Das Streben nach sauberer Luft | Envirotec

Der Instrumentierungsexperte Thermo Fisher Scientific fasst das Problem und seine Geschichte zusammen und diskutiert die neueste Generation von Messsystemen und ihre möglichen Auswirkungen.

Die industrielle Revolution löste – trotz ihrer vielen Vorteile – den Todesstoß für die Luftqualität aus und führte in vielen Großstädten zu einer Verfünfzigfachung des durch Kohle verursachten Smogs. Jahrhunderte später werden die Quellen der Luftverschmutzung immer zahlreicher und weitreichender.

Verschiedene Verbindungen werden von Kraftfahrzeugen bis hin zu Kraftwerken emittiert und umfassen sowohl Treibhausgase als auch kurzlebige Klimaschadstoffe – von denen bekannt ist, dass sie die globale Erwärmung anheizen – sowie eine Vielzahl flüchtiger organischer Verbindungen, die zu kurz- und langfristigen Folgen führen können -langfristige Gesundheitsprobleme beim Menschen.

Um diesen Auswirkungen entgegenzuwirken, haben immer mehr Länder Gesetze eingeführt, die darauf abzielen, die Schadstoffbelastung deutlich zu senken, sowie Überwachungsprogramme, um die Wirksamkeit dieser Maßnahmen zu bestätigen. Dieser Artikel wirft einen Blick auf die Hürden, denen sich das Streben nach sauberer Luft gegenübersieht, und erörtert die Auswirkungen, die Regulierungen – oder deren Fehlen – auf die Luftqualität auf der ganzen Welt haben.

Die Auswirkungen schlechter Luftqualität
Die Freisetzung von Treibhausgasen in die Atmosphäre trägt bekanntermaßen zum Klimawandel bei. Kohlendioxid und Methan sind Gegenstand zahlreicher globaler und nationaler Minderungsstrategien, die darauf abzielen, den Teufelskreis der globalen Erwärmung zu durchbrechen. Allerdings sind diese Gase nicht die einzigen Emissionen, die Anlass zur Sorge geben sollten. Schadgase, Feinstaub in der Luft und flüchtige organische Verbindungen (VOCs) haben katastrophale Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und werden mit einer Vielzahl von Krankheiten – darunter Schlaganfälle, chronische Atemwegserkrankungen, Lungenkrebs und Herzinfarkt – sowie vorzeitigen Todesfällen in Verbindung gebracht.

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) schätzt, dass die durch Luftverschmutzung verursachte Krankheitslast mittlerweile auf dem gleichen Niveau liegt wie andere große globale Gesundheitsrisiken – etwa ungesunde Ernährung und Tabakrauchen – und dass Luftverschmutzung als die größte Umweltbedrohung für die menschliche Gesundheit gilt , was jedes Jahr Millionen von Todesfällen und den Verlust gesunder Lebensjahre zur Folge hat.² Besonders besorgniserregend ist die Schätzung, dass 99 Prozent der Weltbevölkerung Luft einatmen, die die veröffentlichten Luftqualitätsgrenzwerte überschreitet.³ Städte in Entwicklungsländern sind aufgrund der Kombination aus minimaler Schadstoffregulierung, konzentrierten Emissionsquellen und dicht gedrängten Gebäuden, die die Ausbreitung von Smog verhindern, oft am stärksten betroffen. Beispielsweise hat die indische Stadt Delhi eine der schlechtesten Luftqualitäten der Welt. Dort sind die Bewohner einer hohen Schadstoffbelastung ausgesetzt, die schätzungsweise dem Rauchen von mehr als zwei Schachteln Zigaretten pro Tag entspricht, was bei etwa 40 Prozent der jugendlichen Bevölkerung der Stadt zu schweren Lungenschäden führt.⁴

