Luftverschmutzung in Innenräumen und im Freien

Was jeder Arzt wissen muss:

Die Exposition gegenüber Luftschadstoffen in Innenräumen und im Freien kann das Risiko einer Person für Morbidität und Mortalität aufgrund einer Vielzahl verschiedener Erkrankungen in mehreren Organsystemen erhöhen. Diese Expositionen verursachen und/oder verschlimmern Atemwegserkrankungen und Erkrankungen anderer Organsysteme. Luftverschmutzung kann auch Reizungen der Sinnesorgane verursachen und das Wohlbefinden beeinträchtigen, z. B. durch den Verlust der Sichtbarkeit.

Die Luftverschmutzung stammt sowohl aus natürlichen als auch aus vom Menschen verursachten Quellen. Die Luftverschmutzung hat sich im Laufe der Geschichte wahrscheinlich durch natürliche Ereignisse wie Vulkanausbrüche und Waldbrände negativ auf die Gesundheit ausgewirkt. In der heutigen Zeit haben die Verbrennung fossiler Brennstoffe, die Stromerzeugung, das Heizen von Häusern und der Kraftfahrzeugverkehr die Emissionen und die Schadstoffbelastung stark erhöht. Die Bedeutung der Luftverschmutzung wurde zum ersten Mal im 20. Jahrhundert erkannt, als Autos, Lastwagen und andere Fahrzeuge „Smog“ oder photochemische Verschmutzung verursachten und als Zeiten starker Verschmutzung, wie der Londoner „Killernebel“ im Jahr 1952, zu Gesundheitskrisen führten.

Das jüngste beispiellose Wachstum städtischer Gebiete, die auf mehreren Kontinenten „Megastädte“ bilden, hat zu einer enormen Konzentration von Emissionen aus Quellen wie riesigen Kraftfahrzeugflotten, Stromerzeugung, Heizung und Industrie geführt, die zusammengenommen zu bemerkenswerten und anhaltenden Luftverschmutzungen führen. In seltenen Fällen haben Ereignisse wie der Einsturz des World Trade Centers zu kurzzeitigen starken Belastungen der Außenluft mit anerkannten gesundheitlichen Auswirkungen geführt.

Es wird auch zunehmend erkannt, dass sich das Problem der Luftverschmutzung auf Innenräume erstreckt. In Ländern mit niedrigem Einkommen ist die Exposition gegenüber Rauch aus der Verbrennung von Biomasse weit verbreitet und weist in der Regel hohe Konzentrationen auf. Auch arme Bewohner von Ländern mit hohem Einkommen können in Innenräumen durch die Verbrennung von Biomasse belastet werden. In Ländern mit hohem Einkommen werden Schadstoffe in Innenräumen in der Regel durch menschliche Aktivitäten erzeugt und aus Baumaterialien und Einrichtungsgegenständen freigesetzt. Diese Innenraumschadstoffe werden oft durch Gebäudekonstruktionen in ungesunden Konzentrationen gehalten, die sie einschließen und den Austausch der Innenraumluft mit der Außenluft einschränken.

Verschiedene Faktoren, die mit spezifischen Schadstoffeigenschaften und Expositionsmustern zusammenhängen, bestimmen die Wahrscheinlichkeit einer Schädigung durch das Einatmen von Innenraum- oder Außenluftschadstoffen.

Schadstoffeigenschaften

Aufnahme von Gasen: Das Eindringen gasförmiger Schadstoffe in die Atemwege und ihr Verbleib darin sind sehr unterschiedlich und hängen von den physikalischen Eigenschaften des Gases (z. B. Löslichkeit), der Konzentration des Gases in der eingeatmeten Luft, der Geschwindigkeit und Tiefe der Belüftung und dem Ausmaß der Reaktivität des Stoffes ab.

Stark wasserlösliche Gase wie Formaldehyd und SO2 werden in den oberen Atemwegen fast vollständig extrahiert. Die Entfernung von weniger wasserlöslichen Gasen wie NO2 und O3 ist weit weniger vollständig, und diese Gase können in die distalen Atemwege und Alveolen eindringen. Bewegung erhöht das Eindringen von Gasen in das Lungenparenchym und die Gesamtdosis der an die Atemwege abgegebenen Schadstoffe.

Partikeldeposition und -retention: Die Ablagerung von partikulären Schadstoffen hängt von mehreren Faktoren ab, darunter die aerodynamischen Eigenschaften der Partikel (vor allem die Partikelgröße), die Anatomie der Atemwege und das Atemmuster. Partikel mit einem Durchmesser von >10 μm werden in der Nase und im Nasopharynx herausgefiltert, während Partikel mit einem Durchmesser von <10 μm eher im Tracheobronchialbaum abgelagert werden. Die Ablagerung in den Alveolen ist maximal für Partikel mit einem Durchmesser von <1-2 um, während sich Partikel mit einem Durchmesser von <100 Nanometern (ultrafeine Partikel) im gesamten Atemtrakt ablagern können. Die Entfernung der Partikel aus den größeren Atemwegen erfolgt durch den mukoziliären Apparat innerhalb von Stunden nach der Ablagerung. Die Beseitigung aus der tiefen Lunge durch alveoläre Makrophagen ist viel langsamer und erfordert Tage bis Monate.

