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Veröffentlichung Erweiterung der Luftschadstoffprognosen des Umweltbundesamtes(Umweltbundesamt, 2024)Das Umweltbundesamt (UBA) stellt seit Ende der 1990er Jahre u. a. Karten bundesweiter Ozonprognosen zur Information der Öffentlichkeit bereit. Die Veröffentlichung der Karten erfolgt derzeit sowohl über die Webpräsenz des UBA als auch über die App „Luftqualität“.Die Luftschadstoffprognosen basieren auf Prognosen aus dem CAMS-Ensemble. Diese Prognosen werden täglich vom Copernicus Atmosphärendienst (Copernicus Atmosphere Monitoring Service, CAMS) in stündlicher Auflösung für den aktuellen Tag und die drei folgenden Tage bereitgestellt. Die Ensemble-Daten beruhen auf den Ergebnissen von mittlerweile 11 Chemie-Transport-Modellen (CTM), deren Output zum Teil durch die Assimilation von Satellitendaten optimiert wird (CAMS, 2021; CAMS, 2022). Das UBA betreibt seit einigen Jahren das „Online-Tool Ozonprognose“ für die operationelle Prognose der Luftschadstoffe Ozon und PM10 (ohne verkehrsnahe Standorte) auf Basis korrigierter CAMS-Prognosen sowie eine Testumgebung zur Evaluierung der originalen und der korrigierten CAMS-Prognosen mit Hilfe statistischer Kennwerte. Als Korrekturverfahren wird dabei basierend auf Untersuchungen in IVU Umwelt (2018) die Hybrid-Vorhersage verwendet. Im Rahmen des hier beschriebenen Projektes wurden Online-Tool und Testumgebung um den Luftschadstoff NO2, um die Differenzierung der Prognose bzw. Evaluierung nach Stationstypen sowie um Wochentags- und Feiertagskorrektur als verkehrsspezifische Ergänzungen der Hybrid-Vorhersage erweitert. Es wurde gezeigt, dass die Hybrid-Vorhersage auch bei der Anwendung auf NO2 und PM10 zu einer Verbesserung der Prognosegüte im Vergleich mit den reinen CAMS-Prognosen führt, und zwar sowohl an Area- als auch an Spot- bzw. Verkehrsstationen. Die Verwendung der Wochentags- und Feiertagskorrektur als Ergänzung der Hybrid-Vorhersage führt zu zusätzlichen Verbesserungen der NO2-Prognose an verkehrsnahen Standorten.Veröffentlichung Differenzierung der Feinstaubexposition in Deutschland nach sozioökonomischem Status(Umweltbundesamt, 2021) Gaffron, Philine; Freude, Maximilian; Technische Universität Hamburg. Institut für Verkehrsplanung und Logistik; Deutschland. Umweltbundesamt; Schuster, ChristianLuftverschmutzung ist ein bedeutender Risikofaktor für die Gesundheit. Im vorliegenden Gutachten wurde untersucht, ob eine Differenzierung der Feinstaubexposition der Bevölkerung in Deutschland nach sozioökonomischem Status möglich ist. Zur Abschätzung der Feinstaubexposition wurde eine flächendeckende Darstellung der PM2.5 Hintergrundbelastung in räumlicher Auflösung von 2 x 2 km2 genutzt, ergänzt um höher aufgelöste Datensätze für die Städte Hamburg (Gesamtbelastung, 100 x 100 m2) und Berlin (Hintergrundbelastung, 500 x 500 m2) für zusätzliche lokale Analysen. Als flächendeckende Indikatoren für den sozioökonomischen Status (SES) der Wohnbevölkerung wurden das jährliche Haushaltsnettoeinkommen (1 x 1 km2) sowie Miet- und Kaufspiegel in âą /m2 (Baublockebene) verwendet. Nach verschiedenen Schritten der Datenaufbereitung (Baublockflächenkorrektur, Bevölkerungsgewichtung, räumliche Aggregation, SES-Standardisierung auf Gemeindeebene) wurden die jeweiligen Variablen für die drei Untersuchungsräume verschnitten und anhand von räumlichen Regressionsmodellen sowie varianzanalytischen Verfahren (ANOVA) auf statistische Zusammenhänge untersucht. In einigen Fällen wa-ren signifikante Zusammenhänge zwischen Feinstaub- und SES-Variablen festzustellen, allerdings waren diese eher schwach ausgeprägt und nicht konsistent in den verschiedenen Untersuchungsräumen. Letztlich