Feinstaub & Schadstoffe in Innenräumen

Was ist Umwelt?

Die Mehrzahl der Bevölkerung verbringt 85 – 90 % der Zeit in Innenräumen wie zu Hause, am Arbeitsplatz, in öffentlichen Gebäuden oder im Auto. Innenräume sind auch die größte Quelle von Expositionen gegenüber Feinstäuben, bestimmten Chemikalien und können für einzelne Chemikalien auch die einzige Expositionsquelle darstellen. Auch weltweit gesehen verbringen die Menschen den größten Anteil in Innenräumen, der größte Teil der Exposition gegenüber Luftverschmutzungen findet somit auch in Innenräumen statt. (WHO, 2006a, S. 63 f.).

Abbildung 1: Einteilung der Weltpersonenstunden in acht Mikroumgebungen (WHO-EU, 2006, S. 63, nach K. Smith 2002)

Für die Belastung durch Außenluftfeinstäube existieren eine Fülle an Studien (Koller, 2007, S. 1), die detaillierte Informationen zu Exposition, Wirkung und Gesundheitsrisiken liefern, für Innenräume ist dies jedoch nicht der Fall. Da die Bevölkerung sich den überwiegenden Teil der Zeit in Innenräumen aufhält, sind Untersuchungen dringend notwendig. In der Luftgüteleitlinie (AQG) der Weltgesundheitsorganisation – WHO (vgl. WHO, 2006a S. 74 u. 75) wird darauf hingewiesen, dass Innenraumstäube sich deutlich von Feinstäuben im Außenbereich unterscheiden und als zwei separate Schadstoffklassen zu betrachten sind.

Die Luft als Lebensmittel

Luftverschmutzung wird nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO, 2016b) als das größte ökologische Einzelrisiko für den Menschen gewertet und zählt mit den Auswirkungen auf Atmung, Herz und Kreislauf weltweit zu den führenden Ursachen für Erkrankungen und Todesfällen. Der Mensch atmet je nach Alter und Aktivität zwischen 10 und 20 m³ Luft pro Tag, was einer Masse von 12 bis 24 kg entspricht. Dies ist weitaus mehr als die tägliche Aufnahme von Lebensmitteln und Wasser und damit ist die Atemluft das wichtigste Lebensmittel des Menschen. Zudem halten sich Menschen in Mitteleuropa bis zu 90 Prozent ihrer Zeit in Innenräumen auf. (UBA, 2018) Die Relevanz der Innenraumluftqualität lässt sich daran erkennen. Nach Sundell (2017, S. 708) begann die moderne wissenschaftliche Betrachtung der Innenraumluftqualität in den 1970er Jahren mit der Frage: „Gibt es ein Gesundheitsrisiko durch die Innenraumluft wie durch die Außenluft?“. Es wurde bald festgestellt, dass die Innenraumluft aus gesundheitlicher Sicht viel wichtiger ist als die Außenluft. 2005 empfahl das Expertengremium der WHO (2017, S. 23) Richtlinien für die Innenraumluftqualität, da die Belastung durch Verschmutzungen der Atemluft in Innenräumen als zunehmender Risikofaktoren für die menschliche Gesundheit angesehen wird.

Feinstäube in Innenräumen

Die individuelle Exposition wird durch die gegebene Partikelkonzentration der Umgebungsluft und der Atmung, die von der Aktivität abhängt, bestimmt. Dabei dringt mit jedem Atemzug eine große Anzahl von feinen Teilchen in die Lunge. Wo diese abgeschieden werden, hängt von der Größe der Teilchen ab und bestimmt auch die gesundheitliche Bedeutung (Duggen et al., 2005 S. 20-25). Feine Partikel können bis tief in die Lungenperipherie vordringen, sich dort festsetzen und langfristig deponiert werden. Je nach chemisch- physikalischen Eigenschaften lösen diese im Lungengewebe Entzündungsreaktionen aus, wodurch das Immunsystem geschwächt wird, chronische Lungenerkrankungen begünstigt werden und die Krebsgefahr steigt. (ibid.) Abbildung 2 zeigt die Lungengängigkeit von verschiedenen Partikeln im menschlichen Atemtrakt.

