Luft und Gesundheit

In Literatur und bildender Kunst ist nicht die Luft, sondern ihr Synonym, der Wind, Gegenstand künstlerischer Darstellungen. Die Künstler greifen seine belebende Wirkung auf und wir erhalten überraschende Hinweise auf den Ursprung und das Geheimnis frischer Luft. Die Luftqualität wechselt von Ort zu Ort. Nach Beschreibung und Beurteilung der Luftschichten der Atmosphäre richtet sich der Blick auf die Atemwege des Menschen bis hinein in die Lungenbläschen. Mit dem Übergang der Luft aus der Atmosphäre in den Organismus überschneiden sich die als zuständig erachteten Disziplinen von Umweltschutz und Medizin. Begriffe aus beiden wie „Schadstoff“ oder „Noxe“ werden gegenübergestellt. Die Luft hat Einfluss auf unsere Behaglichkeit. Dabei wird das Umgebungsklima von drei übergeordneten Wirkkomplexen bestimmt: Temperatur, Strahlung und Lufthygiene. Es zeigt sich, dass der Mensch sehr unterschiedlich auf Veränderungen des Kleinklimas in seiner Umgebung reagiert, für Klimatechniker eine besondere Herausforderung bei der Planung von Klimaanlagen. Lufthygiene ist eine Dauerthema seit dem Aufschwung der Industrie im 19. Jahrhundert. Die Verkündung der Gewerbefreiheit nach der Französischen Revolution verlieh der Entwicklung der Industrie einen kräftigen Schub. Das „Great Smog“-Ereignis im Jahr 1952 in London markiert den Höhepunkt ungezügelter Luftverschmutzung in Europa. Seither engen Gesetze den Emissionsspielraum ein. Es kann über ein Geflecht von Gesetzen berichtet werden, das den Bürger schützt, ihn aber auch selbst in den Umweltschutz mit einbezieht.

Bundes-Immissionsschutzgesetz und Kreislaufwirtschaftsgesetz sind die Basisgesetze des Umweltschutzes. Dabei ist die Luft nur eines von mehreren schützenswerten Umweltgütern. Den Schutz der Außenluft stellen nachgeschaltete Verordnungen und Verwaltungsvorschriften sicher, deren große Zahl allein schon die Komplexität der Aufgabe verdeutlicht. In der Luft im Freien sind alle Bürger*innen durch die Verordnung über Luftqualitätsstandards und Emissionshöchstmengen der 39. BImSchV geschützt. Die nach der Verordnung überwachten Schadstoffe und ihre Höchstkonzentrationen in der Luft werden ebenso vorgestellt wie die landesweiten Messnetze zur Überwachung der Grenzwerte. Ein besonderes Thema ist die Immission aus Industrieschornsteinen. Dazu wird die zuständige Verwaltungsvorschrift „Technische Anleitung Luft“ analysiert und gezeigt, wie der Schutz der Nachbarschaft mithilfe einer Ausbreitungsrechnung sichergestellt wird. Die Überwachung der Luft am Arbeitsplatz hat Pionierfunktion in der Luftreinhaltung. Die Zusammenarbeit von Medizin und Politik offenbart eine über viele Jahre währende Erfolgsgeschichte. Symbolisiert werden beide Bereiche durch die Maximale Arbeitsplatzkonzentration aufseiten der Medizin und die Arbeitsplatzgrenzwerte aufseiten der Politik. Wegen ihrer Bedeutung für die Gesundheit aller Menschen werden im Folgenden Meilensteine in der Entwicklung beider Bereiche beschrieben und tabellarisch und gut überschaubar dargestellt. Eingegliedert in diese Betrachtung ist der Umgang mit gefährlichen, krebserregenden Arbeitsstoffen.

