Schützen die EU-Grenzwerte für Stickoxide und Feinstaub vor Krankheiten, gar Tod? Oder sind sie übertrieben? Während die einen davor warnen, Feinstaub und Stickstoffdioxid zu verharmlosen, kritisiert eine Gruppe von Lungenärztinnen und -ärzten, die Grenzwerte seien willkürlich auf Basis ungeeigneter Forschungsdaten festgelegt worden und letztlich zu streng. Was weiß die Wissenschaft, und was ist strittig?

Feinstaub, Stickoxid, Schwefeldioxid – was ist was?

In Autoabgasen stecken viele Schadstoffe. Zu Feinstaub zählen alle Partikel, die in der Luft schwirren und vor allem aus Sulfat, Nitrat, Ammoniak, Natriumchlorid, Kohlenstoff, mineralischem Staub und Wasser bestehen. Das können Rußpartikel, Reifenabrieb, Plastikteilchen, Dünge- und Abfallrückstände sein. Je nach Größe ist Feinstaub – auf Englisch Particulate Matter, kurz PM – in Fraktionen unterteilt: Unter PM10 versteht man alle Staubteilchen mit einem Durchmesser kleiner als zehn Mikrometer. Daneben gibt es die Feinfraktion im Größenbereich von 2,5 Mikrometern und die ultrafeinen Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 0,1 Mikrometern.

Manchmal werden Stickoxide, kurz NOx, in der öffentlichen Debatte ebenfalls als Feinstaub bezeichnet, per Definition aber bilden sie eine eigene Gruppe (siehe Infobox) und zählen streng genommen nicht dazu. Stickoxide entstehen als Produkte unerwünschter Nebenreaktionen in Verbrennungsprozessen. Zumeist gelangen sie über Verbrennungsmotoren und Feuerungsanlagen für Kohle, Öl, Gas, Holz und Abfälle in die Luft. Es handelt sich dabei um verschiedene gasförmige Verbindungen, die aus den Atomen Stickstoff (N) und Sauerstoff (O) aufgebaut sind. Zu den Stickoxiden zählen daher unter anderem Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid. Sie gelten in den meisten Städten als Luftschadstoff Nummer eins.

Bleibt Schwefeldioxid. Auch hierbei handelt es sich um ein Gas, das beispielsweise austritt, wenn fossile Brennstoffe wie Kohle oder Öl in Flammen aufgehen – etwa um Strom zu erzeugen, Wohnungen zu heizen oder Fahrzeuge anzutreiben.

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Wie schädlich ist Feinstaub?

Kleinste Partikel gelten bislang als besonders gesundheitsschädlich. Überall dort, wo sich besonders viele Staubteilchen in der Luft konzentrieren, ist die Zahl tödlich verlaufender Schlaganfälle, Herzleiden und Atemwegserkrankungen wie Asthma erhöht. Das haben verschiedene epidemiologische Studien aus aller Welt gezeigt (siehe etwa Hum Exp Toxicol: Schwarze, Ovrevik & Låg, 2006 & Environmental Pollution: Kampa & Castanas, 2008).

PM10 kann beim Menschen in die Nasenhöhle eindringen, PM2,5 bis in die Bronchien und Lungenbläschen und ultrafeine Partikel bis in das Lungengewebe und sogar in den Blutkreislauf. Die Folgen reichen von Atemwegsentzündungen über Thrombosen bis hin zu Lungenkrebs (siehe etwa International Journal of Environmental Health Research: Kloog, 2016, Environ Health Perspect: Gharibvand, Lida, et al., 2016 & Environmental Health: Baxter, Crooks & Sacks, 2017).

2015 waren Forscher mit einer Modellrechnung zu dem Ergebnis gekommen, dass 34.000 Deutsche, die im Jahr 2010 einer Erkrankung erlagen, ohne die Feinstaubbelastung noch leben könnten (Nature: Lelieveld et al., 2015). Laut einer Statistik des Umweltbundesamts starben damals 45.000 Menschen an den Folgen der Feinstaubbelastung. Die aktuellsten Zahlen stammen aus dem Jahr 2014: Damals gab es hierzulande demnach 41.100 vorzeitige Todesfälle aufgrund schmutziger Luft.

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Aktuell reden alle von Stickoxiden – warum?

In der Stadtluft galten Stickoxide in den vergangenen Jahren offiziell als größte Gesundheitsgefahr. Giftig sind die Partikel der Gasmischung in jedem Fall.

