Ursachen und Entstehung von Feinstaub
Erstellt am: 31.07.2010 | Stand des Wissens: 18.01.2022
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechperson
Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Volkswirtschaftslehre (ECON), Prof. Dr. Kay Mitusch
Feinstaub kann sowohl natürliche als auch anthropogene (vom Menschen geschaffene) Ursachen haben. Zu den natürlichen Feinstaubquellen zählen Partikel von Vulkanen, Meeren, Wald- und Buschbränden, Bodenerosionen, Pollen, Sporen, Bakterien und Viren sowie Partikel aus abgestorbenen und abgeriebenen organischen Resten. Natürlicher Feinstaub kann ferner in Umwandlungsprozessen aus flüchtigen Emissionen von Pflanzen entstehen. Zu den anthropogenen Feinstaubquellen zählen der Verkehr, Kraft- und Heizwerke, Abfallverbrennungsanlagen, Heizungsanlagen, Schüttgutumschlag und verschiedene Bau- und Industrieprozesse [UBA09b]. Vom Menschen verursachte Feinstaubpartikel weisen in der Regel eine höhere Toxizität auf [ISAP07a].
Eine Quantifizierung der unterschiedlichen Feinstaubquellen ist nur schwer möglich, da die Höhe der Emissionen einer zeitlichen und räumlichen Variation unterliegt. Ferner können Feinstaubpartikel über weite Distanzen transportiert werden, was exakte Messungen erschwert. Nach Angaben des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) tragen in Deutschland insbesondere Industrieprozesse, der Verkehr und Haushaltsheizungen zu Feinstaubemissionen bei. Als weitere Emittenten werden Schüttgutumschlag, Landwirtschaft, mobile Maschinen, Bauwirtschaft und Mineralstoffindustrie aufgeführt. In Städten dominiert dem BMUV zufolge jedoch der Verkehr als Ursache der Feinstaubbelastung der Atemluft [BMUV08c].
Die Abbildung zeigt, dass die Gesamtstaubemissionen seit 1990 um 81 Prozent gefallen sind. Insbesondere die Emissionen der Energiewirtschaft und des verarbeitenden Gewerbes sind jeweils um über 98 Prozent zurückgegangen. Dies ist ähnlich wie entsprechende Entwicklungen bei den CO2-Emissionen zum großen Teil auf die Modernisierung und De-Industrialisierung der Wirtschaft der neuen Bundesländer nach der Wiedervereinigung zurückzuführen.
Entwicklung und Verursacher der Gesamtstaubemissionen zwischen 1990 und 2019; eigene Darstellung nach [UBA21k] (Grafik zum Vergrößern bitte anklicken)
Abb. 2: Staubemittenten 2019; eigene Darstellung nach [UBA21k] (Grafik zum Vergrößern bitte anklicken)Von den innerörtlichen Feinstaubemissionen des Straßenverkehrs entstehen nach einer Studie der Humboldt-Universität zu Berlin circa 50 Prozent durch den Treibstoffverbrauch von Fahrzeugen [ISAP07a]. Die Entstehung der Feinstaubpartikel ist auf unvollständige Verbrennungsprozesse im Motor des Fahrzeuges zurückzuführen. Weitere 25 Prozent der verkehrsbedingten Feinstaubemissionen sind der Studie zufolge auf die Entstehung durch Abrieb und Aufwirbelungen zurückzuführen. Partikel durch Abrieb lassen sich nicht vollständig vermeiden, da sie eine natürliche Begleiterscheinung einer mechanischen Reibung zwischen Reifen und Fahrbahnoberfläche sowie zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe darstellen. Durch das Beschleunigen, Rollen oder Bremsen von Fahrzeugen können zudem bereits am Boden abgelagerte Partikel wieder aufgewirbelt werden und zurück in die Atemluft gelangen.
Die restlichen 25 Prozent sind der Studie zufolge ferntransportierten Partikeln zuzuordnen, die ebenfalls dem Verkehr entstammen. Einer Studie der Organisation für internationale Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) aus dem Jahr 2020 zufolge könnte der Abrieb von Reifen, Bremsen und Straße die Auspuffgase als Hauptverursacher von Feinstaub in den kommenden Jahren ablösen. Wie viel Feinstaub ein Pkw verursacht, hängt von Faktoren wie seinem Gewicht, dem Fahrstil, den Bremsen, den Reifen und der Beschaffenheit der Straße ab. Laut der OECD Studie verursacht ein leichtes Elektrofahrzeug mit einer Reichweite von 160 Kilometer etwa 11-13 Prozent weniger PM2,5 als ein vergleichbares konventionelles Fahrzeug. Schwere Elektrofahrzeuge mit einer Reichweite von 500 Kilometer erzeugen hingegen 3 bis 8 Prozent mehr Feinstaub als ein konventionelles Fahrzeug der gleichen Klasse. [OECD20]
Die Höhe der vom Verkehr verursachten Feinstaubbelastung wird von einer Reihe weiterer Einflussfaktoren determiniert. So spielen die Fahrbahnbeschaffenheit und die Fahrweise eine zusätzliche Rolle. Durch eine flüssige Fahrweise können verstärkte Abriebemissionen, die beim Bremsen und Beschleunigen auftreten, vermieden werden.
