Die Luftbelastung nimmt seit Jahren ab. Die Grenzwerte werden mehrheitlich eingehalten. Sind die gesundheitlichen Folgen der Luftverschmutzung für die Schweiz überhaupt noch ein relevantes Problem?

Entwicklung der Luftqualität in der Schweiz

Als Luftverschmutzung wird die Freisetzung oder das Vorhandensein von Partikeln oder Gasen in der Luft bezeichnet, die Menschen, Tiere, Pflanzen oder Mate­rialien schädigen können. Sie wird anhand von Leitschadstoffen wie Feinstaub (PM₁₀ oder PM_2,5), Ozon, Stickstoffoxiden (NO_x bzw. NO₂), Schwefeldioxid, Metallen im Feinstaub oder flüchtigen organische Kohlenwasserstoffen (VOC) gemessen. Hauptverursacher der heute noch vorhandenen anthropogenen Luftbelastung sind in der Schweiz in erster Linie der motorisierte Verkehr (NO_x, Feinstaub), die Holzverbrennung (Feinstaub), die Landwirtschaft (NH₃, Feinstaub) und die Industrie (VOC, NO_x, Feinstaub).

Seit der Einführung der Luftreinhalteverordnung (LRV) im Jahr 1985 [1] und der daran geknüpften Massnahmen hat sich die Luftqualität in der Schweiz enorm verbessert (Abb. 1).

Abbildung 1: Jahresmittel der Feinstaubkonzentration (PM₁₀) und NO₂-Konzentration sowie maximales 98. Perzentil der Halbstundenmittelwerte der Ozon-Belastung an ­verschiedenen Standorten des Schweizer Luftqualitätsmessnetzes NABEL 1986–2017
(© BAFU 2017; BAFU (Hrsg.) 2018: Luftqualität 2017. Messresultate des Nationalen Beobachtungsnetzes für Luftfremdstoffe (NABEL). Bundesamt für Umwelt, Bern. Umwelt-Zustand Nr. 1825: 28 S.).

Auf Basis von internationalen Empfehlungen und epidemiologischen Studien wurden in der LRV Grenzwerte für kurzfristige Tagesmittelkonzentrationen sowie für die langfristige Belastung mit Jahresmitteln festgelegt. Die langfristigen Immissionsgrenzwerte für Feinstaub gemessen als PM₁₀ (s. Kasten 1) werden mittlerweile eingehalten, der Grenzwert für die Belastung mit NO₂ wird noch an verkehrsreichen Standorten überschritten und insgesamt nehmen die Ozonspitzenbelastungen ab [2].

Trotz dieses Erfolgs gehört die Luftverschmutzung zum grössten Umweltproblem der Schweiz, das gemäss «Global Burden of Disease»-Studie 2016 unter den Top 10 der Risikofaktoren für Krankheit und Tod rangierte. 2016 starben demnach 2200 (95%-Vertrauensintervall 1700–2900) Personen vorzeitig wegen der Luftverschmutzung in der Schweiz [3]. Das sind zehnmal mehr Personen als im Strassenverkehr ums Leben kamen [4]. Dies unter anderem, weil auch unterhalb der jetzigen Grenzwerte Gesundheitsfolgen beobachtet werden [5]. Seit dem 1. Juni 2018 wurde mit der LRV-Revision ein neuer Grenzwert für PM_2,5 von 10 μg/m³ eingeführt [1]. Dieser steht in Einklang mit der derzeitigen Empfehlung der Weltgesundheitsorganisation (WHO) . Die WHO wird in den nächsten Jahren ihre Luftqualitätsrichtlinien von 2010 überarbeiten und sehr wahrscheinlich neue Richtwerte festlegen, die sich an den Erkenntnissen der aktuellen Forschung orientieren.

Gesundheitliche Folgen

Folgen kurzfristiger Belastungsspitzen

Die kurzfristigen Folgen der Luftverschmutzung sind gut untersucht und bekannt. Bei steigender Feinstaub-, NO₂- und Ozonbelastung nimmt unter anderem die Zahl der täglichen Todesfälle, der Spitaleintritte und der Krankheitstage zu. Die WHO [7] hat für die Berechnung von Gesundheitsfolgen Belastungs-Wirkung-Funktionen zusammengestellt: Pro Anstieg des Tagesmittels der PM_2,5-Belastung um 10 µg/m³ ist von einer Zunahme der krankheitsbedingten Todesfälle um 1,2% auszugehen. Ein Anstieg der Ozonbelastung (bezogen auf den höchsten 8 Stunden-Wert eines Tages) oder des höchsten NO₂-Stundenmittelwerts um 10 µg/m³ erhöht die Zahl der Todesfälle um 0,3%. Dass notfallmässige Spitaleintritte auch in der Schweiz ein Thema sind, ­haben Perez und Kollegen [8] gezeigt: Die Feinstaubbelastung ist in den Jahren 2001–2010 zwar gesunken, die notfallmässigen Spitaleintritte wegen Herz-/Kreislauf- und Atemwegserkrankungen nehmen aber kurzfristig immer noch zu, wenn die PM₁₀-Belastung ansteigt.

Folgen langfristiger Luftbelastung

Kurzfristige Belastungsepisoden schaffen es oft in die Medien, weil deren Folgen verhältnismässig einfach gezeigt werden können. Länger andauernde und wiederholte Belastungen sind aber für die Gesundheit bedeutender, da kurzfristig gemessene Wirkungen nur einen kleinen Teil der Effekte erfassen, sich kleine ­Effekte mit der Zeit summieren und die langfristige ­Belastung die Entwicklung chronischer Krankheiten unterstützt [9, 10].

Die Folgen langfristiger Schadstoffbelastungen auf Menschen können nur mit epidemiologischen Studien untersucht werden. Dabei werden eine Vielzahl von Personen über einen längeren Zeitraum beobachtet und Veränderungen ihres Gesundheitszustands oder gesundheitlicher Zielgrössen in Bezug zur Schadstoffbelastung unter gleichzeitiger Berücksichtigung anderer gesundheitsrelevanter Faktoren wie Rauchen, Ernährung und weitere gesetzt.

Die Wirkungen der Luftverschmutzung auf die Atemwegsgesundheit standen ursprünglich im Fokus der Forschung. So untersuchte SAPALDIA – die weltweit anerkannte, grosse Schweizer Kohortenstudie zur Untersuchung der Auswirkungen der langfristigen Luft­verschmutzung auf die Gesundheit – zu Beginn die Auswirkungen auf die Atemwegsgesundheit. Mittlerweile haben die Forscherinnen und Forscher der ­SAPALDIA-Studie am Schweizerischen Tropen- und Public Health-Institut (Swiss TPH) auch Wirkungen auf das Herz-Kreislauf-System und den Stoffwechsel (Diabetes) festgestellt. Heute untersuchen sie noch genauer die Wirkungsmechanismen, über welche die Umwelt auf die Gesundheit im Zusammenspiel mit individuellen Faktoren wirken kann (s. Kasten 2).

Ein wichtiger Wirkungsmechanismus, der intensiv erforscht wird, ist oxidativer Stress durch Partikel, Partikelbestandteile und Gase. Es wird vermutet, dass sich eine lokale Entzündungsreaktion in den Alveolen respektive dem Lungengewebe über Entzündungs­mediatoren (wie Interleukine, TNF-alpha, NADPH-Oxidase) zu einer systemischen Entzündung ausbilden kann. Diese ist durch eine Ausschüttung von weiteren Mediatoren (z.B. C-reaktives Protein, Blutgerinnungsfaktoren) in anderen Organen gekennzeichnet. Aus­serdem werden direkte Wirkungen auf das autonome Nervensystem mit Veränderung des Herzrhythmus respektive seiner Variabilität und direkte Interaktionen von Partikeln oder Partikelbestandteilen mit Blut und Gewebe angenommen. Dies wiederum kann zu entzündlichen Prozessen im Gewebe führen, welche die Blutgerinnung beeinflussen kann [11, 12].

