Wie schädlich ist Stickstoffdioxid wirklich?

Um herauszufinden, ob ein Schadstoff wirklich die Ursache für bestimmte Beschwerden ist, haben Wissenschaftler drei Möglichkeiten:

1. Sie können in Tierversuchen testen, ob die Exposition mit einem Schadstoff - in diesem Fall NO2 – gesundheitliche Folgen hat.
2. Studien mit kontrollierter Exposition an Menschen: Die Exposition muss hier sehr streng kontrolliert werden. Diese Untersuchungen eignen sich nur, um die Folgen kurzzeitiger NO2-Exposition zu ermitteln. (Als im Jahr 2018 bekannt wurde, dass es auch an der RWTH Aachen Menschenversuche mit NO2 gegeben hatte, war die Aufregung groß. In der Öffentlichkeit ging es vor allem um die „Menschenversuche“. Auf fachlicher Ebene gab es vor allem drei Kritikpunkte: Erstens wurde die Studie komplett von einem Institut der Autolobby finanziert, zweitens war die Zahl der Probanden mit 25 sehr klein, und drittens handelte es sich bei den Probanden um gesunde Erwachsene und nicht etwa um die Gruppen, die als gefährdet gelten.)
3. Epidemiologische Studien am Menschen: Will man die langfristigen Auswirkungen von Umwelteinflüssen untersuchen, muss man Beobachtungsstudien durchführen. Dafür wählen Wissenschaftler Gebiete aus, vergleichen sie und ziehen Rückschlüsse. Zum Beispiel vergleichen sie den Gesundheitszustand der Bewohner einer Gegend, in der viel Verkehr herrscht und dies mit der Situation in einer Gegend mit wenig Verkehr. Zudem wird die Exposition durch Schadstoffe über mehrere Jahre gemessen. Diese Daten werden mit Informationen zum Gesundheitszustand (z.B. mit Hilfe von Krankenhausstatistiken, Sterberegistern) zusammengeführt. Außerdem bestimmen der Forscher den Lebensstil mit so genannte Kovariablen, die den Gesundheitszustand beeinflussen können (z.B. Arbeit, Rauchen, Ernährung, Sport; andere Schadstoffe) und rechnen diese heraus.

Um belastbare Daten zu erhalten, müssen solche Studien bestimmte Kriterien erfüllen: Sie müssen konsistent sein, das heißt mehrere Studien müssen zu ähnlichen Ergebnissen kommen. Die Effekte müssen zudem kohärent sein - in Studien mit unterschiedlichen Ansätzen (Kurzzeit/Langzeit; Tier/Mensch) müssen sich ähnliche Effekte zeigen. Und die Ergebnisse müssen biologisch plausibel sein: Die Wissenschaftler müssen nachvollziehen können, dass es einen Zusammenhang geben kann zwischen einem Schadstoff und einer bestimmten Wirkung (wenn zum Beispiel vermehrt Menschen mit gebrochenen Beinen in einem Untersuchungsgebiet zu Luftschadstoffen auftauchen würden, wäre dies nicht plausibel).

Anfang 2019 sorgt ein offener Brief von gut 100 Lungenfachärzten erneut für Diskussionen. Sie zweifeln die schädliche Wirkung von NO2 und Feinstaub an und halten Fahrverbote für übertrieben. Zudem fordern sie eine Überprüfung der Grenzwerte. Damit stellen sich die Ärzte, die der Deutschen Gesellschaft für Pneumologie angehören, gegen die offizielle Haltung der Pneumologen-Gesellschaft, die Ende 2018 ebenfalls ein Positionspapier veröffentlicht hatte.

Todesursache Stickstoffdioxid

Die Kritik der Lungenfachärzte: Es gebe keine "Todesursache Stickstoffdioxid"; wenn das so wäre, müssten viele Raucher tot umfallen, weil sie auch beim Rauchen extrem hohen NO2-Werte ausgesetzt sind.

"Vergleicht man lebenslang inhalierten Feinstaub und NO2 mit den inhalierten Dosen der Raucher, so müssten diese nach wenigen Wochen alle sterben, was offensichtlich nicht der Fall ist", schreibt der Lungenfacharzt Dieter Köhler im Medizinreport des Deutschen Ärzteblatts.

