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Staub
Staub (Mehrzahl Stäube) ist die Sammelbezeichnung für feinste feste Teilchen (Partikel), die in Gasen, insbesondere in der Luft aufgewirbelt lange Zeit schweben können. Staub ist definitionsgemäß Bestandteil des Schwebstaubes (Gesamtstaub, TSP (total suspended particulates)), der wiederum zusätzlich zum Staub unter anderem auch noch den Rauch und Rußpartikel umfasst. Je nach Notwendigkeit wird Staub (eigentlich der Schwebstaub) nach der Partikelgröße oder nach der Staubart unterteilt. Staubteilchen können aus organischen (z. B. Blütenpollen, Bakterien, Pilzsporen) oder anorganischen Materialien (z.B. Gesteinsstaub, Mineralfasern) bestehen. Eine allgegenwärtige Form des Staubes, der aus organischem und anorganischem Material besteht, ist Hausstaub. Weiteres empfehlenswertes Fachwissen
Wortbildung StäubeGrammatikalisch hat Staub – als Singularetantum – keine Pluralform. Die oben angeführte Mehrzahl Stäube ist ein Kunstwort, das für den technischen Sprachgebrauch geprägt wurde. Allerdings gibt es Formen wie „Stäubchen“, „stäuben“ („zerstieben“) oder „Stäubling“ (ein Pilz).[1] Das Wort bezeichnet im technischen Sinne Staubklassen, also anteilige Gruppen am Gesamtstaub, die nach gewissen Kriterien zusammengefasst werden, etwa als „organische und anorganische Stäube“ oder „verschiedene lungengängige Stäube < 5 µm“. Durch Verwendung im Umweltschutz dringt sie langsam in die Alltagssprache ein. Grob- und FeinstaubAus gesundheitlicher Sicht ist neben dem Schadstoffgehalt des Staubes die Größe der Staubpartikel der entscheidende Parameter. Partikel mit einem Durchmesser größer 10 µm (1 Mikrometer ist ein tausendstel Millimeter), der sog. Grobstaub, bleibt mehr oder minder gut an den Nasenhärchen oder den Schleimhäuten des Nasen-Rachenraums hängen. Kleinere und kleinste Staubpartikel (Feinstaub, ultrafeine Partikel) können über die Luftröhre und die Bronchien bis tief in die Lunge vordringen. Daher wird der Feinstaub auch als inhalierbarer bzw. als lungengängiger (alveolengängiger) Feinstaub bezeichnet (s. Abb. 1 für jeweilige Partikelgröße). Allgemein anerkannte Bezeichnungen für Feinstaub existieren allerdings nicht. In der Regel wird unter Feinstaub Staub mit einer Partikelgröße kleiner 10 µm (PM10) verstanden. Die Staubfraktion mit einer Partikelgröße kleiner 0,1 µm wird als ultrafeine Partikel bezeichnet. Entstehung von StaubStaub kann prinzipiell durch verschiedene Prozesse entstehen:
Die staubbildenden Prozesse können sowohl natürlichen Ursprungs als auch durch den Menschen verursacht sein und werden in primäre und sekundäre Prozesse unterschieden. Bei einem primären Prozess werden die Partikel direkt durch den Prozess erzeugt. Ein primärer anthropogener Prozess ist z.B. die Kohleverbrennung in einem Kraftwerk; das Kraftwerk wird dann als primäre Quelle bezeichnet. Ein primärer natürlicher Prozess ist die Verwitterung von Gestein. Beim sekundären Prozess entstehen die Partikel aus den Reaktionen bestimmter Gase (Pkt. 3 oben), wobei sich die entstehenden festen Reaktionsprodukte leicht an bereits vorhandene Partikel (sog. Kondensationskerne) anlagern können. Wichtige natürliche (Schweb)staubquellen sind:
Wichtige anthropogene (Schweb)staubquellen sind:
