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High Performance Eisen-Luft-Batterien der nächsten Generation, HiLuGen - High Performance Eisen-Luft-Batterien der nächsten Generation

Durchschnittliche jährliche Luftschadstoffbelastung: Modelldaten 2024

Die Luft, die wir atmen, hat direkten Einfluss auf unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden. Um Transparenz über die Luftqualität im Stadtgebiet zu schaffen und gezielte Maßnahmen zur Luftreinhaltung zu unterstützen, hat Berlin eine digitale Luftkarte entwickelt. Diese Karte bietet eine aktuelle und detaillierte Übersicht zur Belastung mit verschiedenen Luftschadstoffen und zeigt auf, wo in der Stadt die Luft besonders rein oder besonders belastet ist. Die Karte basiert auf einem Rastermodell mit 50 m × 50 m großen Zellen . Für jede dieser kleinen Flächen wird die Luftbelastung berechnet und dargestellt. Grundlage hierfür sind die Jahresmittelwerte aus dem Jahr 2024 für drei zentrale Schadstoffe: Stickstoffdioxid (NO₂) Feinstaub PM₁₀ (Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser bis 10 Mikrometer) Feinstaub PM₂,₅ (besonders kleine Partikel bis 2,5 Mikrometer) Die Einstufung der Luftqualität erfolgt anhand von fünf Belastungskategorien , die von „sehr niedriger“ bis „hoher“ Schadstoffbelastung reichen. Entscheidend für diese Einordnung sind nicht willkürliche Werte, sondern die aktuellen Empfehlungen der Weltgesundheitsorganisation . Zusätzlich fließen sogenannte Zwischenziele mit ein – sie markieren Etappen auf dem Weg zu einer Luftqualität, die laut wissenschaftlichem Konsens keine gesundheitlichen Risiken mehr darstellt. Ein Blick auf die Karte zeigt: Die Luftqualität in Berlin ist räumlich sehr unterschiedlich verteilt – und sie betrifft Menschen nicht gleichmäßig. Besonders auffällig ist das Missverhältnis zwischen Flächenanteil und Bevölkerungsverteilung: 48 % der Stadtfläche weisen niedrige Belastungen auf. Das klingt zunächst positiv – doch diese Flächen sind größtenteils unbewohnt oder dünn besiedelt. Nur 15 % der Berliner Bevölkerung lebt dort. Typische Beispiele sind großflächige Naturräume wie der Müggelsee oder der Grunewald , in denen die Luft naturgemäß deutlich besser ist als im urbanen Kerngebiet. Die Mehrheit der Berliner*innen – etwa 74 % – lebt in Gebieten mit „mäßiger“ Luftqualität . Diese Flächen machen nur 46 % der Stadt aus, was zeigt: In vielen dieser Bereiche leben besonders viele Menschen auf vergleichsweise engem Raum. Oft handelt es sich um wohngeprägte Stadtteile in der Nähe stark befahrener Straßen , wo die Luft durch Verkehr belastet ist, aber noch keine extremen Werte erreicht. 6 % der Stadtfläche haben eine erhöhte Luftschadstoffbelastung – das betrifft allerdings 11 % der Bevölkerung . Diese Gebiete befinden sich vor allem entlang großer Hauptverkehrsstraßen, an Verkehrsknotenpunkten oder in dichten innerstädtischen Quartieren mit viel Verkehr und wenig Durchlüftung. Sehr niedrig belastete Bereiche oder Zonen mit vollständiger WHO-Konformität gibt es derzeit nicht in Berlin . Das bedeutet: Auch die besten Luftwerte im Stadtgebiet bleiben noch unter dem Idealwert, den die WHO als gesundheitsunschädlich einstuft. Besonders PM₂,₅ (Feinstaub mit Partikeldurchmesser unter 2,5 Mikrometer) stellt ein ernstzunehmendes Risiko für die Gesundheit dar. Feinstaub PM₂,₅ besteht aus Partikeln mit einem aerodynamischen Durchmesser von höchstens 2,5 Mikrometern. Diese Partikel können tief in die Lungenbläschen (Alveolen) eindringen, während ultrafeine Bestandteile sogar in die Blutbahn übertreten und im gesamten Körper verteilt werden können. Die gesundheitlichen Auswirkungen von PM₂,₅ sind gut dokumentiert und umfassen sowohl kurzfristige als auch langfristige Effekte. Kurzfristig kann eine hohe Belastung Bluthochdruck, Herzrhythmusstörungen sowie vermehrte Krankenhaus- und Notfalleinweisungen verursachen. Langfristige Belastungen führen zu Entzündungen und Zellstress und erhöhen das Risiko für Atemwegserkrankungen wie Asthma, Bronchitis und Lungenkrebs, für Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie Arteriosklerose und Bluthochdruck sowie für Stoffwechselerkrankungen wie Typ-2-Diabetes und neurologische Erkrankungen wie Demenz. Die Beweislage basiert auf Tierversuchen, human-experimentellen Studien und umfassenden epidemiologischen Untersuchungen. Internationale Institutionen wie die US-Umweltschutzbehörde (EPA) erkennen einen kausalen Zusammenhang zwischen PM₂,₅-Exposition und einer erhöhten Gesamtmortalität sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen an. Die WHO stellte 2021 fest, dass ein Anstieg der PM₂,₅-Konzentration um 10 Mikrogramm pro Kubikmeter Außenluft das allgemeine Sterblichkeitsrisiko um 8 Prozent erhöht. Auch das Risiko für Herz-Kreislauf-Todesfälle, Atemwegserkrankungen und Lungenkrebs steigt deutlich. Besonders betroffen sind ältere Menschen, Kinder sowie Personen mit bestehenden Atemwegs- oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Ein sicherer Schwellenwert, unterhalb dessen keine gesundheitlichen Auswirkungen auftreten, konnte bislang nicht ermittelt werden. Daher gilt jede Reduktion der PM₂,₅-Belastung als gesundheitlich vorteilhaft. Um die Belastung zu senken und langfristig WHO-Ziele zu erreichen, setzt Berlin auf ein Bündel an Maßnahmen. Diese betreffen unterschiedliche Lebensbereiche und Akteure – vom einzelnen Haushalt bis zur EU-Ebene. Verkehrspolitik : Umweltzonen sollen besonders belastete Fahrzeuge aus dem hoch verdichteten Innenstadtbereich fernhalten. Tempolimits auf innerstädtischen Hauptstraßen reduzieren sowohl Abgase als auch Aufwirbelungen von Feinstaub. Der Ausbau des öffentlichen Nahverkehrs soll Menschen dazu ermutigen, auf umweltfreundliche Alternativen zum Auto umzusteigen. Heiz- und Energiesysteme : Die Förderung emissionsarmer Heizungsanlagen und die Nutzung von Filtern in Feuerungsanlagen tragen zur Reduktion von Feinstaub bei. Auch der sachgemäße Betrieb von Holzöfen – mit trockenem Holz und richtiger Luftzufuhr – kann die Emissionen deutlich senken. Industrie & überregionale Quellen : Ein Teil der Schadstoffe stammt nicht aus Berlin selbst, sondern wird überregional eingetragen. Deshalb sind auch europaweite Maßnahmen zur Emissionsminderung erforderlich, etwa durch strengere Vorgaben für Industrieanlagen und den internationalen Verkehr. Die digitale Luftkarte ist weit mehr als nur eine Kartensammlung. Sie ist ein Werkzeug für Orientierung, Planung und Kommunikation : Für Bürgerinnen und Bürger macht sie sichtbar, wie sich die Luftqualität im direkten Wohnumfeld gestaltet – und kann damit ein größeres Bewusstsein für Umwelt- und Gesundheitsfragen fördern. Für Verwaltung und Politik liefert sie eine datenbasierte Entscheidungsgrundlage, um gezielt dort anzusetzen, wo die Belastung besonders hoch ist oder wo viele Menschen betroffen sind. Auch bei der Bewertung von Maßnahmen – etwa einer neuen Busspur oder einer verkehrsberuhigten Zone – kann die Karte helfen, Veränderungen objektiv zu messen. Die Berliner Luftkarte ist ein zentraler Baustein einer transparenten, wissenschaftlich fundierten Umweltpolitik. Sie zeigt auf, wo die größten Herausforderungen liegen, wie Luftqualität und soziale Verteilung zusammenhängen – und welche Maßnahmen helfen können, die Gesundheit der Bevölkerung zu schützen. Mit ihrer feinräumigen Auflösung und klaren Bewertungskriterien bringt sie Luftverschmutzung dort ins öffentliche Bewusstsein, wo sie oft unsichtbar bleibt – in der Atemluft unseres Alltags.

