Gesundheitliche Bedeutung von Feinstaub

Der Artikel beschreibt Indikatoren, welche die Bedeutung der Feinstaubbelastung für die Gesundheit der Bevölkerung in Deutschland aufzeigen. Zentral sind die Ergebnisse zur umweltbedingten Krankheitslast. 2018 konnten bezogen auf die Gesamtbevölkerung in Deutschland ca. 291.000 verlorene gesunde Lebensjahre (DALYs) auf Feinstaub zurückgeführt werden. Seit 2010 sind die DALYs um ca. 25 % gesunken.

Inhaltsverzeichnis

 

Ermittlung der Feinstaubbelastung

Im Lebensverlauf ist der Mensch unterschiedlichen Risikofaktoren ausgesetzt, die sich negativ auf die Gesundheit auswirken können. Einige dieser Faktoren kann der Mensch unmittelbar durch sein eigenes Verhalten beeinflussen, indem sie oder er zum Beispiel nicht raucht, sich regelmäßig bewegt oder sich gesund ernährt. Andere Faktoren, wie zum Beispiel die Belastung der Außenluft mit Schadstoffen, sind durch Verhaltensänderungen einzelner Menschen nur sehr eingeschränkt beeinflussbar. Eine Reduktion der Belastung ist hier vorrangig durch politische Maßnahmen, wie zum Beispiel die Beschränkung des Schadstoffausstoßes in der Industrie oder dem Verkehr, erreichbar.

Ein weltweit und auch in Deutschland besonders relevanter Luftschadstoff ist Feinstaub. Die Feinstaubbelastung in Deutschland ist in den letzten Jahren zurückgegangen. Allerdings zeigen aktuelle Belastungsdaten zum Feinstaub mit einem Durchmesser kleiner als 2,5 Mikrometer, PM2,5 , dass im Jahr 2020 ca. 18 % der Bevölkerung in Deutschland, also etwa 14,7 Mio. Personen, Konzentrationen ausgesetzt waren, die oberhalb des von der Weltgesundheitsorganisation (⁠WHO⁠) im Jahr 2005 festgelegten Richtwerts (10 µg/m³ im Jahresdurchschnitt) lagen und somit aus gesundheitlicher Sicht bedenklich sind (siehe Indikator „Belastung der Bevölkerung durch Feinstaub“). Es ist also davon auszugehen, dass ungefähr ein Fünftel der Bevölkerung aus Sicht des Gesundheitsschutzes in besonderem Maße von diesem Risikofaktor betroffen sind. Betrachtet man die Belastung unter Berücksichtigung des neuen im Jahr 2021 veröffentlichten Richtwerts der WHO für PM2,5 in Höhe von 5 µg/m³, so sind nahezu 100 % der Bevölkerung Deutschlands Werten oberhalb des Richtwerts ausgesetzt.

Um neben der Höhe der Belastung mit Feinstaub auch die potentielle Wirkung dieses Schadstoffs auf die Gesundheit der gesamten Bevölkerung möglichst umfassend und vergleichbar mit der Wirkung anderer Risikofaktoren abbilden zu können, wird national wie international das Konzept der umweltbedingten Krankheitslast (engl. Environmental Burden of Disease; EBD) eingesetzt. Dieses Konzept ist Bestandteil von sogenannten vergleichenden Risikobewertungen (engl. Comparative Risk Assessments), in denen eine Vielzahl von Risikofaktoren in einem standardisierten Konzept berücksichtigt werden können. Untereinander vergleichbar werden die verschiedenen Risikofaktoren vor allem durch den Einsatz der Maßzahl Disability-Adjusted Life Year (⁠DALY⁠, dt. verlorene gesunde Lebensjahre), einem Indikator für die Bevölkerungsgesundheit.

Im Folgenden werden die Schritte und Daten beschrieben, die notwendig sind, um die Krankheitslast bestimmen zu können, die auf eine Belastung mit Feinstaub (PM2,5) zurückzuführen ist. Zudem werden auch weitere Indikatoren präsentiert, die relevant sind, um die gesundheitliche Bedeutung von Feinstaub für die Bevölkerung in Deutschland deutlich zu machen. Zu diesen Indikatoren zählen:

  • Anteil der Bevölkerung, der von einer Überschreitung des WHO-Richtwertes (2005) für Feinstaub betroffen ist
  • Bevölkerungsgewichtete Feinstaubbelastung im Jahresdurchschnitt
  • Krankheitslast durch Feinstaub
 

Exposition am Wohnort

Für eine Schätzung der Gesundheitsrisiken durch Feinstaub (hier PM2,5) in Deutschland sind Informationen über die Expositionsverteilung in der Bevölkerung erforderlich. Die ⁠Exposition⁠ beschreibt dabei die Höhe der Schadstoffbelastung in der Außenluft, der Menschen ausgesetzt sind. Für eine optimale Erfassung der Exposition wäre es notwendig, die Belastung in der Bevölkerung personengenau zu bestimmen. Trotz des zunehmenden Einsatzes von Messgeräten zur personenbezogenen Messung von Schadstoffbelastungen ist die Datenverfügbarkeit und -qualität der so gewonnenen Daten nicht ausreichend, um die Ergebnisse solcher Messungen auf die Gesamtbevölkerung Deutschlands übertragen zu können. Um die Höhe der Exposition dennoch einschätzen zu können, wird die mittlere jährliche Feinstaubkonzentration am Wohnort als Annäherung an die tatsächliche Feinstaubbelastung der dort lebenden Bevölkerung verwendet.

