Umweltbundesamt
Der Artikel beschreibt drei wichtige Indikatoren, welche die Bedeutung der Feinstaubbelastung für die Gesundheit der Bevölkerung in Deutschland aufzeigen. 2021 konnten insgesamt ca. 232.900 verlorene gesunde Lebensjahre (Disability-Adjusted Life Years; DALYs) auf Feinstaub (PM2,5) zurückgeführt werden. Im Vergleich zu 2010 sind die DALYs um etwa die Hälfte zurückgegangen.
Im Lebensverlauf ist der Mensch unterschiedlichen Risikofaktoren ausgesetzt, die sich negativ auf die Gesundheit auswirken können. Einige dieser Faktoren kann der Mensch unmittelbar durch sein Verhalten beeinflussen, indem sie oder er zum Beispiel nicht raucht, sich regelmäßig bewegt und gesund ernährt. Andere Faktoren, wie zum Beispiel die Belastung der Außenluft mit Schadstoffen, sind durch Verhaltensänderungen einzelner Menschen jedoch nur sehr eingeschränkt beeinflussbar. Eine Reduktion der Belastung ist dort vorrangig durch politische Maßnahmen, wie zum Beispiel die Beschränkung des Schadstoffausstoßes in der Industrie oder im Verkehr, erreichbar.
Ein weltweit und auch in Deutschland besonders relevanter Luftschadstoff ist Feinstaub (engl. Particulate Matter; PM). Grundsätzlich ist in den letzten Jahren die Feinstaubbelastung in Deutschland deutlich zurückgegangen. Für Feinstaub mit einem Partikeldurchmesser kleiner als 2,5 Mikrometer (PM2,5) empfiehlt die Weltgesundheitsorganisation (WHO), Konzentrationen von 5 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) im Jahresmittel nicht zu überschreiten. Neue europäische Studien zeigen jedoch, dass es grundsätzlich keine Feinstaubkonzentration gibt, unterhalb der gesundheitsschädigende Wirkungen sicher ausgeschlossen werden können.
Um neben der Belastung mit Feinstaub auch die potentielle Wirkung dieses Schadstoffs auf die Gesundheit der gesamten Bevölkerung möglichst umfassend und vergleichbar mit der Wirkung anderer Risikofaktoren abbilden zu können, wird national wie international das Konzept der umweltbedingten Krankheitslast (engl. Environmental Burden of Disease; EBD) eingesetzt. Dieses Konzept gehört zu den sogenannten vergleichenden Risikobewertungen (engl. Comparative Risk Assessments, CRA), in denen eine Vielzahl von Risikofaktoren in einem standardisierten Konzept berücksichtigt werden können. Untereinander vergleichbar werden die verschiedenen Risikofaktoren vor allem durch den Einsatz der Maßzahl Disability-Adjusted Life Year (DALY) – im Deutschen als verlorenes gesundes Lebensjahr bezeichnet – einem Indikator für die Bevölkerungsgesundheit.
Im Folgenden werden drei Indikatoren präsentiert, um die Relevanz des Feinstaubs (PM2,5) für die Bevölkerung in Deutschland einzuordnen:
Diese Indikatoren sind zum Teil auch Bestandteil der durch das Umweltbundesamt bereitgestellten „Daten zur Umwelt“.
Für alle Indikatoren werden Feinstaubpartikel mit einem Durchmesser von weniger als 2,5 Mikrometer (µm) berücksichtigt (PM2,5). Dies gilt auch für die Analysen zu den gesundheitlichen Auswirkungen, weil für diese Partikelfraktion viele hochwertige epidemiologische Studien vorliegen. Dies sind Bevölkerungsstudien, die den Zusammenhang zwischen der PM2,5-Konzentration in der Außenluft und dem Risiko für bestimmte gesundheitliche Auswirkungen untersuchen.