Personale Exposition

Die Definitionen von Konzentration, Exposition und Dosis sind grundlegend für die Betrachtung der Auswirkungen der Luftverschmutzung. Die Konzentration ist die Menge des in der Luft vorhandenen Materials. Für die Atemwege ist die Exposition die Zeit, die man in der verunreinigten Luft verbringt; die Exposition wird in der Einheit Konzentration x Zeit angegeben. Die Dosis ist die Menge des Stoffes, die in den Körper gelangt. Eine biologisch wirksame Dosis ist die Stoffmenge, die den Zielort, d. h. die Lungenbläschen, erreichen muss, damit eine Schädigung eintritt. Die persönliche Gesamtexposition ist der relevante Index der Exposition, der sich auf die zeitlich gewichtete durchschnittliche Schadstoffkonzentration in der Mikroumgebung bezieht, in der sich eine Person aufhält. Eine relevante Mikroumgebung für eine hohe Partikelexposition wäre zum Beispiel ein Büro, in dem das Rauchen erlaubt ist.

Studien zeigen, dass die Bewohner der meisten Länder mit hohem Einkommen die meiste Zeit in Innenräumen verbringen, so dass die Exposition gegenüber vielen Schadstoffen in Innenräumen stattfindet. Daten aus einer Reihe von Ländern zeigen, dass die Menschen durchschnittlich 65-75 % ihrer Zeit in ihren Wohnungen und >90 % ihrer Zeit in Innenräumen verbringen. Dennoch kann die Zeit, die im Freien verbracht wird, für einige Schadstoffe wie Ozon der entscheidende Faktor für die Exposition sein, insbesondere für Menschen, die im Freien Sport treiben und aufgrund der mit dem Sport verbundenen verstärkten Belüftung eine höhere Ozondosis in ihre Lungen bekommen.

Klassifizierung:

Luftverschmutzung im Freien

Die Außenluft ist mit einer dynamischen Mischung von Schadstoffen aus natürlichen und künstlichen Quellen verschmutzt. Die Art des Gemischs hängt in erster Linie von der Mischung der Quellen und deren Betrieb sowie von der Meteorologie ab. Das Gemisch umfasst primäre Schadstoffe wie Stickoxide und primäre Partikel, die direkt aus ihren Quellen stammen, und sekundäre Schadstoffe wie Ozon und sekundäre Partikel, die durch chemische und physikalische Umwandlungen in der Atmosphäre entstehen. Diese Schadstoffe werden auf der Grundlage ihrer Eigenschaften und Quellen unterschiedlich klassifiziert. Eine gängige Klassifizierung basiert auf Abschnitt 108 des Clean Air Act, der die „Kriterienschadstoffe“ (Feinstaub, Ozon, Stickstoffdioxid, Schwefeldioxid, Kohlenmonoxid und Blei) umfasst. Partikel und Ozon stehen dabei am meisten im Mittelpunkt und verfügen über die umfangreichsten Gesundheitsdaten. Zusätzlich zu den Kriterienschadstoffen sind 189 „toxische Luftschadstoffe“ anerkannt, darunter Karzinogene und Reizstoffe.

Für die öffentliche Gesundheit und insbesondere für Personen mit Herz-Lungen-Erkrankungen ist die Exposition gegenüber Feinstaub und Ozon in einem Ausmaß, das mit gesundheitsschädigenden Auswirkungen verbunden ist, üblich. Feinstaub in der Stadtluft ist in der Regel ein heterogenes Gemisch, das je nach Durchmesser in drei Größenbereiche eingeteilt wird: den ultrafeinen Bereich (<0,10 Mikrometer Durchmesser), den feinen Bereich (<2,5 Mikrometer Durchmesser) und den groben Bereich (zwischen 2,5-10 Mikrometer Durchmesser). Die ultrafeinen Partikel, die eine frische Verbrennung widerspiegeln, sind in der Nähe von Straßen am stärksten vertreten, wo sie von Fahrzeugen stammen. Ein Großteil der Masse im Feinbereich ist auf Sekundärpartikel zurückzuführen. Die groben Partikel in städtischen Gebieten bestehen aus Staub, Reifenabrieb, Bioaerosolen und anderen Stoffen.

