Lebensmittel Luft

In den letzten 40 bis 50 Jahren hat sich die Luftqualität in Wien, wie in den meisten europäischen Ballungszentren, deutlich verbessert. Das hat auch nachweislich zu verbesserter Gesundheit und verlängerter Lebenserwartung beigetragen. Trotzdem lassen sich immer noch Zusammenhänge zwischen Luftverschmutzung und Gesundheit zeigen.

Methodische Untersuchungen

Methodisch vergleichsweise einfach ist die Untersuchung der Effekte kurzfristiger Schwankungen der Luftschadstoffe. Diese Effekte sind allerdings gering ausgeprägt und daher nur bei Betrachtung langer Zeitreihen sichtbar. An Wiener Daten wurden hierzu unter anderem Krankenhausaufnahmen und Sterbefälle im Zusammenhang mit Feinstaub (PM10 und PM2,5 - Particulate Matter) und Stickstoffdioxid untersucht. Ältere Menschen und Personen mit Vorerkrankungen der Atemwege und des Herz-Kreislauf-Systems erwiesen sich dabei als besonders empfindliche Bevölkerungsgruppe. Aus anderen Studien ist jedoch bekannt, dass auch Kinder eine Risikogruppe darstellen, die unter erhöhten Luft-Schadstoffwerten leiden. Es wird daher vorsorglich empfohlen, dass vor allem Angehörige dieser Personengruppen in Zeiten hoher Schadstoffbelastung anstrengende Tätigkeiten, die mit einer vertieften Atmung einhergehen, vermeiden. Höher belastete Gebiete, wie etwa der unmittelbare Nahbereich einer stark befahrenen Straße, sind ebenfalls zu meiden.

Atmung

Die Luft enthält Wasserdampf in Konzentrationen von 0,1 bis vier Volumprozent. Damit diese Unterschiede nicht die Angaben der Gehalte anderer Gase beeinflussen, werden diese in der Regel auf trockene Luft bezogen angegeben. Die beiden Hauptbestandteile der trockenen Luft sind Stickstoff (zirka 78 Prozent) und Sauerstoff (zirka 21 Prozent). Das verbleibende Volumprozent wird durch zahlreiche Spurengase, vor allem Edelgase, ausgefüllt. Kohlendioxid in der reinen Luft hat einen Anteil von zirka 0,03 Prozent. Bei der Atmung wird der Atemluft Sauerstoff entnommen und durch Kohlenstoffdioxid ersetzt. In der ausgeatmeten Luft sind daher nur zirka 17 Prozent Sauerstoff und zirka vier Prozent Kohlenstoffdioxid enthalten. Bei der allenfalls lebensrettenden Mund-zu-Mund-Beatmung wird somit sauerstoffarme Luft verabreicht, ohne dass dies dem zu Rettenden schadet. Schadstoffe in der Luft erreichen in aller Regel kaum höhere Konzentrationen als Kohlenstoffdioxid in sauberer Luft. Sauerstoffmangel ist daher kein Problem der Luftverschmutzung.

Die Atmung dient nicht nur dem Gasaustausch (Einatmung von Sauerstoff, Ausatmung von Kohlenstoffdioxid), sondern auch der Regelung des Säurehaushaltes im Blut. Kohlenstoffdioxid reagiert in wässriger Lösung sauer ("Kohlensäure"). Je nach Stoffwechselzustand überwiegen saure Valenzen und daher muss vermehrt Kohlensäure als Kohlendioxid abgeatmet werden. Um sowohl das Säure-Basen-Gleichgewicht optimal abzustimmen als auch den Sauerstoffbedarf zu decken, unterliegt die Atmung einer sehr feinen Regelung, die sowohl die Weite der kleinen Atemwege wie auch den Blutfluss getrennt für verschiedene Lungenabschnitte steuert.

Pro Minute werden vom Erwachsenen in Ruhe in etwa 15 Atemzügen zirka sieben Liter Luft ein- und wieder ausgeatmet. Etwa ebenso viel Blut fließt durch die Lunge und wird mit Sauerstoff angereichert. Bei körperlicher Belastung können sowohl Luft- als auch Blutfluss durch die Lunge erheblich gesteigert werden.

Der Übertritt von Sauerstoff ins Blut erfolgt in den Lungenbläschen oder Alveolen. Davon hat jeder Mensch etwa 300 Millionen, was zusammen eine Fläche von zirka 100 Quadratmetern für den Gasaustausch ergibt.

Warum sind kleinste Staubteilchen, Stickstoffdioxid und Ozon so gefährlich?

Unsere Atemorgane haben verschiedene Schutzmechanismen entwickelt, um sich vor Belastungsfaktoren (Bakterien und Viren, Grobstaub und Sand, Giftstoffen) zu schützen. Gröbere Staubteilchen (Durchmesser über 10 µm) sind zu schwer und träge, um dem Luftstrom um alle Kurven folgen zu können. Sie prallen daher rasch auf die Schleimschicht, die den ganzen Atemtrakt bis in die Tiefe der Lunge auskleidet. Von dort befördern Flimmerhaare die Schleimschicht kontinuierlich in den Kehlkopf und in den Rachen, wo der Schleim ausgespuckt oder verschluckt werden kann.