Neuerungen auf einen Blick:
Um die Belastungssituation, auch Exposition genannt, und mögliche Gesundheitsrisiken durch Feinstaub (PM2,5) in Deutschland zu ermitteln, sind Informationen zur räumlichen Verteilung der Feinstaubbelastung in der Außenluft und der Bevölkerung erforderlich. Dafür werden flächendeckend modellierte Jahresmittelwerte der PM2,5-Konzentrationen in der Außenluft für Deutschland verwendet. Diese Werte sind repräsentativ für PM2,5-Konzentrationen in Gebieten des städtischen und ländlichen Hintergrunds in Deutschland. Das heißt, dass die Modelldaten hierbei weder PM2,5-Konzentrationen von höher belasteten Verkehrsmessstationen noch Messstationen in der Nähe von Industrieanlagen berücksichtigen. Im Verlauf der letzten Jahre haben sich die PM2,5-Belastungen an verkehrsnahen Stationen dem Belastungsniveau im städtischen Hintergrund deutlich angenähert (UBA 2023), so dass der Ausschluss dieser Messstationen nur noch einen geringen Einfluss auf die darauf basierenden weiteren Berechnungen hat. Die modellierten Jahresmittelwerte der PM2,5-Konzentrationen werden dann mit räumlichen Informationen zur Bevölkerungsverteilung aus dem Zensus 2011 kombiniert. Die Bevölkerungsgröße wird entsprechend der Bevölkerungsfortschreibung des Statistischen Bundesamtes jährlich angepasst.
Auf Basis der Kombination der oben genannten Feinstaub- und Bevölkerungsdaten lässt sich ermitteln, wie viele Menschen welchen PM2,5-Konzentrationen im Jahresdurchschnitt ausgesetzt sind. Diese Abschätzung bildet nicht nur die Grundlage für die Ableitung der Indikatoren zur Belastungssituation durch Feinstaub, sondern auch für die Berechnung der resultierenden Krankheitslast in Deutschland. Genauere Beschreibungen zu den Eingangsdaten und insbesondere zur Methodik der Ableitung der Indikatoren sind im UMID-Artikel von Kienzler und Kollegen zu finden (Kienzler et al. 2024).
Für den Indikator „Bevölkerungsanteil oberhalb des WHO-Richtwertes für Feinstaub“ werden die modellierten PM2,5-Jahresmittelkonzentrationen in Klassen eingeteilt. Durch die räumliche Verknüpfung mit der Bevölkerungsverteilung kann die Anzahl der Personen in den einzelnen Klassen bestimmt und für gleiche Klassen aufsummiert werden. Die Abb. „Bevölkerungsanteile je Feinstaubbelastungsklasse (PM2,5)“ zeigt die Feinstaubbelastung bei Einteilung in Klassen mit je 5 µg/m³ Klassenbreite für die einzelnen Untersuchungsjahre. Die Tabelle „Bevölkerungsanteile je Feinstaubbelastungsklasse (PM2,5)“ zeigt die Bevölkerungsanteile (in Prozent), differenziert in Feinstaubklassen mit 1 µg/m³ Klassenbreite. Aus diesen Informationen kann abgeleitet werden, wie hoch der Bevölkerungsanteil oberhalb bestimmter Bewertungsmaßstäbe ist. Hier kann beispielsweise der WHO-Richtwert für PM2,5 von 5 µg/m³ im Jahresmittel oder auch der von der EU seit dem 01.01.2015 festgesetzte und für Deutschland verbindlich einzuhaltende Grenzwert von 25 µg/m³ im Jahresmittel als Bewertungsgrundlage gewählt werden.
Die Daten in der Tabelle und der Abbildung zeigen, dass die Feinstaubbelastung in Deutschland in den letzten Jahren deutlich zurückgegangen ist. Im Berechnungszeitraum war keine Person in Deutschland PM2,5-Konzentrationen über dem derzeitigen EU-Grenzwert von 25 µg/m³ im Jahresmittel ausgesetzt - mit der Einschränkung, dass dieser Auswertung nur Daten von Messstationen aus dem ländlichen und städtischen Hintergrund zugrunde liegen. Darüber hinaus ist in der Entwicklung seit 2010 insgesamt eine Verschiebung der Bevölkerungsanteile hin zu Klassen mit niedrigeren PM2,5-Konzentrationen zu beobachten. Dieser Trend hat sich jedoch seit 2016 deutlich abgeschwächt.