Zur Bestimmung der Exposition werden Feinstaubkonzentrationen in der Außenluft verwendet. Diese basieren auf Messdaten der Immissionsmessnetze der Bundesländer sowie des Umweltbundesamtes. Diese punktuell gemessenen Feinstaub-Konzentrationen repräsentieren jedoch zunächst nur die unmittelbare Umgebung an den jeweiligen Messstationen. Sie allein ermöglichen noch keine Aussage über die flächendeckende räumliche Verteilung der Feinstaubbelastung, um die Belastung der gesamten Bevölkerung abbilden zu können. Deshalb werden die Messdaten mit Modellergebnissen des chemischen Transportmodells REM-CALGRID anhand der Methodik der Optimalen Interpolation (OI) kombiniert (Flemming und Stern 2004). Chemische Transportmodelle ermöglichen es, mit Hilfe von Emissions- und meteorologischen Daten die räumliche Verteilung von Luftschadstoffen z.B. für ganz Deutschland zu berechnen. Die Optimale Interpolation nutzt die Modellergebnisse als Hintergrundfeld, in das die Messungen integriert werden. Auf diesem Weg werden Lücken im Beobachtungsnetz mit Modellergebnissen aufgefüllt und dadurch die Nachteile einer reinen Messwertinterpolation aufgehoben oder zu mindestens verringert. Für die Optimale Interpolation werden die stündlichen PM10-Mess- und Modelldaten verwendet, um daraus letztendlich Jahresmittelwerte zu berechnen. Im Ergebnis wird eine flächendeckende Darstellung der durchschnittlichen jährlichen Feinstaub-Konzentrationen für Deutschland ermöglicht (Stern und Fath 2006). Die so erzeugten Karten geben die jährliche Durchschnittskonzentration für Feinstaub mit einer räumlichen Auflösung von ca. 2 km x 2 km wieder. Hohe Konzentrationswerte, die nur kleinräumig an Stationen bspw. in der unmittelbaren Nähe vielbefahrener Straßen auftreten, können daher in den flächenhaften Darstellungen für ganz Deutschland nicht erfasst werden. Für die OI werden deshalb auch nur Daten von Messstationen berücksichtigt, die für größere Bereiche repräsentativ sind: Das sind Messstationen in typischen städtischen Wohngebieten („städtischer Hintergrund“) und in ländlichen Gebieten („ländlicher Hintergrund“). Wegen der speziellen Lage und Emissionssituation von Verkehrsmessstationen, häufig in Kombination mit dichtem Gebäudebestand im Umfeld, wäre eine Ausbreitungsmodellierung der Schadstoffe mit einer deutlich höheren räumlichen Auflösung der Eingangsdaten und der Modellergebnisse nötig. Dies ist flächendeckend für ganz Deutschland derzeit nicht realisierbar. Der Ausschluss hoch belasteter verkehrsnaher Stationen bei der OI hat zur Folge, dass bei den berechneten Daten zur Expositionshöhe von einer Unterschätzung der tatsächlichen Belastung der Bevölkerung speziell in urbanen Räumen mit einer hohen Verkehrs- und Bevölkerungsdichte auszugehen ist (siehe Abb. „Schematische Darstellung der Zusammensetzung der Feinstaubexposition“).

Aufgrund der Tatsache, dass Messungen für PM2,5 im Vergleich zu PM10 an deutlich weniger Messstationen in Deutschland durchgeführt werden, werden aktuell für die Erfassung der Exposition der Bevölkerung die PM2,5-Jahresmittelwerte mit Hilfe eines konstanten Umrechnungsfaktors aus der PM10-Jahresmittelwerten abgeleitet (Umrechnungsfaktor: 0,7). Für PM2,5 (umgerechnet aus PM10) liegen ab dem Jahr 2010 verlässliche, deutschlandweite Messdaten vor. Daher wird 2010 als Startjahr für die Berechnung aller weiteren Indikatoren gewählt.

