Verkehr emittiert viele kleinste Partikel

Forscher des Helmholtz-Zentrums Hereon haben im vergangenen Jahr Luftmessungen an verschiedenen verkehrsrelevanten Orten in Hamburg vorgenommen und dazu Modellierungen für die ganze Stadt erstellt. Das Ergebnis: Die Belastung durch ultrafeine Partikel (UFP), die generell als gesundheitsgefährdend eingestuft werden, ist lokal sehr hoch und weist in der Nähe von Fähren ähnlich hohe Werte wie an viel befahrenen Straßen auf. Die Ergebnisse der Studie sind im Fachjournal Toxics erschienen und lassen sich auf andere Hafenstädte übertragen.

Das Fähre-Fahren ist in Hamburg Kult. Einheimische genießen dabei die Entschleunigung. Touristen nutzen es als preiswerte Alternative zur großen Hafenrundfahrt. Verborgen bleiben auf dem Wasser jedoch die besonders hohen Konzentrationen von ultrafeinen Partikeln, die Hereon-Forscher vom Institut für Umweltchemie des Küstenraumes aus Geesthacht in der Luft gemessen und deren Verteilung in der Stadt sie mit Modellen berechnet haben.

„Allgemein gelten ultrafeine Partikel als gesundheitsbelastend. Das Risiko muss jedoch noch genauer erforscht werden, weshalb wir zunächst die Verteilung dieser Partikel in Hamburg untersucht haben“, sagt Dr. Matthias Karl vom Helmholtz-Zentrum Hereon, der als Geoökologe und Anwendungsentwickler federführend an der Studie beteiligt war, und deren Veröffentlichung in Toxics über die Grenzen Hamburgs hinaus Beachtung findet.

Methodisches Heranpirschen

Schon vom Anleger für Kreuzfahrtschiffe oder Containerriesen ist die Problematik bekannt: Die Belastung durch ultrafeine Partikel (UFP), die durch den Betrieb von Dieselmotoren entstehen und freigegeben werden. Auch im Straßenverkehr, durch den Luftverkehr und im Winter durchs Heizen mit Öl oder Holz wird die Luft damit belastet. Die Hereon-Wissenschaftler nahmen an wichtigen Verkehrsknotenpunkten in Hamburg zunächst Luftmessungen vor. „Man braucht hierfür den richtigen Ort, wo sich die Partikel gut messen lassen. Über die Verteilung von Luftschadstoffen haben wir für Hamburg inzwischen wesentliche Kenntnisse in bereits durchgeführten Modellstudien gewonnen“, sagt Dr. Martin Ramacher, Nachwuchsgruppenleiter am Hereon-Institut für Umweltchemie des Küstenraumes.

Die Messungen machten die Forschenden seit Februar 2021 an fünf Tagen an der Max-Brauer-Allee, an der Sternschanze, in Neugraben und am Fähranleger Övelgönne. Die technische Ausstattung dafür war das tragbare Gerät P-TRAK, ein Partikelzähler für ultrafeine Partikel. Diese sind kleiner als 100 Nanometer oder anders ausgedrückt: Ein Tausendstel des Durchmessers eines menschlichen Kopfhaares. Ab sieben Nanometern Größe schlägt das Gerät an. Die Echtzeitmessungen wurden schließlich mit einer Modellierung ergänzt, um aus punktuellen Messungen ein umfassenderes Bild zu erzeugen. Da die Belastung der Luft auch sehr vom Wetter abhängt, wurden Ergebnisse von Wettermodellen des Deutschen Wetterdienstes für Hamburg zugrunde gelegt. „Das Wetter ist ein entscheidender Faktor. Wenn es etwa – wie in Hamburg – häufig windig ist, können die UFP schneller aus der Stadt getragen werden“, sagt Marvin Lauenburg, der die Messkampagne vorbereitet, umgesetzt und ausgewertet hat.

Das Ergebnis der Forscher ist dennoch eindeutig: Die Konzentration der kleinen Partikel ist in Hamburg auf hohem Niveau. Die Messungen zeigten Konzentrationen im Bereich von 15.000 bis 30.000 Partikeln pro Kubikzentimeter an den Fähranlegern und an den Straßenverkehrsstandorten. Die städtischen Hintergrundkonzentrationen liegen zumeist bei 4.000 bis 12.000 Partikeln pro Kubikzentimeter, während die regionalen Hintergrundkonzentrationen im Bereich von wenigen 1000 Partikeln pro Kubikzentimeter sind. Das bedeutet: Die Konzentrationen ultrafeiner Partikel liegen am Fähranleger und in Straßennähe des Hamburger Zentrums um das Fünf- bis Zehnfache über den Konzentrationen in der regionalen Umgebung von Hamburg. Für die Anzahlkonzentrationen von UFP gibt es im Gegensatz zu etwa Feinstaub bisher noch keinen festgelegten Grenzwert. Dies liegt vor allem daran, dass die notwendigen Informationen zur Belastung durch UFP nur begrenzt vorliegen.

Prognosen für die Zukunft

„Ich war noch nie an einer Studie beteiligt, die von der Feldforschung bis zur Veröffentlichung der Ergebnisse so schnell vorankam“, sagt Matthias Karl. Zudem lassen sich die Ergebnisse gut auf andere Hafenstädte übertragen. Je robuster die Wetterdaten, desto näher kommen die modellierten UFP-Konzentrationen an Messungen heran.

Die Gesundheitsgefahren von ultrafeinen Partikeln sind noch nicht genau erforscht. Zahlreiche Studien und auch das Umweltbundesamt weisen aber auf die möglichen Gesundheitsgefahren durch diese sehr kleinen Partikel hin, die besonders tief in die Lunge eindringen und von dort in den Blutkreislauf gelangen können. Klar ist in jedem Fall, dass mehr Forschung nötig ist. In Zukunft wollen die Hereon-Forscher daher ähnliche Modellierungen für den Flughafen Frankfurt in der Rhein-Main-Region und für die Großstadt Berlin vornehmen. In Zusammenarbeit mit Forschenden des UKE Hamburg sollen dabei für Hamburg und Berlin auch die damit verbundenen Gesundheitsgefahren genauer betrachtet werden.

Insgesamt gilt für alle Quellen ultrafeiner Partikel wie Straßenverkehr, Flugzeuge oder Schiffe: Nur sehr gute Abgasreinigungssysteme und alternative, verbrennungsfreie Antriebe sind in der Lage, die Gefahren für den Menschen herabzusenken – damit Einwohner und Reisende gefahrlos atmen können.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Matthias Karl I Helmholtz-Zentrum Hereon I Institut für Umweltchemie des Küstenraumes I T: +49 (0) 4152 87-2368 I matthias.karl@hereon.de I www.hereon.de

Originalpublikation:

https://doi.org/10.3390/toxics10010003