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Todesursache „Feinstaub-Überdosis“?

Ein Feinstaub-verursachter Herzinfarkt ist nicht von einem anderen zu unterscheiden. Dennoch errechnen Wissenschaftler jährlich Millionen Feinstaubtote. Der Widerspruch lässt sich auflösen.

30.01.2019

Ein dicker, dreckiger Nebel hatte sich über London gelegt. Die Sicht wurde so schlecht, dass man nicht einmal mehr die gegenüberliegende Straßenseite sehen konnte. Autofahren war kaum noch möglich, die Menschen tasteten sich vorsichtig an den Hauswänden entlang. Eine schwarze Schmutzschicht legte sich über Haut und Kleidung. Der Nebel kroch in die Häuser, Opernaufführungen mussten abgesagt werden, weil man die Bühne nicht mehr sah. Der „Great Smog“ legte im Dezember 1952 das Leben in London lahm. Partikel aus Kohleheizungen und der schmutzigen Industrie waren die Ursache dafür. In Kombination mit einer Inversionswetterlage führte das zu einer Luftverschmutzung, wie man sie auch im nebelgeplagten London bis dahin nicht gekannt hatte.

Dass es sich dabei um eine echte lebensbedrohende Gefahr handelte, war allerdings nicht gleich offensichtlich. Bei anderen Katastrophen, etwa beim Bruch eines Staudamms oder beim Brand in einer Chemiefabrik, würde man vielleicht fliehen – aber bei Nebel in London? Ist der wirklich gefährlich oder einfach nur lästig?

Das ist anfangs schwer zu sagen – allerdings fiel bald auf, dass den Bestattern die Särge ausgingen und den Floristen die Blumen. Das deutete auf eine statistisch ungewöhnliche Häufung von Todesfällen hin. Als der Nebel wieder abgezogen war, wurde Bilanz gezogen, und die war verheerend: Der „Great Smog of 1952“ hatte tausende Menschen das Leben gekostet. Besonders kleine Kinder und ältere Menschen waren betroffen.

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Feinstaub, der Zufallsmörder

Luftschadstoffe töten nicht auf spektakuläre Weise, mit lautem Knall, wie ein Flugzeugabsturz – aber sie töten. Das Problem dabei ist nur: Es ist normalerweise nicht möglich, einen bestimmten Todesfall eindeutig und klar auf Luftschadstoffe zurückzuführen. Wenn jemand eine Kugel im Kopf hat, muss man meist nicht lange darüber diskutieren, woran er gestorben ist. Aber es gibt keine wissenschaftliche Methode, mit der man nachweisen kann, ob ein bestimmtes Opfer einer Herz-Kreislauf-Erkrankung ohne Luftschadstoffe noch leben würde oder nicht. Niemand kann erzählen: „Mein Onkel ist durch Feinstaub gestorben.“ Daher ist es schwierig, solche Gefahren korrekt einzuordnen.

Genau daran stößt sich der pensionierte Lungenexperte Prof. Dieter Köhler, ehemaliger Präsident der Deutschen Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin (DGP). Er veröffentlichte am 23. Jänner eine aufsehenerregende Stellungnahme, in der er Feinstaub und Stickoxide als wahrscheinlich harmlos darstellte: Todesfälle durch Rauchen sähen Lungenärzte in ihren Praxen und Kliniken täglich – Todesfälle durch Feinstaub hingegen nie.

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Tödlicher Strandurlaub

Ähnliches lässt sich freilich über jede Krankheitsursache sagen, die nicht direkt und rasch, sondern langfristig und auf zufallsbestimmte Weise tötet. So kann etwa UV-Strahlung die Wahrscheinlichkeit erhöhen, an Hautkrebs zu erkranken. Wer jeden Sommer in die Karibik fährt und dort seine Haut nicht schützt, hat ein höheres Hautkrebsrisiko als der vorsichtige Wanderurlauber in Skandinavien. Sind Karibikurlaube also tödlich? Nicht direkt und nicht für jeden. Am Strand müssen keine Sonnenbrandtoten geborgen werden. Und niemals wird ein Arzt bei der Obduktion sagen können: „Wie wir hier sehen, war die Kubareise 2014 in diesem Fall die Ursache!“ Aber das Risiko der Erkrankung ist erhöht – um einen gewissen Prozentsatz. Wenn aber viele Leute solche Risiken in Kauf nehmen, dann sterben auch an zufallsbestimmten Krankheiten ziemlich viele Leute. Und jeder von denen hat sein Leben nicht nur zu einem gewissen Prozentsatz verloren, sondern vollständig.