Ozon ist ein Indikator für die Verschmutzung durch Oxidationsmittel, die durch die von Sonnenlicht angetriebene Photochemie gebildet werden und Stickoxide und Kohlenwasserstoffe enthalten. Die Konzentrationen schwanken im Laufe des Tages je nach Verkehr, Sonnenlicht und Wetter. Die photochemische Verschmutzung betrifft heute weite Teile der USA, insbesondere sonnige und warme Gebiete.

Sowohl bei eingeatmeten Partikeln als auch bei Ozon ist die oxidative Schädigung mit lokalen und systemischen Folgen der Hauptmechanismus der Schädigung. Feinstaub in der Stadtluft enthält in der Regel krebserregende Bestandteile. Jahrzehntelange epidemiologische Forschung bringt diese Luftschadstoffe mit negativen Auswirkungen auf die Atemwege in Verbindung, einschließlich der Verschlimmerung chronischer Lungenkrankheiten wie Asthma, COPD und Mukoviszidose sowie einer verminderten Lungenfunktion. Bei sehr hohen Feinstaubkonzentrationen ist eine erhöhte Sterblichkeitsrate gut dokumentiert, insbesondere bei Menschen mit Herz-Lungen-Erkrankungen. Obwohl der Haupteintrag von Luftverschmutzung über die Atemwege erfolgt, hat die Luftverschmutzung weitreichende Auswirkungen auf mehrere Organsysteme. In der Literatur wird ein Zusammenhang zwischen Feinstaub und erhöhter kardiovaskulärer Morbidität und Mortalität hergestellt, darunter Herzinfarkte, Herzrhythmusstörungen, kongestives Herzversagen, Bluthochdruck und Schlaganfälle. Neue Erkenntnisse bringen die Feinstaubbelastung auch mit bösartigen Lungenerkrankungen, ungünstigen Geburtsergebnissen, Atemwegserkrankungen bei Kindern, Diabetes, tiefen Venenthrombosen und neuropsychiatrischen Erkrankungen in Verbindung. Infolgedessen belegen epidemiologische Studien eine erhöhte kurz- und langfristige Sterblichkeit im Zusammenhang mit Feinstaub in den letzten Jahrzehnten.

Kurzzeitige Ozonbelastung wird mit zahlreichen gesundheitlichen Auswirkungen in Verbindung gebracht, darunter vermehrte Asthma- und COPD-Exazerbationen, Krankenhauseinweisungen und Todesfälle. Eine akute, aber reversible Verringerung der Lungenfunktion ist bei experimentellen Expositionen gut dokumentiert. Langfristige Ozonbelastung wird in mehreren epidemiologischen Studien mit erhöhter kardiovaskulärer und respiratorischer Sterblichkeit in Verbindung gebracht.

Luftverschmutzung in Innenräumen

Es gibt unzählige Formen und Quellen der Luftverschmutzung in Innenräumen, darunter Verbrennungsprozesse (Tabakrauch, Öfen, Kamine und Holzöfen), Haushaltsprodukte, Baumaterialien, biologische Agenzien (z. B. Mikroben, Haustiere), Ausgasungen aus dem Wasser und Bodenluft. Vor allem Bodengas ist der Ursprung des meisten Radons in Innenräumen. Diese Stoffe verursachen Krankheiten durch verschiedene Mechanismen, Entzündungen und Reizungen, Immunreaktionen, Karzinogenese und Auswirkungen auf das zentrale Nervensystem. Das Spektrum der nachteiligen Folgen für die Atemwege ist breit gefächert und umfasst Symptome der oberen Atemwege, die Verursachung und Verschlimmerung von Asthma, Überempfindlichkeitspneumonitis und Lungenkrebs.

In Innenräumen gibt es viele potenzielle Toxine (Abbildung 1), und mehrere sind in der Literatur gut beschrieben. Beispiele für Stoffe, die mit akuter oder chronischer Toxizität beim Einatmen in Verbindung gebracht werden, sind Holzrauch, biologische Stoffe, Radon, Zigarettenrauch aus zweiter Hand und Formaldehyd.

Abbildung 1.n

Holzrauch

Umweltbedingte Expositionsquellen

In Nordamerika ist die Verwendung eines Holzofens als primäre oder sekundäre Wärmequelle weit verbreitet und kann zu zeitweise hohen Werten von Feinstaub und Endotoxinen in Innenräumen führen. In Entwicklungsländern führt die Verwendung von Holz, Kohle und anderen Biomassebrennstoffen zum Kochen, Heizen und Beleuchten zu einer extrem hohen Belastung mit Schadstoffen in Innenräumen. Darüber hinaus trägt der Rauch aus der Verbrennung von Biomassebrennstoffen in Haushalten zur Luftverschmutzung bei und kann in benachbarte Haushalte mit Nicht-Holzöfen eindringen.

