Überschreitungen von Diesel-Emissionen — Auswirkungen auf die globale Gesundheit und Umwelt

Do, 18.05.2017 - 15:33 — IIASA

IIASAIcon Politik & GesellschaftAusgehend von dem Skandal um die manipulierten Stickstoffoxidemissionen von Dieselmotoren im Jahr 2015 hat sich herausgestellt, dass unter realen Fahrbedingungen (die meisten) Dieselfahrzeuge die vorgeschriebenen Emissions-Grenzwerte nicht einhalten. Stickstoffoxide (NOx) entstehen als Nebenprodukte bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe, wie beispielsweise Kohle oder Öl, und können die Gesundheit gefährden. Unter Beteiligung von IIASA-Forschern ist vorgestern eine Studie erschienen [1], die auf der Basis etablierter Modelle erstmals versucht die globalen Auswirkungen von NOx - Emissionen quantitativ zu erfassen. So werden Überschreitungen von Stickstoffoxid Emissionen weltweit mit rund 38 000 vorzeitigen Todesfällen im Jahr 2015 in Verbindung gebracht - hauptsächlich betroffen waren die Europäische Union, China und Indien.*

Weltweit tragen Stickstoffoxid-Abgase von mit Dieselkraftstoff betriebenen Autos, Lastwagen und Bussen wesentlich zu den Luftverschmutzung hervorgerufenen Todesfällen bei. Und diese Auswirkungen der Abgase steigen an – trotz gesetzlichen Grenzwerten. Als 2015 aufgedeckt wurde, dass Volkswagen und andere Hersteller Abschalteinrichtungen verwenden, um vor den Behörden zu verschleiern, dass ihre Dieselautos zu viel Stickstoffoxide (NOx: Sammelbezeichnung für die verschiedenen gasförmigen Oxide des Stickstoffs; Anm. Red.) produzieren, half dies das Abgasproblem in den Blickpunkt öffentlicher Aufmerksamkeit zu rücken. Das Problem liegt aber nicht nur bei den Abschalteinrichtungen.

Leichte wie auch schwere Dieselfahrzeuge stoßen im Straßenverkehr mehr NOx-Abgase aus als unter zertifizierten Testbedingungen im Labor. Die Gründe dafür sind vielfältig - reichen von Details in der Kalibrierung zu Störungen im Betrieb, mangelhafter Wartung, Manipulationen durch den Fahrzeughalter, absichtlicher Verwendung von Abschalteinrichtungen oder einfach fehlerhaften Verfahren in der Zertifizierungsprüfung. Abbildung 1.

Abbildung 1. Schwere wie auch leichte Nutzfahrzeuge stoßen im Straßenverkehr mehr NOx-Abgase aus als unter zertifizierten Testbedingungen im Labor. © Maznev Gennady | Shutterstock

Wieviel NOx wird von Dieselfahrzeugen emittiert?

Bis jetzt haben solide Daten über die Auswirkungen von Überschreitungen der NOx-Emissionen durch Dieselfahrzeuge gefehlt – sowohl in Hinblick auf die Volksgesundheit als auch auf die Umwelt. Eine neue Untersuchung, die eben im Journal Nature erschienen ist [1], hat nun die 11 wichtigsten Dieselfahrzeugmärkte untersucht, die im Jahr 2015 in Summe mehr als 80 % verkaufter neuer Dieselfahrzeuge repräsentieren (Australien, Brasilien, Kanada, China, EU, Indien, Japan, Mexiko, Russland, Südkorea und die USA). Dabei stellte sich heraus, dass unter realistischen Fahrbedingungen diese Fahrzeuge 13,2 Millionen Tonnen NOx emittieren, das sind um 4,6Mio Tonnen mehr als die auf Grund der offiziellen Labortests erwarteten 8,6 Mio Tonnen.

"Schwere Nutzfahrzeuge – gewerbliche Lastkraftfahrzeuge und Busse – trugen weltweit mit 76 % der gesamten NOx- Emissionen am meisten zu den Überschreitungen bei. Und die Fahrzeuge in fünf Märkten - in Brasilien, China, der EU, Indien und den USA - produzierten 90 % davon. In Hinblick auf leichte Diesel-Nutzfahrzeuge - PKWs und Lieferwagen - war die Europäische Union für nahezu 70 % der Emissionsüberschreitungen verantwortlich" konstatierte Josh Miller, Forscher am International Council on Clean Transportation (ICCT) und Ko-Erstautor der Studie.