nanoCOLT - Langzeitwirkung modifizierter Carbon Black Nanopartikel auf gesunde und vorgeschädigte Lungen^Teilprojekt 3: Trachealepithel und Aufnahme in vivo, Teilprojekt 5: Typ II Pneumozyten

Im Gesamtvorhaben valide Kriterien zur Abschätzung der humantoxischen Wirkung verschiedener synthetischer CBNP-Modifikationen auf verschiedene funktionelle Bereiche gesunder und vorgeschädigter Lungen zu etablieren soll Arbeitspaket 5 den Beitrag für den Alveolarbereich liefern. In Abhängigkeit von der CBNP-Oberflächenmodifikation zielt das Projekt darauf Pathomechanismen der Änderungen des pulmonalen Surfactants und des Metabolismus der charakteristischen alveolaren Typ II Pneumozyten zu ermitteln. Endziel ist die Erstellung eines Kataloges, der den CBNP in Abhängigkeit ihrer Oberflächenmodifikation ein toxisches Potential für die untersuchten Parameter zuschreibt. Für die Untersuchungen werden die in Arbeitspaket 1 hergestellten CBNP im Vergleich zu Referenz- und Vergleichspartikel (Printex-90 und Pyrolyyx-CB) auf gesunde und vorgeschädigte Lungen von Mäusen eingesetzt. Nach 3-monatiger Expositionsdauer werden die exponierten Tiere hinsichtlich ihrer Lungenfunktion untersucht, die Lungen lavagiert und die Typ II Pneumozyten für weitere ex vivo Untersuchungen isoliert. Unter Verwendung von zell- und molekularbiologischen Methoden werden dabei die Integrität und die Regulation des Surfactant- und Antioxidantien-Metabolismus sowie als Ausdruck des Entzündungszustandes die Zytokinexpression und die Regenerationsprozesse bestimmt.