Abbildung 2: Lungengängigkeit von Partikeln im menschlichen Atemtrakt und in der Lunge, Abscheidegrad > 50 % (DWD, 2015 nach DIN ISO 7708, VDI 2463 Bl. 1)

Ultrafeine Partikel können in das Bindegewebe, Lymphknoten und Blutbahn übergehen und konnten bei Ratten in Leber, Herz und Gehirn nachgewiesen werden. Da Stäube auch kanzerogene PAK (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe) und Schwermetalle transportieren, stellen diese eine erhöhte Gefährdung dar. (DWD, 2015, S. 5) Seit 2013 werden Feinstäube von der Weltgesundheitsorganisation als kanzerogen für den Menschen eingestuft. (IARC-WHO, 2013) Weiters konnten erhöhte Feinstaubkonzentrationen mit verringertem Gehirnvolumen  in Verbindung gebracht werden (Wilker et al., 2015). Kinder haben aufgrund ihrer anderen Atemwegsgeometrie und ihres größeren Atemvolumens (bezogen auf das Körpergewicht) zudem eine höhere Partikeldeposition im Atemtrakt. (UBA, 2008, S. 1.371) Abbildung 3 zeigt die Größenbereiche verschiedener Partikel.

Abbildung 3: Größenbereiche verschiedener Partikel (Krug, Kern, & Diabaté, 2004)

Besonderheiten bei Kindern

Man ging früher davon aus, dass Kinder besonders resistent gegenüber Umweltexpositionen seien, jedoch wurde im Gegenteil eine besondere Empfindlichkeit entdeckt, da sie aufgrund ihres Verhaltens erhöhten Expositionen ausgesetzt sind und verschiedene Stoffe nicht so gut ausscheiden können. Neuere Untersuchungen zeigen, dass die kindliche Reifung des Gehirns durch neurotoxische Stoffe irreversibel beeinträchtigt wird und zu Defiziten in der intellektuellen Leistung führt. Expositionen im frühen Kindesalter entscheiden auch über die spätere allergische Disposition. (Hermanns-Clausen et al., 2004, S. 5) Aufgrund des höheren Atemzeitvolumens atmen Kinder auch deutlich größere Mengen an Luft ein. In vielerlei Hinsicht sind Kinder verstärkt betroffen, da sie sich näher am Boden befinden und die abgelagerten Stäube eher einatmen. Die Aufnahmemenge von Hausstaub eines Kleinkindes liegt bei 0,02 – 0,2 Gramm pro Tag und ist doppelt so hoch wie die eines Erwachsenen, manche Kinder können Mengen bis zu 10 g Staub aufnehmen. (Uhl et al., 2004, S. 54)