So lässt sich verstehen, wie es bei der Beurteilung der Feinstaubgefahr zu unterschiedlichen Sichtweisen kommt: Auf der einen Seite stehen Ärzte wie Dieter Köhler und über hundert Mitunterzeichner, die gewohnt sind, mit einzelnen Patienten zu arbeiten. Jedem einzelnen Menschen kann man mit gutem Gewissen sagen, dass er höchstwahrscheinlich nicht an Feinstaub sterben wird.

Auf der anderen Seite steht die Epidemiologie, die statt individueller Patienten die ganze Gesellschaft im Blick hat. Und hier sieht die Sache ganz anders aus: Bei Millionen Gefährdeten trifft es dann doch viele – so ähnlich wie immer wieder jemand im Lotto gewinnt, auch wenn die Chance für jeden Einzelnen sehr klein ist. Zufällige Effekte lassen sich nur mithilfe der Statistik erfassen. Auch wenn die Epidemiologie keine Aussagen über Einzelpersonen trifft, können ihre Erkenntnisse, wenn man sie politisch umsetzt, vielen Menschen das Leben retten.

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Epidemiologische Studien

Daher versucht man, die Gefahr von Luftverschmutzung seriös abzuschätzen, indem man Daten mit viel Mühe und akribischer Sorgfalt statistisch auswertet. „Es gibt bereits viele solche Studien. Als besonders aussagekräftig und wegweisend gilt die Six-Cities-Study aus Harvard“, sagt Prof. Eva Schernhammer, Leiterin der Abteilung für Epidemiologie an der Medizinischen Universität Wien und Präsidentin der österreichischen Gesellschaft für Epidemiologie. „Es handelte sich dabei um eine prospektive Kohortenstudie. Das bedeutet, dass man zu Beginn nach statistischen Kriterien passende Personen ausgewählt hat und dann jahrelang beobachtete, wie sich ihre Gesundheit entwickelt.“

Die Testpersonen lebten in sechs verschiedenen US-amerikanischen Städten mit unterschiedlicher Luftqualität und füllten Jahr für Jahr Fragebögen über ihren Lebensstil und ihre Gesundheit aus. Wenn jemand von ihnen starb, wurde die Todesursache erhoben. Am Ende wurde ausgewertet, ob sich ein statistischer Zusammenhang zwischen Luftschadstoffen und Erkrankungen oder Todesfällen zeigt, und ob Unterschiede in der Lebenserwartung nachweisbar sind, die mit Unterschieden in der Luftqualität assoziiert werden können. Die erste Version der Studie wurde 1993 veröffentlicht, die Untersuchungen wurden aber weitergeführt. Man publizierte Nachfolgestudien, bis heute wird das Datenmaterial erweitert und ausgewertet.

Mit bloßem Datensammeln ist man aber noch lange nicht am Ziel: Nur weil in einer Stadt die Lebenserwartung niedriger ist als in einer anderen, muss das noch lange nichts mit der Luftqualität zu tun haben. Man muss noch verschiedene Störfaktoren wegrechnen, die das Ergebnis verfälschen könnten.

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Rauchen verfälscht das Ergebnis

Ein besonders wichtiger Störfaktor ist im Fall von Luftschadstoffstudien das Rauchen: Zigarettenkonsum ist so schädlich, dass er andere Effekte völlig überlagern kann. Ist in einer Stadt der Raucheranteil höher als in der anderen, dann kann dieser Unterschied die Häufigkeit von Krankheits- oder Todesfällen viel deutlicher beeinflussen als Unterschiede in der Luftqualität. Würde man den Raucheranteil ignorieren, würde man also Effekte finden, die mit der eigentlichen Frage gar nichts zu tun haben. Man muss darauf achten, jeweils Menschen aus unterschiedlichen Städten mit ähnlichem Rauchverhalten miteinander zu vergleichen.