Die modellierten Feinstaubdaten für die Jahre 2010 bis 2018 werden mit Informationen zur Bevölkerungsdichte aus den Daten des Zensus 2011 der Statistischen Ämter des Bundes und der Länder für Deutschland kombiniert. Auf diese Weise wird der räumliche Bezug zwischen der mittleren jährlichen Feinstaubbelastung und der am jeweiligen Ort lebenden Bevölkerung hergestellt. Hierfür werden die Bevölkerungsdaten mit einer räumlichen Auflösung von 100 x 100 m² auf die einzelnen 2 x 2 km²-Gitterzellen der Feinstaubdaten mit Hilfe der Software ArcGIS (Version 10.5.1) räumlich übertragen und pro Gitterzelle jeweils aufsummiert. Somit verfügt jede Gitterzelle (2 x 2 km²) über einen Jahresmittelwert der Feinstaubbelastung und die dieser Zelle zugeordnete Bevölkerung laut der Zensusinformationen (siehe Abb. „Feinstaubkonzentrationen im Jahresdurchschnitt und Bevölkerungsdichte).

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Indikator „Überschreitung des WHO-Richtwertes für Feinstaub“

Verteilung der Bevölkerung auf Feinstaubbelastungsklassen

Um den ⁠Indikator⁠ „Überschreitung des ⁠WHO⁠-Richtwertes für Feinstaub“ berechnen zu können, werden Informationen darüber benötigt, wie viele Personen in Deutschland welchen ⁠PM2,5⁠-Konzentrationen im Jahresmittel ausgesetzt sind. Dafür werden die Jahresmittelwerte der berechneten PM2,5-Konzentrationen für die folgenden Auswertungen in Belastungsklassen mit je 1 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) Klassenbreite eingeteilt:

  • Klasse 1: ≤ 10 µg/m³
  • Klasse 2: > 10 bis ≤ 15 µg/m³
  • Klasse 3: > 15 bis ≤ 20 µg/m³
  • Klasse 4: > 20 bis ≤ 25 µg/m³

Nur für die Personen, die der Klasse 1 zugeordnet sind, wird der von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) im Jahr 2005 vorgegebene Richtwert für PM2,5 zum Schutz der Gesundheit von 10 µg/m3 im Jahresmittel eingehalten. Der von der EU seit dem 01.01.2015 festgesetzte und auch für Deutschland verbindlich einzuhaltende Grenzwert liegt für PM2.5 bei 25 µg/m3 im Jahresmittel. Bezogen auf die hier berechneten mittleren jährlichen Feinstaubkonzentrationen in den 2 x 2 km²-Gitterzellen wurde der EU-Grenzwert im gesamten Untersuchungszeitraum nicht überschritten. Diese Feststellung kann aufgrund der hier zugrundeliegenden Datenbasis (städtischer und ländlicher Hintergrund) jedoch nicht auf lokal stark bspw. durch Verkehr belastete Standorte übertragen werden.

Auf Basis der zuvor kombinierten Feinstaub- und Bevölkerungsdaten wird nun jeweils für jede einzelne und jede der vier zusammengefassten Belastungsklassen ausgewertet, wie viele Personen in Summe den jeweiligen Feinstaubkonzentrationen zugeordnet sind. Die Ergebnisse beider Auswertungen sind Abbildung „Bevölkerungsanteile je Feinstaubklasse“ und der dazugehörigen Tabelle dargestellt. Anhand dieser Daten kann nun auch der Indikator „Überschreitung des WHO-Richtwertes für Feinstaub“ (PM2,5) gebildet werden. Entsprechend zeigt Abbildung „Von Überschreitung des WHO-Richtwertes betroffene Bevölkerung“ die Anzahl der Personen in der Bevölkerung, die von der Überschreitung des WHO-Richtwertes (2005) betroffen sind.

Die Daten in Abbildung „Bevölkerungsanteile je Feinstaubklasse (PM2,5) zeigen, dass im Berechnungszeitraum keine Personen Feinstaubkonzentrationen über dem derzeitigen EU-Grenzwert von 25 µg/m³ im Jahresmittel ausgesetzt waren - mit der Einschränkung, dass dieser Auswertung nur Daten von Messstationen aus dem ländlichen und städtischen Hintergrund zugrunde liegen. In der Tendenz bewegen sich die Bevölkerungsanteile in ihrer zeitlichen Entwicklung insgesamt hin zu Klassen mit niedrigeren Feinstaubkonzentrationen. Dieser ⁠Trend⁠ hat sich zwischen 2016 und 2018 deutlich abgeschwächt. 2019 und 2020 zeigen hingegen eine weitere deutliche Verschiebung der Bevölkerungsanteile in die niedrigste Belastungsklasse.

Auch waren über den gesamten Zeitraum sukzessive weniger Menschen Konzentrationen oberhalb des WHO-Richtwertes ausgesetzt. Waren es im Jahr 2010 noch ca. 77 Mio. Menschen in Deutschland bzw. 96 % der Gesamtbevölkerung, reduzierte sich der Anteil bis 2020 auf ca. 14 Mio. Personen bzw. 18 % (siehe Abbildung „Von Überschreitung des WHO-Richtwertes für Feinstaub (PM2,5) betroffene Bevölkerung“).