Die Beiträge der einzelnen Quellen zur Staubbelastung (oder genauer zur Schwebstaubbelastung, da man u.a. auch den Rauch und Ruß als Partikelquellen berücksichtigen muss) ist unterschiedlich und hängt im Wesentlichen von der lokalen Situation ab. In einem ländlichen Gebiet kann der Gesteinsstaub (Sand, Löss) erheblich zur Staubbelastung beitragen, wohingegen in einer vielbefahrenen Straße die Staubbelastung aus einem Cocktail von Abriebmaterial (Reifen, Bremsbeläge, Straßenbelag), Schwermetallpartikeln, Ruß, etc. bestehen wird. Das Umweltbundesamt[3] schätzt, dass der Beitrag zur innerörtlichen Staubbelastung im Wesentlichen drei Quellen zuzuordnen ist:
Die Tabellen 1 und 2 fassen Emissionsmengen und Anteile wichtiger Quellen an der Staubentstehung zusammen. Tabelle 1: Geschätzte primäre Partikelemissionen aus natürlichen und anthropogenen Quellen (Quelle: [4] und [5] (für vulkanische Aktivität)); für die Bildung von sekundären Partikeln siehe Abbildung 2)
Von den in Tabelle 1 genannten Partikelquellen dominieren Seesalz (sea spray) und Gesteinsstaub gegenüber den anderen Quellen. Ein großer Anteil der Seesalz- und der Gesteinsstaubpartikel können aber zum Grobstaub gerechnet werden und unterliegen daher (in der Regel) nicht dem atmosphärischen Ferntransport, d.h. sie werden in relativer Nähe zu ihrer Quelle wieder deponiert (aus der Luft ausgeschieden). Von gesundheitlicher Relevanz sind die kleinen Partikel (Feinstaub, s.u.) und Partikel, die mit Schwermetallen und/oder organischen Schadstoffen beladen sind (z.B. Asche und Ruß), die häufig aus anthropogenen Quellen stammen. Tabelle 2: Anteile verschiedener Quellen an der Staubbelastung in Deutschland[6], Österreich[7] und der Schweiz[8] für die in Klammern genannten Jahre; k.A.: keine Angabe
Ein Vergleich der in Tabelle 2 genannten Werte ist nur bedingt möglich, da teilweise die Quellen unterschiedlich betrachtet werden. So wurde beispielsweise bei Abschätzung der Staubemission durch den Straßenverkehr in Österreich die Aufwirbelung nicht berücksichtigt, wohingegen sie bei der Angabe für die Schweiz berücksichtigt worden ist. Hier macht die Aufwirbelung mit 30 % (9.660 to) über die Hälfte des Beitrages des Straßenverkehrs zur Feinstaub-Emission aus. Grenzwerte und TrendsWie für andere Luftschadstoffe auch, gibt es in den meisten industrialisierten Ländern Grenzwerte für die anthropogene Staubemission. Aufgrund der vielen Staubarten und –quellen gibt es eine Vielzahl von gesetzlichen Regelungen, von denen ein Teil in Tabelle 3 zusammengestellt ist. Tabelle 3: Grenzwerte für ausgewählte Staubarten; die jeweilige Vorschrift findet sich in der zitierten Literatur weiter unten
Während die Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte bei stationären Quellen (zum Beispiel Industrieanlagen) in der Regel kein Problem darstellt, ist die Einhaltung der seit dem 1. Januar 2005 EU-weit geltenden neuen Grenzwerte für Feinstaub (PM10) insbesondere in Gebieten mit hohem Verkehrsaufkommen oftmals schwierig bzw. unmöglich. Zwar können durch einen Partikelfilter die Rußemissionen von Dieselmotoren deutlich reduziert werden, der aufgewirbelte Straßenstaub, der Abrieb von Reifen und Bremsbelägen lässt sich aber prinzipiell nicht vermeiden. In Deutschland werden jährlich etwa 60.000 Tonnen Partikel (hauptsächlich kleiner 10 µm und damit Feinstaub) durch den Privatverkehr freigesetzt. Für die Schweiz wurde für das Jahr 1997 für den Straßenverkehr eine Feinstaubemission von 1.610 to durch Bremsenabrieb und 2.415 to durch Reifenabrieb ermittelt. Die ermittelte Partikelemission aus dem Abgasen beträgt