Die Luft ist ein Stoff mit faszinierenden Eigenschaften. Die freie Beweglichkeit der Moleküle, ihre kleine Masse, die Fluideigenschaft des Mediums werden ebenso beleuchtet wie die daraus abgeleiteten Gesetze der Strömungsmechanik und Thermodynamik. Eine zentrale Eigenschaft der Luft, die Ausdehnung bei Wärmezufuhr, lernen wir als Motor des Wettergeschehens kennen. Der Energieeintrag der Sonne wird mit dem Energiebedarf des Menschen und seiner Kulturgüter verglichen. Die Luftbestandteile Sauerstoff, Kohlendioxid, Stickstoff, Wasserdampf und Aerosol haben jeweils eigene Wirkungen auf die Atemwege. Wir sehen, wie bei jedem Atemzug die Luft aufbereitet werden muss, ehe die roten Blutkörperchen sich den Sauerstoff herausfiltern können. Der Transport der Sauerstoffmoleküle endet in den abnehmenden Körpergeweben. Für eine ausreichende Sauerstoffversorgung muss unsere Atempumpe am Limit arbeiten. Der thermische Antrieb der globalen Zirkulation startet in der äquatorialen Tiefdruckrinne und reicht bis zu den Jetstreams der 60. Breitengrade. Auf lokaler Ebene können wir beobachten, wie örtliche Winde durch tageszeitlich wechselnden Energieeintrag der Sonne ausgelöst werden. Die Zirkulationsströme garantieren uns durch großräumige Vermischung überall auf der Welt gleiche Luftzusammensetzung und damit volle Beweglichkeit auf der Erde.

Am Anfang steht die Definition des Raumbegriffs. Die Atmosphäre wird als ein nach oben offener Raum verstanden, den die Strahlen der Sonne unterschiedlich erwärmen. Dabei entstehen Räume, die nach den Vorgaben der Klimaklassifikation bezeichnet werden. Eine weitere Unterteilung ergibt aus der geografischen Lage für Räume mit einheitlichem Klima, in denen sich darüber hinaus einheitliche soziale und wirtschaftliche Strukturen entwickelt haben. Bekannt ist unter diesem Gesichtspunkt das Rhein-Main-Gebiet alsr Raum Frankfurt. Der Vergleich zwischen Erholungsgebieten am Rande von Ballungsräumen und reinen Luftkurorten zeigt deren jeweilige Besonderheiten. An dieser Stelle wird auch die Frage beantwortet, warum von Bioklima und Biowetter gesprochen werden kann, nicht aber von Bioluft. Grundlage für die Gestaltung neuer Lebensräume ist das Baugesetzbuch. Es wird gezeigt, wie viele Einfluss nehmende Gesetze in die Bauleitplanung eingehen. Die Möglichkeiten zur Bürgerbeteiligung werden diskutiert. Für Innenräume zeigen praktische Beispiele den schnellen Umschlag von gesunder zu verbrauchter Innenraumluft an, beispielsweise während einer Familienfeier mit Adventskranz.

Nach einem Überblick über natürliche und anthropogene Schadstoffquellen werden die thermischen und mechanischen Ablösemechanismen für Dämpfe, Staub und Flüssigkeitstropfen beschrieben. Dazu wird die Frage nach der kleinstmöglichen Partikelgröße eines primär erzeugten Aerosols beantwortet. Die Bedeutung von Trenn- und Schließvorgängen für die Staubablösung wird eingeordnet. Zum Schluss wird die Frage beantwortet, wie hoch der Schornstein eines Kraftwerkes sein muss, um die Menschen in seiner Umgebung vor Immissionen schützen zu können. Die dazu notwendige Ausbreitungsrechnung für Emissionen wird erläutert. Die Möglichkeit zur Installation einer Referenzimplementierung wird aufgezeigt.

Die in der Atmosphäre ablaufenden physikalischen und chemischen Grundprozesse werden beschrieben, dabei gilt die Aufmerksamkeit besonders den chemischen Elementen, die aus dem Meerwasser in die Atmosphäre aufgestiegen sind. Der Beitrag des Sonnenlichts beim Abbau chemischer Substanzen wird bewertet. Chemische Radikale spielen dabei eine zentrale Rolle, sie sind auch für die Lebensvorgänge beim Menschen von Bedeutung. Die Erscheinungsformen von Wasser in der Atmosphäre halten viele Überraschungen bereit. Wasser nimmt unter den Luftbestandteilen eine Sonderstellung ein, auch die Regenbildung erfolgt unter ungewöhnlichen Bedingungen. Es ist spannend zu sehen, wie sich die Anomalie des Wassers auf der Erde in der Atmosphäre fortsetzt. Am Schluss folgt ein Beitrag zur Bildungsdynamik von Staub. In der Atmosphäre existieren nebeneinander zwei Herkunftsarten. Im Bild wird gezeigt, woran jede Staubart zu erkennen ist.