Auch andere Variablen, die das Ergebnis verfälschen würden, werden berücksichtigt: Alter, Geschlecht, Bildung, Body Mass Index, wie viel Sport jemand betreibt, oder die berufliche Exposition gegenüber Staub oder gefährlichen Gasen. Bestimmte Risikogruppen schloss man bei der Six-Cities-Study aus der Auswertung überhaupt aus – etwa Personen, die während der Studie wegen Bluthochdrucks behandelt wurden, oder Diabetiker.

Dieter Köhler weist in seiner kritischen Stellungnahme darauf hin, dass niemals alle Störfaktoren mit Sicherheit ausgeschlossen werden können. „Das ist grundsätzlich nicht falsch“, meint dazu Eva Schernhammer. „Das sagen auch die Studienautoren selbst. Aber wenn man sorgfältig überlegt, wie man mit diesen Problemen umgeht, erhält man schon einen sehr hohen Grad an Zuverlässigkeit. Und viele Feinstaub-Studien wie eben die Six-Cities-Studie sind sehr gut gemacht. Sie sind nun einmal das Verlässlichste, was die Wissenschaft zu bieten hat.“

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Der Zusammenhang lässt sich nicht leugnen

Wenn man all diese Effekte in der statistischen Analyse berücksichtigt, dann zeigt sich: Es gibt einen Zusammenhang zwischen der Sterblichkeit und der Luftqualität. Besonders die Konzentration des feineren Staubanteils steht in eindeutigem statistischem Zusammenhang mit der Sterblichkeit. In einer stark feinstaubbelasteten Stadt, so die Six-Cities-Study, ist die Lebenserwartung um zwei bis drei Jahre kürzer als in einer wenig belasteten Stadt. Das ist ein bemerkenswert starker Effekt, der auch politische Folgen hatte: Die Studie führte schließlich zu strengeren gesetzlichen Regelungen.

Ein weiteres wichtiges Ergebnis der Studie ist: Die wesentliche Auswirkung des Feinstaubs auf die Gesundheit liegt nicht in Lungenkrankheiten, sondern in Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems. „Die schädlichen Auswirkungen von Feinstaub auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind heute gut untersucht und wurden immer wieder bestätigt“, sagt Eva Scherhammer. „Insofern verwundert es mich etwas, dass nun gerade Lungenfachärzte die Gefahr von Feinstaub kleinreden wollen. Das ist eigentlich gar nicht deren Fachgebiet.“

Den Zusammenhang von Feinstaub und Herz-Kreislauf-Erkrankungen bestätigt auch Cochrane Österreich, eine Organisation, die zahlreiche wissenschaftliche Studien zu verschiedenen Gesundheitsfragen analysiert, um herauszufinden, ob es einen allgemein anerkannten wissenschaftlichen Konsens gibt. Im Fall der Feinstaubbelastung fällt das Urteil recht eindeutig aus: Selbst wenn die EU-Grenzwerte eingehalten werden, steigt das Herzinfarkt-Risiko, ergibt die Literaturanalyse von Cochrane.

Lässt sich dadurch der Vorwurf entkräften, dass in solchen Studien bloß Korrelation und nicht Kausalität gemessen werden kann? Bis zu einem gewissen Grad schon, meint Eva Scherhammer: „Genau darum geht es uns in der Epidemiologie. Mit einem guten Studiendesign kann man Ergebnisse erzielen, die über das bloße Ermitteln von Korrelationen deutlich hinausgehen.“

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Reine Luft lohnt sich

So untersucht man etwa zeitliche Zusammenhänge, um Ursache-Wirkungs-Beziehungen auszuloten: Man konnte zeigen, dass eine Verbesserung der Luftqualität und eine Reduktion der Feinstaubkonzentration im Lauf der Jahre die Sterblichkeit zurückgehen lässt – es lohnt sich also tatsächlich, die Luft rein zu halten.

