Ultrafeinstaub

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Ultrafeinstaub bzw. Ultrafeine Partikel (UFP) (ultra lat. darüber hinaus, jenseits; Partikel lat. pars =Teil) bezeichnet die kleinste Fraktion des Feinstaubs, der wiederum ein Teil des gesamten Schwebstaubs ist. Ultrafeine Partikel haben einen Äquivalentdurchmesser von weniger als 0,1 Mikrometer (µm) (das entspricht 100 Nanometer (nm)).[1][2] Im Gegensatz zu Nanopartikeln werden ultrafeine Partikel unbeabsichtigt in die Atmosphäre eingebracht.[3]

Entstehung und Verbreitung

Ultrafeine Partikel entstehen insbesondere durch chemische und thermische Gasphasenreaktionen.[4] So sind sie beispielsweise in Schweißrauchen und Dieselmotoremissionen enthalten.[4] Beim Betrieb von Ethanolöfen zum Beheizen von Innenräumen[5] und beim Kerzenabbrand[6] entstehen sie ebenso wie beim Rauchen[7] von Tabak. Eine weitere Quelle für ultrafeine Partikel sind Kondensationsvorgänge.[8] In unmittelbarer Nähe von Straßen ist die Konzentration an ultrafeinen Partikeln deutlich erhöht.[9] Die Anzahl der emittierten groben und feinen Partikel lässt keine Rückschlüsse auf die Anzahl emittierter ultrafeiner Partikel zu.[6]

Zu den natürlichen Quellen von ultrafeinen Partikeln zählen unter anderem Vulkanausbrüche, Waldbrände und aufgewirbeltes Seesalz.[7]

Das Ausbreitungsverhalten von ultrafeinen Partikeln ähnelt dem von Gasmolekülen: Sie werden durch Luftströmungen transportiert und verteilen sich über Diffusionsvorgänge.[10]

Bedeutung

Da die Masse eines Partikels mit der dritten Potenz seines Durchmessers steigt, tragen ultrafeine Partikel auch bei einer hohen Anzahlkonzentration nur wenig zur Massenkonzentration von Feinstaub bei.[7] So machen an bestimmten Arbeitsplätzen ultrafeine Partikel zwar nur 10 Prozent der Masse, aber 90 Prozent der Partikelanzahl im Feinstaub aus.[4] Darum ist ihre Erfassung nur mit zählenden Messverfahren mit ausreichender Empfindlichkeit möglich.[11] Dies bedeutet einen deutlich erhöhten messtechnischen Aufwand.[4] Gemessen werden ultrafeine Partikel häufig mit Messgeräten, die Partikel nach elektrischer Mobilität klassieren.[12]

In den menschlichen Körper gelangen ultrafeine Partikel überwiegend durch Inhalation.[12] Im Atemtrakt werden sie hauptsächlich durch Diffusion abgeschieden.[13]

Eine Veröffentlichung aus dem Jahr 1997 sieht im Hinblick auf Atemwegserkrankungen eine bessere Korrelation mit der Anzahlkonzentration als mit der Massenkonzentration.[7]

Grenzwertfindung

In „Health Effects of Particulate Matter“[14] werden die gesundheitlichen Auswirkungen von Ultrafeinstaub nicht gesondert bewertet, sondern ausdrücklich zusammen mit feinem Feinstaub mit der Kategorie PM2,5. Die WHO-Kommission IARC (International Agency for Research on Cancer) hat das gesamte Feinstaubgemisch im Jahr 2013 als Kanzerogen der Klasse 1 (eindeutig krebserregend) eingestuft.[15] Untersuchungen der WHO belegen, dass es keine Konzentration gibt, unterhalb derer keine schädigende Wirkung auftreten dürfte.[16] Seitens der WHO wurde aber bisher noch keine konkrete Empfehlung zur Begrenzung der Anzahl von ultrafeinen Partikeln ausgesprochen. Der Nutzen von Minderungsmaßnahmen lässt sich bislang zahlenmäßig nicht erfassen.[17]

