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Dicke Luft in europäischen Städten: Gefahren und Maßnahmen

Dicke Luft in europäischen Städten: Gefahren und Maßnahmen
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Die zunehmenden Sorgen um die Gesundheit der Bevölkerung setzen die Städte immer mehr unter Druck, für sauberere Luft zu sorgen. Aber geht das überhaupt so einfach?

Mailand, Italiens wirtschaftlich wichtigste Stadt, hatte sich seit Jahren nicht mehr so sauber angefühlt. Durch das neuartige Coronavirus und den daraus folgenden Lockdown im Land und in der besonders betroffenen Lombardei kamen das gesellschaftliche und das wirtschaftliche Leben zum Stillstand. Doch der Lockdown hatte auch positive Konsequenzen: bessere Luftqualität in den Städten. Die Satelliten im Erdorbit sendeten Bilder mit der klareren Luft in der Region und bestätigten damit die dramatische Abnahme an Luftschadstoffen auch in Mailand, das, wie auch viele andere Städte auf der ganzen Welt, sonst eher berüchtigt für seine gefährliche Luftverschmutzung ist. Daten der Umweltagentur der Lombardei zeigen, dass im März 38 % weniger Stickoxid, 14 % weniger Feinstaub und 33 % weniger Benzol in der Luft waren als im selben Monat im Zeitraum 2016–2019.

Madrid, Lissabon und andere europäische Städte hatten während des Lockdowns ebenfalls sauberere Luft vorzuweisen. Doch diese positive Konsequenz der globalen Pandemie ist von kurzer Dauer, denn die Luftverschmutzung nimmt mit dem Neustart der städtischen Wirtschaft wieder zu. Städte investieren seit Jahrzehnten in eine grünere Entwicklung und erzielen damit gemischte Resultate. Doch nun verstärkt die Sorge darum, dass Luftverschmutzung die Ausbreitung und den Schweregrad von Krankheiten verschlimmern könnte, die Rufe nach saubererer städtischer Luft.

„Seit den 1970er-Jahren hat sich die Luftqualität signifikant verbessert“, sagt Dr. Vincent-Henri Peuch, Direktor des Copernicus Diensts zur Überwachung der Atmosphäre (CAMS). „Mit Verordnungen der EU und der einzelnen Länder wurden die Mengen an potenziell gesundheitsschädlichen Schadstoffen reguliert und reduziert, denen Menschen ausgesetzt sind, doch das reicht nicht.“ Laut einer Warnung der Europäischen Umweltagentur (EUA) ist Luftverschmutzung noch immer das größte Umweltrisiko in Europa. Und in Städten mit Millionen von Menschen, mit Industrie und Verkehr herrschen noch immer Luftverschmutzungsgrade, die Gesundheitsfachleute als schädlich einstufen.

Was sich in den 17 kg Luft befindet, die wir täglich einatmen, hängt von vielen Faktoren ab. In Städten gehören Straßenverkehr, Stromproduktion und -verbrauch, Industrie, die Verbrennung von Kraftstoffen sowie natürlicher Staub und Meersalz zu den Hauptquellen von Schadstoffen wie Stickoxid, Bodenozon und Feinstaub.

Quelle: Contributions to cities' ambient particulate matter (PM): A systematic review of local source contributions at global level - Atmospheric Environment.

Etwa 40 Millionen Menschen in den 115 größten Städten der EU atmen Luft, in der mindestens ein Schadstoff über den von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) festgelegten Grenzwerten liegt, die wesentlich strenger sind als die der EU. Doch Städten gelingt es oft auch nicht, Feinstaub (PM10) unter den täglichen (50 µg/m3 für max. 35 Tage/Jahr) und jährlichen (40 µg/m3) durchschnittlichen EU-Grenzwerten zu halten. 2017 waren etwa 14 % der städtischen Bevölkerung in der EU Ozonwerten ausgesetzt, die die Grenzwerte der EU überschritten. 17 % waren grenzwertüberschreitenden PM10-Werten ausgesetzt und weitere 17 % zu hohen Werten Benzo[a]pyren, einem Produkt unvollständiger Verbrennung.