Legt man als Bewertungsmaßstab jedoch den neuen WHO-Richtwert für PM2,5 zu Grunde (WHO 2021), zeigt sich, dass der Jahresmittelwert von 5 µg/m³ über den gesamten Zeitraum entweder für 100 % oder nahezu 100 % der Bevölkerung in Deutschland überschritten wird (siehe Abb. „Anteil der Bevölkerung oberhalb des WHO-Richtwerts/Zwischenziels 4 für Feinstaub (PM2,5)“). Dies bedeutet aus Sicht des Gesundheitsschutzes, dass im Untersuchungszeitraum nahezu die gesamte Bevölkerung in jedem Jahr Feinstaubkonzentrationen ausgesetzt war, die laut WHO mit einem erhöhten Gesundheitsrisiko verbunden sind. Der Vergleich mit dem Zwischenziel 4 der WHO-Empfehlungen (10 µg/m³) zeigt immerhin eine insgesamt abnehmende Feinstaubbelastung in Deutschland.
Der generell beobachtete Rückgang der PM2,5-Belastung ist überwiegend auf die Minderungsmaßnahmen bei Emissionen aus stationären Quellen (mit fossilen Brennstoffen betriebene Kraftwerke, Abfallverbrennungsanlagen, Haushalte / Kleinverbraucher und diverse Industrieprozesse) und im Verkehrsbereich zurückzuführen (nähere Informationen zu Quellenanteilen an den Feinstaubemissionen finden Sie hier). Trotz der insgesamt positiven Entwicklung vor allem im Zeitraum der Jahre 2010 bis 2016 bleibt abzuwarten, ob sich dieser Trend in den Folgejahren fortsetzen wird, weil bereits ein deutlich niedrigeres Belastungsniveau erreicht wurde und die Anstrengungen zur Emissionsreduktion nochmals verstärkt werden müssen, um die Belastung weiter in Richtung der Empfehlungen der WHO zu senken.
Des Weiteren haben besondere und zeitlich befristete Einflussfaktoren, wie z.B. Witterungsbedingungen oder die Folgen der Corona-Pandemie auf das Mobilitätsverhalten, in den jeweiligen Jahren einen nennenswerten Einfluss auf die Höhe der jährlichen Feinstaubbelastung in Deutschland. Welchen Einfluss die Witterung auf die Luftqualität nehmen kann, wird beispielsweise beim Verlauf der jährlichen PM2,5-Konzentration im Zeitraum von 2011 bis 2013 deutlich: obwohl die Feinstaub-Emissionen in Deutschland in diesen drei Jahren kontinuierlich abnahmen, fällt das Jahr 2012 mit einer witterungsbedingt vergleichsweise niedrigen Feinstaubbelastung deutlich aus dem Rahmen.
Aus der Verknüpfung der räumlichen Verteilung der Feinstaubkonzentrationen und Informationen zur Bevölkerungsverteilung lässt sich für die betrachteten Jahre zudem eine durchschnittliche bevölkerungsgewichtete Feinstaubexposition für nahezu die gesamte Bevölkerung in Deutschland ermitteln. Feinstaubkonzentrationen, denen ein großer Bevölkerungsanteil ausgesetzt ist, haben somit einen größeren Einfluss auf das Gesamtergebnis als solche, von denen nur ein kleiner Teil der Bevölkerung betroffen ist.
Die durchschnittliche jährliche bevölkerungsgewichtete Feinstaubbelastung in Deutschland ist in der Abbildung „Bevölkerungsgewichtete Feinstaubbelastung (PM2,5) im Jahresdurchschnitt“ dargestellt. Hier wird deutlich, dass die bevölkerungsgewichtete Feinstaubbelastung trotz zwischenzeitlicher Schwankungen der PM2,5-Konzentrationen über den gesamten Zeitraum hinweg deutlich gesunken ist: im Jahr 2010 betrug die bevölkerungsgewichtete PM2,5-Belastung der deutschen Bevölkerung 15,9 µg/m³, im Jahr 2021 nur noch 9,3 µg/m³, was einer Reduktion von rund 42 % entspricht.
