Stickoxidbelastung: Viel besser, aber noch nicht gut genug

Die bisher im Bereich Luftreinhaltung getroffenen Massnahmen haben Früchte getragen - auch bei den Stickoxiden. Dies zeigt unter anderem die Langzeitstudie SAPALDIA, die in der Schweiz seit über 20 Jahren die Auswirkungen der Luftverschmutzung auf die Gesundheit von mehr als 9000 Personen untersucht. Noch ist aber längst nicht alles im grünen Bereich.

Stickoxid-Belastung
© Urs Keller/Ex-Press

Text: Cornélia Mühlberger de Preux

Smogwarnungen im Winter, Überschreitungen des Ozongrenzwerts im Sommer - bei Belastungsspitzen gerät die Luftverschmutzung in die Schlagzeilen der Medien. Die dafür verantwortlichen Stoffe sind allerdings das ganze Jahr über in der Atmosphäre vorhanden, je nach Ort und Jahreszeit in unterschiedlichen Konzentrationen. Das gilt beispielsweise für die Stickoxide - die Vorläufersubstanzen von Ozon und Nitrat -, die für die Stickstoff- und die Feinstaubbelastung der Umwelt mitverantwortlich sind. Woher aber stammen diese Verbindungen? Die Quellen sind vielfältig. Hauptverursacher sind Verkehr, Heizungen, Industrie und Landwirtschaft.

Die Luftverschmutzung mit Stickoxiden gefährdet nicht nur die Biodiversität und den Wald , sie findet auch den Weg in unsere Atemwege und Lungen. «Es ist deshalb erfreulich, dass die Emissionen von Luftschadstoffen aus dem Strassenverkehr seit den 1990er-Jahren trotz Verkehrszunahme stark zurückgegangen sind», sagt Richard Ballaman, Chef der Sektion Luftqualität beim BAFU. «Und sie dürften weiter abnehmen.» Zu verdanken haben wir dies den strengen Vorschriften für Motorfahrzeuge, den Qualitätsnormen für Brenn- und Treibstoffe sowie der Förderung des öffentlichen Verkehrs. Gleichzeitig wurden auch die Emissionen aus Heizungen und industriellen Anlagen eingedämmt. Die Erfolge bei der Reduktion der Schadstoffbelastung wirken sich positiv auf Umwelt und Gesundheit aus. Dennoch gilt es, wachsam zu bleiben, denn die Konzentrationen an Feinstaub, Ozon und Stickoxiden sind nach wie vor hoch.

Bedenkliche Forschungsresultate

«Um abschätzen zu können, wo die Probleme liegen, ist es von grosser Bedeutung, Daten aus der hiesigen Bevölkerung zur Hand zu haben», sagt Thierry Rochat, leitender Arzt der Abteilung Pneumologie der Genfer Universitätsspitäler. «Nur dann kann man zielgerichtet handeln.» Der Spezialist für Lungenheilkunde leitet die Kohortenstudie SAPALDIA (Swiss Study on Air Pollution and Lung Diseases in Adults), welche die Zusammenhänge zwischen Luftverschmutzung und Erkrankungen der Atemwege sowie des Herz-Kreislauf-Systems in der Schweiz langfristig untersucht. Diese vertiefte Situationsstudie wurde im Rahmen des Nationalen Forschungsprogramms «Mensch, Gesundheit, Umwelt» initiiert. Die Personen, welche die detaillierten Fragebogen zu ihrer Gesundheit und ihrer Lebensweise ausgefüllt und sich einer medizinischen Untersuchung unterzogen haben, verteilten sich auf acht Standorte, die für die helvetische Realität repräsentativ sind: Aarau, Basel, Davos, Genf, Lugano, Montana (VS), Payerne (VD) und Wald (ZH).

9631 Erwachsene zwischen 18 und 60 Jahren machten bei der ersten Teilstudie aus dem Jahr 1991 mit. «Insgesamt konnte SAPALDIA 1 wissenschaftlich nachweisen, dass ein Anstieg der Feinstaubkonzentrationen in der Umgebungsluft die Lungenfunktion vermindert und Atemwegserkrankungen verursacht», erklärt Thierry Rochat. «Die generierten Entzündungen führen zur Entstehung oder Verschlimmerung von Krankheiten wie Bronchitis oder Asthma und beschleunigen die Alterung der Atmungsorgane.»

