Lexikon: Staub

 

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Bild: Staub-Definitionen.jpg größer 2,5 µm bereits zum Grobstaub]] Staub (Mehrzahl Stäube1) ist die Sammelbezeichnung für feinst verteilte feste Teilchen () in en, insbesondere in der , die aus mechanischen Prozessen stammen oder durch Aufwirbelung in die Luft gelangt sind. Staub ist definitionsgemäß Bestandteil des Schwebstaubes (Gesamtstaub, TSP (total suspended particulates)), der wiederum zusätzlich zum Staub unter anderem auch noch den und Russpartikel umfasst. Je nach Notwendigkeit wird Staub (eigentlich der Schwebstaub) nach der Partikelgröße oder nach der Staubart unterteilt. Staubteilchen können aus organischen (z.B. Blütenpollen, , Pilzsporen) oder anorganischen Materialien (z.B. Gesteinsstaub, Mineralfasern) bestehen. Eine allgegenwärtige Form des Staubes, der sowohl aus organischem als auch aus anorganischen Material besteht, ist der Hausstaub.

Grob- und Feinstaub ==

Aus gesundheitlicher Sicht ist neben dem Schadstoffgehalt des Staubes die Größe der Staubpartikel der entscheidende Parameter. Partikel mit einem Durchmesser größer 10 µm (1 Mikrometer sind eintausendstel Millimeter), der sog. Grobstaub, bleibt mehr oder minder gut an den Nasenhaar|Nasenhärchen oder den Schleimhaut|Schleimhäuten des Nasen-Rachenraums hängen. Kleinere und kleinste Staubpartikel (, ultrafeine Partikel) können über die Luftröhre und die Bronchien bis tief in die vordringen. Daher wird der Feinstaub auch als inhalierbarer bzw. als lungengängiger (Alveole (Lunge)|alveolengängiger) Feinstaub bezeichnet (s. Abb. 1 für jeweilige Partikelgröße).

Allgemein anerkannte Bezeichnungen für existieren allerdings nicht. In der Regel wird unter Feinstaub Staub mit einer Partikelgröße kleiner 10 µm (PM10) verstanden. Die Staubfraktion mit einer Partikelgröße kleiner 0,1 µm wird als ultrafeine Partikel bezeichnet.

Entstehung von Staub

Bild: Sekundäre Aeorosole.jpgStaub kann prinzipiell durch verschiedene Prozesse entstehen:

  • 1) die mechanische Bearbeitung von Feststoffen (Zerkleinern, Oberflächenbearbeitung, Abrieb, etc.)
  • 2) physikalische Einflüsse auf Feststoffe (z.B. Erosion durch Wind und Wetter)
  • 3) durch chemische Reaktionen in der Atmosphäre unter Partikelbildung (gas-to-particle conversion (⇒ sekundäre e)) (andere chemische Reaktionen führen zur Bildung von ; Rauch und Staub unterscheiden sich prinzipiell nur durch die Bildungsprozesse, beide bestehen aber aus feinst verteilten festen Teilchen (s. Abb. 1)
  • 4) durch Aufwirbelung von Partikeln (vgl. Definition von Staub)

Die staubbildenden Prozesse können sowohl natürlichen Ursprungs als auch durch den Menschen verursacht sein und werden in primäre und sekundäre Prozesse unterschieden. Bei einem primären Prozess werden die Partikel direkt durch den Prozess erzeugt. Ein primärer anthropogener Prozess ist z.B. die Kohleverbrennung in einem Kraftwerk; das Kraftwerk wird dann als primäre Quelle bezeichnet. Ein primärer natürlicher Prozess ist die Verwitterung von Gestein. Beim sekundären Prozess entstehen die Partikel aus den Reaktionen bestimmter Gase (Pkt. 3 oben), wobei sich die entstehenden festen Reaktionsprodukte leicht an bereits vorhandene Partikel (sog. Kondensationskerne) anlagern können.