Um das Gesundheitsrisiko, das mit der zuvor ermittelten Feinstaubbelastung für die Bevölkerung einhergeht, schätzen zu können, wird das Konzept der Umweltbedingten Krankheitslast (engl. Environmental Burden of Disease, EBD) verwendet. Es verfolgt das Ziel, die den umweltassoziierten Risikofaktoren, wie Feinstaub oder Umweltlärm, zuzuschreibende Krankheitslast einer Bevölkerung oder Bevölkerungsgruppe zu ermitteln und sie in einer einheitlichen Maßzahl (engl. Disability-Adjusted Life Year; DALY) darzustellen. Dadurch können Krankheitslasten, die auf unterschiedliche Umweltrisikofaktoren oder andere Risikofaktoren zurückgeführt werden können, miteinander verglichen werden. Ein DALY entspricht dabei einem verlorenen gesunden Lebensjahr. DALYs vereinen die durch das Versterben verlorenen Lebensjahre (engl. Years of Life Lost due to premature death; YLLs) und die mit gesundheitlichen Einschränkungen gelebten Jahre (engl. Years Lived with Disability; YLDs) in einer Maßzahl.
Die Methoden zur Berechnung der Krankheitslast können dem Fachartikel entnommen und häufig auftretende Fragen in den FAQs nachgelesen werden. Die Quellen für die in den Modellen eingesetzten Daten sind als Übersicht in der nachfolgenden Tabelle dargestellt. Im Folgenden werden ausschließlich die berechneten Ergebnisse zur Krankheitslast präsentiert.
Die Krankheitslast wurde für die folgenden Erkrankungen (sogenannte Gesundheitsendpunkte) für die Bevölkerung ab einem Alter von 25 Jahren ermittelt:
Für jeden der genannten Gesundheitsendpunkte wurde die Krankheitslast berechnet, welche auf die Exposition gegenüber Feinstaub zurückzuführen ist, ausgedrückt in YLLs, YLDs, DALYs, DALYs pro 100.000 Personen und als Anzahl attributabler Todesfälle (siehe nachfolgende Tabellen sowie die Diagramme am Ende des Abschnitts). Die Tabelle „Feinstaubbedingte Krankheitslast (als Summe aller Erkrankungen)“ fasst alle Endpunkte zusammen und präsentiert eine Gesamtübersicht zur feinstaubbedingten Krankheitslast in Deutschland.
Alle Ergebnisse werden als Mittelwert und dem dazugehörigen 95 %-Unsicherheitsintervall aufgeführt. Dies soll verdeutlichen, dass es sich bei den Berechnungen um Modellergebnisse handelt, welche durch die Unsicherheit, Variabilität und Varianz der Eingangsdaten eine entsprechende Schwankungsbreite um die zentralen Schätzwerte aufweisen.
Im Jahr 2021 konnten rund 5 % der gesamten COPD-Krankheitslast in Deutschland auf die Feinstaubbelastung zurückgeführt werden. In absoluten Zahlen sind dies etwa 33.200 DALYs. Die YLLs haben mit ca. 19.400 verlorenen Lebensjahren dabei einen größeren Anteil an den DALYs als die YLDs. Das heißt, dass bei dieser Erkrankung hinsichtlich der Gesamtkrankheitslast der Mortalität im Vergleich zur Morbidität eine größere Bedeutung zukommt. Die Anzahl der DALYs schwankt im Untersuchungszeitraum, jedoch ist die Krankheitslast in dieser Zeit im Vergleich zum Jahr 2010 tendenziell gesunken. Der starke Rückgang im Jahr 2012 gegenüber den beiden Vorjahren erklärt sich durch die ungewöhnlich niedrige Feinstaubbelastung in diesem Jahr. Seit 2014 verbleibt die Anzahl der DALYs durch COPD mit nur geringen Schwankungen von Jahr zu Jahr auf einem relativ gleichbleibenden Niveau. Für das Jahr 2021 ist jedoch wieder ein Anstieg der DALYs zu verzeichnen.