Schadstoffe in Hausstäuben

Wachsende Bedenken bestehen gegenüber leicht- und schwerflüchtigen Schadstoffen, die aus Produkten und Baumaterialien in die Raumluft emittieren. (WHO, 2006a, S. 190 f.) Für eine gesundheitliche Bewertung von Innenraumstäuben muss neben der Partikelgröße auch die chemische Zusammensetzung und Morphologie berücksichtigt werden. (VDI, 2013, S. 9) Nach Europäischer Umweltagentur (EEA, 2013, S. 41) gibt es trotz wachsender Evidenz über eine höhere biologische Wirksamkeit von Innenraumfeinstäuben und sekundären Aerosolen aus Innenraumchemikalien ein nur sehr eingeschränktes Wissen darüber. Schadstoffe werden von Möbeln, Raumtextilien und Baustoffen abgegeben, verteilen sich auf Oberflächen und werden vom Hausstaub gebunden, in Innenräumen können bis zu 5.000 verschiedene Chemikalien gemessen werden. (Scharf, 2006, S. 1 u. 4) Häufig sind Innenräume wie Wohnungen, Büros, Schulen und öffentliche Gebäude erheblich mit Schadstoffen belastet. Ein Spiegel dieser chemischen Schadstoffbelastung in unseren Räumen ist der Hausstaub, da sich in Innenräumen mittel- bis schwerflüchtige Schadstoffe an den Staubpartikeln anlagern. (ibid.) Partikel können auch eine Trägerfunktion für toxische Substanzen wie SVOC (schwerflüchtige organische Substanzen) aufweisen und diesen den Zugang zu tiefen Regionen des Atemtrakts ermöglichen, die ansonsten keinen Zugang dazu hätten. (WHO, 2006a, S. 245) Die experimentellen und epidemiologischen Untersuchungen hatten bis jetzt nicht den integrativen Ansatz die chronische Niedrigdosiskonzentration sowie die vorhandenen Schadstoffgemische zu untersuchen, daher ist die Bewertung von Innenraumschadstoffen und deren Gesundheitsrisiko limitiert. (vgl. EEA, 2013, S. 41 f.) Das zurzeit vorhandene Paradigma von Einzelstoffbewertungen chemischer Substanzen, muss geändert werden und chemische, toxikologische und epidemiologische Informationen aufgrund der Schadstoffmixturen und deren Auswirkung auf die menschliche Gesundheit zusammengeführt werden. Auch das Europäische Projekt ENVIE stellte fest, dass man weit davon entfernt ist alle gesundheitlichen Effekte von bestimmten Innenraumschadstoffen zu charakterisieren. (ibid.)

Trockene Luft?

Häufig werden bei Atemwegsbeschwerden erhöhte Raumluftfeuchten empfohlen. In einer Literaturstudie konnte von Hahn (2007, S. 105) darstellen, dass die Auswirkung der trockenen Raumluft auf die Atemwege nicht primär auf die relative Luftfeuchte zurückzuführen ist, sondern durch zu hohe Raumlufttemperaturen eine zu geringe Luftwechselrate oder Luftverunreinigungen sowie eine erhöhte Staubbelastung ausgelöst wird. Es besteht im Allgemeinen die Meinung, dass eine zu trockene Raumluft die Atemwege austrocknet, und es wird daher für den Behaglichkeitsbereich eine untere Grenze von 30 – 40 % relative Luftfeuchte genannt. Es konnte dafür jedoch kein medizinisch belegbarer Beweis erbracht werden. (ibid., S. 103 u. 106) Bei Untersuchungen in Produktionsstätten mit relativer Luftfeuchte von 2,5 % konnten keine Unterschiede zu nicht exponierten Personen bei Beschwerden wie trockener Nase, Mund und Hals nachgewiesen werden. Dies konnte bei anderen Untersuchungen verifiziert werden. (ibid. S. 105) Bei geringer relativer Luftfeuchte wird die Entstehung von Staub begünstigt und auch länger schwebefähig gehalten. Es sollten daher bei Klagen über trockene Raumluft andere Ursachen in Betracht gezogen werden wie z. B. Luftverunreinigungen. (ibid., S. 105) Auch in der DIN EN 13779 wird darauf hingewiesen, dass bei Beschwerden über trockene Raumluft als Ursache Staub und Luftverschmutzungen sowie zu hohe Raumlufttemperaturen zu sehen sind. (ibid., S. 106)

Grenz-, Richt- und Zielwerte für Innenräume

Für die Innenraumluft gibt es keine europäische gesetzliche Regelung (EEA, 2013, S. 43). Auch die WHO gibt in der Luftgüteleitlinie keine Richtwerte für Innenräume an, es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die primäre Belastung in Innräumen stattfindet und auch deutlich höher als im Außenbereich sein kann (WHO, 2006a S. 74 f.). Die Ad-hoc-AG Innenraumrichtwerte stellte 2008 fest, dass weder die EU-Feinstaub-Richtwerte noch die AQG der WHO generell als gesundheitliche Bewertung für Feinstäube der Innenraumluft verwendet werden können, da sich diese primär auf Verbrennungspartikel beziehen. In Abwesenheit spezifischer Innenraumquellen hängt die PM2,5-Konzentration jedoch stark von der Außenluft ab, daher können die Tagesmittelwerte für reine Wohnräume als Orientierung herangezogen werden. (UBA, 2008, S. 1.377)  Wird die Partikelmasse als Beurteilung genommen, wird die städtische Bevölkerung im Vergleich zur ländlichen dreimal mehr belastet, hingegen bis zu neunzehnmal mehr, wenn die Partikelanzahl als Beurteilung herangezogen wird (Duggen et al., 2005, S. 7).