Einzelnachweise

  1. ↑ VDI 2083 Blatt 1:2013-01 Reinraumtechnik; Partikelreinheitsklassen der Luft (Cleanroom technology; Particulate air cleanliness classes). Beuth Verlag, Berlin, S. 7.
  2. ↑ DIN EN ISO 14644-3:2006-03 Reinräume und zugehörige Reinraumbereiche; Teil 3: Prüfverfahren (ISO 14644-3:2005); Deutsche Fassung EN ISO 14644-3:2005. Beuth Verlag, Berlin, S. 6.
  3. ↑ Wolfram Birmili, Axel Pietsch, Thomas Niemeyer, Jürgen Kura, Stephan Hoffmann, Anja Daniels, Jiangyue Zhao, Jia Sun, Birgit Wehner, Alfred Wiedensohler: Vorkommen und Quellen ultrafeiner Partikel im Innenraum und in der Außenluft - Aktueller Kenntnisstand. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 80, Nr. 1/2, 2020, ISSN 0949-8036, S. 33–43.
  4. ↑ a b c d Vanessa Kunde: Sind Arbeitsplatzgrenzwerte für Partikelkonzentrationen machbar? In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 77, Nr. 10, 2017, ISSN 0949-8036, S. 421–426.
  5. ↑ Christoph Habarta, Marina Sysoltseva, Saskia Eckert, Ludwig Fembacher, Adela Frenzen, Janine Wolf, Richard Winterhalter, Christina Scheu, Hermann Fromme: Innenraumluftqualität beim Betrieb von Ethanolöfen. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 78, Nr. 9, 2018, ISSN 0949-8036, S. 375–382.
  6. ↑ a b VDI 4300 Blatt 12:2020-07 (Entwurf) Messen von Innenraumluftverunreinigungen; Messstrategie und Bestimmung von ultrafeinen Partikeln. Beuth Verlag, Berlin, S. 2.
  7. ↑ a b c d Christof Asbach, Ana Maria Todea: Persönliche Exposition gegenüber ultrafeinen Partikeln im Alltag. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 76, Nr. 9, 2016, ISSN 0949-8036, S. 315–321.
  8. ↑ Dieter Bake, Umweltbundesamt, Fachgebiet Innenraumhygiene: Ultrafeine Partikel im Innenraum. Bundesinstitut für Risikobewertung, 19. März 2007, abgerufen am 15. März 2019.
  9. ↑ Luftqualität und Fahrzeugantriebe. VDI-Statusreport Dezember 2018, S. 4., aufrufbar unter [1] (Registrierung erforderlich)
  10. ↑ VDI 4300 Blatt 12:2020-07 (Entwurf) Messen von Innenraumluftverunreinigungen; Messstrategie und Bestimmung von ultrafeinen Partikeln. Beuth Verlag, Berlin, S. 6.
  11. ↑ VDI 3867 Blatt 1:2009-09 Messen von Partikeln in der Außenluft; Bestimmung der Partikelanzahlkonzentration und Anzahlgrößenverteilung von Aerosolen; Grundlagen (Measurement of particulate matter in ambient air; Determination of the particle number concentration and number size distribution of aerosols; Fundamentals). Beuth Verlag, Berlin, S. 2.
  12. ↑ a b Johannes Pelzer, Oliver Bischof, Willem van den Brink, Martin Fierz, Harald Gnewuch, Henna Isherwood, Markus Kasper, Andreas Knecht, Thomas Krinke, Axel Zerrath: Geräte zur Messung der Anzahlkonzentration von Nanopartikeln. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 70, Nr. 11/12, 2010, ISSN 0949-8036, S. 469–477.
  13. ↑ VDI 3867 Blatt 1:2009-09 Messen von Partikeln in der Außenluft; Bestimmung der Partikelanzahlkonzentration und Anzahlgrößenverteilung von Aerosolen; Grundlagen (Measurement of particulate matter in ambient air; Determination of the particle number concentration and number size distribution of aerosols; Fundamentals). Beuth Verlag, Berlin, S. 6–7.
  14. ↑ Health effects of particulate matter. World Health organization, 2013, abgerufen am 3. Juni 2019 (englisch).
  15. ↑ Feinstaub in der Schweiz 2013. Eidgenössischen Kommission für Lufthygiene, 2013, abgerufen am 3. Juni 2019.
  16. ↑ Ultrafeinstaub Ursachen, gesundheitliche Wirkung und Forschungsbedarf Az.: WD8-3000-094/18, Wissenschaftlicher Dienst des Bundestages (WD8), 19. September 2018.
  17. ↑ Marion Wichmann-Fiebig: Überlegungen zur rechtlichen Regelung von UFP in der Außenluft. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 80, Nr. 1/2, 2020, ISSN 0949-8036, S. 44–46.
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