ließen die Daten somit keine belastbaren Aussagen zur Differenzierung der Feinstaubexposition zu, denn die flächendeckend verfügbaren Variablen für den SES der Bevölkerung waren nur eingeschränkt aussagekräftig. Die Variable Haushaltseinkommen wurde zwar als inhaltlich gut geeigneter SES-Indikator bewertet, war räumlich aber zu grob aufgelöst um kleinräumige Unterschiede abzubilden. Miet- und Kaufspiegel wiederum boten zwar eine geeignete räumliche Auflösung, geben den sozioökonomischen Status der Bevölkerung jedoch inhaltlich nur eingeschränkt wieder. Für eine bundesweite Differenzierung der Exposition gegenüber Feinstaub nach SES bräuchten zukünftige Studien vor allem flächendeckende Datensätze in präziserer räumlicher Auflösung. Quelle: ForschungsberichtVeröffentlichung Epigenetische Veränderungen unterschiedlicher Zelltypen bei erhöhter Feinstaubbelastung(Umweltbundesamt, 2023) Lehmann , Irina; Trump, Saskia; Klös, Matthias; Berlin Institute of Health; Deutschland. Umweltbundesamt; Süring, Katrin; Straff, WolfgangEine erhöhte Feinstaubbelastung kann verschiedene negative Auswirkungen auf die Gesundheit des Menschen haben: So sind bereits ein erhöhtes Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, für Entzündungen der Atemwege, aber auch für Stoffwechselveränderungen mit einer erhöhten Feinstaubbelastung in Zusammenhang gebracht worden. Als vermittelnde Mechanismen auf molekularer Ebene werden epigenetische Veränderungen diskutiert. So wurden bereits Störungen auf der DNA-Methylierungsebene und bei der Expression von kurzen RNA-Molekülen, sogenannten microRNAs, durch Feinstaubexposition beschrieben. Diese Veränderungen treten zum Teil schon vor Krankheitsbeginn auf und können daher einen vorhersagenden Charakter haben, die sie für zukünftige Risikobeurteilungen anwendbar erscheinen lassen. Die Datenlage auf diesem Gebiet weist - auch aufgrund der neuen Methodik - noch erhebliche Defizite auf. Daher war das Ziel dieser Studie, die Mechanismen der Wirkung von Feinstäuben auf epigenetischer Ebene zu erfassen. Dies wurde in einer Kohortenstudie mittels einfach zu gewinnender Proben (Nasallavage) aus den oberen Atemwegen untersucht - ein Bereich des menschlichen Körpers, der in direktem Kontakt zu der Noxe Feinstaub steht. Teilnehmerinnen und Teilnehmer, die in ihrem täglichen Leben einer erhöhten Feinstaubbelastung ausgesetzt sind, wurden mit solchen mit niedriger Belastung verglichen. Die Studienteilnehmenden hatten ihr Lebensumfeld entweder im Innenstadtbereich von Stuttgart (erhöhte Belastung) oder lebten in Simmerath, einer Gemeinde in der Eifel (niedrige Belastung). In unserer Studie zeigten sich epigenetische Veränderungen im Zusammenhang mit der Feinstaubbelastung sowohl in der DNA-Methylierung als auch in der Expression von microRNAs, die die Regulation von Immungenen beeinflussen können. Dies deutet darauf hin, dass auch Partikelkonzentrationen unterhalb des europäischen Grenzwertes Auswirkungen auf Zellen des oberen Atemwegtrakts haben können. Quelle: ForschungsberichtVeröffentlichung Quantifizierung der Krankheitslast verursacht durch Ozon-Exposition in Deutschland für die Jahre 2007-2016(Umweltbundesamt, 2023) Breitner, Susanne; Steckling-Muschack, Nadine; Markevych, Iana; Institut und Poliklinik für Arbeits-, Sozial- und Umweltmedizin (München); Deutschland. Umweltbundesamt; Wintermeyer, DirkDieses Vorhaben erfasst die flächendeckende Hintergrund-Ozonexposition der Bevölkerung Deutschlands während der Sommermonate (mittlere maximale 8-Stundenkonzentration in den Monaten April bis September) sowie durch den SOMO35 (als jährliche Summe über die täglichen Maxima der 8-stündigen gleitenden Mittelwerte, die 35 ppb (parts per