Forscher des PSI

Eines der grössten Gesundheitsrisiken: Feinstaub in Städten ist gefährlicher als auf dem Land

Kaspar Dällenbach forscht am PSI.

Kaspar Dällenbach forscht am PSI.

Forschende des PSI haben mit einem internationalen Team herausgefunden, was den Feinstaub so schädlich macht.

Feinstaub ist eines der grössten Gesundheitsrisiken, die von Luftverschmutzung ausgehen. Er ist laut Schätzungen verschiedener Studien jährlich für mehrere Millionen Todesfälle verantwortlich. Damit zählen schlechte Luftqualität und Feinstaub neben Bluthochdruck, Rauchen, Diabetes und Übergewicht zu den fünf wichtigsten Gesundheitsrisikofaktoren. Was Feinstaub so gefährlich macht, ist allerdings noch nicht genau bekannt. Forschende des Paul-Scherrer-Instituts (PSI) haben nun in einem internationalen Team herausgefunden, dass die Menge an Feinstaub nicht die allein ausschlaggebende Grösse darstellt, wenn es um Gesundheitsrisiken geht.

«Bei der Studie interessierten uns vor allem zwei Punkte», sagt Kaspar Dällenbach von der Forschungsgruppe Gasphasen- und Aerosolchemie am PSI. «Erstens, welche Quellen in Europa für das sogenannte oxidative Potenzial des Feinstaubs verantwortlich sind, und zweitens, ob das Gesundheitsrisiko des Feinstaubs durch dessen oxidatives Potenzial verursacht wird.» Als oxidatives Potenzial des Feinstaubs wird die Fähigkeit bezeichnet, Antioxidantien abzubauen, was zur Schädigung von Körperzellen und -gewebe führen kann.

Regulierung der Menge des Feinstaubes genügt nicht

In einem ersten Schritt setzten die Forschenden Zellen aus den menschlichen Atemwegen, sogenannte bronchiale Epithelzellen, Feinstaubproben aus und überprüften deren biologische Reaktion. Stehen die Zellen unter Stress, geben sie einen Signalstoff für das Immunsystem ab, der im Körper Entzündungsreaktionen in Gang setzt. Die Forschenden konnten zeigen, dass Feinstaub mit erhöhtem oxidativem Potenzial die Entzündungsreaktion der Zellen verstärkt. Dies legt die Vermutung nahe, dass das oxidative Potenzial bestimmt, wie schädlich der Feinstaub ist. Zwar sei die kausale Verbindung zwischen erhöhtem oxidativem Potenzial und einer Gesundheitsgefährdung noch immer nicht eindeutig nachgewiesen, so Dällenbach. «Die Studie ist aber ein weiterer Hinweis darauf, dass dieser Zusammenhang tatsächlich besteht.»

Zusätzlich sammelten die Forschenden Feinstaubproben an verschiedenen Standorten in der Schweiz. Sie analysierten mit Hilfe einer am PSI entwickelten Massenspektrometrietechnik die Zusammensetzung des Feinstaubs. Das damit gewonnene chemische Profil jeder Feinstaubprobe lässt auf die Quelle schliessen, aus der sie stammt. Ausserdem bestimmten Kollegen in Grenoble an den gleichen Proben dessen oxidatives Potenzial, um einen Hinweis auf dessen Gefährlichkeit für die Gesundheit zu erhalten.

Danach bestimmten die Forschenden das oxidative Potenzial für alle relevanten Emissionsquellen. Auf Grundlage dieser experimentellen Daten berechneten sie in einem Computermodell, an welchen Orten Europas das höchste oxidative Potenzial durch Feinstaub übers Jahr hinweg herrscht, und identifizierten vor allem Ballungsräume wie die französische Hauptstadt Paris oder die Po-Ebene in Norditalien als kritische Regionen.

«Unsere Ergebnisse zeigen, dass das oxidative Potenzial des Feinstaubs und die Feinstaubmenge nicht durch dieselben Quellen bestimmt werden», so Dällenbach. Der grösste Teil des Feinstaubs besteht aus Mineralstaub und sogenannten sekundären anorganischen Aerosolen. Das oxidative Potenzial des Feinstaubs bestimmen dagegen vor allem sogenannte anthropogene sekundäre organische Aerosole, die hauptsächlich aus Holzfeuerungen stammen, und Metallemissionen aus Bremsen- und Reifenabrieb des Strassenverkehrs.

Auch fanden die Forschenden heraus, dass die Bevölkerung im urbanen Raum nicht nur einer höheren Feinstaubmenge ausgesetzt ist, sondern dass der Feinstaub in diesen Regionen ein höheres oxidatives Potenzial hat und deswegen gesundheitsschädlicher ist als Feinstaub im ländlichen Raum. «Unsere Ergebnisse zeigen, dass alleine die Regulierung der Feinstaubmenge unter Umständen nicht zielführend sein könnte», sagt Dällenbach. Zudem lasse eine Studie der Universität Bern vermuten, dass Bevölkerungsgruppen mit Vorerkrankungen besonders von Massnahmen zur Verringerung der Feinstaubbelastung profitieren könnten. (az)

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