Saubere Luft schaffen!

Häufig werden Baubiologen gerufen bei Atemwegsbeschwerden, als Ursachen können immer wieder erhöhte Feinstaubkonzentrationen sowie Schadstoffanreicherungen in den Hausstäuben bzw. Innenräumen festgestellt werden. Zur Analyse werden Räume auf die Partikelkonzentration sowie Hausstäube auf den Schadstoffgehalt untersucht. Folgende Abbildung zeigt exemplarisch eine Feinstaubmessung.

Abbildung 4: Feinstaubpartikelmessung

In folgender Tabelle sind die Ergebnisse einer Feinstaubmessung in einer Wiener Innenstadtwohnung in Zentrumsnähe dargestellt. Die Messung fand ca. ein halbes Jahr nach Fertigstellung der Sanierungsmaßnahmen und Bezug statt, mit einer erhöhten Konzentration von atemwegsrelevanten Feinstäuben in der Innenraumluft. Die erhöhten Feinstaubwerte weisen auf einen hohen Verschmutzungsgrad der Innenräume hin, wobei darauf hingewiesen werden muss, dass die Innenräume einem hohem hygienischen Standard entsprachen, durch die laufende Reinigung einer Reinigungskraft.

Abbildung 5: Feinstaubmesswerte Wiener Innenstadtwohnung

Werden Verursacher erkannt und entfernt können teilweise erstaunliche gesundheitliche Verbesserungen eintreten. So konnte häufiger beobachtet werden, dass Personen mit Atemwegsbeschwerden, schnelle und deutliche Verbesserungen ihrer Beschwerden erfuhren. Besonders bei Kindern sind die Verbesserungseffekte sehr deutlich bei Reduzierung von erhöhten Belastungen. Es konnten auch Fälle verzeichnet werden, bei denen Kinder mit chronischen Atemwegsproblemen mehrfach in klinische Behandlung mussten, die nach Analyse und Behebung der Innenraumauffälligkeiten schnell und vollständig verschwanden, wie in oben dargestelltem Fall der Wiener Innenstadtwohnung.

Auch Kunden mit diagnostizierter COPD (chronic obstructive pulmonary disease; dt: chronisch obstruktive Lungenerkrankung) konnte schon geholfen werden, durch den Nachweis von erhöhten Feinstaubwerten in der Innenraumluft, welche nach den Sanierungsmaßnahmen eine deutliche Verbesserung der Symptomatik erlangten. Je nach Auffälligkeit in den Innenräumen können entsprechende Reduzierungsmaßnahmen wie Feinreinigungen, erhöhte Lüftungsraten und Reinigungsintervalle sowie Materialuntersuchungen zur Quellenbestimmung von Schadstoffen empfohlen werden. Durch das Zusammenspiel von wissenschaftlich fundiert arbeitenden Baubiologen und behandelnden Medizinern können Auffälligkeiten in Innenräumen erfasst und Behandlungen zielgerichtet abgestimmt werden.

Dieser Artikel wurde im Fachmagazin umwelt · medizin · gesellschaft, Ausgabe 02/22 veröffentlicht.

