Als Reizgas mit stechendstickigem Geruch wird NOi bereits in geringen Konzentrationen wahrgenommen
Eine der. wichtigsten Quellen für das Vorkommen dieser Verbindungen in der Umwelt stellt neben Kraftwerken und Feuerungsanlagen der Verkehr dar. Bei Verbrennungsvorgängen entstehen sowohl Stickstoffmonoxid (NO) als auch Stickstoffdioxid (N02). Das Stickstoffmonoxid wird in der Außenluft jedoch relativ schnell zum gesundheitlich bedeutsameren N02 umgewandelt.
Die höchsten Konzentrationen an Stickstoffoxiden werden an eng bebauten, viel befahrenen Straßen gemessen, weil sich Autoabgase dort nicht ungehindert ausbreiten können und daher nur langsam in der Atmosphäre verdünnt werden.
Als Reizgas mit stechend-stickigem Geruch wird NO:i bereits in geringen Konzentrationen wahrgenommen. Die Inhalation ist der einzig relevante Aufnahmeweg. Die relativ geringe Wasserlöslichkeit von N02 bedingt, dass der Schadstoff nicht in den oberen Atemwegen gebunden wird, sondern auch in tiefere Bereiche des Atemtrakts (Bronchiolen, Alveolen) eindringt.
Der Begriff Staub bezeichnet sämtliche in der Luft vertei.lten festen und flüssigen Teilchen.
Staubpartikel unterscheiden sich daher voneinander in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften. Neben den Staubinhaltsstoffen variieren Partikelgröße und Form, und folglich ist auch die Gesamtoberfläche einer bestimmten Partikelmenge nicht einheitlich.
Unterschiedliche Zusammensetzungen von Partikelproben sind in Abb. 1 dargestellt.
Dies ist von besonderer Bedeutung für die vielfältigen gesundheitlichen Wirkungen von Staubpartikeln. Entsprechend der Größenverteilung, d. h. entlang ihres aerodynamischen Durchmessers, können Staubpartikel unterschiedlich tief in die Atemwege des Menschen eindringen. Einzelne Partikelfraktionen unterscheiden sich daher durch ihren jeweiligen Wirkor! innerhalb des Atemtraktes (vgl. Abb. 2). Abb. 2: Abscheidung unterschiedlicher Partikelgrößeri im Atemtrakt
Die Staubbelastung wird üblicherweise über die Massenkonzentrationen der einzelnen Partikelfraktionen beschrieben. Alle Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser kleiner 35
IJm werden als TSP (Total Suspended Particles) bzw. Schwebstaub bezeichnet, weil sie über eine längere Zeitspanne hinweg in der Luft suspendiert verbleiben können, ohne unmittelbar zu Boden zu sinken. Schwebstaub kann daher prinzipiell mit der Atemluft in den Atemtrakt gelangen. Diejenigen Staubteilc.hen jedoch, die einen aerodynamischen Durchmesser größer 10 IJm aufweisen, verbleiben vor allem in den oberen Atemwegen des und der.Luftröhre. Sie entfalten ihre Wirkung dort, bzw. werden durch die Selbstreinigungsmechanismen des oberen Atemtraktes entsorgt.
Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser kleiner 10 IJm (PM 10)können dagegen. weiter in die Verzweigungen der Lunge vordringen. PM 10 wird daher auch als inhalierbarer Schwebstaub, thorakaler Staub oder Feinstaub bezeichnet. Diese Partikel gelangen in Bronchien und Bronchiolen, und wenn ihr aerodynamischer Durchmesser auch kleiner als
IJm ist (PM 2.5), können sie bis in die Lungenbläschen selbst transportiert werden. PM wird daher auch als alveolengängiger bzw. lungengängiger Staub bezeichnet.
Diejenige Fraktion des Feinstaubes, deren aerodynamischer Durchmesser zwischen 10 und
Im liegt, werden auch grobe (coarse) Partikel genannt.
Ultrafeine Partikel (Durchmesser
Bei der Bestimmung von Black Smoke wird der Grad der Schwärzung auf einem Filter, weiche durch den Rußanteil im Schwebstaub verursacht wird, ermittelt. Aus dem Schwärzungsgrad wird per Umrechnung die Rußkonzentration in IJg/m3 ermittelt.
Abhängig von den verschiedenen Wirkorten, die mit der Teilchengröße verbunden sind, werden auch bei Staubmessungen die Größenordnungen von Partikeln unterschiedlich erfasst.
Anstelle von Schwebstaubmessungen, die routinemäßig bis 2001 durchgeführt wurden, wird Feinstaub heute in den Größenordnungen PM 10 und PM 2.5 erfasst. Vereinzelt werden auch ultrafeine Partikel als PM 0.1 gesondert bestimmt.
Die einzelnen Größenfraktionen des Schwebstaubes entstammen unterschiedlichen Quellen.
Während Grobstäube vorwiegend aus biologischen und mechanischen Prozessen herrühren, (z.B. Pollen oder Stäube aus dem Tagebau, Verwehungen von Schutt- und Abraumhalden, Abrissvorgängen, Steinbrüchen und ortsabhängig auch aus Sandstürmen oder Vulkanausbrüchen) werden PM 2.5 und ultrafeine Partikel im Wesentlichen durch Verbrennungsprozesse direkt erzeugt oder indirekt aus Vorläufersubstanzen gebildet. Lokal trägt der Verkehr mit einem Anteil zwischen 20 und 40 % zur PM 10-Belastung insgesamt bei.
Auch bei den Belastungen durch Stickstoffdioxid (N02) hat der Verkehr immissionsseitig einen hohen Anteil. In vielen Städten des Ruhrgebietes liegen die Anteile zwischen 50 und 70 %; in der Stadt Düsseldorf erreicht der Anteil des Kfz-Verkehrs an den NOTBelastungen immissionsseitig bis zu 75 % (MUNLV 2009).
Der Verkehr verursacht eine ganze Reihe von Emissionen unterschiedlicher Art. Hierunter befinden sich chemische (Luftschadstoffe) und physikalische (z. B. Lärm) Noxen. Um die gesundheitlichen Beeinträchtigungen durch verkehrsbezogene Immissionen ermitteln zu können, muss die Exposition des Menschen gegenüber diesen Noxen möglichst getrennt erfasst werden. Welche Parameter die Effekte einer verkehrsbedingten Exposition am besten wiedergeben, ist bislang nicht abschließend geklärt. PM 10 und N02 sind aber auf jeden Fall in Zusammenhang mit verkehrsbedingten Gesundheitseffekten zu sehen. So werden die höchsten PM 10-Konzentrationen außer an industriellen Hot Spots. an verkehrsbezogenen Messstellen ermittelt. Hohe Stickstoffdioxid-Konzentrationen werden in erster Linie an Straßen mit hohem Verkehrsaufkommen gemessen. Stickstoffdioxid wird als Leitsubstanz für verkehrsspezifische Immissionsbelastungen angesehen. Die in umweltepidemiologischen Studien beobachteten gesundheitsschädlichen Wirkungen sind daher nicht allein auf N02 zurückzuführen, sondern stehen auch im Zusammenhang mit dem Vorhandensein anderer verkehrsbedingter Emissionen (Kraft et al. 2005).
Neben N02 und PM 10 werden in umweltepidemiologischen Studien weitere Parameter als Surrogate für die Exposition gegenüber verkehrsbezogenen Emissionen verwendet. Hier sind Kohlenmonoxid, PM 0.1, Dieselrußpartikel, elementarer Kohlenstoff (EC), Benzol sowie die Entfernung des Wohnortes zu einer Hauptverkehrsstraße zu nennen.