billion) überschreiten) mit anschließender Quantifizierung der Krankheitslast für die Jahre 2007 bis 2016 durchgeführt. Umfangreiche systematische Literatur-Recherchen nach der Methodik des Umbrella Reviews und des Systematic Mappings, in das neben epidemiologischen Studien auch Ergebnisse experimenteller Studien eingeflossen sind, fassen die Evidenz zur kausalen Wirkung langfristiger Expositionen gegenüber Ozon auf die respiratorische und die COPD-Mortalität zusammen. Die identifizierten Risikoschätzer aus epidemiologischen Kohortenstudien mit langfristiger Expositionsschätzung für Ozon und den genannten Gesundheitsendpunkten wurden nach einer Metaanalyse im Hinblick auf die Krankheitslastschätzung verwendet. Der attributable Anteil (also der Anteil der Krankheitslast, der mittels statistischer Verfahren auf Sommer-Ozon zurückgeführt werden kann) an der respiratorischen Krankheitslast aufgrund von Sommer-Ozon lag im Bereich von 4,03 % (95% Konfidenzintervall (KI): 2,55-5,64) (Jahr 2013) bis 5,49 % (95% KI: 3,48-7,66) (Jahr 2015); der Schätzer für verlorene Lebensjahre (YLL, Years of Life Lost) pro 100.000 Einwohnenden lag im Bereich von 26,53 YLL (95% KI: 16,76-37,12) (Jahr 2007) bis 43,44 YLL (95% KI: 27,53-60,59) (Jahr 2015). Für die COPD-Krankheitslast variierte der attributable Anteil und der Schätzer für YLL aufgrund von Sommer-Ozon im Bereich von 6,11 % (95% KI: 4,68-7,36) (Jahr 2013) bis 8,29 % (95% KI: 6,36-9,96) (Jahr 2015) bzw. 18,33 YLL pro 100.000 Einwohnenden (95% KI: 14,02-22,08) (Jahr 2007) bis 35,77 YLL pro 100.000 Einwohnenden (95% KI: 27,45-42,98) (Jahr 2015). Insgesamt ist im Zeitraum 2007 bis 2016 kein eindeutiger zeitlicher Trend in der Krankheitslast zu erkennen â€Ì im Beobachtungszeitraum von 10 Jahren war eine Schwankung der relativen Krankheitslast von mehr als einem Drittel von Jahr zu Jahr zu beobachten, ähnlich den Unterschieden der Ozon-Konzentrationen. Ein Vergleich der Ergebnisse der Krankheitslastschätzung durch Ozon mit jenen nach einer zusätzlichen Adjustierung der Effektschätzer für Feinstaub (PM2.5) und Stickstoffdioxid (NO2) zeigt eine etwas niedrigere respiratorische Krankheitslast, aber eine höhere COPD-Krankheitslast. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass die quantitative Zusammensetzung der Außenluftschadstoffe in Nordamerika (fast alle berücksichtigten Studien wurden dort durchgeführt) sich von derjenigen in Deutschland unterscheidet. Hinzu kommen Unterschiede bei der Berechnung der Krankheitslast dadurch zu Stande, dass sich die verwendeten Risikoschätzer deutlich unterscheiden. Die Krankheitslastschätzungen durch Ozon zwischen den verschiedenen Studien sind wegen der unterschiedlich verwendeten Eingangsdaten mit Vorsicht zu vergleichen. Zudem sind Vergleiche der Krankheitslastschätzungen durch Ozon mit den feinstaubbedingten oder NO2-bedingten Studien wegen unterschiedlicher Eingangsdaten nur mit Vorsicht anzustellen. Qualitative Vergleiche weisen allerdings auf eine niedrigere Krankheitslast durch Langzeitexposition mit Ozon im Vergleich zu Feinstaub und NO2 hin. Trotz der inhärenten Unsicherheiten und Limitierungen halten wir die Ergebnisse dieses Vorhabens, die der langfristigen Exposition mit Ozon einen kausalen Beitrag an der respiratorischen Krankheitslast, unabhängig von Feinstaub und NO2 zuschreiben, insgesamt für belastbar. Quelle: ForshcungsberichtVeröffentlichung Quantifizierung der Krankheitslast verursacht durch Ozon-Exposition in Deutschland für die Jahre 2007-2016(Umweltbundesamt, 2023) Breitner, Susanne; Steckling-Muschack, Nadine; Markevych, Iana; Institut und Poliklinik für Arbeits-, Sozial- und Umweltmedizin (München); Deutschland. Umweltbundesamt; Wintermeyer, DirkDieses