Mechanismus der Schädigung

Die Toxikologie einiger Bestandteile des Holzrauchs, wie Benzopyren, andere polyzyklische organische Verbindungen und Stickoxide, ist gut untersucht. Diese Bestandteile können Entzündungen und oxidative Schäden hervorrufen und als Karzinogene wirken. Einige Studien, in denen die experimentelle Exposition gegenüber Holzrauch als komplexes Gemisch untersucht wurde, haben einen Anstieg von oxidativem Stress, Entzündungen und Gerinnungsfaktoren gezeigt. Die Ergebnisse waren jedoch widersprüchlich, und es sind weitere Forschungsarbeiten erforderlich, um die Toxikologie und den Mechanismus der Schädigung durch Holzrauch besser zu charakterisieren.

Spektrum der Atemwegserkrankungen im Zusammenhang mit der Exposition

Die meisten epidemiologischen Daten zu den gesundheitlichen Auswirkungen von Holzrauch stammen aus Studien in Entwicklungsländern, wo eine intensive Rauchbelastung durch Kochfeuer in schlecht belüfteten Wohnungen entsteht. Studien weisen auf eine Zunahme von akuten Atemwegsinfektionen, vermindertem Lungenwachstum und verminderter Lungenentwicklung, Asthma, COPD bei Nichtraucherinnen, bösartigen Erkrankungen der Lunge und anderer Organe sowie chronischer Atemwegserkrankungen bei Kindern und Erwachsenen infolge der Belastung durch Holzrauch hin. Es wird zunehmend anerkannt, dass die Luftverschmutzung in Haushalten durch die Verbrennung fester Brennstoffe einen großen Einfluss auf die weltweiten Todesfälle und die globale Krankheitslast hat.

Biologische Wirkstoffe

Umweltbedingte Expositionsquellen

Allergene und Mikroben in Innenräumen, die wichtigsten biologischen Wirkstoffe bei der Luftverschmutzung in Innenräumen, die für die menschliche Gesundheit relevant sind, haben verschiedene Quellen. Einige der schwerwiegendsten und am weitesten verbreiteten biologischen Verschmutzungen in Innenräumen entstehen durch das Wachstum von Mikroorganismen oder Schimmel auf nassen oder feuchten Oberflächen. Die Konzentration von Allergenen und Mikroben in Innenräumen kann durch die Ansammlung von Materialien wie menschlichen oder tierischen Hautschuppen und das Wachstum von Pilzen und Bakterien auf Innenflächen oder in Klimaanlagen erhöht werden. Andere häufige Allergene in Innenräumen stammen von Hausstaubmilben und Schaben. Pollen in Innenräumen, die fast ausschließlich von Pflanzen im Freien stammen, und Pilzsporen aus dem Freien können auch durch Luftfiltersysteme oder auf Menschen, Tieren oder Gegenständen, die von draußen nach drinnen gelangen, in die Innenräume gelangen.

Mechanismus der Schädigung

Biologische Agenzien verursachen Infektionen der oberen und unteren Atemwege, immunologische Reaktionen und Entzündungen. Obwohl den Auswirkungen allergischer Reaktionen auf Pilze große Aufmerksamkeit geschenkt wurde, verursachen diese Organismen auch nicht-allergische Reaktionen. Einige Pilzarten, darunter auch einige Schimmelpilze, sind in der Lage, Mykotoxine sowie flüchtige und halbflüchtige Verbindungen zu produzieren, und die gesundheitlichen Auswirkungen des Einatmens dieser Verbindungen sind noch unklar. Zu den nicht-allergischen Reaktionen, die auftreten können, gehören Neurotoxizität, Immuntoxizität, sensorische Irritationen und Hauttoxizität.

Spektrum von Atemwegserkrankungen im Zusammenhang mit der Exposition

Ein breites Spektrum von Erkrankungen wird mit biologischen Wirkstoffen in Verbindung gebracht. Bakterien können zu Infektionen der oberen oder unteren Atemwege führen, die von akuter Bronchitis bis zu Lungenentzündung reichen. Die Exposition gegenüber Pilzen aus Schimmelpilzen und feuchter Umgebung kann Lungeninfektionen, Überempfindlichkeitsstörungen wie Hypersensitivitätspneumonitis und allergische bronchopulmonale Aspergillose, Asthmasymptome, bronchiale Reaktivität und allergische Pilzrhinosinusitis verursachen. Allergiesymptome oder eine Verschlimmerung von Asthmasymptomen können als Folge der Exposition gegenüber häufigen Innenraumallergenen auftreten.

Radon

Umweltbedingte Expositionsquellen

Radon, ein farbloses/geruchloses Gas, entsteht durch den Zerfall von natürlich vorkommendem Uran-238. Es ist im Bodengas enthalten und dringt durch Öffnungen in Kellern und um Fundamente in Häuser ein, wo es durch das Druckgefälle, das ein Bauwerk im Boden erzeugt, angesaugt wird. Die Konzentration hängt von der örtlichen Geologie ab, einschließlich der Porosität des Bodens und der Konzentration von Radium, dem Vorläufer von Radon. An manchen Orten kann Radon auch in hohen Konzentrationen im Wasser vorhanden sein und bei der Nutzung des Wassers ausgasen. Radon ist ein gut dokumentiertes berufsbedingtes Karzinogen, das Lungenkrebs verursacht. Unterirdische Minen können durch sehr hohe Radonkonzentrationen kontaminiert sein, wie z.B. Uranminen.