Wichtige natürliche (Schweb)staubquellen sind:

  • Bodenerosion
  • Vulkanismus
  • Meere (sea spray)
  • Sandstürme
  • Pollenflug
  • Wald- und Buschbrände mit natürlicher Ursache (z.B. Blitzschlag)

Wichtige anthropogene (Schweb)staubquellen sind:

  • Industrielle Prozesse
  • Energiegewinnung (Kraft- und Fernheizwerke)
  • Verkehr
  • Landwirtschaft
  • Bautätigkeit
  • Haushalte
  • Wald- und Buschbrände (z.B. Brandrodung)

Die Beiträge der einzelnen Quellen zur Staubbelastung (oder genauer zur Schwebstaubbelastung, da man u.a. auch den Rauch und Russ als Partikelquellen berücksichtigen muss) ist unterschiedlich und hängt im Wesentlichen von der lokalen Situation ab. In einem ländlichen Gebiet kann der Gesteinsstaub (Sand, Löss) erheblich zur Staubbelastung beitragen, wohingegen in einer vielbefahrenen Strasse die Staubbelastung aus einem Cocktail von Abriebmaterial (Reifen, Bremsbeläge, Strassenbelag), Schwermetallpartikeln, Ruß, etc. bestehen wird. Das Umweltbundesamt (2) schätzt, dass der Beitrag zur innerörtlichen Staubbelastung im Wesentlichen drei Quellen zuzuordnen ist:

1) etwa 50 % aus der Emission von Dieselfahrzeugen (LKW, Kleinlaster, Busse, PKW)
2) etwa 25 % aus dem, was der Verkehr aufwirbelt (Abrieb von Bremsen, , Straßenbelag)
3) etwa 25 % durch ferntransportierte Partikel, daß heisst Partikeln, die aus weiter entfernt liegenden Quellen stammen.

Die Tabellen 1 und 2 fassen Emissionsmengen und Anteile wichtiger Quellen an der Staubentstehung zusammen.

Tabelle 1: Geschätzte primäre Partikelemissionen aus natürlichen und anthropogenen Quellen (Quelle: zitierte Literatur 3 und 4 (für vulkanische Aktivität)); für die Bildung von sekundären Partikeln siehe Abbildung 2)

Staubart, Quelle Partikelgröße
µm
Nördliche Hemisphäre Südliche Hemisphäre Global
POM*, Wald-/Buschbrände 0 - 2 28 26 54
POM*, fossile Brennstoffe 0 - 2 28 0,4 28
POM*, Pflanzenzerfall > 1 - - 56
Russ, Wald-/Buschbrände 0 - 2 2,9 2,7 5,7
Russ, fossile Brennstoffe 0 - 2 6,5 0,1 6,6
Asche und Staub (Vulkane) < 5 - - 85
Industrielle Prozesse > 1 - - 100
Seesalz 0 - 16 1.440 1.900 3.340
Gesteinsstaub 0 - 20 1.800 349 2.150
  • POM: Particulate Organic Matter (partikuläres organisches Material)


Von den in Tabelle 1 genannten Partikelquellen dominieren Seesalz (sea spray) und Gesteinsstaub gegenüber den anderen Quellen. Ein großer Anteil der Seesalz- und der Gesteinsstaubpartikel können aber zum Grobstaub gerechnet werden und unterliegen daher (in der Regel) nicht dem Ferntransport (Atmosphäre) atmosphärischen Ferntransport, d.h. sie werden in relativer Nähe zu ihrer Quelle wieder deponiert (aus der Luft ausgeschieden).

Von gesundheitlicher Relevanz sind die kleinen Partikel (, s.u.) und Partikel, die mit Schwermetallen und/oder organischen Schadstoffen beladen sind (z.B. Asche und Ruß), die häufig aus anthropogenen Quellen stammen.