Unter Berücksichtigung der weltweit publizierten Literatur weiss man heute, dass die Luftverschmutzung einen negativen Einfluss auf die Atemwegsgesundheit, die Herz-/Kreislaufgesundheit, das Immunsystem, den Stoffwechsel, das Ungeborene im Mutterleib sowie die Krebsentstehung hat und sich möglicherweise auf die kognitive Leistung und Entwicklung im Kindes- und Erwachsenenalter auswirken könnte [13] (Tab. 1 und Abb. 2). Eine langfristig um 10 µg/m³ höhere Feinstaubbelastung mit PM_2,5 ist gemäss WHO mit einer höheren Sterblichkeit von 6% verbunden [7].

Tabelle 1: Gesicherte Folgen kurzfristig erhöhter und langfristiger Luftbelastung.
Akute Folgen bei kurzfristigem Anstieg der Schadstoffbelastung	Mehr krankheitsbedingte Todesfälle ­allgemein
	Mehr Todesfälle wegen Herz-Kreislauf-Krankheiten
	Mehr Todesfälle wegen Atemwegskrankheiten
	Mehr Spitaleintritte und Notfallkonsultationen ­wegen Herz-/Kreislaufproblemen
	Mehr Spitaleintritte und Notfallkonsul­tationen wegen ­Atemwegsproblemen
	Mehr Absenzen am Arbeitsplatz oder ­der Schule
	Mehr Tage mit eingeschränkter Aktivität
	Mehr Asthmasymptome
	Mehr allgemeinärztliche Konsultationen, Einnahme von ­Medikamenten, Selbst­medikation, Vermeidungsverhalten, ­physiologische Veränderungen z.B. in der Lungenfunktion
Folgen der Langzeit­belastung	Verminderung der Lebenserwartung wegen Herz- und ­Lungenkrankheiten, Lungenkrebs
	Erhöhte Mortalität aufgrund kardiopulmonaler ­Erkrankungen
	Grössere Häufigkeit von arteriosklero­tischen ­Veränderungen (Herzinfarkt)
	Verminderung des Lungenwachstums bei Kindern, ­verminderte Lungenfunktion bei Erwachsenen
	Grössere Häufigkeit von Atemwegs­krankheiten (Asthma, COPD), Atemwegsinfektionen, chronischer Bronchitis, allergischer Erkrankungen der Atemwege (Verkehrsemissionen)
	Höhere Symptomprävalenz der tiefen Atemwege: Husten, Auswurf, Atemnot

Abbildung 2: Erwiesene und diskutierte schädliche Wirkungen der Luftverschmutzung auf die Gesundheit des Menschen ­(Reproduced with permission of the © ERS 2018: European Respiratory Journal. Jan 2017;49(1)1600419; DOI:10.1183/13993003.00419-2016. All rights reserved.).

NO2 und der Dieselabgasskandal

Quantifizierungsstudien wie die «Global Burden of ­Disease»-Studie berechnen die Zahl der Todes- und Krankheitsfälle für die zweifelsfrei nachgewiesenen Wirkungen erhöhter Feinstaub- und Ozonbelastung. Die Wissenschaft war sich lange Jahre nicht einig, ob das in hohen Konzentrationen giftige NO₂ auch in Konzentrationen, wie sie in der Umwelt beobachtet werden, ursächlich zu Gesundheitsschäden führt oder nur stellvertretend als Indikator für das Verkehrsschadstoffgemisch steht. In einer sehr umfassenden Analyse der wissenschaftlichen Literatur hat die amerikanische Umweltbehörde US-EPA [14] die mit NO₂ beobachteten Gesundheitsschäden zusammengetragen und die Evidenz für einen kausalen ­Zusammenhang neu beurteilt. Im Vergleich zur ­Analyse acht Jahre zuvor haben sich die Hinweise auf die schädlichen Folgen erhöhter NO₂-Belastung ver­dichtet.

– Kurzfristig erhöhte Belastung führt kausal zu mehr Notfallkonsultationen und Spitaleintritten von Personen mit Asthma.