Der sich abzeichnende Rückgang der PM2,5-Belastung ist überwiegend auf die Minderungsmaßnahmen bei Emissionen aus stationären Quellen (Heizkraftwerken, Abfallverbrennungsanlagen, Haushalten / Kleinverbrauchern und diversen Industrieprozessen) und im Verkehrsbereich zurückzuführen (nähere Informationen zu Quellenanteilen an den Feinstaubemissionen finden sie hier). Trotz der insgesamt positiven Entwicklung bleibt abzuwarten, ob sich dieser Trend in den Folgejahren fortsetzen wird. Denn besondere und zeitlich befristete Einflussfaktoren, wie z.B. Witterungsbedingungen oder aktuell auch die Folgen der Corona-Pandemie, auf das Mobilitätsverhalten und die Emissionssituation können einen nennenswerten Einfluss auf die Höhe der jährlichen Feinstaubbelastung in Deutschland nehmen. Welchen Einfluss die ⁠Witterung⁠ auf die Luftqualität nehmen kann, wird beispielsweise beim Verlauf der jährlichen PM2,5-Konzentration im Zeitraum von 2011 bis 2013 deutlich: obwohl die Feinstaub-Emissionen in diesen drei Jahren kontinuierlich abnahmen, fällt das Jahr 2012 mit einer vergleichsweise auffallend niedrigen Feinstaubbelastung deutlich aus dem Rahmen.

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Indikator „Bevölkerungsgewichtete Feinstaubbelastung im Jahresdurchschnitt“

Aus der zuvor vorgestellten räumlichen Verteilung der Feinstaubkonzentrationen lässt sich für die betrachteten Jahre eine durchschnittliche bevölkerungsgewichtete Feinstaubexposition für nahezu die gesamte Bevölkerung in Deutschland ermitteln. Hierzu wird pro 2 x 2 km²-Gitterzelle die Feinstaubkonzentration mit der Anzahl der jeweils zugeordneten Bevölkerung multipliziert und im Anschluss durch die Summe der Gesamtbevölkerung Deutschlands geteilt. Das Ergebnis ist ein ⁠Indikator⁠ für die bevölkerungsgewichtete Feinstaubbelastung, angegeben als Mittelwert für jedes einzelne Jahr. In die Berechnung des Indikators fließen ausschließlich Gitterzellen ein, denen laut Informationen aus dem Zensus (2011) auch ein Teil der Bevölkerung zugeordnet wurde. Aufgrund der unterschiedlichen räumlichen Bevölkerungsverteilung innerhalb Deutschlands wird die ⁠Exposition⁠ somit entsprechend dieser Verteilung gewichtet.

Das Ergebnis ist in der Abbildung „Bevölkerungsgewichtete Feinstaubbelastung im Jahresdurchschnitt“ dargestellt. Hier wird deutlich, dass der Indikatorwert trotz zwischenzeitlicher Schwankungen der PM2,5-Konzentrationen über den gesamten Zeitraum hinweg insgesamt gesunken ist: im Jahr 2010 betrug die bevölkerungsgewichtete PM2,5-Belastung der deutschen Bevölkerung 13,7 µg/m³; im Jahr 2020 nur noch 8,6 µg/m³, was einer Reduktion von rund 37 % entspricht.

Ein Balkendiagramm zeigt in zeitlicher Abfolge von 2010 bis 2021 die bevölkerungsgewichtete Feinstaubbelastung (PM2,5) im Jahresdurchschnitt für Deutschland. Die Belastung ging von 2010 bis 2021 mit 42 % deutlich zurück.
Bevölkerungsgewichtete Feinstaubbelastung (PM2,5) im Jahresdurchschnitt
Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF
 

Indikator „Krankheitslast durch Feinstaub“

Um das Gesundheitsrisiko, das mit der zuvor ermittelten Feinstaubbelastung für die Bevölkerung einhergeht, schätzen zu können, wird das Konzept der Umweltbedingten Krankheitslast (engl. Environmental Burden of Disease, EBD) verwendet. Es verfolgt das Ziel, die den umweltassoziierten Risikofaktoren, wie Feinstaub oder Umweltlärm, zuschreibbare Krankheitslast für eine betrachtete Bevölkerung oder Bevölkerungsgruppe zu ermitteln und in einer einheitlichen Maßzahl (engl. Disability-Adjusted Life Year; ⁠DALY⁠) darzustellen. Damit können Krankheitslasten, die auf unterschiedliche Umweltrisikofaktoren oder andere Risikofaktoren zurückgeführt werden können, miteinander verglichen werden. Ein DALY entspricht einem verlorenen gesunden Lebensjahr. ⁠DALYs⁠ vereinen die durch Todesfälle verlorenen Lebensjahre (engl. Years of Life Lost due to death; YLLs) und die mit gesundheitlichen Einschränkungen gelebten Jahre (engl. Years Lived with Disability; YLDs).