Tabelle 2: Anteile verschiedener Quellen an der Staubbelastung in Deutschland (5), Österreich (6) und der Schweiz (7) für die in Klammern genannten Jahre; k.A.: keine Angabe

Partikelquelle Gesamtstaub Feinstaub
Deutschland (2001) Österreich (2002) Österreich (2002) Schweiz (1997)
Industrie 40,5 % 41 % 39 % 29 %
Straßenverkehr 14 % 23 % 20 % 50 %
Landwirtschaft k.A. 20% 15 % 13 %
Haushalte 5,3 % k.A. k.A. 4 %
andere Quellen 40,2 % 16 % 26 % 4 %
Gesamtemission 247.000 to 80.000 to 47.000 to 32.000 to

Ein Vergleich der in Tabelle 2 genannten Werte ist nur bedingt möglich, da teilweise die Quellen unterschiedlich betrachtet werden. So wurde beispielsweise bei Abschätzung der Staubemission durch den Straßenverkehr in Österreich die Aufwirbelung nicht berücksichtigt, wohingegen sie bei der Angabe für die Schweiz berücksichtigt worden ist. Hier macht die Aufwirbelung mit 30 % (9.660 to) über die Hälfte des Beitrages des Straßenverkehrs zur Feinstaub-Emission aus.

Grenzwerte und Trends

Wie für andere Luftschadstoffe auch, gibt es in den meisten industrialisierten Ländern Grenzwerte für die anthropogene Staubemission. Aufgrund der vielen Staubarten und –quellen gibt es eine Vielzahl von gesetzlichen Regelungen, von denen ein Teil in Tabelle 3 zusammengestellt ist.


Tabelle 3: Grenzwerte für ausgewählte Staubarten; die jeweilige Vorschrift findet sich in der zitierten Literatur weiter unten

Staubart Regelung Grenzwert(e) Bemerkungen
Gesamtschwebstaub RL 89/427/EWG (8) 150 µg/m3 durchschnittl. Tagesmittelwert (gültig bis 31.12.2004)
Gesamtschwebstaub RL 89/427/EWG (8) 300 µg/m3 darf max. an 18 Tagen (5%) im Jahr überschritten werden (gültig bis 31.12.2004)
Atembarer Staub (PM10) RL 1999/30/EG (9) 40 µg/m3 Jahresmittelwert (gültig ab 01.01.2005)
Atembarer Staub (PM10) RL 1999/30/EG (9) 50 µg/m3 Tagesmittelwert, max. 35 Überschreitungen im Jahr (gültig ab 01.01.2005)
Staub, einatembare Fraktion TRGS 900 (10) 10 mg/m3 Arbeitsplatzgrenzwert
Staub, alveolengängige Fraktion TRGS 900 (10) 3 mg/m3 Arbeitsplatzgrenzwert; für bestimmte Ausnahmebereiche sind 6 mg/m3 zugelassen
Faserstaub TRGS 900 (10) 250.000 Fasern/m3 Asbestfasern
Faserstaub TRGS 900 (10) 500.000 Fasern/m3 Glasfasern, Keramikfasern
Holzstaub TRGS 553 (11) 2 mg/m3 in Ausnahmefällen noch 5 mg/m3
Mehlstaub TRGS 900 (10) 4 mg/m3 Empfehlung

Während die Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte bei stationären Quellen (zum Beispiel Industrieanlagen) in der Regel kein Problem darstellt, ist die Einhaltung der seit dem 1. Januar 2005 EU-weit geltenden neuen Grenzwerte für Feinstaub (PM10) insbesondere in Gebieten mit hohem Verkehrsaufkommen oftmals schwierig bzw. unmöglich. Zwar können durch einen Partikelfilter die Russemissionen von Dieselmotoren deutlich reduziert werden, der aufgewirbelte Straßenstaub, der Abrieb von Reifen und Bremsbelägen lässt sich aber prinzipiell nicht vermeiden. In Deutschland werden jährlich etwa 60.000 Tonnen Partikel (hauptsächlich kleiner 10 µm und damit Feinstaub) durch den Privatverkehr freigesetzt. Für die Schweiz wurde für das Jahr 1997 für den Straßenverkehr eine Feinstaubemission von 1.610 to durch Bremsenabrieb und 2.415 to durch Reifenabrieb ermittelt. Die ermittelte Partikelemission aus dem Abgasen beträgt ebenfalls 2.415 to (7). In Österreich sind etwa zwei Drittel der verkehrsbedingten Gesamtstaubemission durch Reifen- und Bremsabrieb bedingt (6). Die Entwicklung der anthropogenen Staubemissionen in und ist unterschiedlich. Während in Deutschland die anthropogen bedingten Staubemission im Zeitraum 1990 bis 2001 um fast 87% von 1.858.000 to auf 247.000 to gesunken sind (5), stieg in die anthropogen bedingte Staubemission von ca. 72.000 to im Jahr 1990 auf annähernd 80.000 to im Jahr 2002 an (6). Die österreichischen PM10-Emissionen sind seit 1990 um 5% auf etwa 47.000 to im Jahr 2002 angestiegen (6).

