Wieso Nanopartikel messen?

Unser Experte Prof. em. Dr. Peter Gehr (Institut für Anatomie, Universität Bern) im Gespräch.

► Wo treten Nanopartikel auf?

Überall. Sie nehmen mit jedem Atemzug Millionen verschiedener Partikel auf. Die meisten davon sind Nanopartikel.

► Welche Arten von Nanopartikel ­ gibt es?

Bei Nanopartikeln müssen wir zwei Gruppen unterscheiden. Auf der einen Seite gibt es solche, die durch Verbrennungsprozesse entstehen. Es handelt sich um die Abgase, die durch den Straßenverkehr oder durch Heizanlagen erzeugt werden. Sie machen den größten Teil aus. Dann gibt es noch künstliche Nanopartikel wie Titaniumdioxid, Metalle, Metalloxide und Kohlenstoff-Nanoröhrchen.

► Und wieso sind Nanopartikel für uns schädlich?

Die größeren Partikel verhalten sich in einer biologischen Umgebung, beispielsweise im Menschen, anders als die Nanopartikel. Da sie so klein sind, gelangen die Nanopartikel, die wir einatmen, in den tiefsten Teil unserer Lunge, die Lungenbläschen. Nanopartikel haben die Eigenschaft, dass sie leicht in Zellen eindringen und durch Zellen und Gewebe dringen können. In den Luftbläschen gelangen sie so in die Blutgefäße und von da aus in den gesamten Organismus. Große Partikel können das nicht. Deshalb sind sie meiner Meinung nach so gefährlich im Vergleich zu großen Partikeln.

► Was sind die medizinischen Folgen?

Die bisher bekannte schädliche Folge ist die Zerstörung der Zelle. Oder dass die Nanopartikel in den Zellkern eindringen und das Erbgut schädigen können.Es kann auch zur unkontrollierten Zellteilung führen, was möglicherweise Krebs verursacht. Fachleute sprechen von der sogenannten „Gentoxizität“. Das bedeutet, dass Nanopartikel zu genetischen Schä den führen können. Allerdings muss dieses Gebiet noch weiter erforscht werden.

► Wieso ist es so wichtig, Nanopartikelmessungen in der Nähe von Menschen durchzuführen?

Wie der Name schon sagt, sind Nano- partikel so klein, dass sie kaum zu Boden sinken. Es sei denn, sie verklumpen; dann sinken sie sofort zu Boden und lagern sich ab. So sind sie in der Luft nicht mehr messbar. Auf der anderen Seite sind Nanopartikel viel träger als Gasmoleküle. Darum bleiben sie näher an ihrer Quelle. Die Konzentration von Nanopartikeln, die im Straßenverkehr entstehen, nimmt innerhalb weniger Meter stark ab, da sie sich so langsam von der Stelle bewegen. Wenn die Auswirkungen auf den Menschen überprüft werden sollen, muss untersucht werden, welche Nanopartikel in der direkten Umgebung einer Person vorhanden sind und in welcher Konzentration und Größe. Bei Messungen in größerer Entfernung sind viele Nanopartikel nicht mehr vorhanden.

Nanopartikel in öffentlichen Bereichen mit starkem  Straßenverkehr (Dieselruß)
Nanopartikeln an Lötarbeitsplätzen (Formaldehyd)
Nanopartikel an Schweißarbeitsplätzen (Metalloxide)
Nanopartikel an Büroarbeitsplätzen (Tonerstäube von Druckern und  Kopierern)

► Es gibt zwei Messverfahren: das Zählen von Nanopartikeln und die Massenmessung. Für gewöhnlich kommt die Massenmessung zum Einsatz. Wieso ist eine Massenmessung mit PM10 für Nanopartikel nicht aussagekräftig und wieso ist es wichtig, Nanopartikel zu zählen?