Eine Immission entfaltet erst nach dem Absetzen der Schwebstoffe auf Oberflächen ihre gefährliche Wirkung. Es wird gezeigt, welche Kräfte zwischen Schwebstoff und Oberfläche wirken. Als Beispiel dient das Phänomen weißer und schwarzer Wände. Der Schadstoffeintrag aus der Nachbarschaft kann durch eine Ausbreitungsrechnung ermittelt werden. Als Ergebnis ergibt sich die Belastung durch Schadgas, Staub und Geruch. Der Weg zu Informationen über örtliche Hotspots in Wohngebieten wird beschrieben. Innenräume haben eine hohe Clearingleistung und werden in das Sicherheitskonzept der Feuerwehr einbezogen. Luftfilter werden für viele Anwendungen gebaut, hier werden Partikel- und Gasfilter vorgestellt. Es zeigt sich, dass eine zentrale Raumluftaufbereitung sich zwar hoher Wertschätzung erfreut, auch konditionierte Luft nach Bedarf liefert, andererseits aber hohe Raum-, Energie- und Wartungskosten verursacht. Mobile Luftreiniger zeigen sich als preiswerte Alternative mit Einschränkung. Ein Blick auf die Abscheidung von Schadstoffen in der Lunge zeigt die Perfektion und den Umfang der Schadstoffabwehr. Der Mechanismus offenbart auch die Schwachstellen des Systems, die durch gezielte Vorsorge umgangen werden können.

Ein großer Anteil unseres Körpergewichts entfällt auf Flüssigkeiten außerhalb der Körperzellen. Zu den Trägern solcher Flüssigkeiten gehören die Schleimhäute der Atemwege, deren Funktion abschnittsweise beschrieben wird. Schleimhäute gleichen den Wasserverlust beim Atmen aus. Wir erfahren, wie der Elektrolytgehalt der Körperflüssigkeit das Durstgefühl steuert. Die oberen Atemwege sind die Eingangspforte für Schadstoffe und Mikroorganismen aus der Luft. Der erste Körperkontakt der Noxen findet mit der feuchten Schleimhaut statt. Die bereitstehende Immunabwehr mit ihren Komponenten wird anschaulich beschrieben, ebenso die Schleim- und Speichelproduktion, die Ausschüttung von Immunstoffen aus Mandeln und Mundspeicheldrüsen, die mechanische Entfernung abgeschiedener Noxen, das Abfangen von Antigenen. Auf die Problematik der gemeinsamen Nutzung von Mund- und Rachenraum als Zuleitungsorgan für Luft und Speise wird ausführlich eingegangen und der Rachen als Schwachstelle der Immunabwehr erkannt. Die zur Abwendung von Infektionen in diesem Bereich entwickelte Vorsorge zum Schutz der oberen Atemwege wird vorgestellt. Die ICD-Klassifikation informiert über die Zahl der Krankheitsbilder. Während im Bereich der oberen Atemwege 17 Krankheiten kodiert sind, steigt die Zahl in den unteren Atemwegen auf 90 an.

.

Welcher Arzt ist für die Behandlung der oberen Atemwege zuständig? Dazu gibt die Beschreibung einer 10-jährigen Odyssee von Arzt zu Arzt wegen einer schmerzhaften Erkrankung im Bereich des Zahnfleisches mit filmreifen Begegnungen Auskunft. Erst nach einer überraschenden Wende zum Besseren und vollkommener Heilung konnte das vorliegende Buch fertiggestellt werden. Insofern hat der Text einen autobiografischen Hintergrund. Das Eintauchen in die Disziplinen Medizin und Umweltrecht kommt nicht ohne die dort etablierten Bezeichnungen aus. Die vom Verfasser am häufigsten genutzten Glossare im Internet wurden separat zusammengestellt. Am Schluss werden die Beiträge gesellschaftlich dominanter „Kümmerer“ um saubere Luft gewürdigt.