Zahlreiche Studien belegen schädigende Assoziationen zwischen Atemwegserkrankungen und gasförmigen und partikulären Luftschadstoffen. Feinstaub erwies sich als besonders schädigend. Es ist jedoch noch nicht geklärt, welche Partikelfraktionen des Feinstaubes für die Zusammenhänge verantwortlich sind. In dieser Arbeit werden die Kurzzeit-Effekte von grobem Feinstaub (TSP) sowie den gasförmigen Schadstoffen Schwefeldioxid (SO2) und Stickstoffdioxid (NO2) auf Krankenhauseinweisungen aufgrund von Atemwegserkrankungen in Drobeta, Rumänien untersucht. Zudem wird der Zusammenhang von PM10 (Partikel mit einem Durchmesser < 10 µm), NO2, SO2 und größenabhängigen Partikelanzahlkonzentrationen (PNC) mit respiratorischen Notfallaufnahmen und Sterbefällen in Peking, China, analysiert. Für Peking wird zudem ein statistisches Modell entwickelt, um fehlende PNC zu modellieren. Ziel der Arbeit ist es, die relevanten Faktoren in den Beziehungen zwischen Atemwegserkrankungen und Luftverschmutzung, vor allem Feinstaub, zu untersuchen. In beiden Städten wurde ein schädigender Einfluss von Luftschadstoffen auf Atemwegserkrankungen festgestellt. In Drobeta waren TSP und SO2 mit Atemwegserkrankungen assoziiert, wobei der schädigende Einfluss von TSP durch trockene Luft verstärkt wurde. In Peking zeigten vor allem Akkumulationspartikel (Durchmesser 0.1 – 1 µm) eine schädigende Wirkung, welche für ultrafeine Partikel (UFP, < 100 nm) nicht festgestellt werden konnte. Dabei war der Einfluss von PNC unabhängig von PM10. Der Effekt von PNC war für stagnierende Luftmassen größer, was darauf hinweist, dass neben der Partikelanzahl und -oberfläche die Partikelchemie einen negativen Einfluss hat. Darüber hinaus wurde eine Assoziation von NO2 mit Notfallaufnahmen und von SO2 mit der Mortalität festgestellt. Die Ergebnisse bestätigen den schädigenden Einfluss von gasförmigen sowie partikulären Luftschadstoffen auf Atemwegserkrankungen und weisen auf größenabhängige Effekte von Feinstaub hin. / Numerous epidemiological studies have described adverse effects of particulate and gaseous air pollution on respiratory health. Especially particulate matter (PM) seems to be relevant for the observed associations. However, it is not yet clear which particle fractions are responsible for the observed health effects of PM. In the presented studies, we analyse the short-term associations of total suspended particles (TSP) as well as of sulphur dioxide (SO2) and nitrogen dioxide (NO2) with respiratory hospital admissions in Drobeta, Romania. Moreover, effects of PM10 (PM with a diameter < 10 µm), NO2, SO2, and size-segregated particle number concentrations (PNC) on respiratory mortality and emergency room visits (ERV) are investigated for Beijing, China. For Beijing, we also develop a statistical model to impute missing PNC. The aim of the studies is to investigate the factors influencing the short term associations between respiratory health and air pollution, especially PM. Air pollution was adversely associated with respiratory health in Drobeta and Beijing. In Drobeta, TSP and SO2 were adversely associated with hospital admissions for chronic bronchitis; thereby, dry air aggravated the adverse associations of TSP. In Beijing, mostly accumulation mode particles (0.1 – 1 µm) showed adverse associations with respiratory health, whereas, there was a lack thereof for ultrafine particles (UFP). The effects of PNC were found to be independent of PM10. Adverse health effects of PNC were stronger for stagnant air masses indicating that, besides particle number and surface area, also particle chemistry influences the observed associations, as stagnant air masses result in chemically diverse particles. Also, NO2 was adversely associated with respiratory ERV and SO2 with respiratory mortality. These findings underline the strong influence of gaseous and particulate air pollution on respiratory health and indicate size dependent effects of particulate matter.