Andere Wissenschaftler kontern die Kritik der Lungenfachärzte, beispielsweise Professor Michael Brauer von der University of British Columbia in Vancouver, Kanada. Er betont: Es gebe auch "keinen ‚Tod durch Tabak‘, der in der Strebeurkunde aufgeführt ist". Viele Raucher sterben durch Lungenkrebs, nicht durch Tabak. "Die geschätzte Zahl der Todesfälle durch Rauchen wird auf der Grundlage statistischer Zusammenhänge aus epidemiologischen Studien ermittelt, genau wie wir die Todesfälle durch Luftverschmutzung schätzen", so Brauer.

Und auch Annette Peters, Epidemiologin am Helmholtz-Zentrum München, erwidert die Kritik der Ärzte: "Die Exposition mit Stickoxiden und beim Rauchen haben nichts miteinander zu tun", sagt sie. Beim Rauchen ist die Exposition kurzzeitig, der Körper kann sich immer wieder von der Belastung erholen, die Abwehrsysteme können sich regenerieren. Der belasteten Umgebungsluft sind wir ständig ausgesetzt.

"Die Ergebnisse für die Luftschadstoffe widersprechen der Evidenz zum Rauchen nicht", betont Umweltmedizinerin Barbara Hoffmann. "Es ist ja durchaus so, dass Raucher früher sterben als Nichtraucher - im Schnitt sieben bis neun Jahre". Es gebe aber einen entscheidenden Unterschied zwischen dem NO2-Jahresmittel und der NO2-Konzentration beim Zigarettenrauchen: „Das Expositionsmuster ist ein komplett anderes.

Und Grenzwerte wie die 40 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft im Jahresmittel seien eben auch dazu, empfindliche Bevölkerungsgruppen - Kinder, Kranke, ältere Menschen - zu schützen. Beim Rauchen geht man davon aus, dass ein erwachsener Mensch mehr oder weniger selbst entscheiden kann, ob er/sie raucht oder nicht.

Auch die Aussage, dass Raucher nach kurzer Zeit sterben müssten, widerlegt Hoffmann: NO2 an sich sei keine tödliche Substanz. Es gebe keine „Todesursache Stickstoffdioxid“ - genauso wie beispielsweise Cholesterin oder Nikotin keine Todesursache ist - obwohl wissenschaftlich gesichert ist, dass diese Stoffe langfristig schädlich für uns sein können.

Störfaktoren nicht rausgerechnet?

Ein weiterer Kritikpunkt ist, dass in vielen Studien zu Luftschadstoffen bestimmte Störfaktoren – so genannte Confounder – nicht herausgerechnet worden seien. So würde aus einer Korrelation eine Kausalität suggeriert. Soll heißen: Dinge wie Ernährung, Sport oder Rauchen würden nicht berücksichtigt und damit die Ergebnisse verfälscht.

Auf neuere Studien treffe dies aber nicht zu, die rechnen solche Confounder nach bestimmten Formeln heraus, betonen Experten wie Barbara Hoffmann von der Universität Düsseldorf.

Grundsätzlich gilt: Wenn die Wissenschaftler Zusammenhänge zwischen Umweltfaktoren und gesundheitlichen Folgen ableiten wollen, geht dies in der Regel mit epidemiologischen Studien. Sie vergleichen über einen längeren Zeitraum Menschen in unterschiedlichen Lebenswirklichkeiten: Die einen beispielsweise an einer Hauptstraße, die anderen in einer verkehrsberuhigten Zone. Und vergleicht, wo sich welche Krankheitssymptome entwickeln.

Studien können so angelegt sein, dass sie „im Wesentlichen jede Möglichkeit des Einflusses von Störfaktoren ausschließen“, betont Michael Brauer. Solche Studien sind zeitaufwändig und kompliziert, außerdem schauen sich die Epidemiologen immer mehrere Studien an, denn die Ergebnisse müssen kohärent und plausibel sein.