Toxische Wirkung von Nanopartikeln aus Biomassenverbrennung II

Im Folgevorhaben soll der Einfluss von bei der Verbrennung von nachwachsenden Rohstoffen in Kleinfeuerungsanlagen entstehenden Feinstaubs bei dessen Inhalation untersucht werden. Der Hauptaspekt liegt auf dem Zusammenhang zwischen Brenngut (Stückholz/Holzpellets), chemischer Zusammensetzung des Staubs und dessen Toxizität unter Berücksichtigung des Betriebszustands. der Atemwege zurückgehalten zu werden, soll deren Wirkung auf humane Lungenepithelzellen untersucht werden. Hierzu wird ein Expositionssystem verwendet, welches als in-vitro-Modellsystem die Situation in den Alveolen nachbildet, indem es Zellkultursysteme an der Gas-Flüssigkeits-Grenze dem Abgas aussetzt. Das erste Projekt ergab die Notwendigkeit einer erhöhten Abscheiderate, um die Wirkung auf die biochemischen Reaktionen der Zellen im Vergleich zu unbegasten Zellen und Positivkontrollen (submers mit amorphem Kohlenstoff belastete Zellen) eindeutiger identifizieren zu können. Zur besseren Übertragbarkeit ins in-vivo-Modell soll in Erweiterung zum ersten Projekt zusätzlich zur A549 Zelllinie eine Zweite (z.B. NCI-H226, NCI-H460) zum Einsatz kommen. Für eine realitätsnahe Abbildung ist eine Ko-Kultur mit humanen Makrophagen eingeplant. Weiterhin soll untersucht werden, wo sich der Feinstaub nach der Exposition aus der Gasphase auf den Zellen anlagert und ob ein Durchdringen der Zellmembran möglich ist.

Entwicklung einer Technologie zur Restaurierung umweltbedingter Schäden durch Alveolarverwitterungen an Sandsteinen am Beispiel der Dorfkirche Leuba (Sachsen)

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Gegenstand des Projektes war die stark umweltgeschädigte Fassade der Dorfkirche Leuba in Ostritz - St. Marienthal. Die in Zittauer Sandstein gefertigten Fassadenelemente wiesen eine fortgeschrittene Alveolarverwitterung auf. Diese von einer tiefen, das Gefüge nachbildenden Rückverwitterung geprägte Schadensform hatte weite Teile der Sandsteinoberflächen überzogen. Hinsichtlich eines geeigneten Restaurierungskonzeptes war es notwendig, die Verwitterungsprozesse zu erforschen und deren Ursachen zu klären. Von besonderem Interesse war dabei, inwiefern die über Jahrzehnte erhöhten Schadstoffemissionen des benachbarten Braunkohlenkraftwerks die Natursteinverwitterung beeinflusst haben. Möglicherweise könnte dieses Projekt für vergleichbare Fälle Modellcharakter erlangen. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Sowohl aus ästhetischen als auch konservatorischen Gründen bestand die Notwendigkeit, die abgewitterten Sandsteinoberflächen zu ergänzen. Dafür musste allerdings ein Ergänzungsmaterial gefunden werden, das möglichst gut auf die speziellen Bedingungen in diesen Bereichen abgestimmt ist. Mit dieser Zielstellung sollten die Schadensfaktoren mit naturwissenschaftlichen Untersuchungsmethoden (Salzanalyse, Gefügeuntersuchungen, Bohrwiderstandsmessungen, Mikroskopie u.a.) identifiziert werden. In Hinblick auf die notwendigen Forschungskapazitäten war hier eine Zusammenarbeit mit dem Institut f. Diagnostik und Konservierung an Denkmalen in Sachsen und Sachsen-Anhalt e.V. sowie dem Institut für Geotechnik der TU Dresden vorgesehen. Auf der Grundlage der so gewonnenen Erkenntnisse sollte dann ein geeignetes Ergänzungsmörtelsystem entwickelt werden. Dabei wurde mit der Zentralen Objektabteilung der Firma Remmers kooperiert. Die bereitgestellten Mörtel wurden im Herbst 2001 an Probestellen appliziert. Im Sommer 2002 erfolgte dann eine Beurteilung dieser Proben. Da keine erkennbare Schädigung festgestellt wurde, konnte im Sommer 2002 mit der Restaurierung der Akveolarverwitterungsschäden begonnen werden, welche im Oktober des gleichen Jahres abgeschlossen wurde. Die ebenfalls im Rahmen der Turmsanierung stattfindenden statischen Sicherungsmaßnahmen erfolgten kontinuierlich ab August 2001. Fazit Anhand umfangreicher Voruntersuchungen konnten die Ursachen der an der Leubaer Dorfkirche stark ausgeprägten Alveolarverwitterung erforscht werden. Dabei handelt es sich um ein komplexes Zusammenspiel überwiegend umweltbedingter Faktoren. Dazu zählt insbesondere der Schadstoffeintrag aus Mörteln und schwefeldioxidbelasteter Luft, der zur Bildung des Schadsalzes Magnesiumsulfat führte. Deutliche Gefügeinhomogenitäten innerhalb der Sandsteinquader begünstigen die Verwitterung und verursachen das typische Schadensbild. Um den weiteren Verwitterungsfortschritt spürbar zu bremsen, wurde ein Verschluss der Alveolen mit einem Steinergänzungsmörtel notwendig. ...