Die IIASA-Forscher Zbigniew Klimont und Chris Heyes haben zu dieser Studie Daten über die globalen NOx- Emissionen aus dem IIASA Greenhouse gas - Air pollution Interactions and Synergies (GAINS) Modell beigetragen.

"Während global gesehen Dieselfahrzeuge im Straßenverkehr mit über 20 % zu den gesamten NOx- Emissionen beitragen, ist deren Anteil in einigen Regionen wesentlich höher; in der EU übersteigt der Anteil 40 %, wobei rund die Hälfte davon durch unzureichende Umsetzung bestehender Standards bedingt ist. Die Höhe der Emissionen kann auch die Erreichung anderer Umweltziele gefährden, welche die Einhaltung strengerer Emissionsnormen annehmen" meint Klimont.

Auswirkungen auf die Gesundheit

NOx sind Hauptverursacher der Luftverschmutzung in Form von bodennahem Ozon und sekundären partikelförmigen Stoffen. Langfristige Exposition gegenüber diesen Schadstoffen steht in direktem Zusammenhang mit gesundheitlichen Problemen. Diese schließen Behinderungen mit ein, verlorene Lebensjahre auf Grund von Schlaganfällen, ischämischen Herzerkrankungen, chronisch obstruktiven Lungenerkrankungen und Lungenkrebs. Insbesondere sind sensitive Personengruppen betroffen, die ein höheres Risiko für chronische Krankheiten haben wie z.B. die ältere Bevölkerung.

Um die Schäden abschätzen zu können, die durch NOx- Emissionen von Dieselfahrzeugen entstehen, hat die Studie nun Ergebnisse aus Untersuchungen im realen Fahrbetrieb mit globalen Atmosphärenmodellierungen, Satellitenbeobachtungen und Modellen zu Gesundheit, Ernteerträgen und Klima kombiniert.

Die Studie schätzt nun, dass auf Grund der NOx- Emissionsüberschreitungen durch Dieselfahrzeuge weltweit rund 38 000 vorzeitige Todesfälle eingetreten sind, der Großteil davon in der EU, in China und Indien. Abbildung 2. "Die Folgen für die Bevölkerung sind augenfällig," sagt Susan Anenberg Ko-Erstautorin der Studie und Mitbegründerin der Environmental Health Analytics, LLC. "Die jährliche Mortalität durch Ozonbelastung könnte um 10 % niedriger sein, wenn die NOx- Emissionen von Dieselfahrzeugen innerhalb der festgesetzten Normen lägen."

Abbildung 2. Durch NOx-Emissionen von Dieselfahrzeugen im Jahr 2015 verursachte vorzeitige Todesfälle. (Todesfälle durch NOx innerhalb der gesetzlichen Grenzwerte: blau, durch Emissionsüberschreitungen: schwarz und rot.). Abschätzungen für die 11 wichtigsten Dieselfahrzeugmärkte. © Annenberg et al, 2017

Für 2040 sagt die Studie voraus, dass die globalen Auswirkungen der NOx- Emissionen von Dieselfahrzeugen bereits 183 600 vorzeitige Todesfälle verursachen könnten, sofern die Regierungen nichts dagegen tun. In einigen Ländern könnte die Einführung der strengsten Richtlinien - wie sie anderswo schon etabliert sind - die Situation wesentlich verbessern. "Die wichtigste Einzelaktion zur Reduzierung der Gesundheitsfolgen von NOx- Emissionen ist, dass Länder für Schwerlaster eine EURO VI Auspuffemissions-Richtlinie anwenden und durchsetzen. Zusammen mit einer strengeren Einhaltung der Richtlinien für leichte Nutzfahrzeuge und Standards der nächsten Generation könnten so die Emissionsüberschreitungen nahezu eliminiert werden - Maßnahmen, mit denen im Jahr 2040 an die 174 000 durch Luftverschmutzung verursachte Todesfälle und 3 Millionen verlorene Lebensjahre vermieden werden könnten, " so Ray Minjares, Koautor der Studie und Leiter des Clean Air Program am ICCT.