Schadensmechanismus

Radon zerfällt in eine Reihe von partikelförmigen radioaktiven Nachkommen, von denen zwei Poloniumisotope sind, die Alphateilchen aussenden. Alphateilchen, die eine hohe Masse und Energie haben, können Ionisationsspuren in den Zellen erzeugen, die die DNA schädigen. Der durch Radon verursachte Lungenkrebs wird auf die Durchdringung der Basalzellen des Atmungsepithels durch die Alphateilchen zurückgeführt, die von den Polonium-Folgeprodukten emittiert werden, die sich in den Atemwegen abgelagert haben. Da die Energie der Alphateilchen nicht von der Konzentration abhängt, hängt das Lungenkrebsrisiko im Zusammenhang mit Radon direkt von der Exposition ab; es gibt keinen Schwellenwert, unterhalb dessen kein Risiko besteht.

Spektrum der Atemwegserkrankungen im Zusammenhang mit der Exposition

Das Lungenkrebsrisiko ist das größte Problem für die radonexponierte Bevölkerung. Bei stark exponierten Bergleuten unter Tage gibt es jedoch einige Hinweise darauf, dass die Radonexposition zur Fibrose beiträgt; sie wurde auch als Ursache für Krebserkrankungen außerhalb der Atemwege untersucht, doch waren die Ergebnisse uneinheitlich. Die epidemiologischen Erkenntnisse zeigen, dass Radon Lungenkrebs sowohl bei Rauchern als auch bei Nichtrauchern verursacht, und es gibt Hinweise auf eine Synergie zwischen Rauchen und Radon bei der Entstehung von Lungenkrebs. Radon wurde nicht definitiv mit einem bestimmten histologischen Typ von Lungenkrebs in Verbindung gebracht; Beobachtungen bei Uranbergarbeitern unter Tage zeigten jedoch eine unerwartet hohe Häufigkeit von kleinzelligen Karzinomen.

Zigarettenrauch aus zweiter Hand

Umweltbedingte Expositionsquellen

Zigarettenrauch aus zweiter Hand (SHS) bezieht sich auf die Mischung aus verdünntem Zigarettenrauch aus dem Nebenstrom und ausgeatmetem Hauptstromrauch, der von Nichtrauchern in Innenräumen eingeatmet wird. SHS ist ein komplexes, dynamisches Gemisch aus gasförmigen und partikelförmigen Bestandteilen, das sich durch Verdünnung und verschiedene chemische Umwandlungen verändert. Die SHS-Konzentration hängt von der Anzahl der Raucher im Raum und ihrem Rauchverhalten, dem Grad des Austauschs der Innenraumluft mit der Außenluft und von den Abscheidungsmechanismen, einschließlich Oberflächenablagerung und Filterung, ab. In modernen Gebäuden mit zentralen Lüftungsanlagen kann SHS von einem Raum auf andere verteilt werden.

Schadensmechanismus

SHS ist ein reichhaltiges Gemisch, das Stoffe enthält, die durch verschiedene Mechanismen wie Reizung, Entzündung und Karzinogenese Symptome und Krankheiten verursachen können. SHS enthält viele Stoffe, die von der Internationalen Agentur für Krebsforschung der Weltgesundheitsorganisation als krebserregend eingestuft werden, sowie Oxidationsspezies, die durch unspezifische Mechanismen zur Krebsentstehung beitragen können.

Spektrum der Atemwegserkrankungen im Zusammenhang mit der Exposition

Bei Kindern und Erwachsenen wurden verschiedene Auswirkungen auf die Atemwege mit der SHS-Exposition in Verbindung gebracht. Die ersten epidemiologischen Studien über SHS bezogen sich auf Erkrankungen der unteren Atemwege bei Säuglingen und Kleinkindern. In der Folge wurde eine lange Liste nachteiliger Auswirkungen der SHS-Exposition bei Kindern ermittelt, darunter das Risiko von Erkrankungen der unteren Atemwege, Mittelohrprobleme, die Verschlimmerung und möglicherweise die Verursachung von Asthma sowie ein verringertes Lungenwachstum. 1981 zeigten zwei epidemiologische Studien ein erhöhtes Risiko für Lungenkrebs im Zusammenhang mit SHS bei Personen, die nie geraucht hatten. Heute werden sowohl Lungenkrebs als auch Herz-Kreislauf-Erkrankungen bei Personen, die nie geraucht haben, kausal mit SHS in Verbindung gebracht. SHS ist auch eine bekannte Ursache für Reizungen der Augen und der oberen Atemwege.

