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Stickoxide

Stickoxide sind unsichtbar, aber von großer Wirkung, wenn sie beispielsweise aus dem Auspuff unserer (Diesel-)Autos kommen. Aber was genau sind Stickoxide eigentlich? Und welche Rolle spielen sie?

Von Annika Franck

Was sind Stickoxide?

Mit dem Begriff Stickoxide – auch NOx genannt – werden chemische Elemente bezeichnet, die sich aus Stickstoff (N) und Sauerstoff (O) zusammensetzen. In der Diskussion um saubere Luft sind mit dem Begriff meist Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid gemeint, weil diese beiden Stickstoff-Verbindungen dabei eine Rolle spielen.

Stickstoffmonoxid ist ein farbloses, giftiges Gas und es reagiert an der Luft schnell zu Stickstoffdioxid. Stickstoffdioxid wiederum – abgekürzt NO2 – ist ein rotbraunes, giftiges Gas mit stechendem Geruch.

Wie wirkt Stickstoffdioxid?

In der Regel entstehen Stickoxide nicht natürlich – Ausnahme sind Gewitter, bei denen entsteht Stickstoffdioxid. Stickoxide allgemein entstehen hauptsächlich bei Verbrennungsprozessen, vor allem in Diesel-Motoren.

Der Straßenverkehr hat mit insgesamt 34 Prozent laut Umweltbundesamt den größten Anteil an ihrer Entstehung. Es folgen Kraftwerke, Raffinerien und Zechen (25 Prozent), Industrie (15 Prozent), Landwirtschaft (11 Prozent), Heizungsanlagen, Öfen und Kamine (5 Prozent) und Schiffe, Züge und Flugzeuge (4 Prozent).

Bei der Verbrennung im Motor entsteht zunächst Stickstoffmonoxid (NO). Das NO reagiert mit dem Ozon (O3) in der Luft dann zu Stickstoffdioxid (NO2). Dieses NO2 ist ein Reizgas, kann aber auch Umwelt und Pflanzen schädigen. Es trägt zum sauren Regen bei und damit zur Versauerung des Bodens, weil sich die Substanzen im Boden anreichern.

Pflanzen bekommen gelbe und schwarze Flecken, ihr Wachstum verringert sich, weil die Nährstoffaufnahme im sauren Boden gehemmt ist. Stickoxide sind aber auch problematisch für die menschliche Gesundheit.

Bedeutung von Stickoxid für den Menschen

Für den Menschen spielt Stickstoffdioxid eigentlich drei Rollen:

1. NO2 gilt als Indikator für die Luftqualität allgemein. Das heißt: Sind die Stickoxid-Werte – vor allem NO2 – hoch, lässt sich daraus ableiten, dass die Luftqualität insgesamt problematisch ist.

2. Stickstoffdioxid ist ein Reizgas, das tief in die Lunge eindringt. Dort kann es die Schleimhaut reizen und in der Bronchialschleimhaut sowie in den Lungenbläschen Entzündungen auslösen. Auch die Augen können mit Reizungen reagieren. Problematisch ist NO2 vor allem für ältere Menschen, für Kinder und für Menschen, die schon eine Atemwegserkrankung haben. "Wir wissen schon viel über die kurzfristigen gesundheitlichen Auswirkungen von Stickstoffdioxid", erklärt die Umweltmedizinerin Barbara Hoffmann von der Uniklinik Düsseldorf.

Bei den Langzeitwirkungen sehe es anders aus, betont Hoffmann: "Wir können davon ausgehen, dass NO2 auch langfristig eigene gesundheitliche Auswirkungen hat." Wer NO2 ausgesetzt ist, hat eine höhere Wahrscheinlichkeit, mehr Lebenszeit zu verlieren als Menschen, die dieser Belastung nicht ausgesetzt sind.

Außerdem sehen Wissenschaftler Zusammenhänge mit Atemwegserkrankungen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Stoffwechselerkrankungen. Und es gibt deutliche Hinweise, dass beispielsweise Diabetes durch NO2 ausgelöst werden kann.

