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Air pollution of particulate matter (PM) from traffic emissions has a significant impact on human health. Risk assessments for different traffic participants are often performed on the basis of data from local air quality monitoring stations. Numerous studies demonstrated the limitation of this approach. To assess the risk of PM exposure to a car driver more realistically, we measure the exposure to PM in a car cabin with a mobile aerosol spectrometer in Frankfurt am Main under different settings (local variations, opened versus a closed window) and compare it with data from stationary measurement. A video camera monitored the surroundings for potential PM source detection. In-cabin concentrations peaked at 508 µg m−3 for PM10, 133.9 µg m−3 for PM2.5, and 401.3 µg m−3 for coarse particles, and strongly depended on PM size and PM concentration in ambient air. The concentration of smaller particles showed low fluctuations, but the concentration of coarse particles showed high fluctuations with maximum values on busy roads. Several of these concentration peaks were assigned to the corresponding sources with characteristic particle size distribution profiles. The closure of the car window reduced the exposure to PM, and in particular to coarse particles. The mobile measured PM values differed significantly from stationary PM measures, although good correlations were computed for finer particles. Mobile rather than stationary measurements are essential to assess the risk of PM exposure for car passengers.
Es ist wissenschaftlich belegt, dass hohe Feinstaubbelastungen direkt mit gesundheitlichen Schäden vergesellschaftet sind. Insbesondere in Städten, in denen die Konzentrationen besonders hoch sind, stellt dies ein ernstzunehmendes Problem dar . Ein wesentlicher Beitrag der Feinstaubbelastung ist auf anthropogene Prozesse und insbesondere auf verkehrsbedingte Emissionen zurückzuführen. Hierbei sind Abgase aus Verbrennungsmotoren sowie Brems- und Reifenabrieb zu nennen.
Für die gesundheitliche Risikobewertung einzelner Verkehrsteilnehmer werden mehrheitlich Daten stationärer Messnetzwerke herangezogen. Die Aussagekraft dieser Daten für diesen Zweck wird jedoch mitunter kritisch bewertet.
Um die Feinstaubexposition gegenüber einem Fahrzeuginsassen realistischer beurteilen zu können, erfolgt die Messung der Feinstaubkonzentration im Innenraum eines PKW mit einem mobilen Aerosolspektrometer und GPS-gestützter Standortbestimmung in Frankfurt am Main. Hierbei werden die Konzentrationen für die Partikelfraktionen PM10, PM2,5, PM1 und PMcoarse unter unterschiedlichen Bedingungen kontinuierlich gemessen.
Neben einem Vergleich der mobil gemessenen Feinstaubkonzentrationen mit Daten des stationären Messnetzwerks, werden auch lokale Konzentrationsvariationen sowie Expositionsdifferenzen zwischen Fahrten mit geöffnetem und geschlossenem Fenster analysiert.
Um einzelne Feinstaubquellen identifizieren zu können, wird die Fahrzeugumgebung mit einer Videokamera überwacht.
Im Fahrzeuginnenraum wurden Spitzenkonzentrationen von 508 µg m-3 für PM10, 133,9 µg m-3 für PM2,5, 122,9 µg m-3 für PM1 und 109,8 µg m-3 für PMcoarse (2,5-10 µm) erreicht. Die Konzentration und die Partikelgrößenverteilung im Fahrzeuginnenraum waren stark von der Umgebungsluft abhängig. Die Konzentration feinerer Partikel (PM2,5, PM1) zeigte nur geringe Schwankungen innerhalb der Stadt mit einigen signifikanten Spitzen in der Innenstadt und auf stark befahrenen Straßen. Im Gegensatz dazu wies die PMcoarse-Konzentration starke Schwankungen auf. Die höchsten Werte wurden ebenfalls in der Innenstadt und auf stark befahrenen Straßen gemessen. Durch Analyse des Videomaterials war es möglich, einige Konzentrationsspitzen mit ihren charakteristischen Partikelgrößenspektren den jeweiligen Quellen zu zuordnen.
Die absoluten Partikelkonzentrationen unterschieden sich signifikant zwischen den mobilen und den stationären Messungen, obwohl für feinere Partikel gute Korrelationen beobachtet werden konnten. Insbesondere die bei geöffnetem Fenster gemessenen Fahrzeuginnenraumkonzentrationen waren für alle Partikelgrößen deutlich höher als die entsprechenden Werte der Messstation. Schließlich erfolgte ein direkter Vergleich der Feinstaubkonzentrationen im Fahrzeug zwischen Fahrten mit geöffnetem und geschlossenem Fenster. An jedem Tag wurde nach dem Schließen des Fensters eine Konzentrationsreduktion bei allen Größenfraktionen beobachtet. Grobe Partikel (2,5-10 µm) wurden um 87,9 bis 97,4 %, feinere Partikel (1-2,5 µm) um 77,9 bis 88,2 % und die feinsten Partikel (<1 µm) um 13 bis 52 % reduziert.
Nach Interpretation der vorliegenden Daten sind mobile Messungen für eine Risikoanalyse der Feinstaubexposition auf einen Fahrzeuginsassen unerlässlich. Die Partikelkonzentration im PKW war über alle Fahrten hinweg mäßig bis hoch, wobei die Konzentration von groben Partikeln leicht durch Schließen des Fensters und Nutzung der Klimaanlage reduziert werden konnte. Die Konzentration der feineren Partikel konnte durch diese Maßnahmen nur geringfügig herabgesetzt werden.
Basierend auf den vorliegenden Ergebnissen sollte in zukünftigen Studien auf die Quantifizierung ultrafeiner Partikel eingegangen werden sowie eine ergänzende chemische Analyse der Partikel erfolgen.