Ultrafeine Partikel (UFP) als neue Messgrösse
Ultrafeine Partikel (UFP) sind die kleinsten Feinstaubpartikel mit Durchmessern von weniger als 100 Nanometern. Indizien weisen darauf hin, dass ultrafeine Partikel (UFP; < 100 nm) noch gesundheitsschädigender sind als die dominierenden Partikel in PM10 und PM2.5. Zudem erlauben neue Messmethoden UFP zu bestimmen. Dabei stehen unterschiedliche Verfahren und Messgrössen zur Verfügung die in zwei Projekten im OSTLUFT-Gebiet angewandt wurden, so mit Partikelanzahlmessungen beim Flughafen Zürich-Kloten und Oberflächenmessungen an verschiedenen urbanen Standorten in der Stadt und Agglomeration Zürich.
Definition und Ursprung
Die standardisierten Partikelmessverfahren (PM10 und PM2.5) beinhalten vergleichsweise grosse Partikel. Indizien weisen darauf hin, dass ultrafeine Partikel (UFP; < 100 nm) noch gesundheitsschädigender sind als die dominierenden Partikel in PM10 und PM2.5 (Swiss TPH). Diese ultrafeinen Partikel werden jedoch nicht ausreichend durch das bestehende Messsystem erfasst. Zudem haben sich die technologischen Rahmenbedingungen an den Quellen verändert, so dass beispielsweise die Partikelgrössen in Autoabgasen mittlerweile deutlich kleiner sind als zur Zeit der Grenzwertfestlegung. Vor diesem Hintergrund ist die grundsätzlich positive Entwicklung der Luftqualität durchaus kritisch zu betrachten. Es stellt sich die Frage, welche Messungen zusätzlich gemacht werden sollten, um eine dem Stand der Wissenschaft und der Technik angemessenere Beurteilungsgrundlage der Luftqualität zu erhalten. Aufgrund ihrer deutlich geringeren Masse im Vergleich zu den in PM10 und PM2.5 dominierenden Partikeln, wird die Konzentration von UFP nicht über die Masse (μg/m³), sondern vornehmlich über die Anzahl (#/cm³) erfasst. UFP entstehen hauptsächlich in Verbrennungsprozessen oder durch die Keimbildung (Nukleation) kondensierender Gase.
Verschiedene Messverfahren für UFP
Seit einiger Zeit ist bekannt, dass UFP mit grosser Wahrscheinlichkeit einen negativen Einfluss auf die Gesundheit haben (Health Effects Institute (2013); World Health Organization (2013)). Trotz steigender impliziter Berücksichtigung wie beispielsweise durch die Einführung des Grenzwertes für PM2.5, ist bis dato keine rechtliche Grundlage bekannt, die explizit die Immissionen von UFP in der hier erwähnten Definition begrenzt. Neben anderen, ist die Empa seit geraumer Zeit Vorreiterin und hat zur Erweiterung der Forschungsgrundlagen an verschiedenen Standorten Partikelzähler zur Bestimmung der Anzahlkonzentration installiert. Auch die Stadt und der Kanton Zürich sowie OSTLUFT betreiben an ausgewählten Standorten Partikelzähler. Durch diese Massnahme soll eine schnellstmögliche Integration dieses Messkonzepts in die Vollzugspraxis gewährleistet werden, sollte es in absehbarer Zukunft zur Einführung eines entsprechenden Grenzwertes kommen. Ein weiteres Mass zur Erfassung von UFP mit grossem Potential, ist die "Lung Deposited Surface Area", abgekürzt «LDSA» (Weichenthal (2012), Schmid und Stoeger (2016)). Diese berücksichtigt die Oberfläche der Partikel, die für die Interaktion mit dem menschlichen respiratorischen System verantwortlich ist und erlaubt somit, das Gesundheitsschädigungspotenzial von UFP abzuschätzen. Die Oberfläche ist gerade bei Partikeln, welche aus Verbrennungsprozessen resultieren von hoher Relevanz, da sie fraktal sind und sich an ihrer Oberfläche gesundheitsschädigende Substanzen wie polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) befinden. Die Messgeräte zur Bestimmung der LDSA sind noch kaum etabliert, weshalb auch nur wenige Immissionsmessergebnisse oder Studien vorliegen, welche die Korrelation zwischen LDSA und Gesundheitsschädigungspotential darlegen. Dies ist ein weiterer Grund, weshalb derzeit noch notwendige Grundlagen fehlen, um die Immissionen von UFP gesetzlich zu begrenzen.
Links
Zum Fokusbeitrag «Ultrafeine Partikel in Kloten»
Schematischer Grössenvergleich zwischen PM10 und Ultrafeinen Partikeln
Verhältnis der PM10 Obergrenze von 10 µm (1/6 des Durchmessers eines Haares) zum Grössenbereich der UFP entspricht ungefähr dem Verhältniss eines Basketballs zu einem Sandkorn.
