Veränderung der Toxizität von Feinstaub aus Flugzeug- und Schiffsmotoren im Zeitverlauf
Wissenschaftler der Universität Basel haben die zeitliche Entwicklung der gesundheitlichen Gefährdung durch Feinstaubpartikel aus den Abgasen von Flugzeug- und Schiffsmotoren untersucht. Dabei zeigte sich, dass insbesondere die Partikel aus Flugzeugemissionen im Laufe der Zeit eine zunehmende Toxizität aufweisen.
Hintergrund zu Feinstaub und gesundheitlichen Auswirkungen
Feinstaub besteht aus sehr kleinen Partikeln mit einem Durchmesser im Nanometerbereich, die bei der Verbrennung von Kraftstoffen entstehen. Diese Partikel schweben in der Luft und können tief in die Atemwege gelangen. Dort können sie oxidativen Stress verursachen, einen Prozess, der Entzündungen fördert und langfristig zu Erkrankungen der Atemwege sowie des Herz-Kreislauf-Systems führen kann. In Fachkreisen wird diese schädliche Wirkung als oxidatives Potenzial bezeichnet.
Feinstaubpartikel verbleiben in der Atmosphäre meist mehrere Stunden bis Tage, bevor sie eingeatmet werden. Bislang war wenig darüber bekannt, wie sich das gesundheitsschädliche Potenzial dieser Partikel während ihres Aufenthalts in der Luft verändert.
Untersuchung des zeitlichen Verlaufs des oxidativen Potenzials
Ein Forschungsteam unter Leitung von Prof. Dr. Markus Kalberer analysierte das oxidative Potenzial von Feinstaub aus den Abgasen eines kleinen Flugzeug-Düsentriebwerks sowie eines Schiffsdieselmotors über einen Zeitraum von bis zu zwölf Tagen. Dazu simulierten die Forschenden mithilfe eines photochemischen Reaktors die atmosphärischen Bedingungen und verwendeten ein eigens an der Universität Basel entwickeltes Messinstrument, das Online Oxidative Potential Ascorbic Acid Instrument (OOPAAI), um die oxidativen Eigenschaften der Partikel zu bestimmen.
Ergebnisse: Zunahme der Toxizität bei Flugzeugemissionen
- Die oxidativen Eigenschaften der Schiffsmotor-Emissionen blieben über den Untersuchungszeitraum weitgehend konstant.
- Im Gegensatz dazu stieg das oxidative Potenzial der Flugzeugabgase mit zunehmender Partikelalterung deutlich an.
- Diese Zunahme ist auf chemische Veränderungen zurückzuführen, die durch Reaktionen der Partikel mit Luftbestandteilen unter Sonneneinstrahlung entstehen.
Bedeutung der Ergebnisse für die Luftreinhaltung
Dr. Battist Utinger, Erstautor der Studie, betont, dass die gesundheitlichen Risiken von Feinstaub nicht nur von frisch emittierten Partikeln ausgehen, sondern sich durch atmosphärische Prozesse verstärken können. Prof. Kalberer weist darauf hin, dass bestehende gesetzliche Regelungen, wie die Schweizerische Luftreinhalteverordnung, die veränderten Eigenschaften von Feinstaubquellen und deren toxische Wirkung nicht ausreichend berücksichtigen.
Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) schätzt, dass jährlich über sieben Millionen vorzeitige Todesfälle auf die Belastung durch luftgetragene Feinstaubpartikel zurückzuführen sind – mehr als doppelt so viele wie durch AIDS, Malaria und Tuberkulose zusammen.
Kontaktinformationen der wissenschaftlichen Ansprechpartner
- Prof. Dr. Markus Kalberer
Universität Basel, Departement Umweltwissenschaften
E-Mail: markus.kalberer@unibas.ch
Telefon: +41 61 207 07 01 - Dr. Battist Utinger
Universität Basel, Swiss Nanoscience Institute
E-Mail: battist.utinger@unibas.ch
Originalpublikation
Alexandre Barth, Battist Utinger et al.
Online characterisation of oxidative potential and reactive oxygen species of fresh and aged aircraft turbine and ship engine particulate emissions
Environmental Science: Atmospheres (2026)
DOI: https://doi.org/10.1039/d5ea00174a