Die verschmutzte Luft hat kostenintensive Konsequenzen. „Feinstaub (sowohl PM10 als auch PM2.5), Stickstoffdioxid (NO2) und Ozon (O3) sind die Hauptschadstoffe, die europäischen Städten Sorgen machen“, so Dr. Evrim Doğan Öztürk, Expertin für Luftqualität bei der EUA. Die langfristige Belastung durch Luftverschmutzung soll jährlich etwa 400.000 vorzeitige Tode verursachen. Das Leben in verschmutzter Luft wurde mit einer Reihe von Krankheiten in Verbindung gebracht – von Asthma und anderen chronischen Atemwegserkrankungen bis hin zu Schlaganfällen und verschiedenen Krebsformen. Gesundheitliche Probleme infolge von Luftverschmutzung sollen die europäische Bevölkerung aufgrund höherer Gesundheitsausgaben, mehr Krankheitstagen oder Arbeitsunfähigkeit schätzungsweise bis zu 940 Milliarden Euro jährlich kosten. Fachleute vom Centre for Research on Energy and Clean Air haben für die erste Hälfte von 2020 geschätzt, dass die gesundheitlichen Schäden aufgrund von Luftverschmutzung die Städte der Welt zwischen 0,4 und 6 % ihres jährlichen Bruttoinlandsproduktes kosten. Berlin, London und Bukarest gehören zu den Städten, die die höchsten Luftverschmutzungskosten pro Kopf aufweisen.

„Obwohl kürzlich beobachtete kurzfristige Verbesserungen der Luftqualität definitiv einen positiven Einfluss auf die generelle Gesundheit und das Wohlbefinden haben werden“, so Dr. Dorota Jarosińska, Programme Manager für Lebens- und Arbeitsumgebungen vom WHO-Regionalbüro für Europa, „[…] hängen die größten Einflüsse auf die Gesundheit von der langfristigen Belastung ab. Es ist sehr wichtig zu betonen, dass jegliche kurzfristigen positiven Umweltauswirkungen durch COVID-19 kein Ersatz für geplante und nachhaltige Maßnahmen für die Luftqualität und das Klima sind. Außerdem gibt es das Risiko der Verlockung, Umweltschutzrichtlinien im Angesicht des Drucks, die wirtschaftliche Leistung schnell zu verbessern, zu lockern und so langfristige Risiken zu erhöhen.“

Quelle: Centre for Research on Energy and Clean Air - PM2.5 increases the risk of suffering from different diseases.

Doch Europas Kampf gegen Luftverschmutzung nimmt Fahrt auf. „Der European Green Deal setzt neue Prioritäten für Städte, die sich die Beseitigung der Luftverschmutzung zum Ziel gesetzt haben“, so Dr. Öztürk von der EUA. „Die Problematik der Luftqualität gerät immer mehr in das Interesse von Politik, Medien und der öffentlichen Bevölkerung, und die Öffentlichkeit unterstützt Maßnahmen immer mehr.“

Die Gestaltung von Richtlinien und Projekten, die die Luftverschmutzung entschärfen, hängt von konstanten Daten zur Luftqualität in unseren Städten ab. „Beim CAMS sammeln wir Daten auf Stadt-, Land- und Europaebene und stellen Luftqualitätsvorhersagen wie Wettervorhersagen aufgrund von Satellitenbeobachtungen, Bodenmessungen und Berechnungsmodellen zur Verfügung“, erklärt Dr. Peuch. Die Vier-Tage-Vorhersage enthält Konzentrationen wichtiger Schadstoffe und identifiziert, ob diese vor Ort ausgestoßen wurden oder irgendwo anders in Europa oder auf der Welt (siehe Abbildung). Dadurch können Behörden und Politik die Quelle der Luftverschmutzung genau ins Visier nehmen – sei es Verkehr, Industrie oder Staub aus der Sahara. Eine Air Control Toolbox zeigt jeden Tag, wie effektiv Maßnahmen wie beispielsweise Verkehrskontrolle zur Reduktion von Feinstaub sind.