Aber nicht nur die Entwicklungsländer sind betroffen; Die Europäische Umweltagentur (EUA) erkennt Luftverschmutzung als eine der Hauptursachen für vorzeitige Todesfälle und Krankheiten sowie als das größte umweltbedingte Gesundheitsrisiko in Europa an.⁵ Darin wird hervorgehoben, dass die meisten Europäer, insbesondere in Städten, in Gebieten leben, in denen die Luftverschmutzung ein hohes Maß erreichen kann, wobei Feinstaub die größten Gesundheitsprobleme verursacht. Schätzungen der EUA aus dem Jahr 2019 zufolge sind in den 307,000 EU-Mitgliedstaaten etwa 27 vorzeitige Todesfälle auf Feinstaub zurückzuführen, weitere 40,400 auf Stickstoffdioxid und 16,800 auf bodennahes Ozon. Die EUA-Überwachung ergab, dass Regionen mit einem geringeren Pro-Kopf-BIP – meist in Ost- und Südosteuropa – im Allgemeinen einen höheren Feinstaubgehalt aufwiesen, was größtenteils auf die Verbrennung minderwertiger Festbrennstoffe in Öfen mit geringer Effizienz zurückzuführen ist Die Erwärmung der Haushalte führt zu einer höheren Zahl vorzeitiger Todesfälle.

Luftverschmutzung verursacht nicht nur gesundheitliche Probleme, sie stellt auch eine erhebliche soziale und wirtschaftliche Belastung dar. Krankheitsbedingte Arbeitsausfälle, eine verkürzte Lebensarbeitszeit aufgrund vorzeitiger Todesfälle, Verdienstausfälle und erhöhte Gesundheitsausgaben verringern die Produktivität und hemmen das Wirtschaftswachstum. Darüber hinaus sind Gebiete mit hoher Luftverschmutzung – die in der Regel auch weniger wohlhabend sind – weit weniger attraktive Ziele für talentierte Arbeitskräfte, was ihre Wettbewerbsfähigkeit weiter beeinträchtigt und zu ihrem sinkenden sozialen und wirtschaftlichen Status beiträgt. Ein Bericht der Weltbank aus dem Jahr 2022 schätzt, dass sich die weltweiten Gesundheitskosten durch Mortalität und Morbidität, die durch die Belastung durch Feinstaub in der Luft verursacht werden, im Jahr 2019 auf 8.1 Billionen US-Dollar beliefen, was 6.1 Prozent des globalen Bruttoinlandsprodukts entspricht.⁶

Globale Vorschriften
Die weit verbreiteten Herausforderungen, die eine schlechte Luftqualität mit sich bringt, erfordern globales Handeln. Glücklicherweise nimmt das Bewusstsein für die Gefahren stetig zu. Um den Ländern bei der Bekämpfung dieses Problems Orientierung zu geben, hat die Umweltversammlung der Vereinten Nationen (UN) erfolgreich die Resolution „Verhinderung und Reduzierung der Luftverschmutzung zur weltweiten Verbesserung der Luftqualität“ verabschiedet, die eine regelmäßige Bewertung der Fortschritte der Mitgliedstaaten bei der Umsetzung wichtiger Maßnahmen vorschreibt, die darauf abzielen, die Luftverschmutzung erheblich zu verbessern Luftqualität verbessern.⁷ Auch die UN-Generalversammlung hat begonnen, sinnvolle Schritte zu unternehmen, indem ihre Mitgliedsstaaten Resolutionen unterzeichnet haben, die Unterabschnitte zum Umweltschutz und zur Luftqualität enthalten, wie zum Beispiel „Die Zukunft, die wir wollen“.⁸ und „Unsere Welt verändern: Agenda 2030 für nachhaltige Entwicklung“.⁹ Diese internationalen Zusagen – gepaart mit Initiativen zur Sensibilisierung, wie „Der Internationale Tag der sauberen Luft für blauen Himmel“¹⁰ – unterstreichen die Verpflichtung der Vereinten Nationen, die Zahl der durch verschmutzte Luft, Wasser und Boden verursachten Krankheiten und Todesfälle bis 2030 erheblich zu reduzieren, wobei der Luftqualität in Innenstädten und der Abfallbewirtschaftung besondere Aufmerksamkeit gewidmet wird.