Charakterisierung von ultrafeinen Partikeln für den Arbeitsschutz - Toxikologie ultrafeiner Partikeln

Tierexperimente zeigen, daß der Vorschlag der DFG einer Erfassung nur der ultrafeinen Partikeln kleiner 200 nm nicht ausreicht, um die Gefährdung durch ultrafeine Stäube am Arbeitsplatz adäquat abzuschätzen. Vielmehr müssen für eine vollständige Charakterisierung zusätzlich die alveolengängigen Aggregate und Agglomerate erfaßt und hinsichtlich ihrer Biobeständigkeit, d.h. sowohl bezüglich des Zerfalls in Primärteilchen als auch der Löslichkeit, bewertet werden. Weiterhin ist zu prüfen, in welcher Menge mechanisch erzeugte Stäube ultrafeine Partikeln im Vergleich mit technisch wichtigen reinen U-Aerosolen (Rauchen) besitzen, bzw. unter welchen Umständen diese vernachlässigt werden können. Eine derartig umfassende Analyse kann prinzipiell mit der hochauflösenden analytischen Rastertransmissionselektronenmikroskopie (ARTEM) im Verbund mit gravimetrischen Verfahren erfolgen. Untersucht werden sollen Schweißrauche als wichtiges Paradigma ultrafeiner Aerosole im Vergleich zu Dieselruß, Carbon Black und durch mechanische Bearbeitung erzeugten Gesteinsstäuben. Luftprobenahmen sollen zunächst an den Prüfständen des Instituts für Gefahrstoffforschung (IGF) der Bergbau - Berufsgenossenschaft, Bochum, erfolgen. Bestimmt werden soll hierbei sowohl die Massenkonzentration der einatembaren (E) als auch der alveolengängigen (A) Fraktion sowie insbesondere die Teilchenkonzentration im Vergleich von ARTEM-Analyse und simultanen Messungen der ultrafeinen (U) Fraktion mit einem Kondensationskeimzähler mit vorgeschaltetem Differentialmobilitätsanalysator (Scanning mobility particle sizer, SMPS von TSI). Später sollen weitere Luftprobenahmen an Arbeitsplätzen, und zwar an ca. 10 Schweißerarbeitsplätzen beim Elektro-, Autogen- und Schutzgasschweißen sowie an je 2 Arbeitsplätzen mit Dieselrußemission und Carbon Black und an einem Arbeitsplatz bei der Bearbeitung von Natursteinen erfolgen. Für eine ARTEM-Analyse unmittelbar an den beaufschlagten Filtern (direkte Präparation) sind kurzzeitige Probenahmen erforderlich, die eine auswertbare Filterbelegung gewährleisten, so daß Primärteilchen, Aggregate und Agglomerate noch einzeln differenzier- und analysierbar sind. Bei längerer Probenahme wird die Filterbeaufschlagung in wäßrige Suspension überführt, aus der dann in einer Verdünnungsreihe weitere Filter beaufschlagt werden können (indirekte Präparation).

Analyse der bronchoalveolären Proteine als Indikatoren einer durch inhalative Noxen bedingten Zellschädigung im terminalen Lungengewebe

Untersuchungen ueber den Gehalt an polycyclischen, aromatischen (karzinogenen) Kohlenwasserstoffen im Schwebestaub und im Sedimentstaub auf der Vegetation im

Mit Hilfe eines Kaskadenimpaktors werden in Abhaengigkeit von der Distanz zu einer Autobahn der Schwebestaub fraktionniert (bronchiengaengig, alveolengaengig, etc.) gesammelt und auf folgende kanzerogene Kohlenwasserstoffe (PAH) untersucht: Fluoranthen, Benzofluoranthen, Benzo(a)pyren, Benzo(e)pyren, Indeno(1,2,3)ed-pyren, Benzo(ghi)perylen, Anthanthren und Coronen. Die gleichen Substanzen und Blei werden auch in 'Pflanzenoberflaechen'-Wachsplatten bestimmt, die in verschiedenen Abstaenden von der Autobahn exponiert sind.

