Paul Scherrer Institut warnt vor Sauerstoffradikalen im Feinstaub

19. März 2021 14:20

Villigen AG - Feinstaub ist gefährlicher als bisher bekannt. Gefahr für die menschliche Gesundheit geht von Sauerstoffradikalen aus, die sich auch unter Alltagsbedingungen entwickeln. Das haben Forschende des Paul Scherrer Instituts herausgefunden.

Forschende des Paul Scherrer Instituts (PSI) ordnen dem Feinstaub noch höhere Gefahren zu, als das bisher bekannt war. Diese neu erkannte Gefahr entsteht durch sogenannte Sauerstoffradikale. Diese reaktiven Sauerstoffverbindungen (ROS) können die Zellen der Lunge schädigen, Atemwegserkrankungen, Lungenentzündungen oder Asthma bewirken. Selbst Krebs könnte ausgelöst werden, da die ROS auch die Erbsubstanz schädigen können, heisst es in der Medienmitteilung.

Möglich wurden die neuen Erkenntnisse durch die Verwendung einer am PSI entwickelten Zelle, in der sich verschiedenste atmosphärische Umweltbedingungen simulieren lassen. Sie kann Temperatur, Feuchte sowie Gasexposition genau regulieren, und eine UV-LED-Lichtquelle ahmt die Sonneneinstrahlung nach, heisst es in der technischen Erläuterung des Forschungsinstituts. Die Nutzung dieser Zelle und des Röntgenlichts der ebenfalls beim PSI entwickelten Synchrotron Lichtquelle Schweiz (SLS) ermöglichte bessere Sicht auf die gefährlichen Feinstaubpartikel als mit den bisher eingesetzten Massenspektrometern. „Diese Kombination – hochauflösendes Röntgenmikroskop und Zelle – gibt es nur einmal auf der Welt“, wird Peter Aaron Alpert, Erstautor der neuen PSI-Studie, zitiert.

Die Forschenden untersuchten Partikel mit organischen Bestandteilen und Eisen aus natürlichen Quellen wie Wüstenstaub oder Vulkanasche. Solche Partikel sind aber auch in Emissionen von Industrie und Verkehr enthalten. In der Atmosphäre verbinden sich diese Bestandteile zu Eisenkomplexen, die dann unter Sonneneinstrahlung zu sogenannten Radikalen reagieren. Diese wiederum binden allen verfügbaren Sauerstoff und produzieren so die ROS.

Die neue Erkenntnis ist, dass diese ROS nicht überwiegend, wie bisher angenommen, in der Wärme der Sonne aus den Partikeln in die Luft diffundieren und keine Gefahr mehr bedeuten, wenn man die Partikel einatmet. Als besonders erschreckend bezeichnen die PSI-Forschenden, dass sich die höchsten Konzentrationen der ROS bei alltäglichen Wetterbedingungen bilden: bei mittlerer Luftfeuchte von 50 Prozent und Temperaturen um die 20 Grad. „Wir gehen davon aus, dass die gleichen fotochemischen Reaktionen auch in anderen Feinstaubpartikeln ablaufen“, wird Forschungsgruppenleiter Markus Ammann zitiert – also nicht nur in Partikeln, die Eisen binden. „Wir vermuten sogar, dass nahezu alle Schwebeteilchen in der Luft auf diese Weise zusätzliche Radikale ausbilden“, wird Alpert ergänzend zitiert.

Mit Blick auf die Corona-Pandemie haben die gefährlichen ROS aber auch etwas Positives. Sie greifen Bakterien und Viren auf Aerosolen an und machen diese unschädlich. Das, so die PSI-Forschenden, könnte erklären, warum das Sars-CoV-2-Virus in der Luft bei Raumtemperatur und mittlerer Feuchte am kürzesten überlebt.

Die PSI-Studie wurde am Freitag im weltweit beachteten Fachjournal „Nature Communications“ veröffentlicht. gba 

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