Formaldehyd

Umweltbedingte Expositionsquellen

Formaldehyd ist ein natürliches Produkt, das in einigen Lebensmitteln vorkommt und im Körper als Stoffwechselzwischenprodukt natürlich vorhanden ist. Es ist eine weit verbreitete Chemikalie und Bestandteil von Materialien, die in Wohnungen und Einrichtungsgegenständen verwendet werden, sowie ein Bestandteil von SHS. Besonders besorgniserregend ist Formaldehyd in Innenräumen, in denen hohe Konzentrationen nachgewiesen wurden: in Häusern, die mit unsachgemäß ausgehärtetem Harnstoff-Formaldehyd-Schaum isoliert sind, und in schlecht belüfteten Wohnmobilen und Wohnanhängern mit Formaldehyd-emittierenden Spanplatten und Sperrholz. Nach den Wirbelstürmen Katrina und Rita wurden in vielen Wohnwagen der US Federal Emergency Management Agency hohe Formaldehydwerte festgestellt. Es ist auch in der Außenluft vorhanden, wo die wichtigsten Emissionsquellen Kraftwerke, Verbrennungsanlagen, Raffinerien, Produktionsanlagen und Kraftfahrzeuge sind.

Schadensmechanismus

Formaldehyd hat eine einfache chemische Struktur mit einem Kohlenstoff und wurde sowohl mit nicht-malignen als auch mit malignen Gesundheitsfolgen in Verbindung gebracht. Zu den wichtigsten Mechanismen für nicht bösartige Wirkungen gehören die Auslösung von Reizstoffrezeptoren und unspezifische Entzündungen. Für die Karzinogenese in den Atemwegen könnten zwei Mechanismen von Bedeutung sein: Genotoxizität und regenerative Zellproliferation infolge von Zytotoxizität, insbesondere bei Nasentumoren.

Spektrum der mit der Exposition verbundenen Atemwegserkrankungen

Diverse Wirkungen auf die Atemwege wurden im Zusammenhang mit inhaliertem Formaldehyd untersucht. Von diesen ist die Reizung eine bekannte Folge. Für andere Auswirkungen auf die Atemwege, z. B. die Verringerung der Lungenfunktion und die Verursachung/Verschlimmerung von Asthma, ist die Beweislage weniger sicher. Bei Arbeitnehmern mit hoher Exposition wurde die Formaldehydbelastung mit Krebserkrankungen der Nase, der Nasenhöhle und des Nasenrachenraums in Verbindung gebracht.

Sind Sie sicher, dass Ihr Patient Innenraum- oder Außenluftschadstoffen ausgesetzt war? Was sollten Sie erwarten?

Mit wenigen Ausnahmen (z. B. Überempfindlichkeitspneumonitis und Kohlenmonoxidvergiftung) verursacht Luftverschmutzung keine „typischen“ Krankheiten. Vielmehr trägt die Luftverschmutzung zur allgemeinen Belastung durch Atemwegserkrankungen bei, was aus Sicht der öffentlichen Gesundheit von Bedeutung ist. Insbesondere trägt die Luftverschmutzung häufig zu einer episodischen Verschlimmerung bestehender Krankheiten, insbesondere von Herz-Lungen-Erkrankungen, oder zum Fortschreiten bestehender Krankheiten bei. Mit Hilfe von Risikobewertungsmethoden werden die Beiträge der verschiedenen Schadstoffe zur Belastung der öffentlichen Gesundheit berechnet. Diese Schätzungen beziehen sich auf die Auswirkungen auf Bevölkerungsebene, sagen aber nichts darüber aus, welche Personen durch die Luftverschmutzung geschädigt wurden. Beispielsweise wird Radon in Innenräumen als zweithäufigste Ursache für Lungenkrebs in den USA geschätzt und trägt jährlich zu ca. 20.000 Todesfällen bei.

Ein Syndrom, das „Sick-Building-Syndrom“, wird mit Innenräumen in Verbindung gebracht, die aufgrund von Innenraumverschmutzung, Temperatur, Feuchtigkeit und anderen Faktoren ungesund sind. Atemwegssymptome können eine Komponente des unspezifischen Syndroms sein, das auf der Grundlage der Symptome und des zeitlichen Zusammenhangs ihres Auftretens mit der Anwesenheit in der auslösenden Umgebung diagnostiziert wird.

Achtung: Es gibt andere Krankheiten, die die Exposition gegenüber Luftschadstoffen in Innenräumen oder im Freien nachahmen können.

Nicht anwendbar.

Wie und/oder warum hat der Patient eine Krankheit entwickelt, die mit Luftschadstoffen in Innenräumen oder im Freien zusammenhängt?

Kann entfallen.