Feinstaub (PM 2,5)

Wirkungen von Feinstaub (PM2,5) Bei den luftgetragenen Partikeln PM2,5 handelt es sich um Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser kleiner gleich 2,5 µm. Während Partikel PM 10 bis in die Bronchien und Bronchiolen gelangen können, können Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser kleiner als 2,5 µm bis in die Lungenbläschen (Alveolen) transportiert werden. PM 2,5 wird daher auch als „alveolengängiger“ Staub bezeichnet. Diejenige Fraktion des Feinstaubes, deren aerodynamischer Durchmesser zwischen 10 und 2,5 µm liegt, werden „grobe (coarse) Partikel“ genannt. Ultrafeine Partikel (PM 0,1) als Bestandteil von PM10 und PM2,5 können von den Lungenbläschen (Alveolen) in die Blutbahn übertreten und so im Körper verteilt werden und andere Organe erreichen. Feinstaub PM2,5 wirkt sich negativ auf den Gesundheitszustand des Menschen aus. Dies konnte anhand einer Vielzahl von Untersuchungen nachgewiesen werden. Die Erkenntnisse zu den Kurz- und Langzeitwirkungen durch Feinstaub PM2,5 wurden anhand von Tierversuchen, human-experimentellen Untersuchungen sowie aus umweltepidemiologischen Studien gewonnen. PM2,5 verursacht Entzündungen und Stress in menschlichen Zellen. Bei einer langfristigen Belastung können schädliche Effekte auf die Atemwege (z. B. Asthma, verringertes Lungenwachstum, Bronchitis, Lungenkrebs), das Herz-Kreislaufsystem (z. B. Arteriosklerose, Bluthochdruck, Blutgerinnung), den Stoffwechsel (z. B. Diabetes Mellitus Typ 2) und das Nervensystem (z. B. Demenz) hervorgerufen werden. Eine kurzfristige hohe Belastung verursacht Bluthochdruck, Herzrhythmusvariabilität sowie Krankenhaus- und Notfalleinweisungen insbesondere aufgrund von Herz-Kreislauferkrankungen. Ferner führt Feinstaub zu einer erhöhten Sterblichkeit. Umweltepidemiologische Studien zeigen oftmals klarere Verknüpfungen zwischen der Exposition gegenüber PM2,5 und schädlichen Gesundheitseffekten als dies für PM10 der Fall ist. Nach der amerikanischen Umweltbehörde EPA gibt es einen kausalen (ursächlichen) Zusammenhang zwischen der langfristigen Belastung gegenüber PM2,5 und der Gesamtmortalität sowie Herz-Kreislauf-Effekten. Einen wahrscheinlich kausalen Zusammenhang sieht die EPA zwischen der langfristigen PM2,5-Belastung und Atemwegseffekten, Krebs sowie Effekten auf das Nervensystem. Hinsichtlich der kurzfristigen Belastung gegenüber PM2,5 besteht nach EPA ein kausaler Zusammenhang zur Gesamtmortalität sowie zu Herz-Kreislauf-Effekten. Einen wahrscheinlich kausalen Zusammenhang gibt die EPA an für die kurzfristige PM2,5-Belastung und Atemwegseffekte. Laut Weltgesundheitsorganisation (WHO 2021) lässt sich bei einem langfristigen Anstieg der PM2,5-Konzentration um 10 μg pro m³ Außenluft eine Erhöhung des Sterblichkeitsrisikos (alle Todesursachen) um 8 % feststellen. Für Herz-Kreislauf-Sterblichkeit, Atemwegssterblichkeit und Lungenkrebssterblichkeit konnte eine entsprechende Zunahme des Risikos um 11 %, 10 % und 12 % ermittelt werden. Das Umweltbundesamt hat unter Verwendung des Konzeptes der Umweltbedingten Krankheitslast (engl. Environmental Burden of Disease, EBD) das Gesundheitsrisiko, das mit der Feinstaubbelastung durch PM2,5 für die Bevölkerung verbunden ist, abgeschätzt. Demnach konnten für das Jahr 2018 rund 6 % der Krankheitslast für chronisch obstruktive Lungenerkrankungen, 7 % der Lungenkrebs-Krankheitslast, 11 % der Schlaganfall-Krankheitslast und jeweils 10 % der Krankheitslast für ischämische Herzerkrankungen und Diabetes Mellitus Typ 2 in Deutschland auf die Belastung durch PM2,5 zurückgeführt werden. Ferner konnte gezeigt werden, dass für das Jahr 2018 in Deutschland insgesamt 15.642 Todesfälle auf die Belastung durch Feinstaub PM2,5 zurückzuführen sind. Zudem wurde vom UBA abgeschätzt, dass Feinstaub im Jahr 2018 in Deutschland für ca. 290.700 verlorene gesunde Lebensjahre, verursacht durch Todesfälle verlorene Lebensjahre (engl. Years of Life Lost due to death; YLLs) und mit gesundheitlichen Einschränkungen gelebte Jahre (engl. Years Lived with Disability; YLDs) verantwortlich ist. Ein großer Teil dieser Krankheitslast durch Feinstaub PM2,5 (rund 71 %) entfällt auf die Mortalität, jedoch wurden auch ca. 84.800 gesunde Lebensjahre verloren, weil Menschen durch die jeweiligen Erkrankungen in einem Zustand eingeschränkter Gesundheit gelebt haben. Insgesamt ist davon auszugehen, dass PM2,5 einen deutlichen Beitrag zu den schädlichen Gesundheitseffekten beim Menschen leistet. Im Vergleich mit Feinstaub PM10 findet sich für Feinstaub PM2,5 ein stärkerer Beitrag an den beobachteten gesundheitlichen Wirkungen. Zur Risikogruppe hinsichtlich einer Belastung gegenüber Feinstaub PM2,5 gehören ältere Menschen, Kinder sowie Vorerkrankte, d. h. Personen mit bestehenden Atemwegs- und Herz-Kreislauferkrankungen sowie Asthmatiker. Ein Schwellenwert, unterhalb dessen nicht mehr mit gesundheitsschädlichen Wirkungen zu rechnen ist, kann für PM2,5 nach aktuellem Kenntnisstand nicht angegeben werden. Dies bedeutet, dass jede Maßnahme zur Reduzierung der Belastung durch PM2,5 in der Außenluft von großem Nutzen für die Gesundheit der Bevölkerung ist. Bewertungsmaßstäbe Zur Prüfung, ob für PM2,5 im Rahmen der Genehmigung und Überwachung von Anlagen nach nach BImSchG und TA Luft der Schutz der menschlichen Gesundheit sichergestellt ist, sind ermittelte Immissionen mit dem Immissionswert der TA Luft von 25 µg/m 3 (Mittelungszeitraum: Jahr) zu vergleichen. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat in ihren Global Air Quality Guidelines (2021) für PM2,5 Luftgüterichtwerte (Air Quality Guidelines) und Zwischenziele (Interim targets) aufgestellt, um eine bessere Luftqualität zu erreichen: Tabelle: PM 2,5 Luftgüterichtwerte (Air Quality Guidelines) und Zwischenziele (Interim targets) der Weltgesundheitsorganisation (WHO Global Air Quality Guidelines 2021) Jahresmittelwert [µg/m³] 24-Stunden-Mittelwert [µg/m³] (99. Perzentil; zulässige Überschreitungshäufigkeit: 3 bis 4 Tage/Jahr) Zwischenziel 1 35 75 Zwischenziel 2 25 50 Zwischenziel 3 15 37,5 Zwischenziel 4 10 25 Luftgüte-Richtwert 5 15 Weiterführende Publikationen Informationen zu Feinstaub und seinen Wirkungen auf die Gesundheit des Menschen finden sich u. a. auch in den folgenden Publikationen: WHO global air quality guidelines. Particulate matter (PM 2,5 und PM 10 ), ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide. Geneva: World Health Organization; 2021. Licence: CC-BY-NC-SA3.0IGO. Orellano, P. et al. (2020): Short-term exposure to particulate matter (PM 10 and PM 2,5 ), nitrogen dioxide (NO 2 ) and ozone (O 3 ) and all-cause and cause-specific mortality: Systematic review and meta-analysis. Environment International 142 (2020) 105876. Chen, J. und Hoek, G. (2020): Long-term exposure to PM and all-cause and cause-specific mortality. A systematic review and meta-analysis. Environment International 143 (2020) 105974. U.S. EPA. Integrated Science Assessment (ISA) for Particulate Matter .U.S. Environmental Protection Agency, Office of Research and Development, Center for Public Health and Environmental Assessment, Research Triangle Park NC, EPA 600 R-19/188, December 2019. Wichmann 2018: Expertise zu gesundheitlichen Risiken von Stickstoffdioxid im Vergleich zu Feinstaub und anderen verkehrsabhängigen  Luftschadstoffen – Bewertung durch internationale Expertengruppen Expertise LANUV 2010: Gesundheitliche Wirkungen von Feinstaub und Stickstoffdioxid im Zusammenhang mit der Luftreinhalteplanung LANUV 2005: Feinstaub-Kohortenstudie Frauen NRW Voss, J. U./Hassauer, M. (2004): Teilprojekt "Risikoberechnung zum Einfluss verkehrsbedingter Luftschadstoffe und Straßenverkehrslärm auf die Gesundheit exponierter Personen" . In: Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit Nordrhein-Westfalen. Vorbeugender Gesundheitsschutz durch Mobilisierung der Minderungspotentiale bei Straßenverkehrslärm und Luftschadstoffen. Hrsg.: Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen, Düsseldorf. Voss (2009): Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit Nordrhein-Westfalen , Evaluation der Luftreinhaltepläne Ruhrgebiet und Düsseldorf – Exposition und gesundheitliche Wirkungen, Hrsg.: Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen, Düsseldorf. Stand: Juli 2023

