Analytik und Mutagenität von verkehrsbedingtem Feinstaub: PAK und Nitro-PAK (eBook)

Inhalt 6
Abkürzungsverzeichnis 11
1 Einführung 12
1.1 Grundlagen 12
1.2 Spezielle Aspekte der Thematik 14
1.3 Schlussfolgerungen 15
2 Entwicklung der Methoden und vorbereitende Arbeiten 18
2.1 Probenahme 18
2.2 Chemische Analytik 33
2.3 Bestimmung der Mutagenität 50
2.4 Statistische Verfahren 54
3 Ergebnisse der experimentellen Arbeiten, Daten 56
3.1 Probenahme 56
3.2 PAK- Gehalte in Staub und Gasphase 68
3.3 Nitro-PAK-Gehalte in Staub und Gasphase 80
3.4 Ergebnisse der Mutagenitätsuntersuchungen 91
3.5 Lufthygienische Daten 97
4 Auswertung der experimentellen Ergebnisse 102
4.1 PAK- Gehalte 102
4.2 Nitro-PAK-Gehalte 159
4.3 Mutagenität 208
5 Beziehungen von PAK-, Nitro-PAK-Gehalt und Mutagenität mit lufthygienischen Daten 229
5.1 Beziehungen mit NOx am Luise- Kiesselbach- Platz 230
5.2 Beziehungen mit CO 232
5.3 Beziehungen mit Ozon 237
5.4 Beziehungen mit PM10 und PM1 240
5.5 Vergleich der PM10-Werte mit denen der festen Messstation am Luise- Kiesselbach- Platz 243
6 Beantwortung der dem Forschungsvorhaben zugrunde liegenden Fragen 245
6.1 Basis 245
6.2 Staubfraktionen PM1 / PM10 251
6.3 PAK und Nitro-PAK in der Luft (Gasphase, Partikel) 252
6.4 Standorte Luise-Kiesselbach-Platz / Brudermühltunnel 253
6.5 Jahreszeit Sommer / Winter 255
6.6 Zuordnung der Mutagenität (PAK und Nitro-PAK) 258
6.7 Zusammenhänge zwischen den erfassten Parametern und lufthygienischen Messungen 259
6.8 Weitere Erkenntnisse 261
7 Zusammenfassung, Ausblick 262
8 Literatur 265

7 Zusammenfassung, Ausblick (S. 257-258)

Im Fokus des Forschungsvorhabens stand der Vergleich von PM10 und PM1 am Luise-Kiesselbach-Platz und im Brudermühltunnel in München hinsichtlich Konzentration und Wirkung mutagener polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe (PAK) und deren Nitroderivaten (Nitro-PAK) sowie der Versuch, zusätzlich diese Verbindungen analytisch und wirkungsseitig in der Gasphase zu erfassen. Dabei stand der Luise-Kiesselbach-Platz für einen besonders verkehrsbelasteten Standort und der nahegelegene Brudermühltunnel als Standort ohne Lichteinfluss und andere divergierende Eigenschaften.

Es wurden 2004/2005 mit High Volume-Samplern über jeweils 4 Wochen im Sommer wie im Winter Proben genommen. Gegenüber früheren Untersuchungen konnte die chemische Analytik deutlich verbessert werden. Angesichts zahlreicher Variabler ergibt die Auswertung der umfangreichen Untersuchungen ein sehr komplexes Bild. Betrachtet man die Staubfraktionen PM1 und PM10, so zeigt sich, dass – bezogen auf die Staubmasse – die PAK-Gehalte bei PM10 erheblich geringer sind als bei PM1.

Die Teilchen >,1µm haben am Staubgehalt insgesamt einen hohen Anteil, die toxikologische Potenz ist jedoch überwiegend im PM1 enthalten. Bei den Nitro-PAK ist (was die auf dem Filter erfassbaren angeht) die Konzentration im PM1-Staub ebenfalls höher als im PM10-Staub. Betont werden muss, dass bei den herkömmlichen Methoden der Feinstaubprobenahme (sei es PM10, PM2,5 oder PM1) nur schwerflüchtige PAK und Nitro-PAK erfasst werden. Letztlich werden nicht exakt quantifizierbare Mengen leichtflüchtiger Verbindungen nicht erfasst oder gehen durch „blow-off“-Effekte verloren.

Gegenwärtig wird im Rahmen der ausschließlich epidemiologisch basierten Feinstaubdebatte diskutiert, inwieweit statt PM10 als wirkungsrelevantere Messgrößen PM2,5, PM1 oder PM0,1 erfasst werden sollten. Die Ergebnisse dieses Vorhabens zeigen, dass in summa auch aus toxikologischer Sicht kleinen Partikelgrößen die überwiegende Wirksamkeit zukommt. Ob dies zur Forderung führen muss, zu Überwachungszwecken PM2,5 oder kleiner zu messen, bedarf einer näheren Prüfung der Korrelation zwischen Partikelgrößen und Mutagenität unter statistisch abgesicherten Bedingungen.

Betrachtet man die einzelnen schwerflüchtigen PAK, so liegen die Gehalte – bezogen auf die Luft – bei PM10 wie auch bei PM1 im Sommer im Brudermühltunnel etwa 5 mal so hoch wie am Luise-Kiesselbach-Platz. Im Winter ist der Faktor für beide Fraktionen lediglich 1,5. Bei den Nitro-PAK (den schwerer flüchtigen) ist die Konzentration im PM10 im Brudermühltunnel etwa um den Faktor 2 höher als am Luise- Kiesselbach-Platz. Dieses Verhältnis steigt im Winter sogar auf Faktor 5. Bei PM1- Staub beträgt der Unterschied im Winter wie im Sommer Faktor 4. Nitro-PAK sind also im Tunnel (bezogen auf Luft) deutlich höher konzentriert als oberirdisch.