Gesundheitsrisiken durch Feinstaub

Die durch Feinstaub in der Bev?lkerung verursachten gesundheitlichen Folgen werden durch die Sch?tzung der Krankheitslast ermittelt. Die Ergebnisse dienen u. a. zur Bewertung der Effekte von Ma?nahmen zur Verbesserung der Au?enluftqualit?t. Die Sch?tzungen kommen zum Ergebnis, dass im Zeitraum 2007-2015 im Mittel j?hrlich etwa 44.900 vorzeitige Todesf?lle durch Feinstaub verursacht wurden.

Inhaltsverzeichnis

 

Ermittlung der Feinstaubbelastung – Exposition am Wohnort

Aktuell kann die Feinstaubbelastung der Bev?lkerung nicht personengenau bestimmt werden. Um sie aber n?herungsweise beschreiben zu k?nnen, wird die mittlere j?hrliche Feinstaubkonzentration am Wohnort als Kenngr??e für die Feinstaubexposition der dort lebenden Bev?lkerung verwendet. Zur Sch?tzung des Gesundheitsrisikos werden die Immissionsdaten für Feinstaub (⁠PM10⁠, r?umliche Aufl?sung ca. 7 km x 8 km), bestehend aus stündlichen PM10-Messdaten der Bundesl?nder und des Umweltbundesamtes (⁠UBA⁠) sowie Modelldaten (chemisches Transportmodell REM-CALGRID) verwendet. Diese Daten repr?sentieren die l?ndlichen und st?dtischen Hintergrundbelastungen in Deutschland im Jahresdurchschnitt (siehe Schaubild ?Schematische Darstellung der Zusammensetzung der Feinstaubexposition“).

Die Immissionsdaten für die Zeitreihe der Jahre 2007 bis 2015 werden hierzu mit den aktuell verfügbaren, kleinr?umigen Bev?lkerungsdichtedaten des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) (Bezugsjahr 2005 bzw. 2011) kombiniert. Auf diese Weise wird der r?umliche Bezug zwischen der mittleren j?hrlichen Feinstaubbelastung und der am jeweiligen Ort lebenden Bev?lkerung hergestellt. Zur Verknüpfung von Feinstaub- und Bev?lkerungsdaten müssen diese mathematisch transformiert und in einem 1 km x 1 km-Raster abgebildet werden. Methodische Details sind hier beschrieben.

Die Abbildung zeigt die Zusammensetzung des Feinstaubs unterschiedlicher Herkunft: überregionale (< 10 μg/m3 Feinstaub), l?ndliche, st?dtische Hintergrundbelastung und lokale Belastung durch Verkehr und lokale Quellen (hot spots).
Schematische Darstellung der Zusammensetzung der Feinstaubexposition
Quelle: Umweltbundesamt Schaubild als PDF
 

Verteilung der Bev?lkerung auf Feinstaubbelastungsklassen

Die auf die ben?tigten Rasterzellen überführten Feinstaub (⁠PM10⁠)-Jahresmittelwerte werden für die weiteren Auswertungen in acht Belastungsklassen mit je 5 Mikrogramm pro Kubikmeter (μg/m3) Klassenbreite eingeteilt: Klasse 1: < 10 μg/m3 PM10; Klasse 2: ≥ 10 - < 15 μg/m3 PM10; Klasse 3: ≥ 15 - < 20 μg/m3 PM10 usw. bis Klasse 8: ≥ 40 μg/m3 PM10. Die erste Belastungsklasse entspricht in etwa dem Niveau der Hintergrundbelastung in Deutschland in emissionsarmen l?ndlichen Gebieten. Anschlie?end werden für jede Belastungsklasse die dort lebenden Personenzahlen aufsummiert. Das Ergebnis dieser Auswertung ist in der Tabelle und Abbildung ?Bev?lkerungsanteile je Feinstaubbelastungsklasse“ dargestellt.