ebenfalls 2.415 to[8]. In Österreich sind etwa zwei Drittel der verkehrsbedingten Gesamtstaubemission durch Reifen- und Bremsabrieb bedingt[7]. Die Entwicklung der anthropogenen Staubemissionen in Deutschland und Österreich ist unterschiedlich. Während in Deutschland die anthropogen bedingten Staubemission im Zeitraum 1990 bis 2001 um fast 87 % von 1.858.000 to auf 247.000 to gesunken sind[6], stieg in Österreich die anthropogen bedingte Staubemission von ca. 72.000 to im Jahr 1990 auf annähernd 80.000 to im Jahr 2002 an[7]. Die österreichischen PM10-Emissionen sind seit 1990 um 5 % auf etwa 47.000 to im Jahr 2002 angestiegen[7]. StaubartenIn der Abbildung 1 (siehe oben) sind bereits verschiedene wichtige Staubarten aufgeführt. Der Hausstaub ist allgegenwärtig und stellt eine Mischung aus anorganischen und organischen Materialien dar. Zusammenballungen von Hausstaubpartikeln zu größeren Gebilden werden auch als „Wollmäuse“ bezeichnet. Eine Sonderform des Hausstaubes sind die sog. Schwarzen Wohnungen (Schwarzstaub, magic dust), deren Ursache noch nicht eindeutig geklärt ist. Fasern können bis in die Lunge gelangen und dort zu Schädigungen führen (zum Beispiel Asbestose, verursacht durch Asbestfasern). Pollen tragen zur natürlichen Staubbelastung insbesondere im Frühjahr bei. Menschen, die allergisch auf Pollen reagieren (Heuschnupfen) leiden unter dieser natürlichen Staubbelastung besonders. Insbesondere bei Sandstürmen werden riesige Partikelmengen in die Atmosphäre geschleudert und teilweise tausende Kilometer vom Quellgebiet entfernt wieder auf der Erde deponiert. Wirkung von StaubStaub kann verschiedene Einflüsse auf den Menschen und die Umwelt haben. Im Gegensatz zum Grobstaub kann Feinstaub über die Atemwege bis in die Lunge gelangen. Die toxikologische Wirkung beruht vor allem auf den Gehalt an Stoffen wie Blei, Vanadium, Beryllium und Quecksilber, von denen einige die Entstehung von Krebserkrankungen fördern. Zudem lagern sich an der Oberfläche der winzigen Staubteilchen andere Schadstoffe wie Kohlenwasserstoffe, Schwefel- oder Stickstoffverbindungen an, so, dass deren Wirkung bei gleichzeitiger Anwesenheit von Staub verstärkt wird. Allgemein erzeugt Staub eine Erhöhung der Zahl von Erkrankungen der Atmungsorgane. So können Bronchitis, Asthma oder Emphysem (durch gewöhnlichen Staub, Eisen- oder Kohlenstaub) oder eine Lungenfibrose (durch Quarz- und Asbeststaub) oder Lungenkrebs (durch Quarz- und Asbestestaub) oder Nasenkrebs (durch gewisse Holzstaubarten) entstehen. Neben gesundheitsschädlichen Aspekten ist der Einfluss von Partikeln auf das Klima ein wichtiger Aspekt aktueller Forschung. Bei fotografischen Aufnahmen mit Blitzlicht können durch Staub sogenannte Geisterflecke hervorgerufen werden. Beseitigung von StaubFilterung: Die betroffene Luft - z.B. in einem Wohnraum - wird kontinuierlich durch einen Filter bewegt. Dabei wird der Staub je nach Filtertyp von der Luft getrennt. Nachteile: Lüftergeräusch, regelmäßiger Filterwechsel, Staub wird nicht unmittelbar beseitigt, sondern kann weiterhin Quelle von Schadstoffen sein. Ionisierung: Durch einen Ionisator wird Luft ionisiert, so dass sich Staubpartikel an einer geerdeten Fläche ablagern. Verbrennung: Die betroffene Luft - z.B. in einem Wohnraum - wird kontinuierlich durch einen elektrisch erhitzten (z.B. 300 °C) Keramikkern mit Kanälen bewegt. Organische Staubbestandteile werden hierbei verbrannt/ zu CO2 oxidiert. Die Luftzirkulation wird thermisch vorangetrieben. Vorteile: kein Lüftergeräusch, kein Filterwechsel - da keine Filter vorhanden, Staub wird durch Erhitzung vernichtet, Energie-/Stromaufnahme gering: ca. 50 W für Zimmer mit 30 m². Staub im weiteren SinnAuch im übertragenen Sinn gibt es „Staub“:
An der Salzach - zwischen Oberndorf und Laufen - gibt es sogar ein Staubmuseum (Museum of Dust). Sein künstlerisches Ziel ist unter anderem, den entpersönlichten Massen an Staub, die die Welt zusammenhalten, zu einzeln wahrnehmbaren persönlichen Staubpartikelchen zu verhelfen. EU-Richtlinie Luftqualität
Akute Umweltprobleme, wie Ozonloch, Smog, saurer Regen oder Feinstaub, waren für die Europäische Kommission Anlass bereits Ende des vergangenen Jahrhunderts die gemeinsame Luftreinhaltungspolitik zu intensivieren. Das 6. Umweltaktionsprogramm der Europäischen Gemeinschaft „Unsere Zukunft liegt in unserer Hand“ aus dem Jahre 2002 setzt diese Bemühungen fort, sich für eine Verbesserung der Luftqualität einzusetzen. Bis 2010 sollen in der europäischen Gemeinschaft einheitliche Luftqualitätsstandards umgesetzt und die jeweiligen Gesetzgebungen der Mitgliedstaaten aufeinander abgestimmt werden. Die EU-Kommission hat deshalb 2005 den „Richtlinienvorschlag über die Luftqualität und saubere Luft in Europa“ und eine „Thematischen Strategie über Luftverschmutzung (CAFE, Clean Air For Europa)“ vorgelegt. Der Richtlinienvorschlag zielt darauf ab, das geltende gemeinschaftliche Recht im Bereich der Luftqualität grundlegend zu überarbeiten, zu vereinfachen und zu straffen, indem das bestehende Recht in nur einer Richtlinie zusammengeführt wird. Neu ist die Einführung der Kontrolle der Exposition des Menschen gegenüber kleinsten Schwebeteilchen in der Luft mit einem Durchmesser von höchstens 2,5 μm. Die Kommission schlägt damit eine Verschärfung bestehender Gesetze vor, so dass die Mitgliedstaaten gehalten sind, neue Pläne und Programme zu erstellen und durchzuführen, um dort, wo Umweltvorschriften nicht erfüllt werden, nachzubessern. Weitere Ziele des Richtlinienvorschlags sind insbesondere:
Die im Richtlinienvorschlag vorgesehene umfassende Überwachung und Berichtspflicht über Luftschadstoffe soll langfristig Entwicklungen zu Luftverschmutzungen vorhersehbarer machen, frühzeitiger Modellrechnungen ermöglichen sowie rechtzeitig Gegenstrategien und Aktionspläne ermöglichen. Insgesamt werden mit dem Vorschlag folgende bestehende Regelungen zusammengefasst:
Nach Darlegung durch die Kommission liegen überzeugende Nachweise vor, dass Feinstaub PM2,5 gefährlicher ist als größere Partikel. Allerdings dürfen die gröbere Anteile (Partikel zwischen 2,5 bis 10 μm Durchmesser) nicht vernachlässigt werden. Daher ist ein neuer Ansatz zur Bekämpfung von PM2,5 erforderlich, um die bestehenden Maßnahmen für PM10 zu ergänzen. Der vorgeschlagene Ansatz sieht die Festlegung einer bis 2010 zu erreichenden Konzentrationsobergrenze für PM2,5 in der Luft vor, um unannehmbar hohe Gesundheitsrisiken zu vermeiden. Zugleich schlägt die Kommission ein unverbindliches Ziel für die allgemeine Reduzierung der Exposition des Menschen gegenüber PM2,5 zwischen 2010 und 2020 vor. LiteraturZitierte Literatur
Staub allgemein
Feinstaub
Hausstaub
Spezieller Staub
Siehe auch
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Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Staub aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. |