Die wichtigsten Ergebnisse der Studie zusammengefasst:

  • Die infolge von Diesel NOx-Emissionen gestiegene Luftverschmutzung hat im Jahr 2015 weltweit 107 600 vorzeitige Todesfälle verursacht. Von diesen sind 38 000 auf "Überschreitungen der NOx- Emissionen" - d.i. Emissionen unter realistischen Fahrbedingungen verglichen mit Emissionen unter zertifizierten Labor-Testbedingungen - zurückzuführen. Rund 80 % dieser Todesfälle traten in drei Regionen auf: in der EU, in China und Indien. Im Vergleich dazu sind 2015 etwa 35 000 Menschen bei Verkehrsunfällen in den US gestorben und etwa 26 000 in der EU.
  • China erfuhr die schwerste Gesundheitsbelastung durch Diesel NOx-Emissionen (31 400 Tote, davon 10 700 durch Emissionsüberschreitungen), gefolgt von der EU (28 500 Tote, davon 11 500 durch Emissionsüberschreitungen) und Indien (26 700 Tote, davon 9 400 durch Emissionsüberschreitungen).
  • In der EU waren leichte Dieselfahrzeuge für 6 von 10 durch NOx-Emissionsüberschreitungen verursachte Todesfälle verantwortlich.
  • In den US passierten durch NOx-Emissionsüberschreitungen geschätzte 1 100 Todesfälle - schwere Nutzfahrzeuge führten zu 10 mal so vielen Toten wie die leichten Nutzfahrzeuge.
  • Im Labor hielten zertifizierte Fahrzeuge die vorgeschriebenen Emissionsgrenzwerte ein, unter realistischen Fahrbedingungen produzierten leichte Nutzfahrzeuge 2,3 mal so hohe Werte und schwere Nutzfahrzeuge 1,45 mal so hohe Werte.

[1] Anenberg S, Miller J, Minjares R, Du L, Henze D, Lacey F, Malley C, Emberson L, Franco V, Klimont Z, and Heyes C (2017). Impacts and mitigation of excess diesel NOx emissions in 11 major vehicle markets. Nature 15 May 2017.
* Der von der Redaktion aus dem Englischen übersetzte, für den Blog adaptierte Text und die Abbildungen 1 und 2 stammen von der am 15. Mai 2017 auf der Webseite des IIASA erschienenen Pressemitteilung “ Excess diesel emissions bring global health and environmental impacts" http://www.iiasa.ac.at/web/home/about/news/170515-air-diesel.html . IIASA hat freundlicherweise der Veröffentlichung von Inhalten seiner Website in unserem Blog zugestimmt.

Weiterführende Links

Aus dem Helmholtz Zentrum München (Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt):

  • Nino Künzli (Schweizerisches Tropen- und Public Health Institut Basel): Verkehr und Gesundheit: Straße frei für gute Luft. Video 22:22 min. https://vimeo.com/107577467.
  • Bert Brunekreef (Institut für Risikoforschung, Universität Utrecht): Luftschadstoffe und GesundheitVideo 21:28 min. https://vimeo.com/107579920
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    Dicke Luft – Wenn Städte ersticken| arte (2016) Video 1:42:17 min
    https://www.youtube.com/watch?v=YbRDz2-ZwI4. Standard-YouTube-Lizenz

    Air Pollution. Bozeman Science Video 9:20 min
    https://www.youtube.com/watch?v=_dTtvtlct9k. Standard-YouTube-Lizenz

    Romain Lacombe (Etalab; data.gouv.fr): Global Pandemic - Air Pollution TEDxAthens. Video 19:06 min.
    https://www.youtube.com/watch?v=FKBVwX8dVhI. Standard-YouTube-Lizenz
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    Artikel über Luftschadstoffe im ScienceBlog:

  • IIASA, 25.09.2015: Verringerung kurzlebiger Schadstoffe – davon profitieren Luftqualität und Klima. http://scienceblog.at/verringerung-kurzlebiger-schadstoffe#.
  • Johannes Kaiser & Angelika Heil, 31.07.2015: Feuer und Rauch: mit Satellitenaugen beobachtet. http://scienceblog.at/feuer-und-rauch#.
  • Inge Schuster, 12.12.2014: Was macht HCB so gefährlich? http://scienceblog.at/was-macht-hcb-so-gef%C3%A4hrlich#.

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