Was ist Feinstaub?
Feinstaub – winzige Teilchen natürlichen oder industriellen Ursprungs, die Umwelt und Mensch gefährlich werden können. Auch in der Halbleiterindustrie stellt Feinstaub eine Herausforderung dar, für die DAS Environmental Expert GmbH langjährig erprobte und stetig weiterentwickelte Lösungen bietet.
Was ist Feinstaub und warum ist er für Mensch und Industrie ein Problem?
Stäube sind feste Teilchen, die über einen gewissen Zeitraum in der Luft suspendiert bleiben. Diese Partikel können aus organischen (z.B. Bakterien, Pilzsporen, Holz, Mehl) oder anorganischen Materialien (z.B. Mineralfasern, Glas, Gesteine) bestehen. Diese in der Luft umherfliegenden Kleinstpartikel sind lungengängig, also klein genug, um in den menschlichen Körper einzudringen und sich in der Lunge abzulagern bzw. sogar in den Blutkreislauf zu gelangen. Dies kann schwerwiegende gesundheitliche Folgen haben. Feinstaub und der richtige Umgang damit ist und bleibt demnach eine zentrale Herausforderung für Industrie und Umwelt.
Quellen und Eigenschaften von Feinstaub
Staubquellen sind einerseits natürliche Vorgänge, wie Vulkanismus, Erosion und Stürme, Meeresbrandung, Pollenflug oder Waldbrände. Einen bedeutenden Anteil an der Staubbelastung der Atmosphäre haben aber auch anthropogene Staubquellen, wie Verkehr, Landwirtschaft, Energiegewinnung und industrielle Prozesse. Primärer Feinstaub wird unmittelbar am Ort seiner Entstehung freigesetzt, zum Beispiel bei Verbrennungsprozessen. Wenn die Partikel erst mit zeitlichem Abstand aus gasförmigen Vorläufersubstanzen, wie Schwefel- und Stickoxiden, Schwefelwasserstoff, Ammoniak oder flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen durch chemische Reaktionen und/oder durch Anlagerung an einen Kondensationskern entstehen, so werden sie als sekundärer Feinstaub bezeichnet.
Einteilung der Staubpartikel in Größenklassen
Staubpartikel werden nach ihrer Größe in verschiedene Klassen eingeteilt. Dies geht zurück auf den im Jahr 1987 eingeführten National Air Quality-Standard for Particulate Matter (kurz als PM-Standard bezeichnet) der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde Environmental Protection Agency (EPA). Auch nach DIN EN 12341:2014 ist Feinstaub der Kategorie PMX „Schwebstaub in der Luft, der einen größenselektiven Lufteinlass passiert, der bei einem aerodynamischen Durchmesser von x µm (Mikrometern) eine Abscheidewirksamkeit von 50% aufweist“.
Aus gesundheitlicher Sicht sind Größe und Form der Staubpartikel sowie der Schadstoffgehalt des jeweiligen Staubes die maßgeblichen Kriterien. Während gröbere Partikel („Grobstaub“) von den Nasenhärchen sowie den Schleimhäuten des Nasen-Rachen-Raumes abgefangen werden, werden Feinstaub-Partikel über die Atemwege bis in die Lunge inhaliert.
Feinstaub der Klasse PM10 entspricht der sogenannten thorakalen Fraktion nach den Normen EN 481 und ISO 7708. Diese Partikel gelangen bereits in die oberen Bereiche der Lunge. Noch kleinere Staubteilchen der Klasse PM2,5 – auch bezeichnet als alveolengängige Fraktion – werden über Luftröhre und Bronchien hinaus bis in die tiefen Lungenbereiche transportiert, wo die Dichte des Flimmerepithels nachlässt, was die Selbstreinigung des Atemorganes erschwert. Dazu gehört auch die Fraktion der ultrafeinen Partikel (PM 0,1, Größe < 0,1µm), bei der vermutet wird, dass sie über die Lungenbläschen sogar in den Blutkreislauf aufgenommen werden.
Gesundheitliche Auswirkungen von Feinstaub
Je kleiner, desto gefährlicher: Die Auswirkungen von Feinstaub auf Mensch und Umwelt sind abhängig von der Größe und Eindringtiefe der Teilchen, aber auch von ihrer chemischen Zusammensetzung. Staubteilchen können Substanzen wie Blei oder Quecksilber enthalten. An der Oberfläche von Staubpartikeln können sich aber auch weitere Schadstoffe wie Kohlenwasserstoffe, Schwefel- oder Stickstoffverbindungen anlagern. Feinstaub beeinträchtigt die Gesundheit; er verursacht bzw. verstärkt Erkrankungen der Atmungsorgane, wie Bronchitis, chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) oder Asthma.
Die gesundheitlichen Auswirkungen reichen Angaben der WHO und der Europäischen Umweltagentur zufolge von Schleimhautreizungen und lokalen Entzündungen in der Luftröhre und den Bronchien oder den Lungenbläschen bis zu verstärkter Plaquebildung in den Blutgefäßen, einer erhöhten Thromboseneigung oder Veränderungen der Regulierungsfunktion des vegetativen Nervensystems (Herzfrequenzvariabilität). Ultrafeine Partikel mit einer Größe von < 0,1µm stehen zudem im Verdacht, Krebs und Entzündungen hervorzurufen, die das Herz-Kreislauf-System nachhaltig schädigen.
Gesetzliche Regelungen zur Reduktion von Feinstaub-Emissionen
Aufgrund dieser Gesundheitsgefahren gibt es seit einigen Jahren weltweit Bestrebungen, den Feinstaubgehalt in der Atemluft zu reduzieren. Für Mitarbeiter in Risikobranchen, beispielsweise im Bergbau oder in Gießereien, gelten zusätzlich strenge Arbeitsschutzvorschriften. Denn wenn Beschäftigte am Arbeitsplatz dauerhaft Staub ausgesetzt sind und diesen einatmen, kann dies schwere Gesundheitsschäden wie Staublunge, Lungenfibrose und Lungenkrebs verursachen. Für besonders gefährliche Stäube gelten daher Arbeitsplatzgrenzwerte. Außerdem wurden in den meisten Ländern für Feinstaub Immisionsgrenzwerte festgelegt. So liegt seit 2005 europaweit der Tagesgrenzwert für die Feinstaubfraktion PM10 bei 50 µg/m3. Er darf nicht öfter als 35mal im Jahr überschritten werden; der zulässige Jahresmittelwert beträgt 40 µg/m3. Für Partikel PM2,5 ist seit 2008 europaweit ein Wert von 25 µg/m3 im Jahresmittel verbindlich einzuhalten. Die Grenzwerte, die die Weltgesundheitsorganisation in ihren WHO-Luftgüte-Richtlinien empfiehlt, sind noch wesentlich strenger. Die Feinstaub-Emissionen in Deutschland sind Angaben des Umweltbundesamtes zufolge seit 1995 erheblich zurückgegangen. So ist es gelungen, die PM2,5‑Emissionen von 0,22 Millionen Tonnen (Mio. t, 1995) auf 0,10 Mio. t (2018) zu reduzieren.