Paul-Scherrer-Institut
PSI-Forscher berichten: Der Feinstaub ist gefährlicher als gedacht

Sie können Asthma und Krebs auslösen: Aggressive Moleküle entstehen schon bei alltäglichem Wetter. Doch es gibt auch gute Nachrichten, wie PSI-Forscher berichten.

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Das Paul-Scherrer-Institut PSI in Villigen.

Das Paul-Scherrer-Institut PSI in Villigen.

Sandra Ardizzone

Feinstaub besteht aus kleinen Partikeln, die tief ins Lungengewebe vordringen und sich dort festsetzen können. Diese aggressiven Moleküle entstehen bereits bei alltäglichem Wetter. Das haben Forschende des Paul- Scherrer-Instituts (PSI) herausgefunden, heisst es in einer Mitteilung.

Die kleinen Partikel enthalten reaktive Sauerstoffverbindungen (ROS), auch «Sauerstoffradikale» genannt. Diese können die Moleküle, Proteine oder das Erbgut in den Zellen angreifen. Die Folgen können Krankheiten wie Asthma, Lungenentzündungen oder Krebs sein. Je mehr Partikel in der Luft schweben, desto höher das Risiko. Die Partikel gelangen zwar auch aus natürlichen Quellen wie Wäldern oder Vulkanen in die Luft. Doch menschliche Aktivitäten, etwa in Fabriken und Verkehr, vervielfachen die Menge, sodass bedenkliche Konzentrationen erreicht werden. PSI-Forschende entdeckten, dass sich in den Aerosolen unter alltäglichen Bedingungen zusätzliche Sauerstoffradikale bilden, die der menschlichen Gesundheit schaden können.

Studie war weltweit nur am PSI möglich

Peter Aaron Alpert und sein Team warfen einen präzisen Blick ins Innere von Feinstaubpartikeln, die aus Eisen und organischen Verbindungen bestanden. Alpert sagt: «Mit dem brillanten Röntgenlicht der Synchrotron Lichtquelle Schweiz konnten wir solche Partikel nicht nur einzeln mit einer ­Auflösung von unter einem Mikrometer betrachten, sondern ­sogar in sie hineinschauen, ­während Reaktionen darin ablaufen.» Dazu verwendete er eine neuartige, am PSI entwickelte Zelle, in der sich verschiedenste atmosphärische Umweltbedingungen simulieren lassen. «Diese Kombination – hochauflösendes Röntgenmikroskop und Zelle – gibt es nur einmal auf der Welt», so Alpert. Die Studie war deshalb nur am PSI möglich.

Die höchste Konzentration von Sauerstoffradikalen bildet sich, so das Resultat der Untersuchung, bei alltäglichen Wetterbedingungen: Bei einer mittleren Luftfeuchtigkeit von 50 Prozent und Temperaturen um 20 Grad. «Früher dachte man, dass ROS in der Luft – wenn überhaupt – nur dann entstehen, wenn die Feinstaubteilchen vergleichsweise seltene Verbindungen wie Chinone enthalten», sagt Alpert.

Seit kurzem ist klar, dass weitere ROS-Quellen im Feinstaub vorhanden sind. Etwa jedes zwanzigste Partikel ist organisch und enthält Eisen. Damit nicht genug: «Wir gehen davon aus, dass die gleichen fotochemischen Reaktionen auch in anderen Feinstaubpartikeln ablaufen», sagt Forschungsgruppenleiter Markus Ammann. «Wir vermuten, dass fast alle Schwebeteilchen in der Luft auf diese Weise zusätzliche Radikale ausbilden», so Alpert. «Wenn sich dies in weiteren Studien bestätigt, müssen wir dringend unsere Modelle und Grenzwerte bezüglich der Luftqualität anpassen. Womöglich haben wir hier einen zusätzlichen Faktor da- für gefunden, dass so viele Menschen scheinbar ohne konkreten Anlass an Atemwegserkrankungen oder Krebs erkranken.»

Die ROS haben – etwa in Zeiten von Covid-19 – auch ihr Gutes: Sie greifen Bakterien, Viren und andere Pathogene an, die auf den Aerosolen sitzen, und machen diese unschädlich. Dies könnte erklären, warum das Sars-CoV-2-Virus in der Luft bei Raumtemperatur und mittlerer Feuchte am kürzesten überlebt. (az)

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