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Luftverschmutzung: Deshalb ist Feinstaub schädlicher, als bisher gedacht

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Von: Laura Knops

Feinstaub ist offenbar gefährlicher als bislang angenommen. So bilden sich in den Aerosolen auch unter alltäglichen Bedingungen gesundheitsschädliche Sauerstoffradikale, wie eine aktuelle Studie nun belegt.

Villigen – Bereits seit einiger Zeit vermuten Wissenschaftler, dass Feinstaub eine entscheidende Rolle bei der Zunahme von Atemwegserkrankungen wie Asthma und Allergien spielt. Wie gefährlich die Aerosole tatsächlich sind, haben nun Forscher des Schweizer Paul Scherrer Instituts untersucht. Die Wissenschaftler konnten erstmals fotochemische Vorgänge im Inneren der Feinstaub-Partikel beobachten. Veröffentlicht wurden die Ergebnisse im Fachmagazin „Natur Communications“.

Luftverschmutzung: Darum ist Feinstaub gefährlicher als gedacht

Die winzigen Feinstaub-Partikel mit einem maximalen Durchmesser von 10 Mikrometer können tief ins Lungengewebe eindringen. Setzen sie sich dort fest, kann das langfristig die Gesundheit gefährden. Schuld daran sind sogenannte reaktive Sauerstoffverbindungen (ROS) im Inneren der Partikel, auch Sauerstoffradikale genannt, welche die empfindlichen Zellen der Lungen schädigen.

Während die Feinstaub-Partikel auch aus natürlichen Quellen wie Wäldern oder Vulkanen in die Luft gelangen können, sind sie weitaus häufiger „menschgemacht“. In der heutigen Zeit gelangt Feinstaub meist durch menschliche Aktivitäten wie Fabriken oder Verkehr in bedenklichen Konzentrationen in die Atemluft*. Doch je mehr Partikel sich in der Luft befinden, umso höher ist auch das gesundheitliche Risiko.

Luftverschmutzung: Entstehung von Lungenentzündungen, Asthma und Atemwegserkrankungen

Entscheidend ist dabei auch, woher der Feinstaub stammt. So enthält er in der Regel chemische Bestandteile wie Metalle sowie bestimmte organische Verbindungen. Gelangt diese Mischung in die Atemwege, tauschen sie dort mit anderen Molekülen Sauerstoffatome aus, wodurch sich schließlich sehr reaktionsfreudige Verbindungen wie Wasserstoffperoxid, Hydroxyl oder Hydroperoxyl bilden.

Im Körper sorgen diese Verbindungen für oxidativen Stress. Die freien Radikale können beispielsweise ungesättigte Fettsäuren angreifen, die den Zellen dann nicht mehr als Bausteine zur Verfügung stehen. Verschiedene wissenschaftliche Studien weisen zudem daraufhin, dass oxidativer Stress auch mit der Entstehung von Lungenentzündungen, Asthma und andere Atemwegserkrankungen.

Luftverschmutzung: Sauerstoffradikale bilden sich bereits in der Luft

Anders als bisher bekannt, bilden sich diese Radikale allerdings nicht immer erst im Körper. So fanden die Forscher heraus, dass bestimmte ROS-Spezies bereits im Feinstaub enthalten sind und über die Atemluft direkt in den Körper gelangen. Um herauszufinden, welche Auswirkungen die Sauerstoffradikale haben, analysierten die Wissenschaftler um Peter Aaron Alpert die Struktur der einzelnen Partikel.

Dies gelang ihnen mithilfe einer bisher neuartigen Methode. „Mit dem brillanten Röntgenlicht der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS konnten wir solche Partikel nicht nur einzeln mit einer Auflösung von unter einem Mikrometer betrachten, sondern sogar in sie hineinschauen, während Reaktionen darin ablaufen“, erklärt Studienerstautor Peter Aaron Alpert in einer Pressemitteilung. In speziellen Zellen konnten die Experten zudem Umweltbedingungen wie Temperatur, Feuchte, Gasexposition und UV-Strahlung simulieren.

Luftverschmutzung: Sind Atemwegserkrankungen die Folge?

Die Ergebnisse zeigen, dass organische Bestandteile und Eisen miteinander reagieren und so Eisenkomplexe bilden. Unter Sonneneinstrahlung entstehen daraus dann Radikale, welche in Kombination mit Sauerstoff die gefährlichen ROS bilden.

„Früher dachte man, dass ROS in der Luft – wenn überhaupt – nur dann entstehen, wenn die Feinstaubteilchen vergleichsweise seltene Verbindungen enthalten“, erklärt Peter Aaron Alpert. Unter alltäglichen Wetterbedingungen - also bei mittlerer Luftfeuchte von 50 Prozent und Temperaturen um die 20 Grad - scheinen sich höchste Konzentrationen der ROS zu bilden. So ist jedes zwanzigste Partikel organisch und enthält Eisen.

Luftverschmutzung: Freie Radikale greifen möglicherweise auch Erreger an

Die Forscher gehen zudem davon aus, dass die gleichen fotochemischen Reaktionen auch in anderen Feinstaubpartikeln ablaufen. „Wenn sich dies in weiteren Studien bestätigt, müssen wir dringend unsere Modelle und Grenzwerte bezüglich der Luftqualität anpassen. Womöglich haben wir hier einen zusätzlichen Faktor dafür gefunden, dass so viele Menschen scheinbar ohne konkreten Anlass an Atemwegserkrankungen oder Krebs erkranken“, so Peter Aaron Alpert.

Ein kleiner Lichtblick: ROS schädigen laut den Wissenschaftlern nicht nur die Zellen, sondern greifen auch Erreger wie Bakterien, Viren und andere Pathogene auf den Aerosolen an. Dieser Zusammenhang könnte möglicherweise erklären, warum das Coronavirus in der Luft bei Raumtemperatur und mittlerer Feuchte am kürzesten überlebt. *Merkur.de ist ein Angebot von IPPEN.MEDIA.

Dieser Beitrag beinhaltet lediglich allgemeine Informationen zum jeweiligen Gesundheitsthema und dient damit nicht der Selbstdiagnose, -behandlung oder -medikation. Er ersetzt keinesfalls den Arztbesuch. Individuelle Fragen zu Krankheitsbildern dürfen von unseren Redakteurinnen und Redakteuren leider nicht beantwortet werden.

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