Gesundheitsrisiko dicke Luft: Feinstaub und Asthma

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1 Gesundheitsrisiko dicke Luft: Feinstaub und Asthma Adjunct. Prof. Dr. Annette Peters Helmholtz Zentrum München German Research Center for Environmental Health, Institute of Epidemiology, Neuherberg, Germany Harvard School of Public Health, Department of Environmental Health, Boston, MA, USA

2 Luftschadstoffe - ein aktuelles Problem London, middle of XX century Beijing, beginning of the XXI century

3 Überblick Luftschadstoffe: Eine Einführung Wirkung des Feinstaubs im Körper Auswirkungen auf die Entstehung von Asthma Grenzwerte

4 Luftschadstoffe Gase und Feinstaub Schwefeldioxid (SO 2 ) Stickstoffoxide (NO, NO 2 ) Kohlenmonoxid (CO) Ozon Feinstaub (Partikelmasse < 10 µm; PM 10 ) PM 10 : Wichtigster Schadstoff für die Gesundheit laut Weltgesundheitsorganisation

5 Zusammensetzung der Umweltpartikel Rußpartikel Volatile organische Kohlenwasserstoffe Metalle Inorganische Salze: Ammoniumnitrat Ammoniumsulfat Bodenpartikel Biologische Materialien

6 Schematische Darstellung der Feinstaubverteilung in einer Stadt

7 Schematische Darstellung der Feinstaubverteilung in einer Stadt Spitzewerte von PM 10 und NO 2 treten auf

8 Verbesserung der Luftqualität in München Ist das gut genug?

9 Umweltpartikel Feinstaub: PM 10 < 10 µm (Masse) Feine Partikel: PM 2.5 < 2.5 µm (Masse) Ultrafine Partikel: UFP < 100 nm (Anzahl)

10 Überblick Luftschadstoffe: Eine Einführung Wirkung des Feinstaubs im Körper Auswirkungen auf die Entstehung von Asthma Grenzwerte

11 Deposition und Abtransport der Partikel hängen von ihrer Größe ab Inhalable Particles: Upper airways and nasal cavaties (PM10. Ø < 10 µm) Fine Particles: lower air ways and alveoli (PM2.5. Ø < 2.5 µm) Clearance: Mucociliar transport, macrophages, translocation into the blood (< 200 nm)

12 Feinstaub wird in der Lunge erkannt

13 Die Zusammensetzung der Partikel bestimmt ihre Wirkung auf die Gesundheit Feinstaub Zusammensetzung Russ Sekundäre organische Aerosole Sekundäre inorganische Aerosole Grober Feinstaub Ultrafine Partikel REVIHAAP Project

14 Auswirkungen der Partikel Induzieren oxidativen Stress und Entzündung in der Lunge Aktivieren das Immunsystem Erreichen andere Organe Induzieren oxidativen Stress und Entzündung außerhalb der Lunge

15 Feinstaub beeinflusst den ganzen Körper Insuline Resistance Diabetes Modified after Peters et al. JOEM 2011

16 Luftschadstoffe und Bronchitis in Schulkindern, Bitterfeld Adjusted prevalence of bronchitis [%] Hettstedt Bitterfeld Zerbst Hettstedt Hettstedt Bitterfeld Bitterfeld Zerbst Zerbst Adjusted prevalence of bronchitis [%] Hettstedt Bitterfeld Zerbst Hettstedt Hettstedt Bitterfeld Bitterfeld Zerbst Zerbst Annual mean of SO 2 [µg/m³] Annual mean of TSP [µg/m³] - Institute of Epidemiology Heinrich et al. 2002

17 FEV1 [ml] Lungenwachstum bei Kindern an Autobahnen eingeschränkt Kinder aus Südkalifornien in 12 Gemeinden Lungenwachstum wurde über 8 Jahre verfolgt Bei Jungen innerhalb von 500 m versus Jungen außerhalb von 1500 m: -6,3% des Lungenfunktion- Anstieges - Institute of Epidemiology Pollution and local freeway Regional jointly estimated Freeway NO2 PM10 PM2.5 EC Gauderman et al. Lancet 2007

18 Luftschadstoffe und Lungenfunktion im Alter von 15 Jahren Fuertes et al. IJEPH in press

19 An Tagen mit hoher Feinstaubbelastung Treten mehr Symptome bei Asthmatikern auf Benötigen Asthmatiker mehr Medikamente Haben Asthmatiker ein erhöhtes Risiko einer Krankenhauseinweisung Sind sowohl Kinder als auch Erwachsene mit Asthma betroffen

20 Verkehrsabhängige Schadstoffe verändern Lungenfunktion bei Kindern mit Asthma Ierodiakonou et al. JACI 2015

21 Überblick Luftschadstoffe: Eine Einführung Wirkung des Feinstaubs im Körper Auswirkungen auf die Entstehung von Asthma Grenzwerte

22 Feinstaub-Konzentrationen von Kleinkindern in München Morgenstern et al. AJRCCM 2008

23 Ruß-Konzentrationen bei Kleinkindern in München Morgenstern et al. AJRCCM 2008

24 Verkehrsabhängige Luftschadstoffe und Allergie im Alter von 6 Jahren in München 2,0 aor 1,5 1,0 0,5 Asthma Hayfever Eczema PM 2.5 Russ NO 2 Morgenstern et al. AJRCCM 2008