Man hat auch kurzfristige Schwankungen der Luftqualität zum Anlass für genauere Studien genommen: 1967 bis 1968 kam es zu einem lang andauernden Streik der Kupferarbeiter in vier US-Bundesstaaten, in Utah wiederum wurde in den 1980ern ein Stahlwerk für einige Zeit geschlossen. Beide Ereignisse führten zu einer deutlichen regionalen Luftverbesserung – und in beiden Fällen konnten positive Auswirkungen auf die Gesundheit in einem relativ kurzen Zeitraum statistisch nachgewiesen werden.

„Feinstaub schadet langfristig, man braucht daher grundsätzlich Studien mit langem Zeithorizont. Aber es gibt auch besonders sensible Subgruppen, etwa alte oder kranke Menschen, die durch Feinstaub unmittelbarer geschädigt werden“, erklärt Eva Schernhammer. Genau diese sensiblen Gruppen sind der Grund dafür, dass man in manchen Fällen schon auf einer relativ kurzen Zeitskala beobachten kann, dass eine Änderung der Luftqualität Auswirkungen auf die Gesundheit hat.

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Feinstaub tötet – doch viele Fragen bleiben offen

Insgesamt zeigt die Studienlage also ein recht klares Bild: Auch wenn einzelne Todesfälle nicht auf Feinstaub zurückgeführt werden können, weil sich ein Feinstaub-verursachter Herzinfarkt nicht von einem anderen unterscheiden lässt, wissen wir heute, dass Feinstaub zu Krankheit und verringerter Lebenserwartung führt. Besonders der feinere Anteil des Feinstaubs stellt sich als gefährlich heraus, und die gewichtigste mit Feinstaub assoziierte Todesursache sind Herz-Kreislauf-Erkrankungen – nicht Lungenkrankheiten.

Es gibt allerdings andere Fragen, die deutlich schwieriger zu beantworten sind: Wie viele Feinstaubtote gibt es weltweit pro Jahr? Hier gehen die Zahlen weit auseinander: Mit einer Wahrscheinlichkeit von 95 Prozent sind es zwischen 1,61 und 4,81 Millionen vorzeitige Tote – so steht es in einer Publikation des Forschungsteams rund um Prof. Johannes Lelieveld, Direktor des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz. Eine recht ungenaue Angabe, aber eine präzisere Abschätzung ist aufgrund der vielen unbekannten Faktoren kaum möglich.

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Was tun?

Eine wichtige Frage ist vor allem: Was können wir gegen den gesundheitsschädlichen Feinstaub unternehmen? Wo sollen wir Messstationen aufstellen, und bei welchen Grenzwertüberschreitungen sollen wir welche Maßnahmen ergreifen? Wer glaubt, Fahrverbote für Autos mit Verbrennungsmotoren wären die Lösung aller Feinstaubprobleme, der irrt: Die Zusammensetzung des Feinstaubs ist regional sehr unterschiedlich und variiert auch zeitlich, aber Verbrennungsmotoren spielen eine untergeordnete Rolle. Groß ist hingegen die Zahl der Feinstaubtoten in Ostasien, weil die Luft dort in vielen Städten durch die Verbrennung von Kohle oder Holz stark belastet ist.

Insgesamt ist die Luft in Europa in den letzten Jahrzehnten besser geworden. Extremsituationen wie der große Nebel in London im Jahr 1952 gehören wohl endgültig der Vergangenheit an. Doch der Streit um Grenzwerte und akzeptable Feinstaub-Levels in Europa wird weitergehen. Auch wenn die wissenschaftliche Datenlage eine klare Sprache spricht – welche politischen Konsequenzen daraus gezogen werden müssen, ist eine andere Frage. Welche Verbote und Einschränkungen sollen wir in Kauf nehmen, um welche Reduktion in der Lebenserwartung zu vermeiden? Die Antwort lässt sich weder messen noch statistisch berechnen. 

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30.01.2019

Der Autor

Florian Aigner
Gastautor

Florian Aigner ist Physiker und Wissenschaftserklärer. Als Journalist und Autor setzt er sich nicht nur mit Wissenschaft auseinander, sondern auch mit unwissenschaftlichen Behauptungen aus dem Bereich von Esoterik und Aberglauben, die oft mit echter Wissenschaft verwechselt werden.

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