Background There are a few epidemiological studies that (1) link increased ambient air pollution (AP) with an increase in lung cancer incidence rates and (2) investigate whether residing in green spaces could be protective against cancer. However, it is completely unclear whether other forms of cancer are also affected by AP and if residential green spaces could lower cancer incidence rates in general. Therefore, the objective was to estimate whether AP and green space are associated with several cancer types. Methods The analysis was based on routine health care data from around 1.9 million people from Saxony who were free of cancer in 2008 and 2009. Incident cancer cases (2010–2014) of mouth and throat, skin (non-melanoma skin cancer - NMSC), prostate, breast, and colorectum were defined as: (1) one inpatient diagnosis, or (2) two outpatient diagnoses in two different quarters within one year and a specific treatment or death within two quarters after the diagnosis. Exposures, derived from freely available 3rd party data, included particulate matter with aerodynamic diameter of less than 10 μm (PM10) and nitrogen dioxide (N02) as well as green space (Normalized Difference Vegetation Index - NDVI). Associations between air pollutants, green space, and cancer incidence were assessed by multilevel Poisson models. Age, sex, physician contacts, short- and long-term unemployment, population density, and having an alcohol-related disorder were considered as potential confounders. Results Three thousand one hundred seven people developed mouth and throat cancer, 33,178 NMSC, 9611 prostate cancer, 9577 breast cancer, and 11,975 colorectal cancer during the follow-up period (2010–2014). An increase in PM10 of 10 μg/m3 was associated with a 53% increase in relative risk (RR) of mouth and throat cancer and a 52% increase in RR of NMSC. Prostate and breast cancer were modestly associated with PM10 with an increase in RR of 23 and 19%, respectively. The associations with N02 were in the same direction as PM10 but the effect estimates were much lower (7–24%). A 10% increase in NDVI was most protective of mouth and throat cancer (− 11% RR) and of NMSC (− 16% RR). Colorectal cancer was not affected by any of the exposures. Conclusions In addition to the studies carried out so far, this study was able to provide evidence that higher ambient AP levels increase the risk of mouth and throat cancer as well as of NMSC and that a higher residential green space level might have a protective effect for NMSC in areas with low to moderate UV intensity. Nevertheless, we cannot rule out residual confounding by socioeconomic or smoking status.

Die gesundheitsschädliche Wirkung unreiner Luft ist Gegenstand unzähliger Studien und wurde bereits hinreichend nachgewiesen. Der Straßenverkehr ist dabei eine der wesentlichsten Schadstoffquellen, denen der Mensch im Alltag ausgesetzt ist. Ziel dieser Arbeit ist es, die Schadstoffbelastung von Nutzern des Straßenverkehrs vertiefend abzubilden. Im Rahmen eines Literaturreviews werden insgesamt 50 wissenschaftliche Studien analysiert. Obwohl sich viele Studien mit dem Vergleich der Verkehrsmittel bezüglich der Immissionsexposition auseinandersetzen, widersprechen sich ihre Ergebnisse je nach Schadstoff regelmäßig hinsichtlich der Reihenfolge der Verkehrsmittel oder auch grundsätzlich bezüglich der Signifikanz der Verkehrsmittelwahl. Ursache dafür sind die zahlreichen Einflussfaktoren, die sich von Arbeit zu Arbeit unterscheiden und eine Vergleichbarkeit der Messergebnisse stark erschweren. Trotz einer steigenden Anzahl an Studien zum Thema mangelt es den Messmethoden an einem strengen Qualitätsstandard sowie einer ausführlichen Dokumentation der Messbedingungen. Eine Verallgemeinerung und Vergleichbarkeit der Forschungsergebnisse untereinander ist damit bislang nicht gewährleistet. Die Betrachtung der Luftqualität bildet die wissenschaftliche Grundlage, um Grenzwertüberschreitungen aufzuspüren, Gegenmaßnahmen zu erarbeiten und diese auf ihre Wirksamkeit zu kontrollieren. Die Werte stationärer Messeinrichtungen geben dabei ein nur unzureichend genaues Bild über die Immissionen, denen die Nutzer des Straßenverkehrs ausgesetzt sind. Um ein realistischeres Bild über die Immissionsbelastung von Verkehrsteilnehmern zu gewinnen, wird mittels eines mobilen Messgeräts die PM10-Belastung für Radfahrer in Teilen des Dresdner Straßennetzes bestimmt. Dabei wird deutlich, dass die gemessene Schadstoffkonzentration sowohl räumlich innerhalb einer Messstrecke als auch zeitlich im Laufe des Tages variiert. Um den weitestgehend emissionsarmen Rad- und Fußverkehr weiter zu fördern und auszubauen, ist es nötig, die Schadstoffbelastung dieser Verkehrsteilnehmer noch besser zu verstehen und quantifizieren zu können. Nur dann sind Verkehrsplaner und Entscheidungsträger in der Lage, eine Infrastruktur zu schaffen, die ihre Nutzer so wenig wie möglich gesundheitlich beeinträchtigt.