Vor allem Stickstoffdioxid reizt die Atemwege. Beim Einatmen kommt es mit den Schleimhäuten der Atemwege in Kontakt und kann Studien zufolge Entzündungs- und Umbauprozesse in den feinsten Bestandteilen der Lunge, den Lungenbläschen, in Gang setzen. Dadurch könne im weiteren Verlauf unter anderem der Sauerstoffaustausch behindert werden. Dies könne insbesondere Menschen mit chronischen Atemwegserkrankungen, die nicht selten eine eingeschränkte Lungenfunktion haben, zusätzlich beeinträchtigen.

Langfristig könnten erhöhte Stickstoffdioxid-Konzentrationen unter anderem zu einer Entzündung der Atemwege (Bronchitis), einer Verschlechterung vorbestehender Atemwegserkrankungen (etwa Asthma) und zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen (WHO: Review of evidence on health aspects of air pollution project). Es gilt als belegt, dass wenn die Stickstoffdioxid-Belastung besonders hoch ist, mehr Menschen wegen solcher Krankheiten ins Krankenhaus müssen. Forscher in Jena haben zudem Anfang 2018 in einer Studie berichtet, dass Stickoxide das Herzinfarktrisiko erhöhen (European Journal of Preventive Cardiology: Rasche et al., 2018).

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Sind Dieselabgase besonders schädlich?

Wie sehr aus Dieselmotoren kommende Schadstoffe die Gesundheit beeinträchtigen, ist im Einzelfall nur schwer zu untersuchen. Was sicher ist: Ein Dieselfahrzeug stößt weniger des Treibhausgases Kohlendioxid aus als ein vergleichbarer Benziner. Gleichzeitig jedoch werden bei der Kraftstoffverbrennung im Dieselmotor Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Stickoxide und Partikel erzeugt, die allesamt als Schadstoffe gelten. Weil die Verbrennungstemperatur höher ist, entstehen im Dieselmotor mehr Stickoxide als in einem Ottomotor.

Seit Jahren sind Fachleute vor allem wegen der vergleichsweise hohen Stickoxid-Emissionen von Dieselfahrzeugen besorgt, weil die Verbindungen als gesundheitsgefährdend eingestuft sind.

Andere Experten sehen das Hauptproblem hingegen im Feinstaub, also den Kleinstpartikeln, die etwa bei Verbrennungsprozessen oder beim Reifenabrieb entstehen. Für Arbeitsmediziner Hans Drexler von der Universität Erlangen wäre die Einrichtung von Fahrverbotszonen zudem nichts anderes als "Laborkosmetik", wie er bereits im Oktober 2018 der Nachrichtenagentur dpa sagte. Die davon betroffenen Leute nähmen einfach Umwege, sagt er. "Dadurch werden nur noch mehr Abgase ausgestoßen."

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Worüber wird nun gestritten?

Eine Gruppe von mehr als hundert Lungenärztinnen und -ärzten hat zu Beginn dieser Woche eine kritische Überprüfung der Auswirkungen von Feinstaub und Stickoxiden auf die Gesundheit gefordert. In einer Stellungnahme zweifeln die Mediziner an der wissenschaftlichen Methodik bei der Festlegung der Grenzwerte und fordern eine Neubewertung der Studien. Die aktuellen Grenzwerte seien zu streng. Es gebe derzeit "keine wissenschaftliche Begründung" dafür, schreiben sie in ihrer Stellungnahme.

Die Ärztegruppe kritisiert vor allem, dass die Daten zur Gefährdung von Luftverschmutzung "extrem einseitig" interpretiert würden. Nach ihren Angaben haben andere Faktoren wie Lebensstil, Rauchen, Alkoholkonsum oder Bewegung weitaus stärkere Auswirkungen auf Krankheitshäufigkeit und Lebenserwartung.

Schon vor der Stellungnahme gab es zwei Lager: Die eine Gruppe vertritt die Meinung, die bisherigen Studien würden in Summe darauf hindeuten, dass Abgase äußerst gefährlich unter anderem für den menschlichen Körper sind. Um das gesundheitliche Risiko möglichst gering zu halten, seien niedrige, also strengere Grenzwerte angebracht. Die andere Gruppe – zu der auch die mehr als hundert Lungenärzte gehören – betont, die aktuelle Feinstaub- und Stickoxid-Belastung in der EU führe weder zu Krankheit noch zum Tod. Es gäbe zwar ähnliche Entwicklungen bezüglich der Konzentration von Schadstoffen in der Luft und diversen Erkrankungen, doch der daraus geschlossene Ursache-Wirkungs-Zusammenhang, die Kausalität, sei unhaltbar.