Die Herausforderung auf lokaler Ebene angehen
Trotz der weltweiten Beschlüsse und der Erkenntnis des Problems ergab die erste Bewertung der Luftqualitätsgesetze und -vorschriften durch das UN-Umweltprogramm (UNEP) im Jahr 2021, dass ein Drittel der Länder der Welt keine gesetzlich vorgeschriebenen Außenluftqualitätsstandards haben Wo es sie gibt, variieren die Standards stark und stimmen oft nicht mit den WHO-Richtlinien überein.¹¹ Darüber hinaus müssen mindestens 31 Prozent der Länder, die befugt sind, solche Luftqualitätsstandards einzuführen, diese noch übernehmen. Die Vereinten Nationen und die WHO sind sich darüber im Klaren, dass die Umweltüberwachung für eine gute Steuerung der Luftqualität von entscheidender Bedeutung ist – um Änderungen der Emissionen genau zu verfolgen und die Auswirkungen von Minderungsstrategien auf Landesebene, sofern vorhanden, zu bewerten. Dennoch ist sie in mindestens 37 Ländern nicht gesetzlich vorgeschrieben Prozent der Länder, und es gibt also noch viel zu tun.

Prozentsatz der Länder mit gesetzlichen Anforderungen zur Überwachung der Luftqualität. Quelle: Die erste globale Bewertung der Luftqualitätsgesetzgebung, UNEP.¹¹

Monitoring-Lösungen
Die Verbesserung der Überwachung der Luftqualität kann durch technologische Innovationen unterstützt werden, die sie kosteneffizienter und benutzerfreundlicher machen. Es gibt viele hochmoderne Technologien, die eine Echtzeitüberwachung der häufigsten und gefährlichsten Schadstoffe ermöglichen. Elektrochemische Analysatoren eignen sich perfekt für die Messung schädlicher Gase – wie Stickstoffdioxid, Kohlenmonoxid und Ozon – und sind empfindlich genug, um selbst kleinste Konzentrationen dieser schädlichen Schadstoffe zu erkennen. Um die Konzentration von Partikeln in der Luft zu bestimmen, sind optische Messgeräte in der Regel die beste Lösung. Sie messen die Streuung, die durch einzelne Partikel verursacht wird, wenn sie einen Lichtstrahl passieren. Schließlich werden für VOC-Messungen im Allgemeinen Photoionisationsdetektoren eingesetzt, die mithilfe einer Ultraviolettlampe die einzigartigen Ionisationsfingerabdrücke der häufigsten organischen Verbindungen identifizieren. Tragbare Detektoren, die mehrere Messtechniken in einem Handgerät vereinen, ermöglichen den Nachweis praktisch aller organischen und anorganischen Verbindungen mit einem Gerät, das in einem breiten Anwendungsspektrum eingesetzt werden kann, von Messungen der Verkehrsverschmutzung bis hin zur Emissionsüberwachung von Erdgasverarbeitungsanlagen und der Luftaufbereitung Qualitätsüberwachung auf lokaler Ebene schneller und einfacher.

Die bisher besprochenen Technologien eignen sich hervorragend für lokale Messungen und können die Luftverschmutzung in Bodennähe genau bestimmen. Ergänzend dazu können weltraumgestützte Beobachtungen troposphärischer Schadstoffe – wie sie vom Satelliteninstrument Tropospheric Emissions: Monitoring of Pollution (TEMPO) durchgeführt werden – einen Hinweis auf den Luftverschmutzungsgrad auf nationaler Ebene geben und schädliche Chemikalien verfolgen durch globale Wetterverhältnisse über internationale Grenzen hinweg transportiert.¹²