Im Jahr 2021 konnten rund 6 % der Lungenkrebs-Krankheitslast in Deutschland auf die Feinstaubelastung zurückgeführt werden. In absoluten Zahlen sind dies etwa 42.400 DALYs. Die YLLs machten mit ca. 40.700 verlorenen Lebensjahren den weitaus größten Teil an den DALYs aus. Der Schwerpunkt der Krankheitslast durch Lungenkrebs liegt somit eindeutig bei der Mortalität. Mit Ausnahme des größeren Anstiegs der Krankheitslast von 2012 auf 2013 ist die Anzahl der DALYs ab dem Jahr 2013 rückläufig, wobei in den letzten drei Berechnungsjahren eher eine Stagnation der feinstaubbedingten Krankheitslast erkennbar ist, bei nur geringen jährlichen Schwankungen. Für das Jahr 2021 ist jedoch wieder ein Anstieg der DALYs zu verzeichnen.
Im Jahr 2021 konnten rund 9 % der Schlaganfall-Krankheitslast in Deutschland auf die Feinstaubbelastung zurückgeführt werden. In absoluten Zahlen sind dies etwa 32.700 DALYs. Die YLLs machten hier mit ca. 18.300 verlorenen Lebensjahren den größeren Teil an den DALYs aus, wobei mit ca. 14.500 YLDs auch ein erheblicher Verlust an Lebensjahren auf die gesundheitlichen Einschränkungen infolge eines Schlaganfalls zurückzuführen ist (Morbidität). Mit Ausnahme des größeren Anstiegs der Krankheitslast von 2012 auf 2013 ist die Anzahl der DALYs ab dem Jahr 2013 tendenziell rückläufig, wobei in den letzten Jahren der Rückgang der feinstaubbedingten Krankheitslast durch Schlaganfälle pro Jahr im Vergleich zum Beginn der Zeitreihe relativ gering ausfällt. Für das Jahr 2021 ist jedoch wieder ein Anstieg der DALYs zu verzeichnen.
Im Jahr 2021 konnten rund 8 % der Krankheitslast ausgelöst durch ischämische Herzerkrankungen in Deutschland auf die Feinstaubbelastung zurückgeführt werden. In absoluten Zahlen sind dies etwa 70.200 DALYs. Die YLLs machten mit ca. 64.400 verlorenen Lebensjahren den weitaus größeren Teil an den DALYs aus, wobei mit ca. 5.900 YLDs auch ein nicht zu vernachlässigender Verlust an Lebensjahren auf die gesundheitlichen Einschränkungen zurückzuführen ist, die mit ischämischen Herzerkrankungen verbunden sind (Morbidität). Mit Ausnahme des größeren Anstiegs der feinstaubbedingten Krankheitslast von 2012 auf 2013 ist die Anzahl der DALYs ab dem Jahr 2013 tendenziell rückläufig, wobei die Krankheitslast pro Jahr seit 2016 mit geringen jährlichen Schwankungen eher stagniert. Für das Jahr 2021 ist jedoch wieder ein Anstieg der DALYs zu verzeichnen.
Im Jahr 2018 konnten rund 8 % der gesamten durch Diabetes mellitus Typ 2 Krankheitslast in Deutschland auf die Feinstaubelastung zurückgeführt werden. In absoluten Zahlen sind dies etwa 54.400 DALYs. Beim Diabetes kehrt sich das Verhältnis von YLLs zu YLDs im Vergleich zu den anderen gesundheitlichen Endpunkten um. Die YLDs machten mit einem Verlust von etwa 34.500 Lebensjahren auf Grund der gesundheitlichen Einschränkungen, die mit einer Diabetes mellitus Typ 2-Erkrankung verbunden sind, einen weitaus größeren Anteil an den DALYs aus als die YLLs. Mit Ausnahme des größeren Anstiegs der Krankheitslast von 2012 auf 2013 ist die Anzahl der DALYs ab dem Jahr 2013 tendenziell rückläufig, wobei für 2018 sogar ein kurzer Anstieg der feinstaubbedingten Krankheitslast erkennbar ist. Auch hier ist für das Jahr 2021 ein Anstieg der DALYs im Vergleich zum Vorjahr zu verzeichnen.
