Unsere Luft. Norbert Metz
Sonneneinstrahlung ist wesentlich an der Ozonbildung beteiligt und trägt zur chemischen Umwandlung organischer Substanzen bei. Die Globalstrahlung beträgt in Deutschland durchschnittlich 100 bis 130W/m², woraus sich eine Jahressumme von durchschnittlich 900 bis 1200kWh/m² ergibt. Dabei sind die höchsten Werte im Nordosten und im Süden zu finden. Zum Vergleich: In Spanien etwa liegt die Globalstrahlung bei durchschnittlich 230W/m². Unter Globalstrahlung versteht man die gesamte an der Erdoberfläche auf eine horizontale Empfangsfläche auftreffende Solarstrahlung.
Im Sommer ist die Einstrahlung dabei um das 5-fache höher als im Winter. Die Höhe der Sonneneinstrahlung ist abhängig von der Bewölkung, der Tageslänge und der Höhenlage über dem Meeresspiegel.
UV-Strahlung
Die UV-Strahlung spielt bei photochemischen Reaktionen und der Ozonbildung eine Rolle. Im Jahr 1993 haben das Bundesamt für Strahlenschutz BfS und das Umweltbundesamt den Betrieb an den vier Stationen des UV-Messnetzes in Zingst (Ostseeküste), Langen (Rheingraben bei Frankfurt), Schauinsland (Südschwarzwald) und Neuherberg (Stadtrand von München) aufgenommen. Später wurde das Messnetz zusammen mit dem Deutschen Wetterdienst (DWD) und assoziierten Institutionen, wie der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin in Dortmund (BAuA), der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) mit der Station in Westerland/Sylt, dem Meteorologische Observatorium Lindenberg, dem Bayerischen Landesamt für Umwelt (LfU) mit der Messstation in Kulmbach, und der Niedersächsische Gewerbeaufsicht mit den Stationen in Rinteln und Norderney, zu einem bundesweiten UV-Messnetz ausgebaut.13
Jahreszeiten
Neben den schon angeführten Einflüssen werden Abgasemissionen durch verschiedene Heizgewohnheiten, die Verwendung offener Kamine in Innenräumen sowie die Außentemperatur beeinflusst. Im Winter sind die Werte von NO, NO2, PM10, PM2,5 und CO daher deutlich ungünstiger.14
Die Ausführungen zur Meteorologie sind sehr vereinfacht dargestellt; sie sollen lediglich ihre Bedeutung für die Luftqualität dokumentieren. Für weitere Details siehe Metz.15
Zusammenhang zwischen den Emissionen und der Luftqualität
EmissionEmissionen werden vom Menschen durch Industrie, Kraftwerke, Hausbrand und Verkehr, und von der Natur durch Blitze, Waldbrände und Vulkanausbrüche verursacht. Sie unterliegen zusätzlich den meteorologischen Prozessen wie Regen und Wind (Windrichtung und Windgeschwindigkeit) und werden zum Beispiel durch die Sonnenstrahlung umgewandelt, bevor sie die lokale Luftqualität (Immission) bestimmen. Zur Erhaltung einer guten Luftqualität gibt es bei den anthropogenen (vom Menschen verursachten) Emissionen zwei Grenzwertoptionen:
Immissionsgrenzwerte für jede einzelne Komponente für unterschiedliche Zeitbezüge, die gegebenenfalls verschärft werden können.
Emissionsgrenzwerte je Abgaskomponente für verschiedene Quellen, die auch nach einer definierten Laufzeit weiter verschärft werden können.
Zusammenspiel von Emission und Immission, inklusive der Grenzwerte16
Dabei beeinflusst naturgemäß die Höhe der Emissionen die lokalen, regionalen und teilweise auch die globalen Auswirkungen, die ihrerseits die Luftqualität und damit auch die Höhe der Immissionsgrenzwerte bestimmen. Die Wirkung jeder Abgaskomponente auf den Menschen und zum Schutz der Pflanzen muss einbezogen werden.
Überwachung der Luftqualität und Wirkungseinschätzung
Umweltministerien und Landesämter für Umweltschutz überwachen die LuftqualitätLuftqualität.