– An Asthma erkrankte Kinder reagieren empfind­licher als Erwachsene mit Asthma. Sie kommen bis zu dreimal häufiger wegen Atemwegsnotfällen ins Spital als Erwachsene (kausal). Ausserdem scheinen vorerkrankte Personen und ältere Personen besonders empfindlich zu sein (wahrscheinlich kausal).

– Kinder entwickeln häufiger Asthma, wenn sie in Verkehrsnähe wohnen: Das Asthmarisiko steigt bei einer um 10 µg/m³ höheren NO₂-Belastung um 15 % (wahrscheinlich kausal). Ein erhöhtes Asthmarisiko konnte auch für Erwachsene gezeigt werden.

Weitere gesundheitliche Beeinträchtigungen wie die Zunahme von Todesfällen oder kardiovaskulären Notfällen mit kurzfristigen Belastungsschwankungen, die Zunahme von Todesfällen oder der Inzidenz von Krebs oder vermindertes Lungenwachstum bei Kindern bei langfristig erhöhter NO₂-Belastung werden ebenfalls beobachtet. Hierzu gibt es aber noch zu wenige Studien, die aufzeigen, dass diese Zusammenhänge unabhängig von anderen Schadstoffen wie Feinstaub oder ultra­feinen Partikel sind (vgl. auch [15]. Die US-EPA hält die beobachteten Zusammenhänge daher nur für «mög­licherweise kausal». Es ist davon auszugehen, dass bisherige Gesundheitsfolgenabschätzungen die Krankheitslast der Luftverschmutzung eher unterschätzen, da sie nur Effekte der Feinstaub- und Ozonbelastung untersuchen und die kleinräumigeren Belastungsunterschiede und die Verkehrsbelastung, die sehr gut mit NO₂ abgebildet wird, nicht berücksichtigen.

Die Folgen des Dieselabgasskandals wurden bis jetzt über die bekannten und belegten Folgen der Feinstaub- und Ozonbelastung berechnet, indem der Beitrag der NO_x-Mehremissionen zur Feinstaub- und Ozonbelastung mit chemischen Transportmodellen berechnet wurde. Chossière und Kollegen [16] berechneten für die Mehremissionen durch 1,2–2 Liter-Dieselmotoren des VW-Konzers für Deutschland 500 und für Europa 1200 vorzeitige Todesfälle während der Jahre 2008–2015. Im aktuellen Bericht des Deutschen Umweltbundesamts [17] gingen die Forscherinnen und Forscher einen Schritt weiter und quantifizierten die gesundheitlichen Folgen der gesamten NO₂-Belastung in Deutschland für die Jahre 2007 bis 2014. Sie gehen mit ihren sehr vorsichtigen Schätzungen für das Jahr 2014 von knapp 6000 vorzeitigen Todesfällen an Herz-/Kreislaufkrankheiten und fast 50 000 verlorenen Lebensjahren aus. Dabei darf nicht vergessen werden, dass die übermässige Feinstaubbelastung eine viel grös­sere Krankheitslast darstellt mit etwa zehnmal mehr Todesfällen und verlorenen Lebensjahren. Gemäss Berechnungen der europäischen Umweltagentur waren im Jahr 2014 in Deutschland mehr als 54 000 vorzeitige Todesfälle und fast 563 900 verlorene Lebensjahre der PM_2,5-Belastung anzulasten [18].¹

Massnahmen für den Gesundheitsschutz

Die kurz- und langfristige Luftbelastung sind ein gesundheitlicher Risikofaktor. Für den einzelnen Menschen mag die Luftverschmutzung im Vergleich zu starken Risikofaktoren wie Rauchen als vernachlässigbar beurteilt werden [19]. Auf der Bevölkerungsebene summieren sich die Gesundheitseffekte der Luftverschmutzung aber zu einer grossen gesundheitlichen Last. Hinzu kommt, dass die Luftbelastung unfreiwillig und generell nicht vermeidbar ist, auch wenn es einige Möglichkeiten gibt, sie zu minimieren. Hier ergeben sich Ansatzpunkte für die Beratung in der Praxis [20].