Gesundheitsfachleute nutzen ebenfalls Daten, um die Reduzierung der Luftverschmutzung voranzutreiben. „Das WHO-Regionalbüro hat Tools wie die AirQ+-Software entwickelt, um die Effekte der Luftverschmutzung auf die Gesundheit auf nationaler oder subnationaler (städtischer) Ebene zu quantifizieren und damit bei der Erstellung von Richtlinien und Interventionen zu helfen“, so Dr. Jarosińska. „Damit können die Vorteile besserer Luftqualität eingeschätzt werden. Für all das braucht man qualitativ hochwertige Daten – sowohl Daten zur Gesundheit als auch zur Luftqualität. Es ist wichtig, dass Länder und Städte funktionale Monitoring-Systeme für die Luftqualität implementieren und pflegen.“

Die Sensibilisierung der städtischen Bevölkerung für eine Kontrolle der Luftqualität kann die Verschmutzung ebenfalls mindern. „Eine Studie des King’s College London zeigt, dass man durch kleine Änderungen der täglichen Routine anhand von guten Daten die eigene Belastung durch Luftverschmutzung um bis zu 50 % senken kann“, sagt Tyler Knowlton, der bei Plume Labs tätig ist, einem französischen Unternehmen, das eine Verschmutzungs-Vorhersage-App und Luftqualitätsmessgeräte für Endnutzende entwickelt hat, um Schadstoffkonzentrationen vor Ort in Echtzeit zu erfassen. Das Unternehmen nutzt CAMS-Daten, um seine „Hyperlocal“-Vorhersagen zu erstellen. „Die Forschung hat gezeigt, dass Wind, Wetter, Luftfeuchtigkeit, hohe Temperaturen, der Druck der Atmosphäre und viele andere Faktoren Blasen sauberer Luft und Verschmutzungs-Hotspots in Städten verursachen können“, so Knowlton. „Von Straße zu Straße kann sich der Grad der Luftverschmutzung bis zu 8 Mal ändern. Bei diesem Detailgrad genügend Luftqualitätsmessstationen zu installieren, die die Luftverschmutzung akkurat messen, wäre astronomisch teuer. Der Zugang zu persönlichen Verschmutzungsdaten in Echtzeit kann einen riesigen Unterschied machen.“

Helsinki erhält seine Daten zur Luftqualität aus städtischen Messnetzwerken sowie aus der städtischen Bevölkerung, die mobile Crowdsourcing-Sensoren hat und so genauere Informationen zu Verschmutzungs-Hotspots beiträgt und nachhaltigeres Verhalten fördert. Das HOPE-Projekt „will leicht verständliche, grundlegende Informationen zur Luftqualität und deren Einfluss auf die Bevölkerung bereitstellen. Der Fokus liegt dabei darauf, was die Menschen tun können, um die Luftqualität vor Ort durch ihr Verhalten zu verbessern“, sagt Jussi Kulonpalo, der Manager des HOPE-Projekts. Das könnte eine „seltenere Benutzung des eigenen Autos sein, mehr Radfahren oder Laufen, die Nutzung von E- oder Hybrid-Autos anstelle von Diesel- und Benzinautos, die reduzierte Holzverbrennung und das Anschaffen neuerer, effizienterer Kamine“, erklärt er.

Zaragoza, Santiago de Compostela, Florenz, Modena, Livorno und Pisa kombinieren ihre Verkehrsdaten mit der Wettervorhersage und dem Grad der Luftverschmutzung, um die Luftverschmutzung aufgrund des Straßenverkehrs zu reduzieren. Im Rahmen des TRAFAIR-Projekts werden die Städte mit einem Netzwerk aus kostengünstigen Schadstoffsensoren ausgestattet, und Daten zum Verkehrsfluss und Modelle zur Verteilung der Schadstoffe fließen in die Vorhersagen der Luftqualität mit ein.