Zunächst erfolgt die Ermittlung der gesamten erkrankungsspezifischen Krankheitslast, für welche die Informationen zur Anzahl der Erkrankungs- sowie Todesfälle benötigt werden. Dies erfolgt nur für die Erkrankungen, die mit einer erhöhten Feinstaubbelastung zusammenhängen. In einem nächsten Schritt wird mithilfe der zuvor erstellten Expositionsdaten sowie sogenannten Expositions-Wirkungsfunktionen der Anteil der Krankheitslast berechnet, der auf Feinstaub zurückzuführen ist.

Die Auswahl der berücksichtigten Erkrankungen (auch Gesundheitsendpunkte genannt), die in Zusammenhang mit der ⁠Exposition⁠ gegenüber Feinstaub stehen, orientiert sich an den im Rahmen der Global Burden of Disease-Studie (GBD) berücksichtigten Erkrankungen (GBD 2019 Risk Factors Collaborators, 2020). Diese Studie basiert auf dem momentan aktuellen Wissenstand bezüglich der gesundheitlichen Wirkungen von Feinstaub. Dem folgend wurden für die untenstehenden Erkrankungen Berechnungen der attributablen Krankheitslast durchgeführt:

  • Chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD)
  • Lungenkrebs
  • Schlaganfall
  • Ischämische Herzerkrankungen
  • Diabetes mellitus Typ 2

Für diese Endpunkte wurden Informationen zu den Expositions-Wirkungsfunktionen aus der GBD-Studie 2019 bezogen, die den Zusammenhang zwischen der Exposition (Feinstaub, PM2,5) und der Wirkung (Erkrankung) quantitativ erfassen (GBD 2019 Risk Factors Collaborators, 2020). Allen Berechnungen zur Krankheitslast liegt die Annahme zugrunde, dass erst durch eine langjährige Belastung des Menschen mit Feinstaub die entsprechenden Erkrankungen entstehen. Daher wird die Krankheitslast nur für Personen berechnet, die älter als 25 Jahre sind. Bei den Todesfällen werden entsprechend auch nur diejenigen Personen berücksichtigt, die nach Vollendung des 25ten Lebensjahrs an einer der oben genannten Erkrankungen gestorben sind.

Für die Berechnung der YLLs, die in Deutschland auf die Feinstaubbelastung zurückzuführen sind, werden neben den oben vorgestellten Daten zur Feinstaubexposition zusätzlich Daten der Todesursachenstatistik für Deutschland aus der Gesundheitsberichterstattung des Bundes verwendet (GBE-Bund). Weitere benötigte Daten sind die Anzahl der in Deutschland lebenden Personen sowie die statistisch noch verbleibende Lebenserwartung spezifisch für alle Altersgruppen. Diese wird als statistische „Restlebenserwartung“ zum Zeitpunkt des Todes bezeichnet und für die Berechnung der verlorenen Lebensjahre durch Versterben eingesetzt.

Für die Berechnung der YLDs werden Daten zur Prävalenz der genannten Gesundheitsendpunkte aus Auswertungen nach Möglichkeit repräsentativer Bevölkerungsstudien und Krankheitsregistern in Deutschland bezogen. Für den Schweregrad der jeweiligen Erkrankung werden zusätzlich Gewichtungsfaktoren aus der GBD-Studie 2019 genutzt. Die Krankheitslast durch Morbidität (YLD) errechnet sich aus der Anzahl der prävalenten Krankheitsfälle in einem Jahr multipliziert mit einem für diese Krankheit und ihren Schweregrad spezifischen Gewichtungsfaktor (engl. Disability Weight), der Werte zwischen Null (bei keiner gesundheitlicher Einschränkung) und 1 (bei extremer gesundheitlicher Einschränkung) annehmen kann.

Folgende Quellen wurden für die jeweiligen Gesundheitsendpunkte verwendet:

  • COPD
    „Gesundheit in Deutschland Aktuell (GEDA)“, durchgeführt vom Robert Koch-Institut (Stepphuhn et al. 2017). Da nicht für alle Jahre im Untersuchungszeitraum entsprechende Daten vorlagen, wurden altersgruppen- und geschlechtsspezifische Raten auf die Bevölkerungsgruppen der jeweiligen Jahre angewendet, um so eine Annäherung für die Prävalenz zu erhalten.
  • Lungenkrebs
    Für die Prävalenz von Lungenkrebs wurden die Daten des Zentrums für Krebsregisterdaten (ZfKD) im Robert Koch-Institut verwendet, die dem ⁠UBA⁠ zur Verfügung gestellt worden sind.
  • Schlaganfall und Ischämische Herzerkrankungen
    „Gesundheit in Deutschland Aktuell (GEDA)“, durchgeführt vom Robert Koch-Institut (Busch und Kuhnert 2017). Da nicht für alle Jahre im Untersuchungszeitraum entsprechende Daten vorlagen, wurden altersgruppen- und geschlechtsspezifische Raten auf die Bevölkerungsgruppen der jeweiligen Jahre angewendet, um so eine Annäherung für die Prävalenz zu erhalten.
  • Diabetes mellitus Typ 2
    „Gesundheit in Deutschland Aktuell (GEDA)“, durchgeführt vom Robert Koch-Institut (Heidemann et al. 2017). Da nicht für alle Jahre im Untersuchungszeitraum entsprechende Daten vorlagen, wurden altersgruppen- und geschlechtsspezifische Raten auf die Bevölkerungsgruppen der jeweiligen Jahre angewendet, um so eine Annäherung für die Prävalenz zu erhalten.

Quantifizierungsgrenze für Berechnungen der Krankheitslast

Aktuell gibt es für Feinstaub keine gesicherten Erkenntnisse über eine gesundheitliche Wirkschwelle - also eine Konzentration, unterhalb der keine gesundheitlichen Wirkungen beobachtet werden. Das heißt, dass gesundheitliche Auswirkungen wahrscheinlich auch bei geringen langfristig auftretenden Feinstaubbelastungen zu erwarten sind. Für sehr geringe Konzentrationen ist der mathematische Zusammenhang zwischen der Feinstaubbelastung und den gesundheitlichen Auswirkungen jedoch vergleichsweise unsicher, da bislang nur eine begrenzte Anzahl von Studien in solch niedrigen Konzentrationsregimen durchgeführt wurde. Deshalb wurde für die Berechnung der Krankheitslast die sogenannte „untere Quantifizierungsgrenze“ auf einen Wert von 4,2 µg/m³ PM2,5 im Jahresmittel festgelegt. Dieser Wert wurde im Rahmen der GBD-Studie 2019 aus vorhandenen umwelt-epidemiologischen Studien identifiziert und stellt die dort enthaltene niedrigste beobachtete Konzentration dar, bei der gesundheitliche Wirkungen noch zu belegen waren. Unterhalb dieses Wertes können daher aktuell keine gesicherten Aussagen über den Zusammenhang zwischen Exposition und gesundheitlicher Wirkung getroffen werden.

Ergebnisse

Für jeden der genannten Gesundheitsendpunkte wurde die Krankheitslast berechnet, die auf die Exposition gegenüber Feinstaub zurückzuführen ist, ausgedrückt in YLLs, YLDs, DALYs, DALYs pro 100.000 Personen und attributablen Todesfällen. Die Tabelle „Feinstaubbedingte Krankheitslast“ fasst alle Endpunkte zusammen und präsentiert eine Gesamtübersicht zur Krankheitslast in Deutschland, die auf Feinstaub zurückgeführt werden kann.

Alle Ergebnisse werden als Mittelwert und dem dazugehörigen 95 %-Unsicherheitsintervall aufgeführt. Dies soll verdeutlichen, dass es sich bei den Berechnungen um Modellergebnisse handelt, die durch die ⁠Unsicherheit⁠, Variabilität und Varianz der Eingangsdaten eine entsprechende Schwankungsbreite um die zentralen Schätzwerte aufweisen.

Im Jahr 2018 konnten rund 6 % der COPD-Krankheitslast in Deutschland auf die Feinstaubbelastung zurückgeführt werden (siehe Tabelle „Feinstaubbedingte Krankheitslast COPD“). In absoluten Zahlen sind dies etwa 43.800 DALYs. Die YLLs haben mit ca. 27.900 verlorenen Lebensjahren einen größeren Anteil an den DALYs als die YLDs. Die Anzahl der DALYs schwankt im Untersuchungszeitraum, jedoch ist die feinstaubbedingte Krankheitslast durch COPD im Vergleich zum Jahr 2010 tendenziell gesunken. Der starke Rückgang im Jahr 2012 gegenüber den beiden Vorjahren erklärt sich durch die ungewöhnlich niedrige Feinstaubbelastung in diesem Jahr. Seit 2014 verbleibt die Anzahl der DALYs durch COPD mit nur geringen Schwankungen von Jahr zu Jahr auf einem relativ gleichbleibenden Niveau.

Im Jahr 2018 konnten rund 7 % der Lungenkrebs-Krankheitslast in Deutschland auf die Feinstaubelastung zurückgeführt werden (siehe Tabelle „Feinstaubbedingte Krankheitslast Lungenkrebs“). In absoluten Zahlen sind dies etwa 60.800 DALYs. Die YLLs machten mit ca. 59.500 verlorenen Lebensjahren den weitaus größten Teil an den DALYs aus. Der Schwerpunkt der Krankheitslast durch Lungenkrebs liegt somit eindeutig bei der Mortalität. Mit Ausnahme des größeren Anstiegs der Krankheitslast von 2012 auf 2013 ist die Anzahl der DALYs ab dem Jahr 2013 rückläufig, wobei in den letzten drei Berechnungsjahren eher eine Stagnation der feinstaubbedingten Krankheitslast erkennbar ist bei nur geringen jährlichen Schwankungen.