Literaturverzeichnis:

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[2] DWD. (2015). Feinstaubmessung in Kurorten. Deutscher Wetterdienst, Zentrum für Medizin-Meteorologische Forschung, Referat Lufthygiene, Stefan-Meier-Str. 4-6, 79104 Freiburg, Deutschland. Retrieved from www.dwd.de

[3] EEA. (2013). Environment and human health. European Environment Agency, 112. https://doi.org/10.2800/9092

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[5] Koller, U. (2007). Droht Gefahr auch im Innenraum?, FLUGS-Fachinformationsdienst Feinstaub, Igolstädter Landstraße 1, D-85764 Neuherberg, http://www.helmholtz-muenchen.de/flugs.

[6] Scharf, S. (2006). Hausstaub – ein Indikator für Innenraumbelastung ? Retrieved from http://www.umweltbundesamt.at/fileadmin/site/leistungen/Umweltanalytik/Hausstaub_-_Ein_Indikator_f_r_Innenraumbelastung.pdf

[7] Sundell, J. (2017). Reflections on the history of indoor air science, focusing on the last 50 years. Indoor Air, 27(4), 708–724. https://doi.org/10.1111/ina.12368

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[9] UBA. (2018). Ausschuss für Innenraumrichtwerte (vormals Ad-hoc-Arbeitsgruppe); Umweltbundesamt Kontakt Wörlitzer Platz 1 06844 Dessau-Roßlau, https://www.umweltbundesamt.de. Retrieved August 12, 2018, from https://www.umweltbundesamt.de/themen/gesundheit/kommissionen-arbeitsgruppen/ausschuss-fuer-innenraumrichtwerte-vormals-ad-hoc#textpart-3

[10] Uhl, M., Hohenblum, P., Scharf, S., Trimbacher, C., Kaller, D., & Krötzl, M. (2004). HAUSSTAUB – EIN INDIKATOR FÜR INNENRAUMBELASTUNG; Umweltbundesamt GmbH Spittelauer Lände 5, 1090 Wien. Retrieved from http://www.umweltbundesamt.at/fileadmin/site/publikationen/BE258.pdf

[11] VDI. (2013). VDI 4300 Blatt 11, Messen von Innenraumluftverunreinigungen Messstrategie für die Erfassung von luftgetragenen Partikeln im Innenraum PM2,5-Fraktion; Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN – Normenausschuss KRdL Fachbereich; VDI/DIN-Handbuch Reinh, (December).

[12] von Hahn, N. (2007). Trockene Luft und ihre Auswirkungen auf die Gesundheit – Ergebnisse einer Literaturstudie. Gefahrstoffe Reinhaltung Der Luft, 67(3), 103–107.

[13] WHO. (2006). Air Quality Guidlines – Global Update 2005. WHO Regional Office for Europe, Scherfigsvej 8, DK-2100 Copenhagen Ø, Denmark.

[14] WHO. (2016b). Neues Instrument: AirQ+ misst gesundheitliche Auswirkungen der Luftverschmutzung;WHO-Regionalbüro für Europa, UN City, Marmorvej 51, DK-2100 Kopenhagen Ø, Dänemark, http://www.euro.who.int/de,. Retrieved July 17, 2018, from http://www.euro.who.int/de/health-topics/environment-and-health/air-quality/news/news/2016/05/new-tool-airq-quantifies-health-impacts-of-air-pollution

[15] WHO. (2017). Evolution of WHO air quality guidelines: past, present and future. WHO Regional Office for Europe, UN-City Marmorvej 51, DK-2100 Copenhagen, Denmark.

[16] Wilker, E. H., Preis, S. R., Beiser, A. S., Wolf, P. A., Au, R., Kloog, I., … Mittleman, M. A. (2015). Long-Term Exposure to Fine Particulate Matter , Residential Proximity to Major Roads and Measures of Brain Structure. https://doi.org/10.1161/STROKEAHA.114.008348

[17]  Hermanns-Clausen, M., Heinemeyer, G., Jovanovic, S., Link, B., Rasenack, R., Schwenk, M., & Windstetter, D. K. (2004). Umed Info 16 – Umwelt und Kind; Landes Gesundheitsamt Baden Württemberg, Abt. 1: Umweltbezogener Gesundheitsschutz, Umwelthygiene, Toxikologie Wiederholdstr. 15 70174 Stuttgart.

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