Was die Diskussion erschwert: Beide Parteien beziehen sich auf dieselben Studien – bewerten und interpretieren sie aber unterschiedlich.

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Warum ist es so schwer, die Schädlichkeit zu bestimmen?

Ein Problem aller Daten: Weil die Luftqualität nicht überall durchgehend überwacht wird, lässt sich die Luftverschmutzung nur schwer quantifizieren. Außerdem ist bis heute nur unzureichend erforscht, wie Feinstaub genau Gesundheitsschäden verursacht. Auch welche Konzentration und Zusammensetzung besonders riskant ist, ist kaum bekannt (Nature: Jerrett, 2015).

Das liegt auch an Aufbau und Methodik der Forschungsarbeiten. So gibt es zum einen experimentelle Studien, etwa Zellexperimente und Tierversuche, "um die biologische Wirkungsweise und die Plausibilität des Zusammenhangs von Luftverschmutzung und einzelnen Krankheiten zu belegen", wie die Umweltmedizinerin Barbara Hoffmann im Dezember im Interview mit ZEIT ONLINE erklärt hat.

Ein Problem hierbei: Ergebnisse aus Tierstudien sind nicht eins zu eins auf den Menschen übertragbar. Ein anderes: Es gibt Forscherinnen und Forscher, die überzeugt sind, dass die bisherigen Tier- und zellbiologischen Untersuchungen "nur marginale, unspezifische Effekte durch Feinstaub und NOx" haben – "wenn überhaupt". So schrieb es etwa der Mediziner Dieter Köhler in einem Meinungsbeitrag im Ärzteblatt. Der frühere Präsident der Deutschen Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin (DGP) hatte die Stellungnahme der Lungenärzte initiiert und in der ARD-Talkshow Hart aber fair die Fahrverbote als "völligen Unsinn" bezeichnet.

Gleichzeitig gibt es epidemiologische Untersuchungen. Dabei handelt es sich um Beobachtungsstudien am Menschen unter realen Umweltbedingungen. Sie unterscheiden sich damit grundlegend von experimentellen Studien, in denen Forscherinnen und Forscher Versuchstiere oder Probanden zufällig und kontrolliert Schadstoffen aussetzen.

Eine verzerrte Risikoabschätzung ist auch hier zu beachten. So ist es etwa wichtig, passende Teilnehmerinnen und Teilnehmer zu finden und Störgrößen zu berücksichtigen. Um sicherzustellen, dass die Ergebnisse aussagekräftig sind, gibt es Leitlinien und Empfehlungen zur Sicherung der Guten Epidemiologischen Praxis.

Zu beachten ist nicht nur, ob die Versuche mit Menschen oder Tieren durchgeführt wurden und ob es sich um ein Experiment oder eine Beobachtung handelt, sondern auch, über welchen Zeitraum eine Studie stattgefunden hat. Denn kurzfristige Effekte müssen nicht über längere Zeit bestehen bleiben, gar lebenslange Folgen haben. Ebenso ist es möglich, dass Forscherinnen und Forscher binnen weniger Wochen oder Tage keine Veränderungen infolge eines Schadstoffs beobachten, diese aber nach Monaten oder Jahren sehr wohl auftreten können.

Ein Beispiel für eine epidemiologische Langzeituntersuchung in Deutschland ist die Heinz-Nixdorf-Recall-Studie. Sie wird seit dem Jahr 2000 im Ruhrgebiet durchgeführt und zeigt einen Zusammenhang zwischen chronischer Luftschadstoffbelastung und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. "Bei der Analyse werden Risikofaktoren und Lebensweisen berücksichtigt, sodass der Effekt nicht mehr durch zum Beispiel unterschiedliches Rauchverhalten oder mangelnde sportliche Aktivität erklärt werden kann", schrieb Hoffmann im Mai 2018 im Ärzteblatt.

Trotz aller Unsicherheiten: Die Hinweise darauf, dass Feinstaub in seinen verschiedenen Formen und besonders als kleine Partikel sowie Stickoxide die Gesundheit beeinträchtigen, galten bislang als so stark, dass es seit einigen Jahren europaweit Auflagen gibt. Wie sinnvoll die sind, wird nun wieder debattiert.

Anlässlich des Dieselfahrverbots in Stuttgart sind Teile dieses Artikels bereits in dem Stück "Was Sie über Feinstaub wissen sollten" erschienen.

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