Luft- und Gesundheitsbelastung durch Waldbrände

Bei Verbrennungen gelangen unterschiedliche Schadstoffe in die Luft, wie zum Beispiel Feinstaub, Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Kohlenmonoxid.

Die wesentliche Gesundheitsgefährdung entsteht durch die Feinstaubbelastung. Besonders den sehr kleinen Partikeln (PM_2,5) kommt eine hohe gesundheitliche Bedeutung zu, denn sie können in sehr tiefe Abschnitte der Lunge eindringen und dort Schäden verursachen. Diese betreffen vor allem die Lunge aber auch das Herz-Kreislaufsystem. Sehr feine Partikel können auch in das Blut übergehen und so prinzipiell alle Organe des Menschen erreichen. Auch Erkrankungen anderer Organe werden mit Feinstaubwirkungen ursächlich in Verbindung gebracht, insbesondere auch neurologische Erkrankungen (z.B. Demenz) und Diabetes Mellitus Typ II.

Die Feinstaubpartikel lösen Entzündungen und Stress in menschlichen Zellen aus. Hält dies über einen längeren Zeitraum an, kann es zu Erkrankungen führen. Eine kurzfristige (Stunden oder Tage andauernde) hohe Belastung führt zu Bluthochdruck, verminderter Herzrhythmusvariabilität sowie Krankenhaus- und Notfalleinweisungen meist aufgrund von Herz-Kreislauferkrankungen. Insgesamt führt Feinstaub zu einer erhöhten Sterblichkeit.

Bei der unvollständigen Verbrennung des organischen Materials entstehen zusätzlich Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe (⁠PAK⁠). Die Aufnahme in den menschlichen Körper erfolgt über die Nahrung, die Haut oder die Atmung. Einige chemische Komponenten der ⁠PAK⁠ sind nachweislich krebserregend, fruchtbarkeitsgefährdend und können das Erbgut menschlicher Zellen verändern. Da PAK im menschlichen Körper nur sehr schlecht eliminiert werden können, reichern sie sich mit der Zeit im Gewebe an. Die gesundheitlichen Folgen dieser zusätzlichen PAK Belastung durch Waldbrände sind schwer zu beurteilen. Sie haben jedoch auf die (exponierte) Bevölkerung bezogen eine wesentlich geringere Bedeutung als die Wirkungen des Feinstaubs.

Abhängig von den Brandbedingungen, der brennenden Umgebung (Schadstoff belastet oder nicht) und auch davon, welche anderen Strukturen (z.B. Häuser, Lagerhallen, Maschinen, Autos, Munition) noch betroffen sind, können noch eine Vielzahl weiterer Schadstoffe entstehen oder verbreitet werden. Hierzu gehören z.B. Methan, Stickstoffoxide und leichtflüchtige organische Verbindungen. Auch Dioxine und Schwermetalle (Quecksilber und Blei) können im Rauch angelagert an Feinstaubpartikel enthalten sein. Hier bedarfs es einer spezifischen Bewertung des brennenden Materials.

Die Wirkungen auf die menschliche Gesundheit können vielfältig sein und sind abhängig von der Intensität und Dauer der Rauchbelastung. Aufgrund der raschen Verteilung der Partikel und Gase in der ⁠Atmosphäre⁠ sind bei Wald- und Buschbränden akute Rauchvergiftungen, die oft in der Nähe des Feuers auftreten, eher selten, können aber dennoch vorkommen. Durch das Einatmen heißer Luft kann es zu Verbrennungen vor allem der oberen Atemwege (Nasenhöhlen und -nebenhöhlen, Mundhöhle und Rachen) kommen.

Je nach Art des Brennmaterials gelangen verschiedene Schadstoffe in die Atemwege und in die Lunge, was zu lokalen Entzündungsreaktionen mit Gewebeschwellungen führen kann. Atmung und Lungenfunktion können daher deutlich eingeschränkt sein. Eine häufige Todesursache ist das Einatmen giftiger Gase wie Kohlenmonoxid. Dieses bindet mit einer 250-fach höheren Affinität als Sauerstoff an das Hämoglobin der roten Blutkörperchen und führt über diesen und weitere Mechanismen zu einer Sauerstoffunterversorgung des Körpers.

Mit zunehmendem Abstand zum brennenden Bereich nimmt die Wahrscheinlichkeit für akute gesundheitliche Wirkungen ab. Durch die Rauchbelastung kann es zu Reizungen der Atemwege sowie der Augen und der Haut kommen. Ab einigen hundert Metern Entfernung überwiegen dann Feinstaubwirkungen, die bei empfindlichen Menschen zu akuten Gesundheitseffekten führen können. Auch die Geruchsbelastung kann als störend bis belastend empfunden werden. Diese kann stark von der Windrichtung abhängen.

Ein sicherer Abstand zu Waldbränden kann aufgrund unterschiedlicher metrologischer Bedingungen sowie der unterschiedlichen persönlichen Reaktion auf Luftschadstoffe nicht pauschal angegeben werden.

Weitaus häufiger als die akute Rauchgasvergiftung sind vor allem Erkrankungen der Atemwege oder des Herz-Kreislauf-Systems infolge der hohen Luftverschmutzung durch Waldbrände, die teilweise auch in größerer räumlicher Entfernung zum Brandherd messbar ist. Hierfür verantwortlich sind unter anderem die erhöhten Feinstaub-Konzentrationen in der Atmosphäre. Verschiedene Studien deuten auf Zusammenhänge zwischen Atemwegsreizungen, verminderter Lungenfunktion, Verschlechterung vorbestehender Krankheiten wie Asthma oder chronisch-obstruktiver Bronchitis oder vermehrten Herzinfarkten in Waldbrandgebieten hin. Zudem gibt es Hinweise, dass Waldbrände – vor allem, wenn sie in den späteren Monaten der Schwangerschaft auftreten – mit negativen Folgen für die Neugeborenen wie niedrigem Geburtsgewicht oder Frühgeburtlichkeit assoziiert sind.

Da die Feinstaubbelastung der wesentliche gesundheitsschädigende Einfluss von Waldbränden für große Teile der Bevölkerung ist, kann angenommen werden, dass die Langzeitfolgen einer solchen Luftbelastung prinzipiell ähnlich zu denen der allgemeinen Feinstaubbelastung in Großstädten sind. Jedoch ist es auch möglich, dass signifikante Unterschiede vorliegen, da bei Waldbränden eine sehr heterogene und unvollständige Verbrennung stattfindet und ebenfalls andere Beimengungen (z.B. Schadstoffe oder Mikroorganismen, welche aufgewirbelt werden) enthalten sein können. Über die genauen Unterschiede einer spezifischen Waldbrand-Feinstaubbelastung liegen keine ausreichenden Kenntnisse vor. Es ist jedoch davon auszugehen, dass die verbreiteten Stäube gesundheitsschädlicher als typischer Großstadtfeinstaub sind.

Der Grund für die unzureichenden Kenntnisse liegt zum einen darin, dass über diese spezifischen Stäube keine kontrollierten Studien am Menschen vorliegen und zum anderen, dass Brandereignisse mit ihren spezifischen Feinstaubbelastungen (auf lange Sicht gesehen) seltene Ereignisse sind, deren Langzeitwirkungen im Kontext der für die Umgebung üblichen Belastung zu sehen sind.