Die Auswertung zeigt, dass 61 Prozent (%) der deutschen Bev?lkerung im Jahr 2007 in Regionen mit einer mittleren Feinstaubbelastung von über 20 μg/m3 PM10 lebten, was über dem von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) definierten Richtwert zum Schutz der Gesundheit liegt. In den Folgejahren 2008 bis 2010 reduzierte sich dieser überschreitungsanteil auf 31 % bzw. 35 %, stieg aber 2011 auf 45 % an und fiel in den Jahren 2012 bis 2014 deutlich ab auf Werte zwischen 15 % und 17 %. Im Jahr 2015 lag der überschreitungsanteil bei nur noch 5 %. Der sich abzeichnende Rückgang der l?ndlichen und st?dtischen Hintergrundbelastung durch Feinstaub ist überwiegend auf die Minderungsma?nahmen bei Emissionen aus station?ren Quellen (Heizwerken, Abfallverbrennungsanlagen und diverse Industrieanlagen) und im Verkehrsbereich zurückzuführen. Jedoch ist die Feinstaubbelastung immer auch stark durch variierende Witterungsbedingungen beeinflusst, was anhand der teils deutlichen Schwankungen von Jahr zu Jahr wie zum Beispiel von 2007 zu 2008 oder von 2011 zu 2012 erkennbar ist.

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Indikator ?bev?lkerungsgewichtete Feinstaubbelastung“

Aus der vorgestellten r?umlichen Verteilung der Feinstaubbelastung l?sst sich für die betrachteten Jahre eine durchschnittliche bev?lkerungsgewichtete Feinstaubexposition für nahezu die gesamte Bev?lkerung in Deutschland berechnen. Diese Kenngr??e ist als ⁠Indikator⁠ für die Charakterisierung der zeitlichen Entwicklung der mittleren j?hrlichen Feinstaubbelastung geeignet. Von Beginn der Zeitreihe im Jahr 2007 an hat dieser Indikatorwert bis 2015 trotz zwischenzeitlicher Anstiege um etwa 4 Mikrogramm pro Kubikmeter (μg/m3) ⁠PM10⁠ oder rund 20 Prozent (%) abgenommen. Aus dieser zeitlichen Entwicklung der vergangenen Jahre lassen sich jedoch keine Aussagen über einen ⁠Trend⁠ der Feinstaubbelastung für die kommenden Jahre ableiten.

Der von der WHO eingeführte Indikator ?RPG3_Air_ex2“ des Umwelt- und Gesundheitsindikatoren-systems ENHIS (Environment and Health Indicator System) repr?sentiert demgegenüber vorrangig die st?dtische Hintergrundbelastung, die l?nderspezifisch auf Grundlage einer St?dteauswahl mit l?ngerfristig verfügbaren Jahresmittelwerten für Feinstaub berechnet wird. Für den WHO-Indikator ist von 2007 bis 2014 (für das Jahr 2015 sind noch keine Daten verfügbar) eine Abnahme von lediglich 9 % zu verzeichnen. Insgesamt spiegeln beide Indikatoren für Deutschland dennoch eine ?hnliche zeitliche Entwicklung wider (siehe Tab. ?Bev?lkerungsgewichtete Feinstaubbelastung im Jahresmittel“).

Tipps zum Weiterlesen:
World Health Organization (WHO) (2011). Environment and Health Information System (ENHIS): Exposure to air pollution (particulate matter) in outdoor air. Factsheet 3.3: Indicator RPG3_Air_Ex2.

