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31.01.2018 | Stickstoffoxide | Im Fokus | Onlineartikel

Fragen und Antworten zu Stickoxiden

Autor:
Christiane Köllner

Dieselaffäre, Kartellvorwürfe, jetzt Abgastests an Affen und Menschen: Die negativen Schlagzeilen aus der Autobranche reißen nicht ab. Im Fokus stehen dabei immer wieder Stickoxide. Was Sie über NOx wissen müssen, haben wir für Sie zusammengefasst.

Die Abgas-Affäre ist um ein absonderliches Kapitel reicher: Nach Berichten der "New York Times" ließ die Autolobby-Initiative EUGT in den USA Affen Dieselabgase einatmen, um deren Harmlosigkeit zu beweisen. Wie auch bekannt wurde, hat der Verband ebenfalls einen Versuch mit Menschen finanziert, bei dem sich Probanden dem Gas Stickstoffdioxid ausgesetzt haben. 

Stickoxide – vor allem Stickstoffdioxide – sind in den letzten Jahren durch den Dieselgate zum Inbegriff schlechter Luft geworden. Wie gefährlich ist das Reizgas aber? Was kann getan werden, um die NOx-Belastung zu verringern? Anlässlich der aktuellen Diskussion um Dieselabgas-Tests haben wir für Sie die wichtigsten Fragen und Antworten rund um das Thema Stickoxide zusammengestellt. 

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Was ist über die US-Tierversuche mit Dieselabgasen bekannt?

Um die Unschädlichkeit von Dieselabgasen zu demonstrieren, sind zehn Affen gezielt mit Schadstoffen ausgesetzt worden, wie die "New York Times" unter Berufung auf Gerichtsunterlagen und Regierungsdokumente berichtete. Demnach wurden die Tiere 2014 vier Stunden lang in Räumen mit Auspuffgasen eines – mit manipulierter Abgastechnik ausgestatteten – VW-Beetle eingesperrt. Eine von Volkswagen, Daimler und BMW finanzierte Lobby-Initiative, die im Sommer 2017 aufgelöste Europäische Forschungsvereinigung für Umwelt und Gesundheit im Transportsektor (EUGT), habe die Untersuchung in einem Forschungslabor im amerikanischen Albuquerque in Auftrag gegeben. Federführend sei VW gewesen. Der Wolfsburger Konzern bestätigte die Auftragsvergabe und hat sich für die Abgas-Experimente an Affen entschuldigt. VW kündigte an, in Zukunft auf Tierversuche zu verzichten. Der Konzern hat auch bereits personelle Konsequenzen gezogen: Thomas Steg, Leiter der Konzern-Außenbeziehungen und Nachhaltigkeit, wurde beurlaubt.

Handelt es sich bei den Abgastests an Affen um einen Einzelfall?

"Grausame und absurde Tierversuche wie die Dieseltests sind in Deutschland an der Tagesordnung", sagt Dr. med. vet. Corina Gericke, stellvertretende Vorsitzende des Vereins Ärzte gegen Tierversuche. Nach Angaben des Ministeriums für Ernährung und Landwirtschaft seien in Deutschland 2016 1.798 Affen für toxikologische Versuche verwende worden. Aus Sicht von Ärzte gegen Tierversuche könnten solche Affenstudien keine auf den Menschen übertragbare Forschungsergebnisse liefern.

Was wurde an Uniklinik RWTH Aachen genau untersucht?

Das Institut für Arbeits-, Sozial- und Umweltmedizin der Uniklinik RWTH Aachen hat in den Jahren 2013 und 2014 eine Studie zum Thema NO2 (Stickstoffdioxid) durchgeführt (Titel: Biological effects of inhaled nitrogen dioxide in healthy human subjects), die von der EUGT gefördert und 2016 unter Hinweis auf den Förderer publiziert wurde. Demnach sind am Universitätsklinikum Aachen 25 Personen untersucht worden, nachdem sie jeweils über mehrere Stunden NO2 in unterschiedlichen Konzentrationen eingeatmet hätten. Der Studie liegt ein Forschungsantrag aus dem Jahr 2012 zugrunde, der von der Ethikkommission der Uniklinik RWTH Aachen geprüft und genehmigt worden war. Anlass für die Studie war eine Diskussion um die Absenkung der sogenannten Maximalen Arbeitsplatz-Konzentration (MAK) für NO2. Das Institut erklärte, die Studie befasse sich inhaltlich nicht mit der Dieselbelastung von Menschen und stehe in keinem Zusammenhang mit dem in der "New York Times" zitierten "Affenversuch". Die Studie sei zudem lange vor Bekanntwerden des Dieselskandals initiiert und durchgeführt worden.

Was sind Stickstoffoxide (NOx)?

"Die Stickoxide NO und NO2 sowie in Spuren weitere Oxide des Stickstoffs entstehen bei hohen Verbrennungstemperaturen durch Oxidation des in der Luft enthaltenen Stickstoffs zunächst zu NO", erklärt Springer-Autor Kai Borgeest im Kapitel Schadstoffe und ihre Wirkung aus dem Buch Manipulation von Abgaswerten. Sie entstehen laut Borgeest vor allem im Dieselmotor, in geringerem Maße auch in Ottomotoren mit Direkteinspritzung. Andere Motoren seien weniger betroffen. "NO ist ein Blutgift, es ist kurzlebig und wird bei nicht zu hohen Temperaturen im Abgastrakt oder in der Luft größtenteils zu NO2 oxidiert. Das stechend riechende NO2 reizt die Atemwege, trägt zum sauren Regen bei und katalysiert im Sommer die Bildung atmosphärischen Ozons (O3), eines starken Reizgases", so der Springer-Autor weiter.