Staubarten

In der Abbildung 1 (siehe oben) sind bereits verschiedene wichtige Staubarten aufgeführt.

Der Hausstaub ist allgegenwärtig und stellt eine Mischung aus anorganischen und organischen Materialien dar. Zusammenballungen von Hausstaubpartikeln zu größeren Gebilden werden auch als „Wollmäuse“ bezeichnet. Eine Sonderform des Hausstaubes sind die sog. Schwarzen Wohnungen (schwarzer Staub, magic dust), deren Ursache noch nicht eindeutig geklärt ist (siehe Hausstaub).

Fasern können bis in die Lunge gelangen und dort zu Schädigungen führen (zum Beispiel Asbestose, verursacht durch fasern).

tragen zur natürlichen Staubbelastung insbesondere im Frühjahr bei. Menschen, die allergisch auf Pollen reagieren ( leiden unter dieser natürlichen Staubbelastung besonders.

Insbesondere bei Sandstürmen werden riesige Partikelmengen in die Atmosphäre geschleudert und teilweise tausende Kilometer vom Quellgebiet entfernt wieder auf der Erde deponiert.

Wirkung von Staub

Staub kann verschiedene Einflüsse auf den en und die haben. Neben gesundheitsschädlichen Aspekten ist der Einfluss von Partikeln auf das ein wichtiger Aspekt aktueller Forschung.

Staub im weiteren Sinn

Auch im übertragenen Sinn gibt es "Staub":

  • Den so genannten Cantor-Staub in der - auch Cantor-Menge oder Wischmenge genannt,
  • der "aufgewirbelte Staub" durch ein unbedachtes Wort, eine unvorsichtige (manchmal auch geplante) Mitteilung oder Aktion (Handlung)|Aktion usw.
  • der "Staub von gestern" und der Staub, der sich über eine Sache legt, wenn sich die Situation beruhigt hat oder genug Zeit verstrichen ist; im Sinne von "veraltet" oder "altmodisch" können Meinungen und Weltanschauungen als "verstaubt" bezeichnet werden;
  • der "Staub" im Überdruck von Pulverschnee-Lawinen
  • die Technik|technischen Stäube, die meist sehr fein sind, häufig mit künstlichen oder natürlichen Mikrofasern oder mit en durchmischt sind und zwar prinzipiell "staubähnlich" sind, aber in der nicht darunter subsumiert werden,
  • der Staub und Staubschweif von en,
  • der Staub des Zodiakallichtes und der Mikrometeoriten

An der Salzach - zwischen Oberndorf bei Salzburg|Oberndorf und Laufen (Salzach)|Laufen - gibt es sogar ein Staubmuseum (Museum of Dust). Sein künstlerisches Ziel ist unter anderem, den entpersönlichten Massen an Staub, die die Welt zusammenhalten, zu einzeln wahrnehmbaren persönlichen Staubpartikelchen zu verhelfen.