Auch kleinere Teilchen (einschließlich Bakterien) bleiben großteils noch vor den Lungenbläschen hängen und können daher über den Schleimtransport wieder ausgeschieden werden. Um den Gasaustausch nicht zu behindern, müssen die Lungenbläschen frei von Schleim sein. Für jene Bakterien und Viren, die bis in die Lungenbläschen gelangen, musste anders vorgesorgt werden. In der Wand der Lungenbläschen befinden sich spezielle Abwehrzellen (Makrophagen), die eingedrungene Teilchen umfließen und zu verdauen versuchen. Wenn diese Abwehrzellen auf ein Fremdkörperchen gestoßen sind, geben sie darüber hinaus mittels Signalstoffen "Alarm", wodurch auch die Blutgefäße und die Atemwege ins fragliche Lungenareal eng gestellt werden. Erst in einer späteren Phase kommt es im Sinne einer Entzündung zu einer Erweiterung der regionalen Blutgefäße und eventuell auch zu Flüssigkeitsaustritt in die Lungenbläschen (Ödem). Damit werden zwar weitere Abwehrzellen herangeführt, gleichzeitig aber auch der Gasaustausch im betroffenen Lungenabschnitt behindert.

Die Abwehrzellen können mit den meisten Bakterien und Viren umgehen. Probleme bereiten ihnen hingegen mineralische Stäube (Quarzstaub, wenn er fein genug ist, um tief in die Lunge zu gelangen, und Asbest), aber auch beispielsweise diverse metallische Stäube, welche heftige entzündliche Reaktionen auslösen können.

Die meisten gasförmigen Luftschadstoffe sind mehr oder weniger gut wasserlöslich und diffundieren daher ebenfalls in die Schleimschicht und können so neutralisiert und entfernt werden. Erst bei relativ hoher Konzentration können sie etwa zu Verätzungen oder entzündlichen Reizungen an den Schleimhäuten führen. Nur wenige Gase, in diesem Zusammenhang Stickstoffdioxid und Ozon, sind so schlecht wasserlöslich, dass sie in nennenswertem Umfang auch bis in die Lungenbläschen gelangen, deren Wand durch keine Schleim-Tapete geschützt ist. Schäden, beispielsweise Verätzungen an der Wand der Lungenbläschen, werden oft nicht gleich bemerkt, weil in den Lungenbläschen keine Schmerzfasern enden. Der Beginn des Schadens läuft somit stumm ab. Erst wenn es durch Entzündung oder Ödem zu einer Einschränkung der Lungenfunktion gekommen ist, wird der Schaden bemerkt.

Wie gefährlich ist "die Luft"?

Ungefähr seit dem Beginn des 20. Jahrhunderts ist es gesünder, in der Stadt als auf dem Land zu wohnen. Dies lässt sich unter anderem auch an der höheren Lebenserwartung der Städter demonstrieren. Möglich gemacht wurde dies durch bessere Wohnbedingungen und die nötige Infrastruktur zur Ver- und Entsorgung für Wasser, Lebensmittel und Abfall. Auch wurden Maßnahmen zur Reinhaltung der Luft gesetzt, die zu einer Verbesserung der städtischen Luftqualität geführt haben. Im Vergleich zu früheren Jahren ist daher auch in Wien die Luft besser geworden, wobei sich dieser Trend allerdings in den letzten Jahren abgeschwächt hat.

In städtischen Ballungsräumen führt allein die hohe Wohndichte dazu, dass die Luftqualität nicht ganz so gut ist wie "auf dem Land". Der Unterschied zwischen Stadt und Land ist allerdings im Laufe der Zeit geringer geworden.

Im Vergleich mit anderen mitteleuropäischen Städten ähnlicher Größe liegt Wien hinsichtlich seiner Luftqualität recht gut. Das ist zu einem guten Teil auch auf eine günstige geografische Lage zurückzuführen. Städte in Becken und Tälern haben viel drückendere Probleme mit ihrer Luftqualität. Vor allem in Nordeuropa gibt es jedoch Städte mit deutlich besserer Luftqualität als Wien.

Menschen können sich ihre Atemluft nicht aussuchen. Trotzdem sind wir den Einflüssen der Schadstoffe nicht schutzlos ausgesetzt. Prinzipiell stehen entzündliche Reaktionen der Atemwege im Vordergrund bei den Wirkungen der Luftschadstoffe. Sekundär können auch andere Körpersysteme betroffen sein. Bereits die individuelle genetische Veranlagung bestimmt, wie heftig wir auf die Einwirkung irritativer Luftbestandteile reagieren. Doch auch Lebensgewohnheiten wie der Verzicht aufs Rauchen, das Meiden hochbelasteter Räume und Gebiete sowie gesunde vitaminreiche Ernährung schützen vor gesundheitlichen Schäden, die durch Umwelteinwirkungen auftreten können.

Trotz dieser positiven Aspekte kann man immer noch mit aufwendigen statistischen Untersuchungsmethoden zeigen, dass Luftschadstoffe zur Krankheitslast in der Bevölkerung beitragen. Daher sind weitere Anstrengungen die Luftqualität zu verbessern jedenfalls auch aus gesundheitlicher Sicht notwendig.

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Wiener Umweltschutzabteilung (Magistratsabteilung 22)
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