Alles in allem weisen führende Wissenschaftler die Kritik der Lungenfachärzte als unzureichend und unwissenschaftlich zurück: "Das sogenannte ‚Positionspapier‘ dieser Ärzte entbehrt jeglicher wissenschaftlicher Grundlage und argumentativer Kohärenz", sagt Professor Dr. Nino Künzli, Präsident der Eidgenössischen Kommission für Lufthygiene des Bundesrates der Schweiz. "Die Luftverschmutzung verursacht akute und chronische Krankheiten wie Krebs, Atemwegs- und Herzkreislauferkrankungen und führt zu vorzeitigem Tod. Daran ändern die Stammtischdiskussionen einiger älterer Ärzte nichts."

Für Innenräume gibt es in Deutschland keine generelle Grenzwerte für NO2. Es gilt ein Richtwert, der bei 60 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft im Jahresmittel liegt. Spezielle Regelungen gibt es für manche Arbeitsplätze wie in der Industrie oder im Handwerk - beispielsweise beim Stahlkochen, in einer Schweißerei, einer Autowerkstatt oder einer Tunnelbaustelle, wo etwa durch dieselbetriebene Maschinen oder andere Verbrennungsprozesse Stickoxide und weitere Schadstoffe entstehen können. Hier gilt die Gefahrstoffverordnung, sie sieht für NO2 einen Grenzwert von 950 Mikrogramm vor.

Kurzzeitig viel NO2 aushaltbar

"Kurzfristig können Menschen relativ viel NO2 aushalten", sagt die Epidemiologin Annette Peters. "Deshalb sind die Arbeitsplatz-Grenzwerte so hoch." Bei diesem Arbeitsplatz-Grenzwert geht man davon aus, dass gesunde Erwachsene für eine definierte Zeit (acht Stunden/fünf Tage die Woche) einem bestimmten Stoff ausgesetzt sind. Anders ist das bei den Schadstoffen aus der Umwelt: Denen sind wir 24 Stunden, sieben Tage die Woche ausgesetzt.

Zudem weisen sowohl die Autoren der großen Überblicksstudien als auch Experten wie Peters und Hoffmann darauf hin, dass auch deutlich unterhalb des NO2-Grenzwerts von 40 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft im Jahresmittel gesundheitliche Folgen messbar seien.

WHO, EPA und zahlreiche Experten kommen nach der Analyse vieler Studien zu dem Ergebnis, dass im Vergleich der Feinstaub die deutlich gefährlichere Substanz ist als das NO2. Warum dann die Diskussion um NO2? "Das liegt an der spezifischen Lage dieser Grenzwerte. Für Feinstaub sind unsere Grenzwerte sehr lax verglichen mit dem, was die WHO empfiehlt. Die WHO empfiehlt den Wert von 10, unser Wert ist 25. Da sind wir weit von dem entfernt, was aus gesundheitlicher Sicht zu empfehlen wäre", erklärt Barbara Hoffmann. Bei NO2 ist das anders. Der Jahresmittelwert von 40 Mikrogramm entspricht den Empfehlungen der WHO (die allerdings derzeit überarbeitet werden).

Daher greife die derzeitige Diskussion zu kurz, ist Hoffmann überzeugt. Es werde versucht, vor allem den NO2-Wert unter 40 Mikrogramm zu kriegen. Dabei werde "der Sinn für diesen Grenzwert völlig missachtet. Der war nämlich nicht allein der Schutz vor der Wirkung des Reizgases, sondern der Schutz der Bevölkerung vor den gesammelten Verkehrsabgasen."

Sicherlich sei es wünschenswert und für einen besseren Gesundheitsschutz gerechtfertigt, die NO2-Werte weiter zu senken. Allerdings warnt der Umweltimmunologe Ulrich Franck vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig: "NO2 hat einen schädigenden Einfluss", sagt er. "Allerdings ist der Effekt im Vergleich zu anderen Gesundheitsrisiken wie Rauchen, ungesundes Essen, mangelnde Bewegung, sehr klein."

Barbara Hoffmann hält dagegen: "Es kommt darauf an, was man gerne haben möchte. Richtig ist: Die Luft ist viel, viel besser geworden. Dennoch gibt es auch bei den Verhältnissen in Deutschland Effekte auf Krankheiten durch Luftverschmutzung. "Und wenn wir unsere Bevölkerung schützen wollen, muss die Luft besser werden."