Literatur

zitierte Literatur

  • 1) M.O. Andreae: Climatic effects of changing atmospheric aerosol levels. In: World Survey of Climatology (ed. H. E. Landsberg), Vol. XVI: Future Climates of the World, A. Henderson-Sellers (ed.), Elsevier Publishers, Amsterdam 1994, ISBN 0-444-89322-9
  • 2) Umweltbundesamt Berlin (Hrsg.): Hintergrundpapier zum Thema Staub/Feinstaub (PM). Umweltbundesamt, Berlin, März 2005. http://www.umweltbundesamt.de/uba-info-presse/hintergrund/feinstaub.pdf
  • 3) J.T. Houghton, Y. Ding, D.J. Griggs, M. Noguer, P.J. van der Linden, X. Dai, K. Maskell, C.A. Johnson (eds.): Climate Change 2001: The Scientific Basis. Cambridge University Press, Cambridge (U.K.) 2001, ISBN 0521-80767-0 (Hardcover) bzw. 0521-01495-6 (Paperback). Das Buch ist in HTML-Form oder als pdf-Dateien unter veröffentlicht.
  • 4) Wilfrid Bach: Our Threatened Climate. D. Reidel Publishing Company, Dordrecht (The Netherlands) 1984, ISBN 9027716803
  • 5) Umweltbundesamt Berlin: Umweltdaten Deutschland online - Tabelle Emissionen nach Emittentengruppen (Stand: Sept. 2003), http://www.env-it.de/umweltdaten/jsp/document.do?event=downloadImage&ident=4893
  • 6) Umweltbundesamt (Hrsg.): Luftschadstoff-Trends in Österreich 1980-2002. Umweltbundesamt, Wien, Juni 2004; http://www.umweltbundesamt.at/fileadmin/site/publikationen/DP108.pdf
  • 7) Peter Schmid, Christoph Hügelien, Robert Gehrig: Beitrag des Reifenabriebs zu den Staubemissionen des Strassenverkehrs: Bestimmung durch Leitsubstanzen.
  • 8) RL 89/427/EWG: Richtlinie 89/427/EWG vom 21. Juni 1989 zur Änderung der Richtlinie 80/779/EWG über Grenzwerte und Leitwerte der Luftqualität für Schwefeldioxid und Schwebestaub (Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften L201, S. 53 ff.)
  • 9) RL 1999/30/EG: Richtlinie 1999/30/EG des Rates vom 22. April 1999 über Grenzwerte für Schwefeldioxid, Stickstoffdioxid und Stickstoffoxide, Partikel und Blei in der Luft (Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften L163 (29.06.1999), S. 41 – 60)
  • 10) TRGS 900: Technische Regeln für Gefahrstoffe 900 - Grenzwerte in der Luft am Arbeitsplatz "Luftgrenzwerte"
  • 11) TRGS 553: Technische Regeln für Gefahrstoffe 553 - "Holzstaub"

Staub allgemein

  • Erich H. Wichmann, Joachim Heinrich, Josef Cyrys, Claudia Spix: Saure Aerosole als Teil der partikelförmigen Luftverunreinigungen. Umweltmedizin in Forschung und Praxis 4(1), S. 43 – 53 (1999), ISSN 1430-8681
  • Bundesweite Staub-Vergleichsmessung. Gefahrstoffe - Reinhaltung der Luft – 10 /2003, S. 39, ISSN 0949-8036
  • Carsten Möhlmann: Staubmesstechnik - damals bis heute. Gefahrstoffe - Reinhaltung der Luft – 65(5), S. 191 - 194 (2005), ISSN 0949-8036