Gesetze weisen den Weg

Es ist vor allem der Mix aus Feinstaub (PM10) und gasförmigen Stickoxiden, welcher die Gesundheit schädigt. Die in der Luft schwebenden Feinstaubpartikel sind mikroskopisch klein. Sie weisen einen Durchmesser von weniger als 10 Mikrometern auf, was etwa 10-mal kleiner ist als die Dicke eines Haares. Sie können damit in die feinen Lungenbläschen hineingelangen. Der Feinstaub setzt sich zum einen aus primären Partikeln zusammen, die vor allem durch Verbrennungsprozesse (v. a. Dieselmotoren und Holzfeuerungen) entstehen. Zum anderen bilden sich in der Atmosphäre sekundäre Partikel aus Vorläufergasen, die zum Teil Stickstoff enthalten (Stickoxide und Ammoniak). Die PM10-Konzentrationen sind besonders im Winter hoch, wenn zu den Staubemissionen des Verkehrs noch diejenigen der Heizungen hinzukommen und die Kaltluftmasse über dem Schweizer Mittelland stagniert.

Die ersten SAPALDIA-Ergebnisse zeigten namentlich auf, dass die Lungenfunktion um rund 3 % abnahm, wenn die Feinstaubkonzentration um 10 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft (μg/m3) anstieg. Je näher jemand an stark frequentierten Strassen wohnt, desto häufiger treten Probleme auf. Diese Beobachtungen veranlassten den Bund 1998, in der Luftreinhalte-Verordnung (LRV) folgende Immissionsgrenzwerte für PM10 einzuführen: höchstens 20 μg/m3 Luft im Jahresmittelwert und 50 μg/m3 Luft im 24-Std.-Mittelwert.

Verstärkte Massnahmen und Aktionen

Die 1991 zufällig ausgewählten Testpersonen wurden 2002 erneut kontaktiert. 83 % der Teilnehmenden der ersten Phase waren bereit, auch bei der zweiten Teilstudie mitzumachen. SAPALDIA 2 setzte die Untersuchung der Wirkungen auf das Atmungssystem fort, befasste sich aber zusätzlich mit den Folgen für das Herz-Kreislauf-System. So stellte sich heraus, dass die Herzrhythmusvariabilität - ein Indikator für die Gesundheit des Herzens - in Zusammenhang mit der Stickstoffdioxid-Exposition steht. Während die zweite Teilstudie ergab, dass eine Verbesserung der Luftqualität die altersbedingte Abnahme der Lungenfunktion verringert, konnte sie auch den Nachweis erbringen, dass kein Schwellenwert existiert, ab dem gesundheitliche Folgen ausbleiben. «Mit anderen Worten: Jede Verringerung der Schadstoffbelastung wirkt sich positiv auf die Gesundheit aus», unterstreicht Thierry Rochat.

Seit Einführung der Grenzwerte im Jahr 1998 überschreiten die PM10-Konzentrationen weiterhin den Wert von 20 μg/m3. Zusätzliche Vorkehrungen auf lokaler, nationaler und internationaler Ebene waren notwendig. 2006 verabschiedete der Bundesrat den Aktionsplan gegen Feinstaub, der unter anderem die Ausrüstung von Dieselmotoren mit Partikelfiltern vorsieht und strengere Emissionsgrenzwerte für Holzfeuerungen einführt.

Die Abgasvorschriften für Motorfahrzeuge werden regelmässig verschärft. Die neue europäische Norm Euro 6, die seit 1. Januar 2014 in Kraft ist, wird auch zur Senkung der Luftbelastung durch Dieselfahrzeuge beitragen.

Innerhalb der in Genf ansässigen Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen (UNECE) wurden internationale Übereinkommen verabschiedet, um die weiträumige grenzüberschreitende Luftverunreinigung zu senken. Das 1999 angenommene Göteborg-Protokoll zur Vermeidung von Versauerung und Eutrophierung sowie des Entstehens von bodennahem Ozon wurde 2012 revidiert und enthält - auch für Stickstoffverbindungen wie Stickoxide und für Ammoniak - neue, bis 2020 zu erreichende Zwischenziele, da die Ziele für 2010 weitgehend erfüllt wurden.

Vertieftere Forschung

Die 2010 gestartete dritte Teilstudie von SAPALDIA wurde weiter perfektioniert. Zusätzlich zu den üblichen Untersuchungen erfolgten beispielsweise auch Messungen der Gefässwanddicke der Halsschlagader sowie der Elastizität von Arterien. Damit sollten sich die Folgen der Luftverschmutzung auf das Herz-Kreislauf-System besser identifizieren lassen. «Uns interessierten auch die Wechselwirkungen mit der genetischen Verfassung», sagt Thierry Rochat zu SAPALDIA 3. «Zurzeit werten wir die gesammelten Daten aus. Angesichts der alternden Untersuchungsgruppe werden die Wirkungen immer besser nachweisbar.» In der Tat treten Atemwegs- und Herzerkrankungen infolge Einatmens von Schadstoffen vermehrt ab 50 Jahren zutage.

Der Pneumologe hofft auch, dass verfeinerte, präzisere Messungen und Methoden zum Verständnis der schädlichen Partikel beitragen und den Wissensstand auf diesem Gebiet weiter erhöhen. Zur Technologie der Zukunft meint er: «Es gibt Minisensoren, und idealerweise würden alle untersuchten Personen den ganzen Tag lang einen solchen Sensor tragen.»

Der Bund macht bei den Luftqualitätsmessungen ebenfalls deutliche Fortschritte: Richard Ballaman vom BAFU weist darauf hin, dass seit mehreren Jahren im Rahmen des Nationalen Beobachtungsnetzes für Luftfremdstoffe (NABEL) Messungen von PM2.5 sowie von verschiedenen Stickstoffverbindungen durchgesetzt werden.

Nicht nachlassen

Je nachdem, auf welche Weise die Stromversorgung nach der Stilllegung der Atomkraftwerke erfolgt, könnten grosse dezentralisierte Wärme-Kraft-Kopplungsanlagen und/oder grosse Gaskraftwerke in Zukunft einen zusätzlichen Ausstoss von Stickstoffverbindungen verursachen und die positive Tendenz verlangsamen. Die Emissionsgrenzwerte der LRV sind noch nicht an ein derartiges Szenario angepasst worden. Bei der Erstellung und eventuellen Förderung solcher Anlagen ist es wichtig, die besten verfügbaren Technologien zur Emissionsbegrenzung einzusetzen. Es gibt folglich noch eine Menge zu tun beim Bund. Ein Ziel des 2009 vom Bundesrat verabschiedeten «Konzepts betreffend lufthygienische Massnahmen des Bundes» besteht darin, bis zum Jahr 2020 die Stickoxidemissionen in die Luft um 50 % und die Ammoniakemissionen um etwa 40 % gegenüber 2005 zu reduzieren.

Doch auch beim SAPALDIA-Team geht die Arbeit weiter. Es war an einer im Dezember 2013 veröffentlichten medizinischen Studie beteiligt, welche Daten von über 360‘000 Personen aus 13 europäischen Grossstädten untersuchte. Dem Dokument ist zu entnehmen, dass Feinstaub längs und quer durch ganz Europa mit der Sterberate der Bevölkerung in Bezug steht. SAPALDIA hat nun vom Schweizerischen Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung für die vierte Teilstudie zum Thema «Gesundes Altern» einen Kredit erhalten. SAPALDIA 4 soll bis 2017 die Auswirkungen der Umwelt auf die Gesundheit bei denselben Bevölkerungsgruppen, die für die Momentaufnahmen der Jahre 1991, 2002 und 2010 zur Verfügung standen, näher untersuchen.

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Letzte Änderung 21.05.2014

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