Vorhaben erfasst die flächendeckende Hintergrund-Ozonexposition der Bevölkerung Deutschlands während der Sommermonate (mittlere maximale 8-Stundenkonzentration in den Monaten April bis September) sowie durch den SOMO35 (als jährliche Summe über die täglichen Maxima der 8-stündigen gleitenden Mittelwerte, die 35 ppb (parts per billion) überschreiten) mit anschließender Quantifizierung der Krankheitslast für die Jahre 2007 bis 2016 durchgeführt. Umfangreiche systematische Literatur-Recherchen nach der Methodik des Umbrella Reviews und des Systematic Mappings, in das neben epidemiologischen Studien auch Ergebnisse experimenteller Studien eingeflossen sind, fassen die Evidenz zur kausalen Wirkung langfristiger Expositionen gegenüber Ozon auf die respiratorische und die COPD-Mortalität zusammen. Die identifizierten Risikoschätzer aus epidemiologischen Kohortenstudien mit langfristiger Expositionsschätzung für Ozon und den genannten Gesundheitsendpunkten wurden nach einer Metaanalyse im Hinblick auf die Krankheitslastschätzung verwendet. Der attributable Anteil (also der Anteil der Krankheitslast, der mittels statistischer Verfahren auf Sommer-Ozon zurückgeführt werden kann) an der respiratorischen Krankheitslast aufgrund von Sommer-Ozon lag im Bereich von 4,03 % (95% Konfidenzintervall (KI): 2,55-5,64) (Jahr 2013) bis 5,49 % (95% KI: 3,48-7,66) (Jahr 2015); der Schätzer für verlorene Lebensjahre (YLL, Years of Life Lost) pro 100.000 Einwohnenden lag im Bereich von 26,53 YLL (95% KI: 16,76-37,12) (Jahr 2007) bis 43,44 YLL (95% KI: 27,53-60,59) (Jahr 2015). Für die COPD-Krankheitslast variierte der attributable Anteil und der Schätzer für YLL aufgrund von Sommer-Ozon im Bereich von 6,11 % (95% KI: 4,68-7,36) (Jahr 2013) bis 8,29 % (95% KI: 6,36-9,96) (Jahr 2015) bzw. 18,33 YLL pro 100.000 Einwohnenden (95% KI: 14,02-22,08) (Jahr 2007) bis 35,77 YLL pro 100.000 Einwohnenden (95% KI: 27,45-42,98) (Jahr 2015). Insgesamt ist im Zeitraum 2007 bis 2016 kein eindeutiger zeitlicher Trend in der Krankheitslast zu erkennen ââą Ì im Beobachtungszeitraum von 10 Jahren war eine Schwankung der relativen Krankheitslast von mehr als einem Drittel von Jahr zu Jahr zu beobachten, ähnlich den Unterschieden der Ozon-Konzentrationen. Ein Vergleich der Ergebnisse der Krankheitslastschätzung durch Ozon mit jenen nach einer zusätzlichen Adjustierung der Effektschätzer für Feinstaub (PM2.5) und Stickstoffdioxid (NO2) zeigt eine etwas niedrigere respiratorische Krankheitslast, aber eine höhere COPD-Krankheitslast. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass die quantitative Zusammensetzung der Außenluftschadstoffe in Nordamerika (fast alle berücksichtigten Studien wurden dort durchgeführt) sich von derjenigen in Deutschland unterscheidet. Hinzu kommen Unterschiede bei der Berechnung der Krankheitslast dadurch zu Stande, dass sich die verwendeten Risikoschätzer deutlich unterscheiden. Die Krankheitslastschätzungen durch Ozon zwischen den verschiedenen Studien sind wegen der unterschiedlich verwendeten Eingangsdaten mit Vorsicht zu vergleichen. Zudem sind Vergleiche der Krankheitslastschätzungen durch Ozon mit den feinstaubbedingten oder NO2-bedingten Studien wegen unterschiedlicher Eingangsdaten nur mit Vorsicht anzustellen. Qualitative Vergleiche weisen allerdings auf eine niedrigere Krankheitslast durch Langzeitexposition mit Ozon im Vergleich zu Feinstaub und NO2 hin. Trotz der inhärenten Unsicherheiten und Limitierungen halten wir die Ergebnisse dieses Vorhabens, die der langfristigen Exposition mit Ozon einen kausalen Beitrag an der respiratorischen Krankheitslast, unabhängig von Feinstaub und NO2 zuschreiben, insgesamt für belastbar. Quelle: Forschungsbericht