Stickstoffdioxid

Wirkungen von Stickstoffdioxid (NO2) Als Reizgas mit stechend-stickigem Geruch wird NO 2 bereits in geringen Konzentrationen wahrgenommen. Die Inhalation ist der einzig relevante Aufnahmeweg. Die relativ geringe Wasserlöslichkeit des NO 2 bedingt, dass der Schadstoff nicht in den oberen Atemwegen gebunden wird, sondern auch in tiefere Bereiche des Atemtrakts (Bronchiolen, Alveolen) eindringt. Stickstoffdioxid kann die menschliche Gesundheit nachhaltig schädigen. Wirkungen im Atemtrakt bei niedrigeren Konzentrationen sind u. a. durch eine Erhöhung des Atemwegswiderstandes, Lungenfunktionsänderungen, Beeinträchtigung der Infektionsabwehr und morphologische Schädigungen der Lunge gekennzeichnet. Neben diesen Effekten werden als Konsequenzen einer chronischen Belastung fibrotische Veränderungen (krankhafte Vermehrungen des Bindegewebes) sowie die Ausbildung eines Emphysems genannt. Zu den gesundheitsschädlichen Wirkungen nach inhalativer Aufnahme von Stickstoffdioxid liegen eine Vielzahl von einzelnen Untersuchungen und eine Reihe von Übersichtsarbeiten vor. Die Erkenntnisse zu den Kurz- und Langzeitwirkungen von Stickstoffdioxid wurden anhand von Tierversuchen, human-experimentellen Untersuchungen (Kammerexperimenten) und vor allem aus epidemiologischen Studien gewonnen. Die Ergebnisse der umweltepidemiologischen Studien, in denen der mögliche Zusammenhang zwischen der Außenluftbelastung der Bevölkerung durch NO 2 und kurz- und langfristigen Wirkungen auf die menschliche Gesundheit untersucht wurde, lassen sich wie folgt zusammenfassen: Hinsichtlich der Kurzzeitwirkungen konnten in verschiedenen Studien Zusammenhänge zwischen einer Erhöhung der NO 2 -Belastung und einer Zunahme der Gesamtsterblichkeit (alle Todesursachen), der Herz-Kreislauf-bedingten Sterblichkeit, der Krankenhausaufnahmen und Notfall-Konsultationen aufgrund von Atemwegserkrankungen und Asthma sowie der Krankenhausaufnahmen aufgrund chronischer Bronchitis ermittelt werden. Zu den Langzeitwirkungen liegen verschiedene umweltepidemiologische Untersuchungen vor. In diesen konnte bei Zunahme der langfristigen NO 2 -Belastung insb. eine Zunahme der Sterblichkeit (alle Todesursachen, Herz- und Atemwegserkrankungen, Lungenkrebs) sowie eine Zunahme der Häufigkeit von kardiovaskulären Erkrankungen, chronischen Atemwegsbeschwerden bei Erwachsenen, Hustenepisoden und Bronchitis bei Schulkindern, chronischer Bronchitis bei Kindern mit diagnostiziertem Asthma und Lungenfunktionsverschlechterungen bei Schulkindern festgestellt werden. Inwieweit die in umweltepidemiologischen Studien für Stickstoffdioxid beobachteten Wirkungen auch durch andere, mit NO2 korrelierte Einzelschadstoffe mitbedingt sind, ist nicht abschließend abgeklärt. NO 2 ist als ein Indikator für verkehrsbedingte Schadstoffe anzusehen. Es liegen aber berechtigte Hinweise auf eine eigenständige Wirkung von NO 2 auf die Gesundheit des Menschen vor. Insgesamt ist davon auszugehen, dass NO 2 einen wesentlichen Beitrag zu den schädlichen Gesundheitseffekten beim Menschen leistet. Eine Einstufung hinsichtlich der Kausalität des Zusammenhanges zwischen der NO 2 -Exposition und den verschiedenen Wirkendpunkten wurde u. a. von der US-amerikanischen Umweltbehörde EPA (Environmental Protection Agency) vorgenommen. Die Beweiskraft zwischen respiratorischen Erkrankungen und der kurzzeitigen Exposition gegenüber NO 2 stuft die EPA als hoch ein und spricht von einem kausalen Zusammenhang. Einen wahrscheinlich kausalen Zusammenhang erkennt die EPA für respiratorische Effekte nach langfristiger Belastung. Für kardiovaskuläre Effekte (Kurzzeit), kardiovaskuläre Effekte (Langzeit) sowie Krebs wird ein möglicher kausaler Zusammenhang gesehen. Auch hinsichtlich der Gesamtmortalität (Kurzzeit) und Gesamtmortalität (Langzeit) spricht die EPA von einem möglichen kausalen Zusammenhang mit der NO 2 -Exposition. Für Stickstoffdioxid kann nach aktuellem Kenntnisstand kein Schwellenwert benannt werden, bei dessen Unterschreiten langfristige Wirkungen von NO 2 auf den Menschen ausgeschlossen werden können. Dies legt den Schluss nahe, dass eine möglicherweise übersehene Wirkungsschwelle nur im niedrigen Konzentrationsbereich liegen kann. Für besonders empfindliche Personen scheint die Wirkungsschwelle