Woher stammen Stickstoffoxide?

"Stickstoffoxide entstehen als Produkte unerwünschter Nebenreaktionen bei Verbrennungsprozessen", schreibt das Umweltbundesamt. Die Hauptquellen von Stickstoffoxiden seien Verbrennungsmotoren und Feuerungsanlagen für Kohle, Öl, Gas, Holz und Abfälle. In Ballungsgebieten sei der Straßenverkehr die bedeutendste NOx-Quelle.

Wie wirken sich Stickstoffoxide auf die menschliche Gesundheit aus?

Glaubt man der Studie der Uniklinik RWTH Aachen, dann konnten für die 25 Probanden bei einer dreistündigen Exposition mit drei Konzentrationen von NO2 "keine signifikanten Auswirkungen auf die Lungenfunktion" festgestellt werden. Die Autoren der Studie weisen in ihrem Bericht aber auch explizit darauf hin, dass die Ergebnisse anders ausfallen könnten, wenn Menschen längerfristig dem Reizgas ausgesetzt seien. In einer Pressemitteilung heißt es: "Die Studie kann lediglich eine belastbare Aussage zu Kurzzeiteffekten durch NO2 treffen. Sie gibt keine Aussagen zu Langzeitbelastungen aus der Umwelt oder zu Langzeitbelastungen gegenüber Mischexpositionen oder Dieselexpositionen aus der Umwelt".

Allerdings nennen Mediziner am Helmholtz Zentrum München bereits als Folgen einer kurzfristigen Exposition mit Stickstoffdioxid erhöhte Sterblichkeit, Krankenhauseinweisungen sowie einem erhöhten Risiko für die Atemwegsgesundheit. Neuere epidemiologische Studien lieferten darüber hinaus immer mehr Belege für den Zusammenhang von Langzeitexposition gegenüber NO2 mit Lungenerkrankungen und vorzeitiger Mortalität, so die Münchner Mediziner. Auch Diabetes, Herzinsuffizienz oder Schlaganfälle könnten in Zusammenhang mit der Stickstoffdioxidbelastung stehen. Das Umweltbundesamt weist zudem daraufhin, dass die in der Umwelt vorkommenden Stickstoffdioxid-Konzentrationen vor allem für Asthmatiker ein Problem seien. 

Die Biochemikerin und Toxikologin Professor Dr. Andrea Hartwig, geschäftsführende Direktorin des Instituts für Angewandte Biowissenschaften des KIT, hat jedoch kürzlich in einem Vortrag auf der 2. Tagung "Motorische Stickoxidbildung" in Ettlingen darauf hingewiesen, dass die Krankheitsanfälligkeit unter derzeitigen Umweltbedingungen in industrialisierten Ländern schwer von anderen Einflussfaktoren abzugrenzen und daher mit großen Unsicherheiten verbunden sei. Die Beurteilung, ob bereits ab 40 µg/m³ NO2 (Jahresmittelwert für die NO2-Konzentration in der Außenluft) eine eindeutig quantifizierbare erhöhte Krankheitsanfälligkeit auftritt, sei aufgrund zahlreicher "Störfaktoren" mit mehr oder weniger großen Unsicherheiten behaftet. Hierzu gehörten insbesondere weitere Luftschadstoffe wie PM2,5, aber beispielsweise auch der soziale Status verbunden mit weiteren Risikofaktoren.

Was kann verkehrsseitig getan werden, um die NOx-Belastung zu verringern?

Saubere Dieselmotoren sind zwar technisch möglich – auch unter RDE-Bedingungen – aber die Entwicklungskosten für eine verbesserte Abgasreinigung machen ihn immer teurer. Mit RDE wird für den Diesel die Abgasnachbehandlung komplizierter und eine Kombination aus Speicherkat und SCR-System wahrscheinlich obligatorisch, um unter allen Randbedingungen die NOx-Grenzwerte einzuhalten. Um die Attraktivität des Dieselmotors zu erhalten, setzen zum Beispiel Wissenschaftler der TU Dresden auf innermotorische Maßnahmen zur Schadstoffreduktion. Neben den aktuell in Serien eingesetzten Technologien – wie der Abgasrückführung – ist für sie die Wassereinspritzung eine mögliche Alternative. Auch Untersuchungen mit Oxymethylendimethylether (OME) würden laut der Dresdener Forscher zeigen, dass sich OME 3-6 sehr gut eigne, um den dieseltypischen PM-NOx-Trade-off aufzulösen, wie sie im Artikel OME als Kraftstoffersatz im Pkw-Dieselmotor aus der MTZ 12/2017 erklären. Daneben liegt noch Potenzial zur Stickoxidminderung in einem verbesserten Verkehrsfluss. 

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Die Hintergründe zu diesem Inhalt

2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

Schadstoffe und ihre Wirkung

Quelle:
Manipulation von Abgaswerten

01.12.2017 | Entwicklung | Ausgabe 12/2017

OME als Kraftstoffersatz im Pkw-Dieselmotor

01.04.2016 | Titelthema | Ausgabe 4/2016

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Quelle:
Handbuch Dieselmotoren

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