Was wir wirklich einatmen
Photochemie der Atmosphäre erhöht die Toxizität von Autoabgasen
Forschende eines internationalen Konsortiums, geleitet von der AG Professor Ralf Zimmermann am Helmholtz Zentrum München und der Universität Rostock, haben in einer aktuellen Studie erstmals nachgewiesen, dass die modernen EURO 6d-Partikelfilter zwar die direkten Feinstaubemissionen von Fahrzeugen deutlich reduzieren, jedoch die Bildung von sekundärem Feinstaub in der Atmosphäre nicht verhindern können – ein Faktor, der erhebliche gesundheitliche Risiken birgt.
Autoabgase werden in der Atmosphäre durch Hydroxylradikale und Ozon aus der Photochemie zu sekundärem Feinstaub umgewandelt.
Dr. Hendryk Czech, University of Rostock
Schon heute sind Feinstaub, Ozon und Stickstoffdioxid als Hauptverursacher luftverschmutzungsbedingter Gesundheitsgefahren anerkannt. Moderne Benzinfahrzeuge mit Direkteinspritzung und Partikelfilter erreichen in Abgasmessungen auf Rollenprüfständen Filtereffizienzen von über 90 Prozent. Dennoch können flüchtige organische Kohlenwasserstoffe und Stickoxide durch photochemische Reaktionen zu sekundärem Feinstaub umgewandelt werden.
In der vorgestellten Untersuchung wurden menschliche Lungenzellen (A549-Alveolar- und BEAS-2B-Bronchialepithelzellen) sowohl direkten Abgasen als auch im Labor photochemisch gealterten Abgasen eines EURO 6d-Fahrzeugs mit Partikelfilter ausgesetzt. Während frische Abgase kaum eine messbare Partikelkonzentration und keine toxischen Effekte zeigten, erzeugte die Photochemie der Atmosphäre („atmosphärische Alterung“) reaktive Sauerstoffverbindungen wie Hydroxylradikale (OH·) und Ozon (O3), die die Abgase oxidierten und sekundären Feinstaub bildeten. Dieser übertrifft die Konzentrationen im direkten Abgas um ein Vielfaches und löst sowohl DNA-Schäden als auch oxidative Zellschädigung aus.
„Unsere Ergebnisse verdeutlichen, dass Partikelfilter allein nicht ausreichen, um Gesundheitseffekte von Verkehrsemissionen zu minimieren“, erklärt Erstautorin Dr. Mathilde N. Delaval vom Helmholtz Zentrum München. Die atmosphärische Alterung von Abgasen kann toxikologisch relevante Prozesse hervorrufen – vergleichbar mit bekannten Reaktionen wie der Umwandlung von Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid oder der Ozonbildung durch photochemischen Abbau flüchtiger organischer Verbindungen. Die Forschenden empfehlen, bei zukünftigen Emissionsprüfungen nicht nur die primären Partikel, sondern auch die Abgaszusammensetzung, insbesondere aromatischer Kohlenwasserstoffe, detailliert zu analysieren. Diese Stoffe sind maßgeblich an der Bildung von sekundärem Feinstaub beteiligt. „Es gibt eine klare Diskrepanz zwischen der Art und Weise, wie wir Fahrzeugemissionen im Labor messen, und dem Verhalten dieser Emissionen in der realen Welt“, sagt Zweitautor Dr. Hendryk Czech von der Universität Rostock und dem Helmholtz-Zentrum München. „Wenn wir ignorieren, was mit den Abgasen passiert, nachdem sie in die Atmosphäre gelangt sind, laufen wir Gefahr, die wahren gesundheitlichen Auswirkungen der verkehrsbedingten Luftverschmutzung zu unterschätzen.“
Diese Erkenntnisse könnten dazu führen, dass zukünftige Abgasnormen stärker an gesundheitsbezogenen Kriterien ausgerichtet werden, was sowohl die EU-Richtlinie 2008/50/EG als auch WHO-Leitlinien für Feinstaub deutlich verbessern könnte.
Originalveröffentlichung
Mathilde N. Delaval, Hendryk Czech, Mohammad Almasaleekh, Svenja Offer, Jana Pantzke, Mika Ihalainen, Pasi Yli-Pirilä, Markus Somero, Miika Kortelainen, Nadine Gawlitta, Jürgen Orasche, ... Astrid Kiendler-Scharr, Markus Kalberer, Sebastiano Di Bucchianico, Yinon Rudich, Olli Sippula, Ralf Zimmermann; "The efficiency of EURO 6d car particulate filters is compromised by atmospheric aging: In vitro toxicity of gasoline car exhaust"; Science Advances, Volume 11
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