Im Jahr 2018 konnten rund 11 % der Schlaganfall-Krankheitslast in Deutschland auf die Feinstaubbelastung zurückgeführt werden (siehe Tabelle „Feinstaubbedingte Krankheitslast Schlaganfall“). In absoluten Zahlen sind dies etwa 38.400 DALYs. Die YLLs machten mit ca. 25.000 verlorenen Lebensjahren den größeren Teil an den DALYs aus, wobei mit ca. 13.400 YLDs auch ein erheblicher Verlust gesunder Lebensjahre auf die gesundheitlichen Einschränkungen zurückzuführen ist, die mit einem Schlaganfall verbunden sind (Morbidität). Mit Ausnahme des größeren Anstiegs der Krankheitslast von 2012 auf 2013 ist die Anzahl der DALYs ab dem Jahr 2013 tendenziell rückläufig, wobei in den letzten Jahren der Rückgang der feinstaubbedingten Krankheitslast durch Schlaganfall pro Jahr im Vergleich zum Beginn der Zeitreihe relativ gering ausfällt.

Im Jahr 2018 konnten rund 10 % der Krankheitslast ausgelöst durch ischämische Herzerkrankungen in Deutschland auf die Feinstaubelastung zurückgeführt werden (siehe Tabelle „Feinstaubbedingte Krankheitslast Ischämische Herzerkrankungen“). In absoluten Zahlen sind dies etwa 101.800 DALYs. Die YLLs machten mit ca. 85.500 verlorenen Lebensjahren den weitaus größeren Teil an den DALYs aus, wobei mit ca. 16.300 YLDs auch ein nicht vernachlässigbarer Verlust gesunder Lebensjahre auf die gesundheitlichen Einschränkungen zurückzuführen ist, die mit ischämischen Herzerkrankungen verbunden sind (Morbidität). Mit Ausnahme des größeren Anstiegs der feinstaubbedingten Krankheitslast von 2012 auf 2013 ist die Anzahl der DALYs ab dem Jahr 2013 tendenziell rückläufig, wobei die Krankheitslast pro Jahr seit 2016 mit geringen jährlichen Schwankungen eher stagniert.

Im Jahr 2018 konnten rund 10 % der Diabetes mellitus Typ 2 Krankheitslast in Deutschland auf die Feinstaubelastung zurückgeführt werden (siehe Tabelle „Feinstaubbedingte Krankheitslast Diabetes mellitus Typ 2“. In absoluten Zahlen sind dies etwa 45.900 DALYs. Beim Diabetes kehrt sich das Verhältnis von YLLs zu YLDs im Vergleich zu den anderen Endpunkten um. Die YLDs machten mit einem Verlust von 37.800 gesunden Lebensjahren auf Grund der gesundheitlichen Einschränkungen, die mit einer Diabetes mellitus Typ 2-Erkrankung verbunden sind, einen weitaus größeren Anteil an den DALYs aus als die YLLs. Mit Ausnahme des größeren Anstiegs der Krankheitslast von 2012 auf 2013 ist die Anzahl der DALYs ab dem Jahr 2013 tendenziell rückläufig, wobei seit 2016 allerdings ein leichter Anstieg der feinstaubbedingten Krankheitslast erkennbar ist.

Die Abbildung „Feinstaubbedinge DALYs für alle Erkrankungen in 2018“ stellt die feinstaubbedingte Gesamtkrankheitslast im Zeitverlauf dar. In den darauffolgenden Abbildungen werden die Entwicklungen der Krankheitslast aufgeteilt nach den Erkrankungen über den betrachteten Zeitraum präsentiert.

Zusammenfassende Betrachtung

Um die Entwicklung der gesamten Krankheitslast infolge der Feinstaubbelastung in Deutschland über den gesamten Untersuchungszeitraum einschätzen zu können, ist in Tabelle „Feinstaubbedinge Krankheitslast für alle Erkrankungen in 2018“ die Summe der YLLs, YLDs, DALYs und der attributablen Todesfälle über alle für Feinstaub spezifischen gesundheitlichen Endpunkte für die jeweiligen Jahre dargestellt.