Medizinische Massnahmen und ­Behandlung

Es gibt keine spezifischen «Luftverschmutzungskrankheiten». Die Behandlung und Beratung von Patient­innen und Patienten, die möglicherweise an luftbedingten Gesundheitsproblemen leiden, unterscheiden sich nicht von jenen anderer Ursachen. Eingeatmete Schadstoffe können bereits bestehende chronische Krankheiten verschlimmern oder auch die Medikamentenwirkung beeinflussen. Für Patientengruppen mit folgenden Erkrankungen ist das Risiko für die Verschlechterung des Gesundheitszustands durch die Luftverschmutzung erhöht: Asthma, chronisch-obstruktive Lungenerkankung (COPD), Herzinsuffizienz, Status nach Herzinfarkt, Herz-/Kreislauferkrankungen und Arteriosklerose. Besonderes Augenmerk gilt es ebenfalls auf empfindliche Gruppen wie Säuglinge (bereits während der Schwangerschaft), Kinder und ältere Menschen zu richten. Neuste Ergebnisse der SAPALDIA-Studie weisen zudem darauf hin, dass übergewichtige Menschen von den Schadstoffen stärker betroffen sind [21]. Die Patientinnen und Patienten sollten sich an Vorbeugemass­nahmen zur Vermeidung von Anfällen halten, die Berichterstattung zur Luftqualität etwa mit der neuen MeteoSchweiz-App [22] oder airCHeck für feinere, detaillierte, lokale Angaben im Auge behalten und nicht ohne entsprechende Medikamente zu Destinationen mit hoher Luftbelastung reisen (beispielsweise Asthmamedikamente – auch wenn die Erkrankung zuhause praktisch keine Probleme bereitet).

Es gilt, Patientinnen und Patienten aufzuklären und die Luftverschmutzung in Relation zu anderen Risikofaktoren zu setzen. Rauchenden sollte zum Rauchverzicht geraten werden anstatt die Änderung des Wohnorts in Gebiete mit saubererer Luft vorzuschlagen, denn das Rauchen ist ein vielfach grösserer Risikofaktor für die Gesundheit als die Luftverschmutzung in der Schweiz. Ein gesunder Lebensstil kann das Krankheitsrisiko reduzieren und Abwehrmechanismen gegen die Folgen der Luftverschmutzung stärken. Ein aktiver und sozialer Lebensstil und gesunde Ernährung tragen zu besserer Gesundheit bei. Eine gesunde und ausgewogene Ernährung mit frischen Früchten und Gemüse kann oxidative Auswirkungen der Schadstoffe teilweise dämpfen.

Einschränkung der persönlichen ­Belastung

Der eigene Aufenthaltsort und derjenige der Kinder können oft persönlich beeinflusst werden. So lohnt es sich, den Wohn-, Aufenthaltsort oder den Arbeits- und Schulweg sowie Freizeitaktivitäten wie Joggen, Velofahren, Spazieren und Spielen möglichst weit weg von verkehrsreichen Strassen oder im Winter möglichst fern von Kaminen mit Holzheizungen zu wählen. Gerade die Konzentrationen der schädigenden Verkehrsabgase und somit deren kardiopulmonale Folgen nehmen mit dem Abstand des Wohnortes zum Verkehr bereits nach 100–200 m sehr deutlich ab [23]. Ebenso nimmt die Belastung bei Wohnungen in Verkehrsnähe in höheren Stockwerken deutlich ab. Der Zeitpunkt für Aktivitäten ist ebenfalls mit Bedacht zu wählen. Während Smog-Episoden sollten sie vermieden werden. Bei hohen Ozonwerten im Sommer sollten körperliche ­Aktivitäten draussen möglichst in den frühen Morgenstunden geplant werden. In jedem Fall überwiegen aber die gesundheitsförderlichen Effekte körperlicher Aktivität generell die schädigenden Effekte der Luftverschmutzung in der Schweiz [24].