Erste Messungen in den siebziger Jahren wurden zum Beispiel in München von Meteorologen durchgeführt, bis 1974 in Berlin das Umweltbundesamt gegründet wurde. Später wurden Umweltministerien und Landesämter in allen Bundesländern eingeführt. Als erstes deutsches Bundesland hat am 8. Dezember 1970 der Bayerische Landtag die Gründung des Bayerischen Staatsministeriums für Landesentwicklung und Umweltfragen beschlossen. Das Bayerische Landesamt für Umwelt ging 2005 aus den drei ehemaligen Landesämtern für Geologie, Umweltschutz und Wasserwirtschaft sowie aus Teilen des Landesamts für Arbeitsschutz, Arbeitsmedizin und Sicherheitstechnik hervor.
Baden-Württemberg hat 1987 das Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft aus dem „Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft, Umwelt und Forsten“ herausgelöst. Die LUBW in Baden-Württemberg entstand zum 1. Januar 2006 aus der Zusammenlegung der Landesanstalt für Umweltschutz (LfU) mit dem Zentrum für Umweltmessungen, Umwelterhebungen und Gerätesicherheit (UMEG).
Zusätzlich kümmern sich viele Institute und Hochschulen um Messungen zur. Auch der Deutsche Wetterdienst veröffentlicht praktische Hinweise, insbesondere bei erhöhten Ozonwerten. Die Europäische Kommission erarbeitet für alle EU-Länder Richtlinien, die zeitnah von den Ländern in das nationale Recht übernommen werden. Die Weltgesundheitsorganisation WHO gibt Empfehlungen zur Grenzwertgestaltung.
Expositions-Wirkungsbeziehung
Um herauszufinden, welche Konzentration eines Stoffes eine negative Wirkung hat, werden verschiedene Methoden eingesetzt. Das Spektrum reicht von In-Vitro-Tests, wie bakteriologische Zelltests, Zelltransformationstests bis In-Vivo-Tests, also bei lebenden Probanden. Dazu werden Tierversuche meist mit Ratten, Mäusen und Hamstern herangezogen. Aus ethischen Gründen sind sie in der Kritik. Da beim Menschen solche Tests ausscheiden, werden sogenannte epidemiologische Untersuchungen genutzt.
Die Epidemiologie untersucht, wie Gesundheitsstörungen und krankheitsverursachende Faktoren in der Bevölkerung oder bei speziellen Gruppen von Menschen verteilt sind. Ist man einem krankheitsverursachenden Faktor ausgesetzt, spricht man von Exposition. So wird zum Beispiel bei der Untersuchung, ob Rauchen zu Lungenkrebs führt, Rauchen als Exposition bezeichnet.
Seit 2005 erhöhen die Behörden den Druck zur Emissionsverminderung mit Zahlen über Todesfälle, Krankenhauseinweisungen und verkürzte Lebenszeiten im Zusammenhang mit erhöhten Abgas-Konzentrationen. Begründet wird das mit Expositions-Wirkungsbeziehungen, die mit einem einfachen Rechenansatz und einigen unsicheren Annahmen für Deutschland konstruiert wurden. Für die Gesamtmortalität, also die Sterblichkeit generell, für Todesfälle durch Herz-Kreislauf und Atemwegserkrankungen sowie für Todesfälle durch Lungenkrebs werden aus amerikanischen epidemiologischen Studien Assoziationen zur Luftqualität hergestellt.17
Die Interpretation von Krankheitslaststudien ist schwierig, da Institutionen, wie die Europäische Umweltagentur (EEA) und das Umweltbundesamt (UBA), in einem Forschungsprojekt des UBA der Autoren Schneider, Cyrys et al. unterschiedliche Annahmen zugrunde gelegt haben. Keineswegs kann aus epidemiologischen Studien abgeleitet werden, ob eine bestimmte Person konkret aufgrund schlechter Luft erkrankt ist.18
Warum sind das Stickstoffdioxid und die Partikelfraktionen PM10 und PM2,5 die am meisten diskutierten Abgaskomponenten?
Partikelfraktionen PM10 und PM2,5Stickstoffdioxid ist die Abgaskomponente, die in einigen Städten noch über dem Jahresmittelwertgrenzwert liegt. Die Partikelgrenzwerte werden seit wenigen Jahren eingehalten und von Lufthygienikern als am wichtigsten eingestuft.
Durch die laufende Zunahme von Personenkraftwagen, Nutzfahrzeugen und Motorrädern entsteht der Eindruck, dass damit automatisch eine Verschlechterung der Luftqualität verbunden