Auch London geht auf raffinierte Weise gegen seine Luftverschmutzungsprobleme vor, die die Stadt etwa 4,1 Milliarden Euro pro Jahr kosten. Das Projekt Breathe London will die Luftverschmutzung in einer nie dagewesenen Größenordnung messen: Die Luftverschmutzung soll in Echtzeit mit 100 über die Stadt verteilten Sensoren an Straßenlaternen und Gebäuden, mit sekündlich aktivierten Sensoren ausgestatteten und durch wichtige Stadtviertel fahrenden Autos von Google Street View und mit von der Bevölkerung im Alltag getragenen Sensoren ermittelt werden.

Einige Unternehmen unterstützen die Bemühungen zur Kontrolle der städtischen Luftverschmutzung, obwohl Luftqualität gar nicht zu ihren Geschäftsbereichen zählt. In den nächsten zwei Jahren will der Paketdienstleister DPD Echtzeit-Messungen von PM2.5-Feinstaub in 20 europäischen Städten bereitstellen, indem die Flotte und Verteilungszentren mit laserbasierten mobilen Sensoren auf Atemhöhe ausgestattet werden, die alle 12 Sekunden Daten zu Schadstoffen sammeln können.

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Die Förderung saubereren Verkehrs und das Festlegen emissionsarmer Verkehrszonen und City-Mautgebühren sind einige der näherliegenden Optionen, mit denen Städte die Luftqualität verbessern können. Doch auch innovative Baumaterialien können zur Schadstoffreduktion beitragen. Fachleute des Projekts LIGHT2CAT sagen, dass das Hinzufügen von Titandioxid zu Beton Gebäude und andere Bauwerke lichtempfindlich macht. Das Titan nimmt Sonnenlicht auf, was chemische Reaktionen ermöglicht, die Schadstoffe in der umliegenden Luft neutralisieren. Titanoxid ist auch ein wichtiger Bestandteil der Wandfarben von Airlite. Das italienische Patent verspricht, die Mengen an Stickstoff- und Schwefeloxiden, Ammoniak und Kohlenstoffmonoxid sowohl drinnen als auch draußen zu reduzieren.

Es gibt auch Bedenken, dass die zukünftigen Auswirkungen des Klimawandels in Europa Einfluss auf die lokale Luftverschmutzung haben könnten. Forschungen haben gezeigt, dass häufigere Hitzewellen die Konzentrationen von Bodenozon erhöhen könnten, was einen negativen Effekt auf die menschliche Gesundheit hätte. Hitzewellen wie sie der Kontinent in den letzten 20 Jahren erlebt hat, werden von niedrigen Windgeschwindigkeiten und hohen Temperaturen begleitet, was die Bildung von Ozon begünstigt und es Schadstoffen erlaubt, länger in der Atmosphäre zu verweilen.

„Verbesserte Luftqualität führt sowohl kurz- als auch langfristig zu besserer Herz-Kreislauf- und Atemwegsgesundheit der Bevölkerung“, erklärt Dr. Jarosińska. „Die Verringerung der Luftverschmutzung im Freien kann ebenfalls mit der Verringerung von Kohlenstoffdioxid und kurzlebigen Klimaschadstoffen wie Black Carbon und Methan einhergehen und so zur kurz- und langfristigen Abschwächung des Klimawandels beitragen.“

„Richtlinien gegen Luftverschmutzung und Treibhausgase müssen miteinander verbunden werden“, sagt Dr. Peuch. Eine frühere Studie zeigte, dass die Vorteile von Richtlinien, die Kohlenstoffdioxid-Emissionen und die Verschmutzung durch Feinstaub entweder allein oder in Kombination einschränken, ihre Kosten bei Weitem überwiegen. Sie zeigte außerdem, dass die Kombination von Maßnahmen zur Verringerung von Luftverschmutzung mit Maßnahmen zur Milderung des Klimawandels die CO2-Emissionen in Westeuropa im Vergleich zu dem einzelnen Einsatz der Maßnahmen um weitere 15 % senken könnte.

„Die Bemühungen müssen weitergehen“, so Dr. Peuch. „Im Kontext des Klimawandels ist es möglich, Luftverschmutzung und Treibhausgasemissionen gleichzeitig zu bekämpfen. Das ist eine Win-win-Situation mit sofortigen Effekten auf die Gesundheit der Bevölkerung.“