sehr tief zu liegen. Bewertungsmaßstäbe Zur Bewertung von Stickstoffdioxid-Immissionen im Rahmen der Genehmigung und Überwachung von Anlagen nach BImSchG stehen die Immissionswerte der TA Luft von 40 µg/m 3 (Mittelungszeitraum: Jahr) und 200 µg/m 3 (Mittelungszeitraum: 1 Stunde) zur Verfügung. Für letzteren gilt eine zulässige Überschreitungshäufigkeit von 18 Stunden im Jahr. Die Immissionswerte der TA Luft für Stickstoffdioxid basieren auf den entsprechenden Grenzwerten der 1. Tochterrichtlinie der EU "Richtlinie 1999/30/EG des Rates vom 22. April 1999 über Grenzwerte für Schwefeldioxid, Stickstoffdioxid und Stickstoffoxide, Partikel und Blei in der Luft". Diese wurde mittlerweile in die Richtlinie 2008/50/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 21.5.2008 über Luftqualität und saubere Luft für Europa überführt. In der Richtlinie VDI 2310 Blatt 12 Maximale Immissions-Werte zum Schutz des Menschen; Maximale Immissions-Konzentrationen für Stickstoffdioxid“ wird zur Beurteilung der kurzfristigen Wirkungen von NO 2 auf den Menschen für Wohngebiete, die im Allgemeinen repräsentativ für die Belastungssituation der Bevölkerung sind, ein 24-h-MIK-Wert von 50 µg NO2/m 3 festgelegt. Da sich, insbesondere aus epidemiologischen Studien, kein Schwellenwert für langfristige NO 2 -Wirkungen auf den Menschen ableiten lässt, wird von der Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN, unter Gesichtspunkten der gesundheitlichen Vorsorge, für langfristige Belastungen in Wohngebieten ein Jahresmittelwert in Höhe von 20 µg NO 2 /m 3 für anstrebenswert gehalten. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat in ihren Global Air Quality Guidelines (2021) den aktuellen Kenntnisstand zu den gesundheitlichen Wirkungen von Stickstoffdioxid dargestellt und daraufhin einen Luftgüterichtwert von 10 µg/m³ als Jahresmittelwert festgelegt. Zudem wurden sogenannte Zwischenziele von 40 µg/m³ (Zwischenziel 1), 30 µg/m³ (Zwischenziel 2) und 20 µgm³ (Zwischenziel 3) definiert. Ferner hat die WHO einen Luftgüterichtwert von 25 µg/m³ als 24-Stunden-Mittelwert festgelegt. Dieser ist als 99. Perzentil definiert und darf maximal an 3 bis 4 Tagen im Jahr überschritten werden. Auch wurden Zwischenziele definiert, 120 µg/m³ als Zwischenziel 1 und 50 µg/m³ als Zwischenziel 2. Weiterhin gilt der 1-Stunden -Mittelwert von 200 µg/m³ der WHO Air Quality Guidelines for Europe – Global Update (2005). Aktuelle Messwerte Das Landesamt für Natur, Umwelt und Klima stellt für NRW kontinuierlich aktualisierte Messwerte für Stickstoffdioxid zur Verfügung. Weiterführende Publikationen Informationen zu Stickstoffdioxid und seine Wirkungen auf die Gesundheit des Menschen finden sich u. a. auch in der folgenden Publikation: WHO global air quality guidelines. Particulate matter (PM2,5 und PM10), ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide. Geneva: World Health Organization; 2021. Licence: CC-BY-NC-SA3.0IGO. Orellano, P. et al. (2020): Short-term exposure to particulate matter (PM10 and PM2,5), nitrogen dioxide (NO2) and ozone (O3) and all-cause and cause-specific mortality: Systematic review and meta-analysis. Environment International 142 (2020) 105876. Huang, S. et al. (2021): Long-term Exposure to Nitrogen Dioxide and Mortality: A Systematic Review and Meta-analysis. Sci Total Environ. 2021 Jul 1; 776: 145968. United States Environmental Protection Agency (EPA) (2008): Integrated Science Assessment for Oxides of Nitrogen – Health Criteria. EPA/600/R-08/071, July 2008. World Health Organization (WHO) (2013): Review of evidence on health aspects of air pollution – REVIHAAP Project. Technical Report. WHO Regional Office for Europe, Copenhagen Kutlar Joss, M., Dyntar, D. und Rapp, R. (2015): Gesundheitliche Wirkungen der NO2-Belastung auf den Menschen. Synthese der neueren Literatur auf Grundlage des WHO-REVIHAAP Berichts. Schweizerisches Tropen- und Public Health-Institut. Im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt (BAFU). Mai 2015. Umweltbundesamt (UBA) Wichmann 2018: Expertise zu gesundheitlichen Risiken von Stickstoffdioxid im Vergleich zu Feinstaub und anderen verkehrsabhängigen Luftschadstoffen – Bewertung durch internationale Expertengruppen.

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