2 Indikatoren (mittlere PM10-Belastung/Jahr) für die Gesamtbev?lkerung und für die Bev?lke?rung ausgew?hlter St?dte werden vorgestellt. Die Jahresmittelwerte sinken von 20,7 auf 16,5 μg/m3 PM10 bzw. von 22,4 auf 20,3 μg/m3 PM10 im Betrachtungszeitraum.
Tab: Bev?lkerungsgewichtete Feinstaubbelastung im Jahresmittel
Quelle: Umweltbundesamt Tabelle als PDF
 

Sch?tzung der Krankheitslast

Um das Gesundheitsrisiko, das mit der zuvor ermittelten Feinstaubbelastung einhergeht, sch?tzen zu k?nnen, wird das EBD-Konzept (engl. Environmental Burden of Disease: ⁠umweltbedingte Krankheitslast⁠) verwendet. Es verfolgt das Ziel, die bestimmten Umweltstressoren zuzuschreibende Krankheitslast für eine betrachtete Bev?lkerung oder Bev?lkerungsgruppe zu quantifizieren und in einer einzigen Ma?zahl (⁠DALYs⁠, Disability Adjusted Life Years: Anzahl verlorener gesunder Lebensjahre) anschaulich darzustellen. Damit k?nnen Krankheitslasten, die durch den Einfluss unterschiedlicher Umweltstressoren hervorgerufen werden, miteinander verglichen werden.

Die DALYs summieren die durch vorzeitige Todesf?lle verlorenen Lebensjahre (YLL, Years of Life Lost due to premature death) und die mit gesundheitlichen Einschr?nkungen durch Krankheit gelebten Jahre (YLD, Years Lived with Disability). Da die für Deutschland erforderlichen Gesundheitsdaten zur Erfassung der feinstaubbedingten YLDs bis dato nicht vollst?ndig vorliegen, beziehen sich die in diesem Beitrag angegebenen Krankheitslasten in Form von DALYs nur auf die verlorene Lebenszeit durch vorzeitigen Tod (YLL).


Tipps zum Weiterlesen:
Murray CJ, Lopez AD (1996). The Global Burden of Disease: a comprehensive assessment of mortality and disability from diseases, injuries and risk factors in 1990 and projected to 2020. Cambridge, MA, Harvard School of Public Health. Global Burden of Disease and Injury Series, Vol. I.

Ezzati M., Lopez A. D., Murray C. J., Rodgers A. (2004): Comparative Quantification of Health Risks: Global and Regional Burden of Disease Attributable to Selected Major Risk Factors. Volume 2, Geneva World Health Organization, ISBN 92 4 158031 3.
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Ermittlung der gesundheitlichen Folgen durch Feinstaubbelastung

Für die Berechnung der ?verlorenen gesunden Lebensjahre“ (⁠DALYs⁠), die in Deutschland auf die Feinstaubbelastung zurückzuführen sind, wurden neben den oben vorgestellten Daten Sterbefalldaten der Erkrankungsgruppen aus der Gesundheitsberichterstattung des Bundes (GBE) verwendet, für die der kausale Zusammenhang zwischen Feinstaub-⁠Exposition⁠ (kurzzeitige und l?ngerfristige) und gesundheitlicher Wirkung besteht. Zudem wird auf die aus Studien abgeleiteten Expositions-Wirkungsfunktionen für diese Erkrankungsgruppen zurückgegriffen, die den Zusammenhang zwischen Exposition und Wirkung quantitativ abbilden. Zudem wurden Populationszahlen sowie die durchschnittliche Lebenserwartung für die deutsche Bev?lkerung berücksichtigt.

Die in der Berechnung berücksichtigten gesundheitlichen Auswirkungen sind für die Kurzzeitbelastung:

  • die Sterblichkeit (Mortalit?t) aufgrund akuter Atemwegserkrankungen bei Kindern unter fünf Jahren

und für die Langzeitbelastung:

  • die Mortalit?t aufgrund von Herz-Lungenerkrankungen bei Erwachsenen über 30 Jahren und
  • die Mortalit?t aufgrund von Lungenkrebs bei Erwachsenen über 30 Jahren.

In den Tabellen zur Kurz- und Langzeitexposition ist die zeitliche Entwicklung der wesentlichen Kenngr??en der umweltbedingten Krankheitslasten dargestellt.

Die Abbildung ?Zeitliche Entwicklung der feinstaubbedingten Krankheitslasten in Deutschland für ausgew?hlte Gesundheitsendpunkte“ zeigt die Anzahl der attributablen DALYs pro 1.000 Personen sowie die Anzahl der vorzeitigen Sterbef?lle im zeitlichen Verlauf.

Für die in diesem Beitrag vorgestellten Krankheitslastsch?tzungen wurde eine unvermeidbare durchschnittliche j?hrliche Feinstaubkonzentration von 7 μg/m3 angenommen, die etwa der niedrigsten in Deutschland gemessenen Konzentration in dem betrachteten Zeitraum entspricht. Damit bleibt bewusst die Feinstaubexposition aus natürlichen Quellen unberücksichtigt.

Aktuell gibt es keine gesicherten Erkenntnisse über eine Wirkungsschwelle für Wirkung von Feinstaub. Daraus folgt, dass gesundheitliche Effekte sowohl bei Langzeitexposition als auch bei Exposition gegenüber kurzzeitigen Belastungsspitzen von Feinstaub auftreten k?nnen. Auch Feinstaubkonzentrationen unterhalb von 7 μg/m3 ⁠PM10⁠ sind für die Bev?lkerung potentiell gesundheitswirksam, insbesondere für Risikogruppen wie ?ltere Menschen, Personen mit Vorerkrankungen der Atemwege und Kleinkinder.

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Ergebnisse

Für die betrachteten Erkrankungen ergeben die Sch?tzungen nach der beschriebenen Methode, dass in Deutschland im Zeitraum 2007 bis 2015 im Mittel j?hrlich etwa 44.900 vorzeitige Todesf?lle auf die Feinstaubexposition im l?ndlichen und st?dtischen Hintergrund zurückgeführt werden k?nnen.

Die Zahl der vorzeitigen Todesf?lle hat sich für die akuten Atemwegserkrankungen bei Kindern unter fünf Jahren seit 2007 bis 2015 auf niedrigem Niveau kaum ver?ndert.

Die Langzeitexposition verursacht insgesamt gesehen den gr??ten Anteil an der gesamten Krankheitslast infolge der ⁠Exposition⁠ gegenüber Feinstaub: so sind nach den durchgeführten Sch?tzungen bei Erwachsenen über 30 Jahren etwa 11 bis 14 Prozent (%) aller Todesf?lle aufgrund kardiopulmonaler Erkrankungen und etwa 16 bis 20 % aller Todesf?lle infolge von Lungenkrebs auf den Umweltstressor Feinstaub zurückzuführen.

 

Ausblick

Aktuell sind noch keine belastbaren Aussagen zum zeitlichen ⁠Trend⁠ m?glich, da die bisherige Zeitreihe noch zu kurz ist. Prognosen für die kommenden Jahre lassen sich aus den vorliegenden Berechnungen nicht ableiten, zumal die Expositionsdaten von den j?hrlich wechselnden Witterungsbedingungen stark beeinflusst sind. Für die Zukunft sind methodische Weiterentwicklungen geplant, die auf die Nutzung r?umlich h?her aufgel?ster Immissionsdaten für Feinstaub zielen, vor allem zur Einbeziehung der verkehrsbedingten Feinstaubbelastung insbesondere in st?dtischen Bereichen. Sollten zukünftig weitere feinstaubassoziierte Erkrankungen nachgewiesen werden, sollen auch diese in die Berechnungen mit einbezogen werden.

Au?erdem sind weitere Studien notwendig, die sich detailliert mit den volkswirtschaftlichen Sch?den durch Feinstaub befassen. In einem 2015 gemeinsam von der ⁠OECD⁠ und WHO ver?ffentlichten Bericht wird der volkswirtschaftliche Schaden durch feinstaubbedingte Luftverschmutzung für Deutschland und das Jahr 2010 auf etwa 145 Mrd. US$ gesch?tzt.

Tipps zum Weiterlesen:
WHO Regional Office for Europe, OECD (2015). Economic cost of the health impact of air pollution in Europe: Clean air, health and wealth. Copenhagen: WHO Regional Office for Europe.