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Feinstaub: Arten und Messung

Erstellt am: 30.07.2010 | Stand des Wissens: 18.01.2022
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Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Volkswirtschaftslehre (ECON), Prof. Dr. Kay Mitusch

Es gibt eine Begriffshierarchie von Staub über Schwebstaub bis zu Feinstaub verschiedener Kategorien, die sich nach der Größe der Partikel richtet. Staub ist der Oberbegriff und Sammelbezeichnung für ein physikalisch-chemisches, komplexes Gemisch fester und flüssiger luftgetragener Teilchen (Partikel), die eine Größe von 0,001 Mikrometer (µm) bis 100 µm aufweisen [ISAP07a]. Ein Mikrometer entspricht ein Tausendstel eines Millimeters. Für das menschliche Auge sind Partikel ab einer Größe von 50 µm sichtbar [Albe05a].

Jedes Jahr werden 1,5 bis 2 Milliarden Tonnen Staub vom Wind über den Globus verteilt. Davon stammen etwa 1 Milliarde Tonnen Staub aus der Sahara, der schließlich auch nach Deutschland getragen wird [WELT16d; TROP11]. Staub kann sowohl positive als auch negative Auswirkungen haben. Beispielsweise wirkt Staub über dunklen Gebieten wie Ozeanen und Wäldern kühlend, da er die Sonnenstrahlen ins All reflektiert. Ferner werden durch den Staub Mineralien über teils weite Strecken transportiert, die Landpflanzen und Algen mit Nährstoffen versorgen. Gleichermaßen werden mit den Staubpartikeln jedoch Schadstoffe und Mikroorganismen befördert, die zu Krankheiten führen können [BaZ10].

Als Schwebstaub werden alle festen Teilchen in der Luft bezeichnet, deren Durchmesser kleiner als 30 µm ist. Schwebstaub-Partikel lassen sich hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung, physikalischen Eigenschaften, Größe, Form und Farbe sowie ihrer Herkunft und Entstehung weiter differenzieren [ISAP07a]. Eine Untergruppe des Schwebstaubs bildet der Feinstaub zu dem alle festen Teilchen zählen, deren aerodynamischer Durchmesser kleiner als 10 µm ist. Die Partikel haben damit einen zehnmal kleineren Durchmesser als ein Haar. Feinstaub wird meist über große Entfernungen transportiert, wohingegen sich Grobstaub im Umfeld des Entstehungsortes absetzt.

Aufgrund ihrer geringen Größe können Feinstaubpartikel nicht von der natürlichen Filterwirkung des menschlichen Nasen-Rachenraumes zurückgehalten werden. Je kleiner die Partikel sind, desto tiefer dringen sie über die Atemwege in den Körper ein. Daher wird weiter zwischen groben Partikeln (Partikel mit einem Durchmesser zwischen 10 µm und 2,5 µm), lungengängigem Feinstaub (Partikel mit einem Durchmesser kleiner als 2,5 µm) und ultrafeinen Partikeln (Partikel mit einem Durchmesser kleiner als 0,1 µm) differenziert [ISAP07a]. Die Bezeichnung PM10 bezieht sich auf alle Teilchen mit Durchmesser kleiner als 10 µm (ist also identisch mit dem Oberbegriff Feinstaub). Mit PM2,5 werden alle Teilchen mit Durchmesser kleiner als 2,5 µm bezeichnet (umfasst also die lungengängigen und ultrafeinen Partikel).

Zur Messung der Feinstaubkonzentration wird Umgebungsluft in ein Messgerät angesaugt. Die in der angesaugten Luft enthaltenen Feinstaubpartikel durchlaufen typischerweise drei Filter im Messgerät. Den ersten Filter können nur Partikel

In Deutschland wird an Messstationen die Luft auf Feinstaub und Schadstoffe untersucht. Seit dem Jahr 2000 führen Ländermessnetze flächendeckend Feinstaubmessungen der Partikelgröße PM10 und seit 2008 auch für PM2,5 durch [UBA21g]. Gemäß der 39. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes darf der PM10-Tagesmittelwert nicht mehr als 35 Mal in einem Jahr einen Wert von 50 µg/m³ übersteigen und im Jahresdurchschnitt nicht über einem Wert von 40 µg/m³ liegen, wobei Feinstaubbelastung aufgrund von natürlichen Quellen bzw. Streusalz abgezogen werden kann [BImSchV].

