Schlecht für die Gesundheit: In Feinstaub sind wesentlich mehr Schadstoffpartikel als gedacht
Menschen, die über längere Zeiträume Luft mit höherer Feinstaubbelastung einatmen, haben ein höheres Krebsrisiko, da die Feinstaub-Teilchen tief in die Lunge und das Gewebe eindringen. Neben Krebserkrankungen ist die Feinstaubbelastung des Körpers auch mit chronischen Atemwegsproblemen wie Asthma, Herzkreislauferkrankungen, Demenz und Diabetes assoziiert. Feinstaub verursacht nach Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation WHO pro Jahr etwa sechs Millionen Todesfälle. Eine neue Messmethode hat nun enthüllt, dass die Luft deutlich mehr Sauerstoffradikale enthält als bisher gemessen wurde. Dabei handelt es sich um hochreaktive Radikale, die sehr kurzlebig und deshalb nur schwer zu messen sind. Sie lösen im menschlichen Körper stärkere Entzündungen aus als die bisher bekannten Feinstaubkomponenten, die langlebiger und daher leichter zu messen sind.
Mehr Sauerstoffradikale als gedacht
Nahezu alle Menschen weltweit leben in Gegenden, in denen die Feinstaubbelastung deutlich höher ist als von der WHO empfohlen. Feinstaub besteht aus tausenden verschiedenen Molekülen, die neben menschengemachten Quellen wie dem Autoverkehr auch aus natürlichen Quellen wie Waldbränden, Vulkanen oder atmosphärischen Reaktionen stammen. Die genauen Auswirkungen, die diese Chemikalien im Körper haben, sind nur sehr unzureichend und lediglich im Ansatz erforscht. Sogenannte Sauerstoffradikale (ROS) gelten dabei als besonders problematisch, da sie besonders leicht mit den Molekülen in den Körperzellen des Menschen reagieren, was zu Zellschädigungen und Entzündungsreaktionen führen kann, die sich dann im ganzen Körper auswirken.
Forscher:innen um Steven Campbell vom Imperial College London haben nun genauer nachgemessen, wie viele dieser Sauerstoffradikale im Feinstaub enthalten sind. Für diese Messung entwickelten sie eine neue Methode, bei der die Partikel nicht wie es bisher passiert erst mehrere Tage oder gar Wochen nach dem Einfangen analysiert wird, sondern innerhalb von Sekunden vor Ort. Dies ermöglicht es, bei der Messung auch die flüchtigen Radikale zu erfassen, die in vorherigen Studien bei der Messung bereits mit anderen Molekülen reagiert hatten und daher nicht mehr messbar waren.
Die Wissenschaftler:innen entwickelten für ihre Studie ein mobiles Gerät, das Partikel aus der Luft abfängt und in einer Flüssigkeit sammelt. In der wässrigen Lösung, die dann entsteht, reagieren die Radikale mit Indikatorchemikalien. Das Resultat ist eine fluoriszierende Substanz, deren Leuchten dann in Echtzeit mithilfe eines Spektrometers analysiert werden kann. Das Gerät wurde dann sowohl unter Laborbedingungen als auch in Städten wie Peking, London und Los Angeles getestet.
Messungen vor Ort erleichtern den Schutz vor Feinstaub
Dabei stellte das Team fest, dass die analysierten Feinstaubproben einen Anteil an Sauerstoffradikalen hatten, der etwa 100 Mal höher lag als bei früheren, mit älteren Methoden analysierten Proben. Je nach Analysezeitpunkt fehlten bei älteren Proben zwischen 60 und 99 Prozent der tatsächlich vorhandenen Sauerstoffradikale. Das bedeutet, dass der Schadstoffanteil im Feinstaub wesentlich größer ist als bisher angenommen wurde. „Weil der Messfehler bei der verzögerten Analyse aber nicht konstant ist, lässt er sich nicht so einfach herausrechnen so Markus Kalberer von der Universität Basel, Seniorautor der Studie. Es sei also nicht einfach möglich, vorhandene ältere Daten zu korrigieren, sondern es müssten vor Ort neue Messungen durchgeführt werden.
Um herauszufinden, ob die nun entdeckten kurzlebigen Sauerstoffradikale aus dem Feinstaub ebenso schädlich sind wie die stabileren Radikale, testete das Team die Effekte der Radikale auf menschliches Lungenepithel. Das Ergebnis: Die kurzlebigen Feinstaubpartikel setzen andere Botenstoffe frei und riefen stärkere Entzündungsreaktionen hervor als die langlebigeren Komponenten.
Nun wollen die Forscher:innen ihr Messgerät weiterentwickeln und an mehreren Standorten dauerhaft einsetzen. „Wenn wir den Anteil hochreaktiver, schädlicher Komponenten genauer und zuverlässig messen, lassen sich auch besser Schutzmaßnahmen ergreifen“, so Kalberer weiter.
