Ultrafeinstaub in der Atmosphäre: Globale Studie ermittelt nahezu zwei Millionen vorzeitige Todesfälle jährlich
Eine internationale Untersuchung, geleitet vom Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz und dem Cyprus Institute in Nikosia, zeigt erstmals eine hochauflösende weltweite Kartierung der Belastung durch ultrafeine Partikel (UFP). Die Studie, an der auch Kardiologen der Universitätsmedizin Mainz mitwirkten, schätzt, dass jährlich etwa 1,99 Millionen Menschen an den Folgen der Ultrafeinstaubbelastung vorzeitig sterben. Dies entspricht rund fünf Prozent aller Todesfälle durch nicht-übertragbare Krankheiten, wobei etwa die Hälfte der Fälle auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen zurückzuführen ist.
Ultrafeinstaub: Unregulierte Gefahr mit tiefgreifenden gesundheitlichen Folgen
Ultrafeinstaub umfasst Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 100 Nanometern, die für das menschliche Auge unsichtbar sind. Im Gegensatz zu Feinstaub (PM2,5), für den in der EU und den USA Grenzwerte existieren, sind ultrafeine Partikel bislang nicht gesetzlich reguliert. Trotz ihres geringen Beitrags zur Gesamtmasse von Feinstaub besitzen sie aufgrund ihrer winzigen Größe eine große Oberfläche relativ zu ihrer Masse. Diese Eigenschaft ermöglicht es ihnen, tief in die Lunge einzudringen, die Atemwegsbarriere zu überwinden und über den Blutkreislauf sowie die Riechschleimhaut direkt ins Gehirn zu gelangen, was sie von größeren Partikeln unterscheidet.
Methodik der Studie: Hochauflösende globale Belastungskarte
- Integration von Satellitendaten, Landnutzungsinformationen und Messwerten von 155 Standorten weltweit
- Verwendung maschinellen Lernens zur Darstellung der langfristigen Ultrafeinstaubbelastung mit einer räumlichen Auflösung von einem Kilometer für die Jahre 2010 bis 2019
- In städtischen Gebieten liegen die mittleren jährlichen Konzentrationen typischerweise zwischen 10.000 und 30.000 Partikeln pro Kubikzentimeter
- Das 95-Prozent-Konfidenzintervall für die geschätzten Todesfälle reicht von 0,81 bis 3,89 Millionen
Gesundheitliche Auswirkungen und regionale Verteilung
Basierend auf einer Meta-Analyse großer Kohortenstudien aus Europa und Nordamerika wurde ein Risikoverhältnis für die Sterblichkeit ermittelt und mit den Expositionsdaten verknüpft. Die Sterblichkeitsdichte beträgt demnach 35,7 (Konfidenzintervall: 15,8–65,5) pro 100.000 Einwohner und Jahr in Europa sowie 27,4 (Konfidenzintervall: 12,9–47,4) in Nordamerika. Besonders hohe Belastungen finden sich in Süd- und Osteuropa. Weltweit entfallen etwa 91 Prozent der ultrafeinstaubbedingten Todesfälle auf städtische Gebiete, davon 78 Prozent auf dicht besiedelte urbane Zentren.
Ultrafeinstaub als unterschätztes Risiko für das Herz-Kreislauf-System
Die Untersuchung verdeutlicht, dass ultrafeine Partikel erhebliche Gefahren für das Herz-Kreislauf-System darstellen. Durch das Eindringen in die Blutbahn verursachen sie systemischen oxidativen Stress und eine Dysfunktion der Gefäßinnenwand (Endotheldysfunktion). Dies fördert die Entwicklung von Arteriosklerose und steht im Zusammenhang mit Bluthochdruck, Diabetes, Herzinsuffizienz, Herzinfarkt sowie einer verminderten Durchblutung der kleinen Herzkranzgefäße. Tierexperimentelle und humanmedizinische Studien zeigen zudem Beeinträchtigungen der Herzfunktion und des Zellstoffwechsels bis hin zu Schäden an den Mitochondrien.
Forderungen zur Regulierung und Überwachung
Die Forscher empfehlen die Einführung verbindlicher Grenzwerte für Ultrafeinstaub, ähnlich wie sie bereits für Feinstaub existieren. Die Studie weist darauf hin, dass ein Grenzwert von 5.000 Partikeln pro Kubikzentimeter im Jahresmittel die weltweite Übersterblichkeit durch Ultrafeinstaub um etwa 45 Prozent reduzieren könnte. Um dies zu erreichen, sollten Emissionen aus Verbrennungsprozessen im Verkehr, der Industrie und der Energieerzeugung konsequent verringert und der Ausbau erneuerbarer Energien gefördert werden. Zudem wird eine routinemäßige Überwachung von Ultrafeinstaub zur besseren Erfassung der gesundheitlichen Auswirkungen gefordert.
Zusammensetzung und Quellen des Ultrafeinstaubs
In belasteten Regionen bestehen die ultrafeinen Partikel überwiegend aus Ruß (Black Carbon) und organischem Kohlenstoff, typische Verbrennungsprodukte. Etwa 75 Prozent der Belastung weltweit stammen aus fossilen Brennstoffen, in wohlhabenden Ländern sogar über 90 Prozent. In einkommensschwächeren Ländern trägt zusätzlich das häusliche Verbrennen von Holz wesentlich zur Belastung bei. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) und die Europäische Union erkennen Ultrafeinstaub inzwischen als Schadstoff von wachsender Bedeutung an.
Informationen zur Studie
Die Untersuchung mit dem Titel „Air quality and health implications of exposure to ultrafine particle pollution“ wurde von einem internationalen Team unter Leitung von Prof. Dr. Jos Lelieveld (Max-Planck-Institut für Chemie und Cyprus Institute) sowie Dr. Pantelis Georgiades (Cyprus Institute) durchgeführt. Weitere Beteiligte stammen von der Universität Helsinki, der King-Saud-Universität und der Universitätsmedizin Mainz (Univ.-Prof. Dr. Thomas Münzel, auch Deutsches Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung, Standort Rhein-Main).
Die Studie wurde unter anderem durch die EU-Horizon-Europe-Projekte CATALYSE, EMME-CARE und MARKOPOLO gefördert. Die zugrundeliegenden globalen Daten sind frei zugänglich im Zenodo-Repositorium (zenodo.org/records/14832351).
Kontaktinformationen
- Prof. Jos Lelieveld, Max-Planck-Institut für Chemie, Cyprus Institute – jos.lelieveld@mpic.de
- Univ.-Prof. Dr. Thomas Münzel, Zentrum für Kardiologie, Universitätsmedizin Mainz – tmuenzel@uni-mainz.de
Originalpublikation
Lelieveld J., Georgiades P., Kohl M., Cheng Y., Christoudias T., Sciare J., Nicolaou M., Dovrolis C., Fnais M., Kulmala M., Daiber A., Hahad O., Kuntic M., Münzel T., Pozzer A., „Air quality and health implications of exposure to ultrafine particle pollution“, Cardiovascular Research, cvag136, Juli 2026.
DOI: https://doi.org/10.1093/cvr/cvag136