Der Bericht dokumentiert die Ergebnisse der mobilen Feinstaub- und Rußmessungen, die im September 2020 in Leipzig-Gohlis durchgeführt wurden. Mithilfe dieser Messungen konnte in den Abendstunden von warmen Messtagen ein starker Konzentrationsanstieg in der Nähe von Kleingartenanlagen mit Grill- und Feueraktivitäten beobachtet werden. Die erhöhten Belastungen ließen sich eindeutig auf Emissionen aus der Verbrennung von Holz und anderer Biomasse zurückführen. Der Bericht wendet sich an die interessierte Öffentlichkeit und Fachleute. Redaktionsschluss: 03.12.2020

Die Luftverschmutzung ist weltweit nach wie vor eines der größten Umweltprobleme. Bei der Ursachenanalyse gestaltet es sich als besonders schwierig den höchst variablen Einfluss der meteorologischen Bedingungen auf die Schadstoffkonzentration zu eliminieren (Immission) und damit wirksame Luftreinhaltemaßnahmen zu entwickeln. Mit der vorliegenden Arbeit werden Methoden vorgestellt und diskutiert, die das natürlich vorkommende radioaktive Edelgas Radon als atmosphärischen Tracer nutzen, um den Einfluss der meteorologischen Bedingungen auf die Immissionskonzentration auszuschalten und damit unterschiedliche Schadstoffkonzentrationen objektiv vergleichbar zu machen. Für einen Zeitraum von vier Jahren wurden hierfür an einer Luftgütemessstation des städtischen Hintergrunds die Luftschadstoffe Stickstoffdioxid (NO2) und Feinstaub als PM10 und PM2.5 sowie das radioaktive Edelgas Radon gemessen. Zudem wurden Daten einer verkehrsnahen Station verwendet sowie meteorologische Daten. / Air pollution is one of the main environmental problems worldwide. Beside the emission the spread of air pollutants is affected by the shape of the earth surface, the land use and the meteorological conditions of the near surface atmosphere. In this conection the meteorological conditions are very difficult to estimate, because these conditions are a result of the combination of many variables which furthermore change in a short period. With this work are methods presented and discussed which use the naturally occurring noble gas Radon as a tracer in the atmospheric boundary layer. Measured data were analyzed with statistical methods and the Radon-Tracer-Method. For a period of four years there were measured the air pollutants nitrogen dioxide (NO2) and particulate matter (PM10, PM2.5) and the tracer Radon. The measurement took place at an air quality control station in the urban background. Furthermore, there were used data from an urban traffic station at a high frequented main street (hot spot) and meteorological data.

For the second time, the Data Science Challenge took place as part of the 18th symposium “Database Systems for Business, Technology and Web” (BTW) of the Gesellschaft für Informatik (GI). The Challenge was organized by the University of Rostock and sponsored by IBM and SAP. This year, the integration, analysis and visualization around the topic of particulate matter pollution was the focus of the challenge. After a preselection round, the accepted participants had one month to adapt their developed approach to a substantiated problem, the real challenge. The final presentation took place at BTW 2019 in front of the prize jury and the attending audience. In this article, we give a brief overview of the schedule and the organization of the Data Science Challenge. In addition, the problem to be solved and its solution will be presented by the participants.

Die Broschüre dokumentiert die Ergebnisse der mobilen Feinstaub- und Rußmessungen, die während des Sommers 2021 in der Dresdner Neustadt durchgeführt wurden. Mithilfe dieser Messungen konnte in den Abendstunden vor allen an warmen Messtagen ein starker Konzentrationsanstieg in der Nähe von Kleingartenanlagen mit Grill- und Feueraktivitäten beobachtet werden. Die erhöhten Belastungen ließen sich eindeutig auf Emissionen aus der Verbrennung von Holz und anderer Biomasse zurückführen. Die Broschüre wendet sich an die interessierte Öffentlichkeit und Fachleute. Redaktionsschluss: 04.01.2022