25 Luftschadstoffe und die Entstehung von Asthma: Belastung durch NO 2 MacIntyre et al EHP 2004

26 Luftschadstoffe und die Entstehung von Asthma MacIntyre et al EHP 2004

27 Luftschadstoffe und die Entstehung von Asthma: Genetik erhöht das Risiko rs (GSTP1) rs1695 (GSTP1) OR [95%CI] (per 10µg/m³) Minor allele Major allele Pooled BAMSE CAPPS OR:12 UCL:150 GINI UCL:25 UCL: 64 NA LISA SAGE PIAMA OR [95%CI] (per 10µg/m³) Minor allele Major allele Pooled BAMSE CAPPS GINI LISA SAGE PIAMA MacIntyre et al EHP 2004

28 Entstehung von Asthma bei Erwachsenen die ESCAPE Studie Jacquemin et al EHP 2015

29 Überblick Luftschadstoffe: Eine Einführung Wirkung des Feinstaubs im Körper Auswirkungen auf die Entstehung von Asthma Grenzwerte

30 EU Feinstaub Richtlinie Jahremittelwert PM 10 < 40 µg/m 3 24 Stundenmittelwerte < 35 Überschreitungen von PM 10 > 50 µg/m 3 im Jahr Unverbindliche Zielvorgabe für den Jahresmittelwert von PM 2.5 < 25 µg/m 3 bis 2015

31 Subtopic 1: Exposure to Ambient Particles Feinstaub ist erhöht in vielen Europäischen Städten Augsburg Rot und Gelb: Wohnorte > US Grenzwerte ESCAPE, FP7 EU-Projekt

32 Subtopic 1: Exposure to Ambient Particles Erhöhte Sterblichkeit auch unterhalb der gegenwärtigen Grenzwerte Grenzwerte Anzahl der Studien in ESCAPE Risiko der Mortalität pro 5µg/m 3 Feinstaub 10 µg/m ( ) 15 µg/m ( ) 20 µg/m ( ) 25 µg/m ( ) ESCAPE, FP7 EU-Projekt, Lancet im Druck

33 Zusammenfassung Feinstaub ist ein komplexes Gemisch Die Lunge ist der Eintrittsort in den Körper Sowohl Kinder als auch Erwachsene mit Asthma verschlechtert sich die Gesundheit bei Belastung Vermutlich tragen verkehrsabhängige Luftschadstoffe zur Entstehung von Asthma bei

34 Es besteht klarer Handlungsbedarf bei Gesetzgebung und Maßnahmen

35 Backup

36 Verringerung der Lebenserwartung in Monaten aufgrund von Feinstaubbelastung Szenario für 2020 ausgehend von der Einhaltung der zeitigen EU-Regulierung Abschätzung der EU, 2005

37 Institute of Epidemiologie II at the Helmholtz Zentrum München Department Molecular Epidemiology KORA-Age

38 Subtopic 3: Closing Gaps in Research on Ambient Particles Neue Forschungsansätze am Helmholtz Zentrum München Umfassende Messung der feinen und ultrafeinen Partikel Chemische Zusammensetzung der Partikel Mikroklima Daten Modellierung der Belastung im Studiengebiet Verknüpfung mit Gesundheitsdaten der KORA-Kohorte NO 2

39 Ultrafeine Partikel sind klein.. Ultrafeine Partikel zu einem Fußball... sind wie ein Fußball zur Erde.

40 Hohe Schadstoffkonzentrationen an innerstädtischen Straßen 1. Hohe Verkehrsdichte, LKW-Verkehr trägt mehr bei als PKW-Verkehr 2. Hohe und dichte Randbebauung der Straße oder Straßenschluchten 3. Spitzenwerte treten im Winter bei austauscharmen Wetterlagen auf

41 Fine Particles and Life Expectancy USA, 1980 Pope et al., 2009

42 Fine Particles and Life Expectancy USA, 2000 Pope et al., 2009

43 Gesundheitliche Effekte von Luftschadstoffen Schweregrad der Gesundheitseffekte Anteil der betroffenen Bevölkerung nach UBA 2003

44 Relatives Risiko für Mortalität pro 10µg/m 3 in PM 10 (APHEA II) 0,03 0,02 Eastern Europe 0,01 0,00 Southern Europe -0,01 North-Western Europe -0,02 at ba ma to mi ro ly pa tel. bas zu ge bi lo st he.. bu cr er tep pr... fix ran Katsouyanni et al. 2001

45 Plaketten für Umweltzonen

46 Umweltzone München Fläche: ~44 km 2 Ab : LKW-Durchfahrtsverbot Ab : 1 Stufe Umweltzone Fahrzeuge müssen mindestens die Anforderungen der Schadstoffgruppe 2 erfüllen. Ab : 2 Stufe Umweltzone Fahrzeuge müssen mindestens die Anforderungen der Schadstoffgruppe 3 erfüllen. Einwohner: ~

47 Health Effects of Particulate Air Pollution REVIHAAP Conclusions (A1) 1. Short-term exposure to PM 2.5 on both mortality and morbidity 2. Long-term exposures to PM 2.5 on mortality and morbidity 3. Long-term exposure to PM 2.5 is a cause of both cardiovascular mortality and morbidity

48 New Studies show exposure-response functions at very low concentrations Change in Effect Estimate Crouse et al. 2012

49 Defintions Brook et al. 2004

50 EU Limit Value EU Limit Value EHP 2013

51 EHP 2003

52 WHO AQG Schwartz EHP 2002

53 CAVEAT Thresholds may not be identifiable when outdoor concentrations are not highly correlated with personal exposure (Brauer, Risk Analysis 2002)

54 Air Quality Standards for annual PM2.5 concentration WHO AQG US EPA Standard EU Limit Value

55 Crouse, EHP 2012

56 WHO AQG All-Cause Mortality Crouse, EHP 2012

57 Cesaroni, Environ Health 2012

58 EU Limit Value EU Limit Value EHP 2013

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