Welche Personen haben das größte Risiko, eine Krankheit zu entwickeln, die mit der Luftverschmutzung in Innenräumen oder im Freien zusammenhängt?

In den USA führen die Umweltschutzbehörde, die Bundesstaaten und die Gemeinden eine umfassende Überwachung der wichtigsten Schadstoffe durch, insbesondere der Kriterienschadstoffe. Aus diesen Daten geht hervor, dass die Werte in großen städtischen Gebieten am höchsten sind, und kleinräumige Studien zeigen, dass die Exposition entlang der Hauptverkehrsstraßen besonders hoch sein kann. Personen, die wahrscheinlich einer höheren Belastung ausgesetzt sind, leben in der Regel in Innenstädten und in der Nähe von industriellen Quellen. Da die Menschen in diesen Gebieten in der Regel einen niedrigeren sozioökonomischen Status haben, ist auch die Wahrscheinlichkeit höher, dass sie schlechtere Wohnverhältnisse haben und einer höheren Belastung durch Innenraumluftverschmutzung ausgesetzt sind. Der Begriff „Anfälligkeit“ wurde verwendet, um sich auf dieses Potenzial für höhere Belastungen zu beziehen, während „Umweltungerechtigkeit“ oder „Umweltungerechtigkeit“ sich auf die höheren Belastungen für diejenigen bezieht, die weniger begünstigt sind.

Im Gegensatz dazu bezieht sich die Anfälligkeit auf ein höheres Risiko für die Entwicklung von Krankheiten oder anderen nachteiligen Ergebnissen bei einer bestimmten Belastung als bei denjenigen, die nicht anfällig sind. Zu den großen Gruppen, die als anfällig gelten, gehören Säuglinge und ältere Menschen, Personen mit chronischen Herz-Lungen-Erkrankungen und solche mit anderen chronischen Krankheiten wie Diabetes. Eine wichtige Frage betrifft die Unterschiede in der Anfälligkeit für die gesundheitlichen Auswirkungen der Luftverschmutzung zwischen ähnlich exponierten Personen. Die Forschung ist dabei, die genetischen Determinanten der Anfälligkeit zu erforschen.

Welche Laboruntersuchungen sollten Sie anordnen, um die Diagnose zu stellen, und wie sollten Sie die Ergebnisse interpretieren?

Es gibt nur wenige Labortests, die spezifisch relevant sind, mit Ausnahme von Tests für Expositionen, für die es spezifische Biomarker gibt: Carboxyhämoglobin für CO, Bleispiegel im Blut und Antikörperscreenings für Hypersensitivitätspneumonitis. Was die Belastung durch Tabakrauch in der Innenraumluft betrifft, so kann der Gehalt an Cotinin, einem Nikotin-Metaboliten, in Speichel, Blut und Urin gemessen werden, aber diese Messung dient hauptsächlich Forschungszwecken.

Es handelt sich zwar nicht um einen „Labortest“, aber mit preiswerten passiven Geräten kann die Radonkonzentration in Innenräumen leicht gemessen werden. Die Environmental Protection Agency empfiehlt die Messung von Radon in Innenräumen für die meisten Häuser, und in einigen Ländern ist sie beim Verkauf eines Hauses vorgeschrieben.

Welche bildgebenden Untersuchungen sind hilfreich, um die Diagnose zu stellen oder auszuschließen?

Nicht anwendbar.

Welche nicht-invasiven pulmonalen Diagnosestudien sind hilfreich, um die Diagnose eines Zustands zu stellen oder auszuschließen, der mit Luftverschmutzung in Innenräumen oder im Freien zusammenhängt?

Da Luftverschmutzung in der Regel durch Verschlimmerung bestehender Atemwegserkrankungen wirkt, können Studien zur Bestimmung des Schweregrads und der Veränderung physiologischer Anomalien hilfreich sein. Lungenfunktionsuntersuchungen sind jedoch im Allgemeinen nicht hilfreich, um den spezifischen Beitrag der Luftverschmutzung zu dem Prozess festzustellen, es sei denn, es liegt eine diskrete Exposition gegenüber hohen Schadstoffkonzentrationen vor.

Welche diagnostischen Verfahren sind hilfreich, um die Diagnose zu stellen oder auszuschließen?

Nicht anwendbar.

Welche pathologischen/zytologischen/genetischen Untersuchungen sind hilfreich, um die Diagnose zu stellen oder auszuschließen?

Nicht zutreffend

Wenn Sie zu dem Schluss kommen, dass der Patient an einer Erkrankung leidet, die mit der Luftverschmutzung in Innenräumen oder im Freien zusammenhängt, wie sollte der Patient dann behandelt werden?

Die Beherrschung der gesundheitlichen Auswirkungen der Luftverschmutzung in Innenräumen und im Freien erfordert Strategien, die sowohl auf die Bevölkerung als Ganzes als auch auf einzelne Patienten ausgerichtet sind.