In dem von der DBU unter den Aktenzeichen AZ 31032 geförderten Projekt wurde die Umsetzung einer Nachrüstlösung für Kaminöfen untersucht. Die etwa 14 Millionen Einzelraumfeuerungen in Deutschland haben einen wesentlichen Anteil an der Freisetzung von unvollständig umgesetzten Verbrennungsgasen wie CO und VOC als auch Staub. Da ein Austausch aller betriebenen Feuerungen mit hohem Schadstoffausstoß kurzfristig schwer möglich ist, könnte die Integration von Nachrüstlösungen eine zeitnahe Verbesserung des Anlagenbetriebs in Bezug auf die Emissionen und den Wirkungsgrad ermöglichen. Die Nachrüstlösung im Projekt bestand aus drei wesentlichen Komponenten: einem Wärmeübertrager, einer Sicherheitseinrichtung für die störungsfreie Abgasabführung sowie einem Katalysator inklusive Beheizung. Ziel war die wesentliche Reduzierung der Emission von unvollständig umgesetzten Abgasbestandteilen CO, Org.-C und Staub sowie die Erhöhung des Wirkungsgrades. Als Zielwerte wurden Konzentrationen von CO < 400 mg/m³, VOC (Org.C) < 50 mg/m³, Staub < 30 mg/m³ und ein Wirkungsgrad > 75 % zu Projektbeginn angesetzt. Da ein nicht zu unterschätzender Einfluss durch den Ausgangszustand der Anlagen gegeben ist, wurde eine min. 50 %-ige Minderung der Schadstoffkonzentrationen als alternative Zielsetzung angegeben. Die Nachrüstlösung wurde mit drei verschiedenen Baumarktkaminöfen getestet, um den Anlageneinfluss sowie eine anlagenunspezifische Einsetzbarkeit zu demonstrieren. Es wurden zwei verschiedene Wärmeübertrager untersucht, ein Rippenrohr und ein durchströmtes Rohr, um die Effekte einer Oberflächenerhöhung und Anströmung der Oberfläche zu untersuchen. Die Abgasableitung wurde durch Einsatz eines Rauchsaugers und eines Bypasses sichergestellt. Als Katalysator wurden sowohl kommerziell erhältliche Produkte getestet als auch eine eigene Entwicklung auf Basis eines Metallschaumes als Trägermaterial vorgenommen. Der Einsatz von Metallschäumen ist aufgrund den damit erreichbaren Druckverlusten und auch der geförderten Gasvermischung vielversprechend. Die durchgeführten Arbeiten erfolgten in Kooperation mit der Fa. Alantum, welche als Fremdleistungsnehmer für die Herstellung der Metallschäume mit im Projekt eingebunden war. In den Untersuchungen wurde gezeigt, dass eine deutliche Verbesserung bezüglich der Schadstoffemissionen als auch der Wärmeausnutzung möglich ist. Durch Integration einer Wärmeübertragerstrecke im Anschluss an die Feuerungsanlage wurde der Wirkungsgrad je nach Versuchsaufbau um etwa 5 bis hin zu 19 % gesteigert und auch ein feuerungstechnischer Wirkungsgrad > 75 % erreicht. Mit den Einsatz kommerzieller Katalysatoren konnten die CO-, Org.-C- und Staubkonzentration über 50 % reduziert werden. Für CO wurden Konzentrationen unter 20 mg/m³ erreicht, für Org.-C < 100 mg/m³ und für Staub eine Absenkung bis hin zu ca. 30 mg/m³. Durch die Katalysatorbeheizung mittels einer Glühkerze sowie eines Heizwendels konnte die Reduzierung von Org.-C zum Teil noch weiter gesteigert werden. Bei Integration in einer entsprechenden Temperaturzone kann so auch ein Rußabbrand induziert werden. Mit dem Metallschaumkatalysator, welcher im Rahmen des Projektes entwickelt wurde, konnten bisher nicht so hohe Umsatzraten erreicht werden, jedoch wurde schon eine Aktivität für die CO-Oxidation nachgewiesen. Der bisherige Entwicklungsstand erfordert aber noch eine Weiterentwicklung bis hin zur wirksamen Einsetzbarkeit im Abgas von Feuerungsanlagen. Sowohl für Org.-C als auch für Staub ist auch bei Nutzung der kommerziell erhältlichen Katalysatoren noch eine weitere Steigerung der Reduzierungsrate wünschenswert. Einfache Konstruktionen, die eine fliehkraftbasierte oder filternde Staubabscheidung ermöglichen, werden als vielversprechend angesehen. Zur praktischen Einsetzbarkeit von Nachrüstlösungen an häuslichen Anlagen ist eine Weiterentwicklung zum kommerziellen Produkt notwendig. Dazu sind Feldmessungen an realen Anlagen durchzuführen und die Bauartzulassung vorzunehmen.