Feinstaub

  • Joachim Heinrich, Veit Grote, Annette Peters, Erich H. Wichmann: Gesundheitliche Wirkungen von Feinstaub: Epidemiologie der Langzeiteffekte. Umweltmedizin in Forschung und Praxis 7(2), S. 91 – 99 (2002), ISSN 1430-8681
  • Arbeitsgruppe ´Wirkungen von Feinstaub auf die menschliche Gesundheit´ der Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN: Bewertung des aktuellen wissenschaftlichen Kenntnisstandes zur gesundheitlichen Wirkung von Partikeln in der Luft - Arbeitsgruppe ´Wirkungen von Feinstaub auf die menschliche Gesundheit´ der Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN. Umweltmedizin in Forschung und Praxis 8(5), S. 257 – 278 (2003), ISSN 1430-8681
  • J. Junk, A. Helbig: Die PM10-Staubbelastung in Rheinland-Pfalz. Neue gesetzliche Regelungen für Feinstaub und erste Messergebnisse. Gefahrstoffe/Reinhaltung der Luft – 1/2 /2003, S. 43, ISSN 0949-8036
  • T. Pregger, R. Friedrich: Untersuchung der Feinstaubemissionen und Minderungspotenziale am Beispiel Baden-Württemberg. Gefahrstoffe/Reinhaltung der Luft 64(1/2), S. 53 - 60 (2004), ISSN 0949-8036
  • M. Struschka, V. Weiss, G. Baumbach: Feinstaub - Emissionsfaktoren und Emissionsaufkommen bei kleinen und mittleren Feuerungsanlagen. Immissionsschutz (Berlin) 9(1), S. 17 – 22 (2004), ISSN 1430-9262

Hausstaub

  • Hans Schleibinger, Detlef Laußmann, Henning Samwer, Angelika Nickelmann, Dieter Eis, Henning Rüden: Unterscheidung von Schimmel- und Nichtschimmel-wohnungen anhand von Sporen aus Hausstaubproben - Ergebnisse einer Feldstudie im Grossraum Berlin. Umweltmedizin in Forschung und Praxis 9(4), S. 251 – 262 (2004), 9(5), S. 289 – 297 (2004), 9(6), S. 363 – 376 (2004), ISSN 1430-8681
  • Regine Nagorka, Christiane Scheller, Detlef Ullrich: Weichmacher im Hausstaub. Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft 65(3), S. 99 – 105 (2005), ISSN 0949-8036

Schwarze Wohnungen

  • Das Phänomen der „Schwarzen Wohnungen“. Gefahrstoffe/Reinhaltung der Luft – 11 /1998, S. 463
  • H.-J. Moriske, T. Salthammer, M. Wensing, A. Klar, P. Meinlschmidt, J. Pardemann, A. Riemann, W. Schwampe: Neue Untersuchungsergebnisse zum Phänomen „Schwarze Wohnungen“. Gefahrstoffe/Reinhaltung der Luft – 09 /2001, S. 387, ISSN 0949-8036
  • Umweltbundesamt Berlin (Hrsg.): Attacke des schwarzen Staubes - Das Phänomen „Schwarze Wohnungen“. Umweltbundesamt, Berlin, August 2004. Broschüre als pdf-Datei unter

Spezieller Staub

  • M. Poppe, B. Detering, J. Neuschaefer-Rube, W. Woeste, B. /Wüstefeld, J. Wolf: Holzstaubbelastung in Arbeitsbereichen der deutschen Holzindustrie. Gefahrstoffe/Reinhaltung der Luft - 06/2002, S. 247, ISSN 0949-8036
  • Gerhard Soltys, Franz Gredler: Atemwegserkrankung durch Mehlstaub. Sichere Arbeit (Wien) 3/2004, S. 18 – 21 (2004) Artikel als pdf-Datei unter

Siehe auch

e, , , , Staubexplosion, Staublunge (Silikose), Steinmehl,Goldstaub, interstellarer Staub, Staubfänger, Staubgefäß, Staublawine, Sternenstaub

Weblinks

---- 1) Grammatik|grammatisch hat Staub keine Pluralform. Die oben angeführte Mehrzahl Stäube ist ein Kunstwort, das für den Technik|technischen Sprachgebrauch geprägt wurde (siehe Duden). Durch Verwendung im dringt sie langsam in die ein. Allerdings gibt es Formen wie Stäubchen, stäuben (zerstieben), stäubern (regional für "Staub entfernen" bzw. Staubsauger|staubsaugen) oder Stäubling (ein ).

Kategorie:Pulver

en:Dust he:אבק it:Polvere ja:粉塵 nl:Stof (kleine deeltjes) pt:Poeira