Im Vergleich zu 1990 ist die Feinstaubbelastung in Deutschland deutlich zurückgegangen. Es weisen allerdings einige Messstationen durchgängig eine höhere Feinstaubkonzentration als die übrigen auf. Die Messstation Stuttgart am Neckartor hat seit 2012 ununterbrochen die meisten Tage pro Jahr, an denen ein PM10-Tagesmittelwert von 50 µg/m³ (nach Abzug von Streusalz etc.) überschritten wurde. Im Jahr 2015 wurde an der Messstation Stuttgart am Neckartor an 68 Tagen ein PM10-Tagesmittelwert von über 50 µg/m³ (nach Abzug von Streusalz etc.) gemessen und im Jahr 2020 wurde nur noch an 15 Tagen der Wert überschritten [UBA21h]. Der Rückgang der Feinstaubbelastung in Stuttgart ist auf Maßnahmen wie Investitionen in den öffentlichen Verkehr, Fuß- und Radverkehr und Luftfiltersäulen zurückzuführen. In Deutschland einzigartig war zudem der Feinstaubalarm, der in Stuttgart von 2016 bis 2020 beschlossen wurde, um die Feinstaubbelastung bei austauscharmen Wetterlagen zu reduzieren [STUT21]. Die Bevölkerung in Stuttgart wurde während des Feinstaubalarms dazu aufgefordert, das Auto im Stadtgebiet möglichst nicht zu nutzen und auf den öffentlichen Nahverkehr oder das Fahrrad umzusteigen. Zusätzlich wurde ein zeitlich beschränktes Betriebsverbot von Komfort-Kaminen erlassen, das bis April 2022 gilt [STUT21a].

Die Feinstaubbelastung ist durchschnittlich in den letzten Jahren in ganz Deutschland zurückgegangen. Im Jahr 2015 lag der PM10-Jahresmittelwert von allen Messstationen durchschnittlich bei etwas über 19 µg/m³ und im Jahr 2020 wurde ein durchschnittlicher Jahresmittelwert über alle Messstationen von 14,7 µg/m³ gemessen (nach Abzug von Streusalz etc.). Der PM2,5-Jahresmittelwert darf einen Grenzwert von 25 µg/m³ nicht überschreiten. Im Jahr 2015 betrug der durchschnittliche PM2,5-Jahresmittelwert von allen Messstationen etwa 13 µg/m³ und im Jahr 2020 nur noch 9,2 µg/m³ (nach Abzug von Streusalz etc.). [UBA21h]
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Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Volkswirtschaftslehre (ECON), Prof. Dr. Kay Mitusch
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Feinstaub im Straßenverkehr (Stand des Wissens: 18.01.2022)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?327453
Literatur
[Albe05a] Jan Albers Kontamination in der Mikrostrukturierung, Hanser Fachbuchverlag, 2005
[BaZ10] Badische Zeitung Staub on Tour, 2010/08/13
[DIN06] DIN Deutsches Institut für Normung e.V. DIN06, Beuth Verlag, Berlin, 2006
[ISAP07a] Institut für Agrar- und Stadtökologische Projekte an der Humboldt-Universität zu Berlin Studie zum Wissenschaftlichen Erkenntnisstand über das Feinstaubfilterungspotential, 2007
[STUT21] Stadt Stuttgart (Hrsg.) Luftreinhaltung in Stuttgart, 2021
[STUT21a] Stuttgart.de (Hrsg.) Feinstaubalarm, 2021
[TROP11] Tropos - Leibnitz-Institut fü Troposphärenforschung (Hrsg.) Staub im Fokus, 2011
[UBA09b] Umweltbundesamt Feinstaubbelastung in Deutschland, 2009
[UBA21g] Umweltbundesamt (Hrsg.) Feinstaub-Belastung, 2021
[UBA21h] Umweltbundesamt (Hrsg.) Aktuelle Luftdaten, 2021
[WELT16d] WELT ONLINE (Hrsg.) Warum die Verstaubung der Welt zunimmt, 2016
Rechtsvorschriften
[BImSchV] 39. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?327305

Gedruckt am Sonntag, 23. Juni 2024 13:34:05