Urbane Räume sind aufgrund ihrer hohen Bevölkerungsdichtes sowie gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Bedeutung besonders exponiert gegenüber äußeren Einflüssen und Umweltbelastungen. Sie sind klimatische Ungunsträume, in welchen sich besonders bei starken Hitzeereignissen eine hohe gesundheitliche Belastung entwickelt. Zudem sind Städte durch eine beträchtliche Lärmbelastung und Luftverschmutzung belastet. In der vorliegenden Dissertation wurde eine umweltbezogene Risikoanalyse anhand von Landschaftsstrukturmaßen umgesetzt, in dem Leipziger Stadtstrukturtypen hinsichtlich ihrer Belastung durch Verkehrslärm, Feinstaub und Oberflächentemperaturen untersucht wurden. Die höchsten Belastungen an Lärm und Feinstaub, als auch die höchsten Oberflächen-temperaturen treten in den Wohngebieten auf. Grünflächen und Kleingartenanlagen bilden dagegen Erholungsräume mit geringeren Oberflächentemperaturen und hohen Anteilen gering belasteter Flächen durch Lärm und Feinstaub. Eine gleichzeitige Analyse der vorhandenen Strukturmerkmale, Bebauungshöhe und Anteil an bebauter Fläche, ermöglichte die Betrachtung der Beeinflussung durch bestimmte Baustrukturen und deren Anordnung. Der Einsatz von Landschaftsstrukturmaßen ermöglicht eine kostengünstige und effiziente Analyse von Umweltbelastungen wie Lärm, Feinstaub und Hitze von unterschiedlichen Stadtstrukturtypen. Anhand von Landschaftsstrukturmaßen können die mit Stadtumbau und Neubau einhergehenden Verbesserungen oder Verschlechterungen der Luftschadstoff- und Lärmbelastung sowie Oberflächentemperaturen identifiziert werden. / In cause of their high population-density as well as social and economic importance, urban areas are particularly sensitive to external influences and environmental pollution. Under climate change and high noise and air pollution, green spaces, such as parks and urban forests, become increasingly important. The identification of highly polluted areas within the city or its residential districts can be helpful for city planners to proactively plan these areas and create open spaces. Sustainable effects on well-being and human health will be the outcome. The dissertation implemented an environmental risk analysis has been based on the quantitative concept of the landscape metrics. Typical structure types in Leipzig have been analysed for their exposure to traffic noise, air pollution and surface temperatures. The highest exposures of noise and airborne particles, as well as the highest surface temperatures were found in residential areas. In contrast green spaces and allotments form recreation areas with lower surface temperatures and high percentages of low exposured areas of noise and air pollution. A simultaneous analysis of existing structural features, building height and proportion of built area, allowed the consideration of the influence of certain structural conditions. The use of landscape metrics offered a cost-efficient analysis of the structure types and the prevailing exposure of the three environmental stressors. Bases on metrics such as edge and patch density and diversity indicés, land use structure changes going along with improvements or worsening of air and noise pollution as well as surface temperatures can be straightforward identified.

Background There are a few epidemiological studies that (1) link increased ambient air pollution (AP) with an increase in lung cancer incidence rates and (2) investigate whether residing in green spaces could be protective against cancer. However, it is completely unclear whether other forms of cancer are also affected by AP and if residential green spaces could lower cancer incidence rates in general. Therefore, the objective was to estimate whether AP and green space are associated with several cancer types. Methods The analysis was based on routine health care data from around 1.9 million people from Saxony who were free of cancer in 2008 and 2009. Incident cancer cases (2010–2014) of mouth and throat, skin (non-melanoma skin cancer - NMSC), prostate, breast, and colorectum were defined as: (1) one inpatient diagnosis, or (2) two outpatient diagnoses in two different quarters within one year and a specific treatment or death within two quarters after the diagnosis. Exposures, derived from freely available 3rd party data, included particulate matter with aerodynamic diameter of less than 10 μm (PM10) and nitrogen dioxide (N02) as well as green space (Normalized Difference Vegetation Index - NDVI). Associations between air pollutants, green space, and cancer incidence were assessed by multilevel Poisson models. Age, sex, physician contacts, short- and long-term unemployment, population density, and having an alcohol-related disorder were considered as potential confounders. Results Three thousand one hundred seven people developed mouth and throat cancer, 33,178 NMSC, 9611 prostate cancer, 9577 breast cancer, and 11,975 colorectal cancer during the follow-up period (2010–2014). An increase in PM10 of 10 μg/m3 was associated with a 53% increase in relative risk (RR) of mouth and throat cancer and a 52% increase in RR of NMSC. Prostate and breast cancer were modestly associated with PM10 with an increase in RR of 23 and 19%, respectively. The associations with N02 were in the same direction as PM10 but the effect estimates were much lower (7–24%). A 10% increase in NDVI was most protective of mouth and throat cancer (− 11% RR) and of NMSC (− 16% RR). Colorectal cancer was not affected by any of the exposures. Conclusions In addition to the studies carried out so far, this study was able to provide evidence that higher ambient AP levels increase the risk of mouth and throat cancer as well as of NMSC and that a higher residential green space level might have a protective effect for NMSC in areas with low to moderate UV intensity. Nevertheless, we cannot rule out residual confounding by socioeconomic or smoking status.