Die Befürworter von PM10-Messungen sind der Meinung, dass Messungen sehr einfach durchgeführt werden können, da sich überall Messstationen befinden. Aber: Wenn man die Massenmessung verwendet, werden Nanopartikel einfach nicht erfasst. Eine PM10-Messung liefert keinerlei Informationen über Nanopartikel. Nanopartikel können jedoch für den Organismus schädlicher sein als große Partikel, da sie beim Einatmen vergleichsweise einfach in Zellen, Gewebe und Blutgefäße gelangen können. Darum müssen Messungen in Körpernähe durchgeführt werden. Diese Belastung wird nur erfasst, wenn man die Anzahl der Nanopartikel misst.

► Könnten wir dann einfach ausgedrückt sagen, dass PM10 oder PM2,5 weiterhin wichtige Messverfahren bleiben, aber dass die Nanopartikelzählung als Ergänzung genauso wichtig ist?

Ja, das Nanopartikelzählen ist eine wichtige Ergänzung. Und meiner Meinung nach wird es PM10 wohl langfristig verdrängen. Der Grund ist ganz einfach, dass es neue Erkenntnisse darüber gibt, welche Partikel besonders schädlich sind. Heute weiß man, dass viele der großen Partikel, die mit PM10 erfasst werden, keine Gefahr für die Gesundheit darstellen. Dagegen sind es oft die sehr kleinen Kohlenstoffpartikel, die sogenannten Industrieruße, die die Probleme verursachen. Diese werden mit PM10 nur rudimentär gemessen. Mit der Nanopartikelzählung lässt sich hingegen die Luftqualität messen, indem die Industrieruße gezählt werden. Ein Beispiel: Auf vielen Stadtautobahnen gilt bei Inversionswetterlage eine Geschwindigkeitsbegrenzung von 80 km/h. Doch dies führte nur zu einem sehr geringen Rückgang von PM10 bei den Messungen. Ich glaube, dass bei Messung der Anzahl der Industrieruße, d. h. nicht einfach aller Nanopartikel der PM10-Fraktion, sondern der Industrieruß-Fraktion, deutlich größere Unterschiede festgestellt worden wären. Das Beispiel zeigt, dass die Partikelanzahl der geeignetere Parameter ist, um kritische Nanopartikel zu erfassen – und damit auch die bessere Grundlage für Entscheidungen.

► Und warum gibt es Emissions­ richtlinien für Kfz, die den Ausstoß von Nanopartikeln regulieren – aber keine Standards für Umgebungsluft?

Ich denke, dass es nicht allgemein bekannt ist, dass die Nanopartikelanzahl erfasst und auch ihre Größe leicht gemessen werden kann. Auf Knopfdruck ist ein Wert abrufbar, der sehr zuverlässig ist und im Sekundentakt aufgezeichnet wird. Und man kann in Räume und ins Freie gehen und in ein Auto steigen. Man kann beobachten, wie die Werte zunehmen und abnehmen. Darum ist das Partikelzählen ein großer Schritt in die richtige Richtung. Wir verfügen über ein sehr gutes Mittel, mit dem wir die Luftqualität messen können.

Testo Nanopartikel-Experte Prof. em. Dr. Peter Gehr

Prof. em. Dr. Peter Gehr vom Institut für Anatomie der Universität Bern

Professional Committees:

Committee for Environmental Sciences and Teaching.
Representative of the Faculty of Medicine at the University of Berne.
President of the committee for pre-clinical affairs.
Institute for Environmental Medicine Lucerne, Scientific counsellor.
President of Foundation Gen Suisse.

Member of following Professional Organizations:

International Society for Aerosols in Medicine (ISAM)
American Thoracic Society (ATS)
European Respiratory Society (ERS)
Swiss Society for Optics and Microscopy (SSOM)
International Society for Stereology (ISS)
Clinical Research Foundation for the Promotion of Oral Health (SKF)

Hier erhalten Sie mehr Informationen zur Nanopartikelmesstechnik von Testo