Das Tragen von Atemschutzmasken ist im asiatischen Raum bei hoher Luftbelastung weit verbreitet, aber in der Schweiz nicht nötig. Sie können zu einer gewissen Verminderung der Feinstaubbelastung beitragen, sofern die Maske richtig sitzt und sie die technischen Anforderungen erfüllt, was jedoch oftmals nicht gegeben ist. Atemmasken sind gewöhnungsbedürftig und können das Atmen erschweren. Raumluftfilter sind im asiatischen Raum ebenfalls weit verbreitet. Sie können zur Verminderung der Raumluftbelastung mit Feinstaub beitragen. Die Aussenluftbelastung, der Lärm, Stromverbrauch, die Anschaffungskosten, Gewährleistung der Wartung sowie ein möglicher Ausstoss schädlicher Gase wie Ozon müssen bei der Anschaffung jedoch ­gegeneinander abgewogen werden.

Bekämpfung der Aussenluft­verschmutzung

Die wichtigste und wirksamste Massnahme zur Bekämpfung der luftbedingten Krankheitslast ist die nachhaltige Verbesserung der Luftqualität durch Verminderung der Emissionen. Ein wichtiges Instrument ist die Festlegung von bindenden Luftqualitätsgrenzwerten. Die hoch entwickelten Länder wie die USA und in Europa haben gezeigt, dass Umwelt- und damit Gesundheitsschutz mit wirtschaftlichem Wachstum vereinbar ist [25]. Das Argument der wirtschaftlichen Tragbarkeit von Massnahmen sollte immer im Gesamtkontext beurteilt werden. Die Meinung der Fachleute in Gesundheitsfragen kann politische Entscheidungsprozesse beeinflussen. In diesem Sinne kommt den Ärztinnen und Ärzten eine Aufklärungsrolle zu.

Neben dieser verhältnisorientierten Prävention kann jeder Einzelne durch sein Verhalten zur Verminderung der Emissionen beitragen. Angefangen bei nachhal­tiger Mobilität durch Verzicht auf unnötige Autofahrten, Umsteigen auf öffentliche Verkehrsmittel oder Umsteigen auf die zusätzlich gesundheitsförderliche «muskelbetriebene» Mobilität (zu Fuss gehen oder mit dem Velo fahren) über Reduktion des Energieverbrauchs, Nutzung lösungsmittelarmer Produkte, Einkauf von saisongerechten, regionalen Produkten mit kurzen Transportwegen bis hin zum richtigen Anfeuern des Cheminéeofens und den Verzicht auf Holzfeuer bei Smogepisoden.

Ausblick

Die intensive Erforschung weiterer Gesundheitsfolgen der Luftverschmutzung, die Klärung der Frage von Kombinationswirkungen verschiedener Schadstoffe, von Wirkungsmechanismen und von ursächlichen Zusammenhängen und die Untersuchung von möglichen Gesundheitseffekten unterhalb der bisher als sicher beurteilten Grenzwerte stellt die Lufthygieneforschung vor weitere Herausforderungen.

Neben vielen noch offenen Fragen ist diejenige der Schädlichkeit der Luftverschmutzung aber generell beantwortet und die Erfolge der Luftreinhaltepolitik der Schweiz gilt es zu erhalten. Ob respektive wann die Luftqualität in der Schweiz gut genug ist, ist Teil der politischen Diskussion und zusätzlich abhängig davon, ob Auswirkungen auch unterhalb der derzeitigen Grenzwerte nachgewiesen werden. Tatsache ist, dass neben bedeutenden Fortschritten nach wie vor Menschen in der Schweiz an den Folgen der Luftverschmutzung erkranken und sterben und die Luftverschmutzung gemäss «Burden of Disease»-Studie der wichtigste Umweltrisikofaktor ist.

Nicht vergessen werden darf, dass die Schweiz, Europa und weitere hoch entwickelte Länder teilweise auf Kosten anderer Länder eine gute Luftqualität erreicht haben, indem sogenannt «dreckige» Industriebereiche in Länder mit weniger strengen Umweltauflagen ausgelagert wurden. Als Land, das wirtschaftlich durch die Verarbeitung und Veredelung von Rohstoffen und Gütern profitiert, hat die Schweiz auch eine globale Verantwortung. Viele unserer Konsumgüter werden in anderen Weltregionen produziert. Dort verursachen sie Ressourcenverbrauch und Umweltbelastungen [26].