Betrachtet man die allgemeine Entwicklung, so zeigt sich, dass die Krankheitslast durch Feinstaub im Jahr 2018 mit ca. 290.700 DALYs deutlich niedriger war als zu Beginn der Zeitreihe im Jahr 2010 mit etwa 388.000 DALYs. Dies entspricht einer Reduktion der Krankheitslast um etwa 25 % über den gesamten Zeitraum. Die Anzahl der attributablen Todesfälle ist in diesem Zeitraum von ca. 20.800 auf 15.700 zurückgegangen. Die jährliche Entwicklung zeigt, dass insbesondere in den Jahren 2010 bis 2015, abgesehen von dem kurzen Anstieg von 2012 zu 2013, die stärkste Reduktion der Krankheitslast zu beobachten war, jedoch nach 2015 der Rückgang deutlich langsamer erfolgt ist. 2018 ist zudem insgesamt wieder ein leichter Anstieg gegenüber den beiden Vorjahren zu verzeichnen.

Die Höhe der Exposition gegenüber Feinstaub ist ein entscheidender Parameter bei der Berechnung der Krankheitslast. Daher ist es nicht verwunderlich, dass die Entwicklung der Krankheitslast auch dem ⁠Trend⁠ der Feinstaubexposition folgt. So ist beispielsweise der besonders starke Rückgang der Krankheitslast von 2011 auf 2012 auch auf einen starken Rückgang der Feinstaubbelastung in diesem Zeitraum zurückzuführen, der mit für die Immissionssituation in Deutschland besonders günstigen Witterungsverhältnissen im Jahr 2012 zur erklären ist.

Die Schätzungen zeigen, dass 2018 mit ca. 206.000 YLLs ein großer Teil der attributablen Krankheitslast durch Feinstaub (rund 71 %) auf die Mortalität entfällt, dass jedoch auch ca. 84.800 gesunde Lebensjahre verloren wurden, weil Menschen durch die jeweiligen Erkrankungen in einem Zustand eingeschränkter Gesundheit gelebt haben.

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Tipps zum Weiterlesen

Busch M.A., Kuhnert R. (2017): 12-Monats-Prävalenz von Schlaganfall oder chronischen Beschwerden infolge eines Schlaganfalls in Deutschland. Journal of Health ⁠Monitoring⁠ 2(1): 70 – 76. DOI:10.17886/RKI-GBE-2017-010. Letzter Zugriff: 24.05.2022

EU [Europäische Union] (2008): Richtlinie 2008/50/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 21. Mai 2008 über Luftqualität und saubere Luft für Europa. Amtsblatt der Europäischen Union. 51 L152: 1. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32008L0050. Letzter Zugriff: 24.05.2022

Flemming J. und Stern R. (2004): Datenassimilation auf der Basis der Optimalen Interpolation für die Kartierung von Immissionsbelastungen. Beschreibung der Methodik und praktische Anwendung für 2002. Abschlussbericht im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsvorhaben 201 43 250 auf dem Gebiet des Umweltschutzes „Anwendung modellgestützter Beurteilungssysteme für die bundeseinheitliche Umsetzung der EU-Rahmenrichtlinie Luftqualität und ihrer Tochterrichtlinien“. https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/3612.pdf. Letzter Zugriff: 24.05.2022

GBD 2019 Risk Factors Collaborators (2020): Global burden of 87 risk factors in 204 countries and territories, 1990-2019: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2019. The Lancet 396(10258): 1223-1249. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)30752-2. Letzter Zugriff: 24.05.2022

Heidemann C., Kuhnert R., Born S. et al. (2017): 12-Monats-Prävalenz des bekannten Diabetes mellitus in Deutschland. Journal of Health Monitoring 2(1): 48 – 56. DOI:10.17886/RKI-GBE-2017-008. Letzter Zugriff: 24.05.2022

Steppuhn H., Kuhnert R., Scheidt-Nave C. (2017): 12-Monats-Prävalenz der bekannten chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) in Deutschland. Journal of Health Monitoring 2(3): 46–54. DOI: 10.17886/RKI-GBE-2017-053. Letzter Zugriff: 24.05.2022

Stern R. und Fath J. (2006): Kartographische Darstellung der flächenhaften Immissionsbelastung in Deutschland mit Hilfe der Optimalen Interpolation: OI für das Jahr 2004. OI Einzeltermine aus dem Jahre 2003. Bericht zum Forschungs- und Entwicklungsvorhaben FKZ 204 42 202/03 auf dem Gebiet des Umweltschutzes „Analyse und Bewertung der Immissionsbelastung durch Feinstaub in Deutschland durch Ferntransporte“. https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/3720.pdf. Letzter Zugriff: 24.05.2022

UBA⁠ [Umweltbundesamt] (2021): Luftqualität 2020 - Vorläufige Auswertung. Hintergrund 02/2021. https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/5750/publikationen/hgp_luftqualitaet_2020_bf.pdf. Letzter Zugriff: 24.05.2022

WHO⁠ [World Health Organization] (2022): Evolution of WHO air quality guidelines: past, present and future. https://www.who.int/europe/publications/i/item/9789289052306.Letzter Zugriff: 24.05.2022