Global Alliance against Chronic Respiratory Diseases Demonstrationsprojekt: Aerosolverschmutzung und ihre saisonalen Besonderheiten in Grundschulen von Vilnius
Die zunehmende gesundheitliche Belastung durch nichtübertragbare Krankheiten (NCDs) in urbanen Umgebungen kann nicht allein durch das Gesundheitswesen bewältigt werden, weshalb ein multidisziplinärer Ansatz unerlässlich ist. Diese Studie zielte darauf ab, die Belastung durch luftgetragene Aerosole in Grundschulen als möglichen Einflussfaktor für die Entstehung und den Verlauf von Erkrankungen bei Kindern zu bewerten. Die Untersuchung wurde in der litauischen Hauptstadt Vilnius als Modell einer mittelgroßen osteuropäischen Stadt durchgeführt.
Gesundheitsförderung und Prävention sollten bereits vor der Geburt beginnen und über den gesamten Lebenszyklus hinweg fortgesetzt werden, um gesunde Lungen sowie aktives und gesundes Altern zu unterstützen. Diese Prinzipien bilden die Grundlage der Ziele der Europa-2020-Strategie für gesundes Altern, der Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen für 2030 sowie der WHO-Strategie zu NCDs. Die Bewältigung der durch NCDs verursachten öffentlichen Gesundheitsprobleme in Städten erfordert multidisziplinäre Studien, wobei der Luftverschmutzung besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden muss.
Laut WHO ist ambienter Feinstaub für eine erhöhte Anzahl respiratorischer und kardiovaskulärer Erkrankungen sowie Todesfälle verantwortlich. Pro Anstieg der Partikelmassekonzentration (PMC) von Partikeln ≤10 µm (PM10) um 10 µg/m³ steigt die respiratorische Mortalität um 3,4 % und die kardiovaskuläre Mortalität um 1,4 %. Kinder sind gegenüber Luftverschmutzung anfälliger als Erwachsene. Studien zeigen, dass die submikrone Aerosolfraktion (<1 µm) gesundheitlich relevanter ist und sowohl Massen- als auch Anzahlkonzentrationen berücksichtigt werden müssen. Parallele Messungen beider Parameter in Schulen sind jedoch selten, insbesondere unter Einbeziehung des Einflusses outdoorbedingter Aerosole auf die Innenraumluft.
Ziel dieser Studie war die Bewertung der saisonalen Aerosolbelastung und ihrer Quellen in Grundschulen Vilnius’ (ca. 570.000 Einwohner) als Modellstadt. Saisonale Innen- und Außenraummessungen der Partikelanzahl- (PNC) und Massenkonzentrationen wurden im Rahmen eines Demonstrationsprojekts der Global Alliance against Chronic Respiratory Diseases durchgeführt.
Vilnius (54°41’17.00″ N, 25°15’58.00″ O), zwischen den Flüssen Neris und Vilnia in hügeligem Terrain gelegen, lud alle 107 Schulen zur Teilnahme ein; 25 nahmen teil, davon wurden 11 zufällig ausgewählt. Die Schulen lagen in Gebieten mit unterschiedlicher outdoorbedingter Luftbelastung: Innenstadt, Stadtrand und Vororten.
Ein Kondensationspartikelzähler (CPC; TSI Modell 3007) und ein Optical Particle Sizer (OPS, TSI Modell 3330) maßen die PNC (0,01–10 µm) und deren Größenverteilung (0,3–10 µm). Die PMC wurde mittels OPS-Software (Partikeldichte: 1 g/cm³) berechnet. Kontaminationen wurden mittels HEPA-Filter ausgeschlossen.
Messungen erfolgten in Klassenzimmern, Fluren und angrenzenden Kantinen. Outdoor-Messungen im Spätherbst/Winter dauerten 6–7 Minuten, im Frühling 10 Minuten. Innenraummessungen fanden während des Unterrichts (9–14 Uhr) in 4–5 Klassenzimmern pro Schule statt (10 Minuten pro Raum). Geräte wurden auf dem letzten Schreibtisch positioniert. Zusätzlich wurden Flure und Kantinen während der Pausen gemessen. Die Datenerhebung erstreckte sich von Oktober 2017 bis Mai 2018.
Ergebnisse
In allen Jahreszeiten waren Kantinen ohne ausreichende Lüftung Hauptquellen erhöhter PMC und PNC (bis zu 97.500 Partikel/cm³). Weitere Quellen waren Schüleraktivitäten in Pausen (PMC bis 586 µg/m³) sowie Polstermöbel und Teppiche (PMC bis 200 µg/m³). Outdoor-PNC erreichte in Innenstadtschulen bis zu 18.170 Partikel/cm³. Temporäre Quellen wie Bauarbeiten (200–1000 µg/m³) und benzinbetriebene Rasentrimmer (bis 66.400 Partikel/cm³) verschlechterten die Luftqualität.
Herbst: Höchste PNC in Klassenzimmern der Schulen Nr. 3 und 4 korrelierten mit Kantinenmessungen. Outdoor-PNC (OPS) übertrafen Innenraumwerte nur bei Schule Nr. 1. PMC-Maxima (70–275 µg/m³) lagen über den Outdoor-Werten, was auf Kantinen als Hauptquelle für PM2,5 und gröbere Partikel hinweist.
Winter 2017/18: Höchste PNC in Schulen Nr. 1, 3–6, bedingt durch Kantinen und Outdoor-Einflüsse. PMC-Spitzenwerte (74–1348 µg/m³) in Schulen Nr. 1–3, 8, 10–11 standen im Zusammenhang mit Kantinen, Bauarbeiten (Schule Nr. 5: 564 µg/m³) und Schüleraktivitäten.
Frühling 2018: Geringe Outdoor-PNC, jedoch hohe Kantinenwerte (20.849–95.535 Partikel/cm³). PMC-Maxima (99–1037 µg/m³) resultierten aus Bauarbeiten (Schule Nr. 3) und Sportaktivitäten (Schule Nr. 10: 227 µg/m³). Sandstrahlarbeiten an Nachbargebäuden kontaminierten Schulhöfe mit Feinstaub.
Diskussion
Nur zwei Vorortschulen wiesen akzeptable Innenraumwerte auf. In anderen Schulen variierten die PNC- und PMC-Maxima saisonal zwischen 2800–31.000 Partikel/cm³ und 70–590 µg/m³. Bauarbeiten verursachten PMC bis 1000 µg/m³. Kantinen, unzureichende Lüftung und Materialien wie Teppiche trugen ganzjährig zur Belastung bei. Regelmäßige Reinigung und Lüftungskontrollen sind entscheidend, um die Luftqualität zu verbessern.
Schlussfolgerung
Die Studie unterstreicht die Notwendigkeit, Aerosolquellen in Schulen systematisch zu erfassen und mit respiratorischen Erkrankungen bei Schülern zu korrelieren. Das hier etablierte Messprotokoll eignet sich für weitere epidemiologische Studien. Umgebungseinflüsse wie Bauarbeiten sollten zeitlich begrenzt werden, um Gesundheitsrisiken zu minimieren.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000000913