Ergänzend zu den Tabellen zeigen die folgenden Diagramme die zeitliche Entwicklung der feinstaubbedingten Krankheitslast für die einzelnen Erkrankungen.
Um die Entwicklung der gesamten Krankheitslast infolge der Feinstaubbelastung in Deutschland über den gesamten Untersuchungszeitraum einschätzen zu können, ist in der Tabelle „Feinstaubbedingte Krankheitslast (als Summe aller Erkrankungen)“ die Summe der YLLs, YLDs, DALYs und der attributablen Todesfälle über alle spezifischen gesundheitlichen Endpunkte für die jeweiligen Jahre dargestellt.
Betrachtet man die allgemeine Entwicklung im Untersuchungszeitraum, so zeigt sich, dass die Krankheitslast durch Feinstaub im Jahr 2021 mit ca. 232.900 DALYs deutlich niedriger war als zu Beginn der Zeitreihe im Jahr 2010 mit etwa 466.100 DALYs. Sie hat sich innerhalb dieser 12 Jahre also in etwa halbiert. Die Anzahl der attributablen Todesfälle ist in diesem Zeitraum von ca. 26.800 auf 12.800 zurückgegangen. Die jährliche Entwicklung zeigt, dass insbesondere in den Jahren 2010 bis 2015, abgesehen von dem kurzen Anstieg von 2012 zu 2013, die stärkste Reduktion der Krankheitslast zu beobachten war, dass jedoch nach 2015 der Rückgang deutlich langsamer erfolgt ist. Seit 2018 ist hingegen kein einheitlicher Trend bei der Krankheitslast mehr zu beobachten.
Die Exposition gegenüber Feinstaub ist ein wichtiger Parameter bei der Berechnung der Krankheitslast. Daher ist es nicht verwunderlich, dass die Höhe der Krankheitslast auch dem Trend der Feinstaubexposition folgt. So ist beispielsweise der besonders starke Rückgang der Krankheitslast von 2011 auf 2012 wesentlich auf einen starken Rückgang der Feinstaubbelastung in diesem Zeitraum zurückzuführen, der mit besonderen Witterungsverhältnissen im Jahr 2012 zur erklären ist.
Die Berechnungen zeigen, dass im Jahr 2021 mit ca. 162.600 YLLs ein großer Teil der attributablen Krankheitslast durch Feinstaub (rund 70 %) auf die Mortalität entfällt, jedoch auch ca. 70.300 gesunde Lebensjahre verloren wurden, weil Menschen durch die jeweiligen Erkrankungen in einem Zustand eingeschränkter Gesundheit gelebt haben.
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Kienzler S, Plaß D, Wintermeyer D (2024) Die Gesundheitsbelastung durch Feinstaub (PM2,5) in Deutschland 2010–2021. UMID: Umwelt und Mensch – Informationsdienst (1/2024). S. 50-61. https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/4031/publikationen/artikel_5_dnk.pdf
UBA (2023): Luftqualität 2022 - Vorläufige Auswertung. Hintergrund 03/2023. Hintergrund Februar 2023: Luftqualität 2022 (vorläufige Auswertung) (umweltbundesamt.de)
Stern R und Fath J (2006) Kartographische Darstellung der flächenhaften Immissionsbelastung in Deutschland durch Kombination von Messung und Rechnung für die Jahre 1999 bis 2003. Bericht zum Forschungs- und Entwicklungsvorhaben FKZ 204 42 202/03 auf dem Gebiet des Umweltschutzes „Analyse und Bewertung der Immissionsbelastung durch Feinstaub in Deutschland durch Ferntransporte"
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„Für Mensch und Umwelt“ ist der Leitspruch des UBA und bringt auf den Punkt, wofür wir da sind. In diesem Video geben wir Einblick in unsere Arbeit.
