Messung ultrafeiner Partikel in der Umwelt (UFP-Messungen)

Ultrafeine Partikel (UFP) haben einen Durchmesser kleiner als 100 nm (1 Nanometer = 1 Millionstel Millimeter). Sie entstehen bei allen Verbrennungsprozessen, werden aber auch in der Atmosphäre aus gasförmigen Vorläufersubstanzen gebildet. UFP kommen in der Luft in unterschiedlicher Konzentration, chemischer Zusammensetzung, Größe und Form vor.

Schematische Abbildung des Größenvergleichs von Feinstaubpartikeln. Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von 50 bis 70 Mikrometern. Auf dem Querschnitt eines Haares haben fünf bis sieben Feinstaubpartikel, wie etwa Hausstaub, Blütenstaub und Schimmelpilze, mit einem Durchmesser von 10 Mikrometern (PM10) Platz. Vier Feinstaubpartikel mit einem Durchmesser von 2,5 Mikrometern (PM2,5), die beispielsweise aus Verbrennungsprozessen stammen oder organischen oder metallischen Ursprungs sind, passen wiederum auf den Querschnitt eines PM10-Partikels. Auf den Querschnitt eines PM2,5-Partikels können sich 25 ultrafeine Partikel (UFP) mit einem Durchmesser von 100 Nanometern befinden. UFP entstehen bei allen Verbrennungsprozessen, darunter fallen auch Fahrzeugemissionen. Größenvergleich

Weil UFP sehr klein sind und fast nichts wiegen, ist die Bestimmung der Teilchenanzahl pro Luftvolumen (Anzahlkonzentration) eine geeignete Nachweismethode. Entsprechende Messgeräte zeigen an, wie viele Partikel einer definierten Größe sich zu einem bestimmten Zeitpunkt in einem Kubikzentimeter Luft befinden. Die Messverfahren sind noch nicht abschließend standardisiert. Darüber hinaus gibt es keine Immissionsgrenzwerte.

2021 wurden die globalen Luftgüteleitlinien der WHO aktualisiert (siehe weiterführende Informationen). Die WHO hat dabei u.a. UFP und Ruß (engl. black carbon, BC) näher thematisiert und empfiehlt die systematische Messung dieser Parameter. Zur Orientierung gibt die WHO Werte zur Einstufung der Partikelanzahlkonzentration (Gesamtanzahlkonzentration mit einer unteren Durchmessergrenze ≤10 nm und nach oben keine Begrenzung) an.

  • Geringe Anzahlkonzentrationen: < 1.000 Partikel/cm3 (Tagesmittelwert)
  • Hohe Anzahlkonzentrationen: > 10.000 Partikel/cm3 (Tagesmittelwert) oder 20.000 Partikel/cm3 (Stundenmittelwert)

Im Rahmen des Projektes " Messung ultrafeiner Partikel in der Umwelt" werden im Zeitraum von 2020 bis 2026 Messstationen zur kontinuierlichen physikalischen Charakterisierung von UFP aufgebaut und betrieben. Ziel ist es, an Standorten UFP zu messen, die für große Bevölkerungsgruppen repräsentativ sind. Damit wird eine Datenbasis zur Bewertung der Auswirkungen von UFP auf die Bevölkerung geschaffen. Erkenntnisse für eine wissenschaftlich fundierte Risikoabschätzung werden im Bayerischen Projektverbund ultrafeine Partikel des bayerischen Staatministeriums für Umwelt und Verbraucherschutz gewonnen (siehe weiterführende Informationen am Seitenende).

Frontansichten der UFP-Messstationen links Augsburg am LfU, Mitte München Johanneskirchen und rechts Regensburg auf dem Universitätsgelände. Übersichtskarten der drei Städte mit markierten Messstandorten im oberen Bilddteil. UFP-Messstationen des LfU

Für die UFP-Risikobewertung sind bevölkerungsbasierte Gesundheitsstudien notwendig, die in Bayern u. a. in Augsburg, München und Regensburg mit der GINI-Studie, LISA-Studie und NAKO-Studie durchgeführt werden (siehe weiterführende Informationen). Diese Städte wurden auch als UFP-Messstandorte des LfU ausgewählt. In Augsburg und München wurden bestehende (vor)städtische Hintergrundstandorte des Lufthygienischen Landesüberwachungssystems Bayern (LÜB, siehe weiterführende Informationen) mit UFP-Messcontainern ergänzt. Da in Regensburg keine LÜB-Station mit der entsprechenden Klassifikation vorhanden ist, wurde dort ein neuer Messstandort eingerichtet.

Die drei Messstationen wurden im Jahr 2022 in den Routinebetrieb überführt mit dem Ziel, die Messgrößen bis Projektende kontinuierlich und qualitätsgesichert aufzuzeichnen. Eine Veröffentlichung der Messdaten erfolgt schließlich mit dem Projektabschlussbericht und ist derzeit noch nicht über das Internet-Angebot des LfU abrufbar.

Messgrößen in Augsburg (LfU), München (Johanneskirchen) und Regensburg (Universität)

  • UFP-Anzahlgrößenverteilung
  • UFP-Gesamtanzahlkonzentration
  • Feinstaubmassenkonzentration (PM10, PM2,5)
  • Rußkonzentration
  • Stickstoffdioxid und Ozon
  • Luftdruck, Globalstrahlung und Niederschlag
  • Feuchte, Temperatur, Windgeschwindigkeit und Windrichtung

Außenansicht der Messtation links. Rechts ein Messcontainer des Lufthygienischen Landesüberwachungssystems Bayern zu sehen, der temporär für Vergleichsmessungen aufgebaut wurde. UFP-Messstation Augsburg (Außenansicht)
Innenansicht der Messtation mit Messgeräten zur Erfassung der UFP-Anzahlgrößenverteilung, UFP-Gesamtanzahlkonzentration, Feinstaubmassen- und Rußkonzentration. UFP-Messstation Augsburg (Innenansicht)
Im Vordergrund die Außenansicht der UFP-Messstation in München Johanneskirchen. Im Hintergrund die Messstation des Lufthygienischen Landesüberwachungssystems Bayern. UFP-Messstation München (Außenansicht)
Innenansicht der UFP-Messstation in München Johanneskirchen, mit Messgeräten zur Erfassung der UFP-Anzahlgrößenverteilung, UFP-Gesamtanzahlkonzentration, Feinstaubmassen- und Rußkonzentration. UFP-Messstation München (Innenansicht)
Außenansicht der UFP-Messstation in Regensburg auf dem Gelände der Universität. Auf der rechten Seite ein Gitterschrank, der temporär für Vergleichsmessungen aufgebaut wurde. UFP-Messstation Regensburg (Außenansicht)
Innenansicht der UFP-Messstation in Regensburg/Universität mit Messgeräten zur Erfassung der UFP-Anzahlgrößenverteilung, UFP-Gesamtanzahlkonzentration, Feinstaubmassen-, Ruß,- Stickstoffdioxid- und Ozonkonzentration. UFP-Messstation Regensburg (Innenansicht)

Erste Erfahrungen zur Messung und Herkunft von ultrafeinen Partikeln wurden in einem Pilotprojekt im Auftrag des LfU gewonnen (siehe weiterführende Informationen).

Weiterführende Informationen

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