Langzeitfolgen noch nicht ausreichend erforscht

Gesichert sind die Erkenntnisse zu den Langzeitfolgen bisher (2018) nicht. Es fehlen noch große, aussagekräftige Studien: Sogenannte Kohorten-Studien, in denen man Menschen über einen langen Zeitraum in ihrem Lebensumfeld beobachtet und dann vergleicht, welche Krankheiten Menschen entwickeln, die einer hohen Belastung ausgesetzt sind im Vergleich zu denen, die etwa an ihrem Wohnort nur eine geringe Belastung haben.

3. Stickoxide sind eine sogenannte Vorläufersubstanz von Feinstaub und Ozon. Das bedeutet, ihre Entstehung ist eine Vorstufe für Feinstaub und Ozon. Dafür reagiert das NO2 mit dem Ammoniak aus der Luft. "In der Stadt stammt das Ammoniak vor allem aus Benzin-Motoren mit 3-Wege-Katalysatoren oder aus Dieselmotoren mit SCR-Katalysatoren", erklärt der Klimaexperte Robert Wegener vom Forschungszentrum Jülich. Auf dem Land stamme das Ammoniak überwiegend aus der Landwirtschaft.

Aus Ammoniak und NO2 entsteht sogenannter sekundärer Feinstaub. Im Sommer tragen Stickoxide außerdem zur Ozon-Bildung (Sommer-Smog) bei, was ebenfalls ein Reizgas ist und wiederum ein Gesundheitsrisiko darstellt.

Grenzwerte schützen nur bedingt

Die EU-weiten Grenzwerte für Stickoxide liegen bei einem Jahres-Mittelwert von 40 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft. Zudem gilt, dass das Ein-Stunden-Maximum von 200 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft nur 18-mal im Jahr überschritten werden darf.

An vielen Messpunkten vor allem in Städten werden Grenzwerte regelmäßig überschritten. Über die ganze Bundesrepublik verteilt gibt es ein Netz von ausgewählten offiziellen Messstationen, in denen Werte von Schadstoffen wie Feinstaub, Stickstoffdioxid und Ozon erhoben werden. Die Messorte werden so ausgewählt, dass sie repräsentativ sind – die Werte lassen sich also auf andere Orte mit ähnlich viel Verkehr und ähnlicher Bebauung übertragen.

Zusätzlich gibt es Messstationen, an denen die sogenannte Hintergrundkonzentration ermittelt wird – also der Gehalt von Schadstoffen, der auch ohne erhebliche Einträge durch Verkehr, Industrie oder Landwirtschaft vor Ort herrscht.

Unterschiedliche Grenzwerte gibt es, weil es sowohl kurzfristige als auch langfristige gesundheitliche Folgen der Schadstoff-Exposition gibt. Allerdings sind sich Wissenschaftler grundsätzlich einig, dass auch unterhalb dieser Grenzwerte Folgen für die Gesundheit entstehen können. Bisher gibt es keine Hinweise darauf, dass ab einem bestimmten NOx-Wert keine gesundheitlichen Folgen mehr zu befürchten sind.

Jeder einzelne kann sich nur wenig vor Stickoxiden schützen. Atemmasken sind unpraktisch und schließen nicht dicht genug ab, um das Einatmen der Schadstoffe zu verhindern. Für Fußgänger, Radfahrer und Jogger gilt, dass sie – wenn möglich – auf Nebenstraßen ausweichen und stark befahrene Straßen meiden sollten. In Nebenstraßen ist die Schadstoff-Konzentration insgesamt deutlich niedriger. Wer an einer viel befahrenen Straße wohnt, sollte vor allem in Stoßzeiten besser nach hinten raus lüften.

Autofahrer sind oft ebenfalls erheblichen Belastungen ausgesetzt, vor allem, wenn sie im Stau stehen. Denn im Fahrzeug sind die Stickoxid-Werte ähnlich wie draußen auf der Straße. Spezielle Filter mit Aktivkohle können aber durchaus eine Schadstoffreduktion erreichen.

(Erstveröffentlichung: 2018. Letzte Aktualisierung: 11.07.2018)