Patientenorientierte Strategien

Auf individueller Ebene sollten Anstrengungen unternommen werden, um die persönliche Exposition anfälliger Gruppen in Zeiten erhöhter Luftverschmutzung zu begrenzen. Es ist wichtig, dass der Gesundheitsdienstleister erkennt, ob der Patient zu einer dieser Gruppen gehört. Idealerweise sollte sich der Patient über die Schadstoffwerte in seiner Umgebung informieren, indem er Informationen aus den lokalen Medien oder Luftqualitäts-Apps nutzt. Die wirksamste Strategie zur Verringerung der Exposition ist die Änderung der Aktivitätsmuster, um die Zeit im Freien bei starker Luftverschmutzung zu begrenzen. Personen, die anfällig für Luftverschmutzung sind, sollten während der Verschmutzungsepisoden in geschlossenen Räumen bleiben. Während Luftverschmutzungsereignissen sollten Betroffene auf intensive sportliche Betätigung im Freien verzichten, da Bewegung die Dosis der an die Atemwege abgegebenen Schadstoffe erhöht. Bei sehr hoher Luftverschmutzung (über den EPA-Normen) sollten selbst gesunde Personen erwägen, sich in geschlossenen Räumen zu bewegen. Die sommerliche Ozonbelastung weist ein ausgeprägtes Muster auf, mit niedrigen Werten am Morgen und hohen Werten in den späteren Tagesstunden, die oft mit Zeiten hoher Verkehrsbelastung zusammenfallen. Die Exposition kann verringert werden, indem man in Zeiten hoher Ozonwerte am frühen Morgen zu körperlicher Betätigung anregt.

Anfällige Personen, insbesondere solche mit Asthma oder COPD, sollten daran erinnert werden, dass sie während der Schadstoffbelastung ihre Medikamente einnehmen. Die Einnahme von Medikamenten sollte den üblichen klinischen Indikationen folgen, und die Therapien sollten nicht wegen der Luftverschmutzung angepasst werden. Die Patienten sollten über einen Aktionsplan für den Fall verfügen, dass sich die Symptome während der Schadstoffepisoden verstärken.

Traditionell wurde die Verwendung von Masken zur Verringerung der individuellen Exposition während Schadstoffepisoden nicht empfohlen, und handelsübliche chirurgische Masken haben keinen Nutzen. Es gibt jedoch neuere Daten, die darauf hindeuten, dass hochwirksame Masken (N95) die Partikelexposition und die physiologischen Reaktionen bei anfälligen Personen, die sich bei starker Luftverschmutzung im Freien aufhalten, verringern können. Weitere Forschungsarbeiten sind erforderlich, um die Rolle dieser Maßnahme besser zu definieren. Masken spielen beim Schutz vor Ozon keine Rolle. Das Interesse an der Verwendung von Innenraumluftfiltern hat zugenommen. Hocheffiziente Partikelfilter (HEPA-Filter) können die Luftqualität in Innenräumen wirksam verbessern und haben sich bei Kindern mit Asthma als gesundheitsfördernd erwiesen. Es sind jedoch weitere Forschungsarbeiten erforderlich, um die Wirksamkeit für andere Risikopersonen nachzuweisen.

Gemeinschaftsorientierte Strategien

Die EPA hat einen Luftqualitätsindex (AQI) entwickelt, der die Luftqualität beschreibt und Richtlinien für Warnhinweise enthält. Zu den Maßnahmen, die ergriffen werden, wenn „Alarmstufen“ erreicht werden oder zu erwarten sind, gehört die Herausgabe von Gesundheitshinweisen. Die Empfehlungen der EPA werden von den lokalen Luftverschmutzungsbehörden bei der Erstellung von täglichen Zusammenfassungen der Luftqualität verwendet, die an die Medien weitergegeben werden.

Pulmonologen können mit kommunalen Problemen konfrontiert werden, die von gebäudebezogenen Fragen bis hin zu den Auswirkungen lokaler Quellen wie Kraftwerken und Produktionsanlagen reichen. Die Exposition gegenüber Umweltschadstoffen kann benachteiligte Gemeinschaften unverhältnismäßig stark betreffen, und der Begriff „Umweltgerechtigkeit“ wird verwendet, um Ungleichheiten zwischen ärmeren und wohlhabenderen Gemeinschaften anzusprechen. Da es sich bei diesen Ungleichheiten oft um komplexe Probleme handelt, die das Fachwissen des Arztes vor Ort übersteigen, sollte die Beratung durch öffentliche Gesundheits- und Umweltbehörden in Anspruch genommen werden.

Wie ist die Prognose für Patienten, die auf die empfohlene Weise behandelt werden?

Nicht zutreffend.

Welche anderen Überlegungen gibt es für Patienten?

Nicht zutreffend