Nächste Schritte in eine sauberere Zukunft
Luftverschmutzung ist kein statisches Problem, das einzelne Länder betrifft, und ihr grenzüberschreitender Charakter erfordert eine kollektive globale Reaktion. Bereits vorhandene, sowohl von den Vereinten Nationen als auch von Regierungen auf der ganzen Welt unterstützte Abhilfestrategien müssen im Streben nach saubererer Luft verbessert und ausgeweitet werden. Um die Auswirkungen dieser Maßnahmen beurteilen zu können, sind strenge Überwachungsprogramme unter Einsatz neuester Technologien unerlässlich. Lokale Messungen in Verbindung mit weltraumgestützten troposphärischen Beobachtungen werden die notwendigen Daten generieren, um festzustellen, ob die Weltgemeinschaft genug tut, um toxische Emissionen zu minimieren und dadurch die gesundheitlichen, wirtschaftlichen und sozialen Belastungen schlechter Luftqualität zu verringern und – was am wichtigsten ist – Millionen davon zu verhindern der vorzeitigen Todesfälle pro Jahr.

Bibliographie

1. Hinweis zur Verschmutzungsmaßnahme – Daten, die Sie kennen müssen. Umweltprogramm der Vereinten Nationen. https://www.unep.org/interactive/air-pollution-note/. Zugriff am 03.03.23
2. Globale Luftqualitätsrichtlinien der WHO: Feinstaub (PM2.5 und PM10), Ozon, Stickstoffdioxid, Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid. Weltgesundheitsorganisation. ISBN 978-92-4-003422-8
3. Milliarden Menschen atmen immer noch ungesunde Luft: neue WHO-Daten. Weltgesundheitsorganisation. https://www.who.int/news/item/04-04-2022-billions-of-people-still-breathe-unhealthy-air-new-who-data. Zugriff am 03.03.23
4. Die Luftverschmutzung in Delhi löst eine Gesundheitskrise aus. BBC News. https://www.bbc.co.uk/news/world-asia-india-41925067. Zugriff am 03.03.23
5. Luftverschmutzung: Wie sie sich auf unsere Gesundheit auswirkt. Europäische Umweltagentur. https://www.eea.europa.eu/themes/air/health-impacts-of-air-pollution. Zugriff am 03.03.23
6. Die globalen Gesundheitskosten der PM2.5-Luftverschmutzung: Ein Argument für Maßnahmen nach 2021. Internationale Entwicklung im Fokus. Weltbank. doi:10.1596/978-1-4648-1816-5. Lizenz: Creative Commons Namensnennung CC BY 3.0 IGO
7. Maßnahmen zur Aktualisierung des Luftqualitätsberichts. Vereinte Nationen. https://www.unep.org/explore-topics/air/what-we-do/taking-stock-global-efforts/actions-air-quality-report-update. Zugriff am 03.03.23
8. Die Zukunft, die wir wollen – Ergebnisdokument. Vereinte Nationen. https://sustainabledevelopment.un.org/futurewewant.html. Zugriff am 03.03.23
9. Unsere Welt verändern: die Agenda 2030 für nachhaltige Entwicklung. Vereinte Nationen. https://sdgs.un.org/2030agenda. Zugriff am 03.03.23
10. Internationaler Tag der sauberen Luft für blauen Himmel. Vereinte Nationen. https://www.un.org/en/observances/clean-air-day. Zugriff am 18.01.23
11. Regulierung der Luftqualität: Die erste globale Bewertung der Luftverschmutzungsgesetzgebung. Umweltprogramm der Vereinten Nationen. ISBN 978-92-807-3872-8
12. TEMPO: Eine neue Ära der Luftqualitätsüberwachung aus dem Weltraum. Ministerium für Umweltschutz der Vereinigten Staaten. https://www.epa.gov/sciencematters/tempo-new-era-air-quality-monitoring-space. Zugriff am 03.03.23

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• Quelle: https://envirotecmagazine.com/2023/05/26/the-quest-for-cleaner-air/