ursachen-spezifisch)

• Krankenhausaufnahmen wegen Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen

• Morbidität (Erkrankungen)

• Lungenfunktion

• funktionelle Endpunkte,

z.B. Herzfrequenzvariabilität (HRV)

Zeitreihenstudien

Kohortenstudien

D e a t h s i n G r e a t e r L o n d o nW P D L o g a n : M o r t a l i t y i n t h e L o n d o n F o g I n c i d e n t , 1 9 5 2T h e L a n c e t , F e b 1 4 , 1 9 5 3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150

200

400

600

800

1000

1200

1400

Mort./d atmosph. poll. mg/m³ 12/1952

2,0

0,4

0,8

1,2

1,6

2,4

Stärke der Assoziation

Wirkungsendpunkt RR für PM10 (10 µg/m³) (95%-Konfidenzintervall)

Husten 0,999 (0,987-1,011)

Untere Atemwegs-symptome

1,008 (1,000-1,016)

Respiratorisch bedingte Krankenhausaufnahmen

1,006 (1,000-1,011)

Mortalität 1,006 (1,004-1,008)

Anderson et al. WHO 2004

Zeitreihenstudien

Kohortenstudien

Stärke der Assoziation

Wirkungsendpunkt RR für PM2,5 (10 µg/m³) (95%-Konfidenzintervall)

Mortalität (Dockery, ...) 1,14 (1,04 - 1,24)

Mortalität (Pope, ...) 1,07 (1,04 - 1,11)

WHO AQG, 2000

Mortalität (Pope,... 2002) 1,06 (1,02 - 1,11)

Kohortenstudien (Mortalität):

Lebenserwartung

pro 10 µg/m³ PM 2,5

um ca. 0,7 Jahre

vermindert

Gesamt-Mortalität Cardiopulm. Mort. Lungenkrebs0

2

4

6

8

10

12

14

16

Rauchen

PM 2,5

RR

Höchst- vs. geringstbelastete Stadt in der ACS Studie (24,5 µg/m³ PM2,5)

Raucher (Männer und Frauen kombiniert, 22 Zigaretten/Tag über 33,5 Jahre,

Beginn im Alter unter 18

PM vs. RauchenACS Studie (Pope et al., 1995, 2002)

Ausbildung

TM CV Resp Lu Ca Sonst.Ca Andere 0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8 ACS H-

ACS H

ACS H+

RR Mortalität

(1) Zusammenfassung PM

• Partikel wirken sich nachteilig auf die Gesundheit aus.

• Epidemiologische Studien zeigen Assoziationen zwischen allen Staubfraktionen und gesundheitlichen Endpunkten.

• Eine Schwelle, unterhalb derer keine Wirkungen mehr zu erwarten sind, kann nicht angegeben werden.

(2) Zusammenfassung PM

• Staub enthält Komponenten, die in enger Beziehung zu gesundheitlichen Wirkungen stehen.

• Es gibt gute Gründe für die Annahme, daß nicht alle Partikel gleich sind im Hinblick auf gesundheitliche Effekte.

• Zur Zeit scheint es jedoch klug zu sein, keine Fraktion der inhalierbaren Partikel außer Acht zu lassen.

Stickstoffoxide

• Bei Emission hoher Anteil von NO (Stickstoffmonoxid)

• Hauptsächlich von Interesse NO2 (Stickstoffdioxid)

2 NO + O2 2 NO2 (1)

NO2 +O2 NO + O3 (2a)NO2 +O2 NO + O3 (2b)

NO2 NO3- (3)

Sekundärpartikel

Tierexperimente

Wirkungen bei > 940 µg/m³

Kontrollierte Humanstudien

Bronchiale Reagibilität ab 190–375 µg/m³

Folinsbee Toxicol Ind Health 8 (1992) 273-283

Epidemiologie Innenraum

Atemwegssymptome bei Kindern+20 % bei NO2 30 µg/m³

Hasselblad J Air&Waste Manage Assoc 42 (1992) 662-671

Epidemiologie Außenluft

Mortalität (Zeitreihenuntersuchungen)

RR 1,028 bei NO2 von 46 µg/m³ (Ein-Schadstoff-Modell; in Modellen mit mehreren Schadstoffe n.s.)

Stieb J Air&Waste Manage Assoc 52 (2002) 470-484

Mortalität (Kohortenstudien)

In ACS-Studie kein Zusammenhang

(1) Health Aspects of Air Pollution WHO 2004:

The review concluded that there is evidence from toxicological studies that long-term exposure to nitrogen dioxide at concentrations higher than current ambient concentration has adverse effects.

(2) Health Aspects of Air Pollution WHO 2004:

Nevertheless, uncertainty remains about the significance of nitrogen dioxide as a pollutant with a direct impact on human health at current ambient air concentrations in the EU, and there is still no firm basis for selecting a particular concentration as a long-term guideline for nitrogen dioxide.

Zusammenfassung NO2

• Stickstoffoxide sind am Entstehen von Ozon und Sekundärpartikeln beteiligt

• Bei hohen NO2-Konzentrationen nachteilige Wirkungen

• Bei umweltrelevanten Konzentrationen eigenständige Wirkung oder Indikator?

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !