Feinstaub-Belastung

Gegenüber den 1990er Jahren konnte die Feinstaubbelastung erheblich reduziert werden. Zukünftig ist zu erwarten, dass die Belastung eher langsam abnehmen wird. Großräumig treten heute PM10-Jahresmittelwerte um 20 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) auf.

Inhaltsverzeichnis

Feinstaubkonzentrationen in Deutschland

Die Ländermessnetze führen seit dem Jahr 2000 flächendeckende Messungen von Feinstaub der Partikelgröße PM10 (Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser von 10 Mikrometer oder kleiner) und seit 2008 auch der Partikelgröße PM2,5 durch. Besonders hoch ist die Messnetzdichte in Ballungsräumen. Die hohe Zahl und Dichte an Emittenten – beispielsweise Hausfeuerungsanlagen, Gewerbebetriebe, industrielle Anlagen und der Straßenverkehr – führen zu einer erhöhten Feinstaubkonzentration in Ballungsräumen gegenüber dem Umland. Besonders hohe Feinstaubkonzentrationen werden unter anderem wegen der starken verkehrsbedingten Emissionen wie (Diesel-)Ruß, Reifenabrieb sowie aufgewirbeltem Staub an verkehrsnahen Messstationen registriert. Während zu Beginn der 1990er Jahre im Jahresmittel großräumig Werte um 50 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) gemessen wurden, treten heute PM10-Jahresmittelwerte zwischen 20 und 25 µg/m³ auf. Die im ländlichen Raum gelegenen Stationen des UBA-Messnetzes verzeichnen geringere Werte (siehe Karte „Schwebstaub-Jahresmittel 1968 bis 2015“).

Die Feinstaub-Immissionsbelastung wird nicht nur durch direkte Emissionen von Feinstaub verursacht, sondern zu erheblichen Teilen auch durch die Emission von gasförmigen Schadstoffen wie Ammoniak, Schwefeldioxid und Stickstoffoxiden. Diese reagieren in der Luft miteinander und bilden sogenannten „sekundären“ Feinstaub. Einhergehend mit einer starken Abnahme der Schwefeldioxid (SO2)-Emissionen und dem Rückgang der primären PM10-Emissionen im Zeitraum von 1995 bis 2000 sanken im gleichen Zeitraum auch die PM10-Konzentrationen (siehe Abb. „Trend der PM10-Jahresmittelwerte“) deutlich. Der abnehmende Trend des Konzentrationsverlaufs setzt sich seitdem fort. Die zeitliche Entwicklung der PM10-Konzentrationen wird von witterungsbedingten Schwankungen zwischen den einzelnen Jahren - besonders deutlich in den Jahren 2003 und 2006 erkennbar - überlagert.

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Überschreitungssituation

Lokal und ausschließlich an vom Verkehr beeinflussten Stationen in Ballungsräumen traten in der Vergangenheit gelegentlich Überschreitungen des für das Kalenderjahr festgelegten Grenzwerts von 40 µg/m³ auf. Seit 2012 wurden keine Grenzwertüberschreitungen mehr festgestellt.

Seit 2005 darf auch eine PM10-Konzentration von 50 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) im Tagesmittel nur an höchstens 35 Tagen im Kalenderjahr überschritten werden. Überschreitungen des Tageswertes von 50 µg/m³ werden vor allem in Ballungsräumen überwiegend an verkehrsnahen Stationen festgestellt. Die zulässige Zahl von 35 Überschreitungstagen im Kalenderjahr wurde hier in der Vergangenheit zum Teil deutlich überschritten (siehe Karten „Zahl der Überschreitungen des PM10-Tagesmittelwertes“ und Abb. „Prozentualer Anteil der Messstationen mit mehr als 35 Überschreitungen des 24-h-Grenzwertes“). Vor allem das Jahr 2003 fiel durch erhebliche Überschreitungen der zulässigen Überschreitungstage auf, was auf lang anhaltende und intensive „Feinstaubepisoden“ zurückzuführen war. In den unmittelbar zurückliegenden Jahren traten nicht zuletzt durch umfangreiche Maßnahmen der mit Luftreinhaltung befassten Behörden nur noch wenige Überschreitungen des Grenzwerts auf.

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Witterungsabhängigkeit

Vor allem in trockenen Wintern, teils auch in heißen Sommern, können wiederholt hohe PM10-Konzentrationen in ganz Deutschland auftreten. Dann kann der Wert von 50 µg/m³ großflächig erheblich überschritten werden. Ein Beispiel für eine solche Belastungssituation zeigt die Karte „Tagesmittelwerte der Partikelkonzentration“. Zum Belastungsschwerpunkt am 7. November 2011 wurden an etwa 69 Prozent (%) der in Deutschland vorhandenen PM10-Messstellen Tagesmittelwerte von über 50 µg/m³ gemessen. Die höchste festgestellte Konzentration betrug an diesem Tag 97 µg/m³ im Tagesmittel.

Wie stark die PM10-Belastung während solcher Witterungsverhältnisse ansteigt, hängt entscheidend davon ab, wie schnell ein Austausch mit der Umgebungsluft erfolgen kann. Winterliche Hochdruckwetterlagen mit geringen Windgeschwindigkeiten führen – wie früher auch beim Wintersmog – dazu, dass die Schadstoffe nicht abtransportiert werden können. Sie sammeln sich in den unteren Luftschichten (bis etwa 1.000 Meter) wie unter einer Glocke. Der Wechsel zu einer Wettersituation mit stärkerem Wind führt zu einer raschen Abnahme der PM10-Belastung. Auch wenn die letzten Jahre eher gering belastet waren, können auch zukünftig meteorologische Bedingungen auftreten, die zu einer deutlich erhöhten Feinstaubbelastung führen können.

Bürgerinnen und Bürger können laufend aktualisierte Feinstaubmessdaten und Informationen zu Überschreitungen der Feinstaubgrenzwerte in Deutschland im Internet erhalten.

Die Grafik stellt anhand von 12 Deutschlandkarten die Tagesmittelwerte der Partikelkonzentration im Verlauf der Episode vom 31. Oktober bis zum 11. November 2011  dar. Die Höhe der Konzentration ist in verschiedenen Farben dargestellt.
Karte: Tagesmittelwerte der Partikelkonzentration
Quelle: Umweltbundesamt Karte als PDF

Bestandteile des Feinstaubs

Die Feinstaubbestandteile PM10 und PM2,5 sind Mitte der 1990er Jahre wegen neuer Erkenntnisse über ihre Wirkungen auf die menschliche Gesundheit in den Vordergrund der Luftreinhaltepolitik getreten. Mit der EU-Richtlinie 2008/50/EG (in deutsches Recht umgesetzt mit der 39. Bundes-Immissionsschutz-Verordnung (39. BImSchV)), welche die bereits seit 2005 geltenden Grenzwerte für PM10 bestätigt und neue Luftqualitätsstandards für PM2,5 festlegt (siehe Tab. „Grenzwerte für den Schadstoff Feinstaub PM10“), wurde dem Rechnung getragen. Als PM10 beziehungsweise PM2,5 (PM = particulate matter) wird dabei die Massenkonzentration aller Schwebstaubpartikel mit aerodynamischen Durchmessern unter 10 Mikrometer (µm) beziehungsweise 2,5 µm bezeichnet.

 In der Tabelle sind die Grenzwerte für Feinstaub aufgeführt. Beim 24-Stunden-Grenzwert dürfen 50 µg/m³ PM10 nicht öfter als 35-mal im Jahr überschritten werden. Im Kalenderjahr gilt ein Wert von 40 µg/m³ PM10.
Tab: Grenzwerte für den Schadstoff Feinstaub
Quelle: Umweltbundesamt Tabelle als PDF

Herkunft

Feinstaub kann natürlichen Ursprungs sein oder durch menschliches Handeln erzeugt werden. Stammen die Staubpartikel direkt aus der Quelle - zum Beispiel durch einen Verbrennungsprozess - nennt man sie primäre Feinstäube. Als sekundäre Feinstäube bezeichnet man hingegen Partikel, die durch komplexe chemische Reaktionen in der Atmosphäre erst aus gasförmigen Substanzen, wie Schwefel- und Stickstoffoxiden, Ammoniak oder Kohlenwasserstoffen, entstehen. Wichtige vom Menschen verursachte Feinstaubquellen sind Kraftfahrzeuge, Kraft- und Fernheizwerke, Abfallverbrennungsanlagen, Öfen und Heizungen in Wohnhäusern, der Schüttgutumschlag, die Tierhaltung sowie bestimmte Industrieprozesse. In Ballungsgebieten ist vor allem der Straßenverkehr eine bedeutende Feinstaubquelle. Dabei gelangt Feinstaub nicht nur aus Motoren in die Luft, sondern auch durch Bremsen- und Reifenabrieb sowie durch die Aufwirbelung des Staubes auf der Straßenoberfläche. Eine weitere wichtige Quelle ist die Landwirtschaft: Vor allem die Emissionen gasförmiger Vorläuferstoffe aus der Tierhaltung tragen zur Sekundärstaubbelastung bei. Als natürliche Quellen für Feinstaub sind Emissionen aus Vulkanen und Meeren, die Bodenerosion, Wald- und Buschfeuer sowie bestimmte biogene Aerosole, zum Beispiel Viren, Sporen von Bakterien und Pilzen zu nennen.

Während im letzten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts die Gesamt- und Feinstaubemissionen in Deutschland drastisch reduziert werden konnten, verlangsamte sich seither die Abnahme (siehe „Emission von Feinstaub der Partikelgröße PM10“ und „Emission von Feinstaub der Partikelgröße PM2,5“). Für die nächsten Jahre ist zu erwarten, dass die Staubkonzentrationen in der Luft weiterhin nur noch langsam abnehmen werden. Zur Senkung der PM-Belastung sind deshalb weitere Maßnahmen erforderlich.

Gesundheitliche Wirkungen

Feinstaub der Partikelgröße PM10 kann beim Menschen durch die Nasenhöhle in tiefere Bereiche der Bronchien eindringen. Die kleineren Partikel PM2,5 können bis in die Bronchiolen und Lungenbläschen vordringen und die ultrafeinen Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 0,1 µm sogar bis in das Lungengewebe und den Blutkreislauf. Je nach Größe und Eindringtiefe der Teilchen sind die gesundheitlichen Wirkungen von Feinstaub verschieden. Sie reichen von Schleimhautreizungen und lokalen Entzündungen im Rachen, der Luftröhre und den Bronchien oder Schädigungen des Epithels der Lungenalveolen bis zu verstärkter Plaquebildung in den Blutgefäßen, einer erhöhten Thromboseneigung oder Veränderungen der Regulierungsfunktion des vegetativen Nervensystems (z.B. mit Auswirkungen auf die Herzfrequenzvariabilität).

Messdaten

Mitte der 1990er Jahre wurde zunächst in einzelnen Ländermessnetzen mit der Messung von PM10 begonnen. Seit dem Jahr 2000 wird PM10 deutschlandweit gemessen. Für die Jahre, in denen noch nicht ausreichend Messergebnisse für die Darstellung der bundesweiten PM10-Belastung vorlagen, wurden PM10-Konzentrationen näherungsweise aus den Daten der Gesamtschwebstaubkonzentration berechnet. Seit dem Jahr 2001 basieren alle Auswertungen ausschließlich auf gemessenen PM10-Daten.

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 Feinstaub  Staub  PM10  PM2.5  Luftbelastung  Luftqualität  Luftschadstoffe