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8 Interaktion von Temperatur und
Luftschadstoffen: Einfluss auf Morbidität und
Mortalität
Susanne Breitner, Regina Pickford und Alexandra Schneider
C. Günster | J. Klauber | B.‑P. Robra | C. Schmuker | A. Schneider (Hrsg.) Versorgungs-Report Klima und Gesundheit.
DOI 10.32745/9783954666270-8, © MWV Medizinisch Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft Berlin 2021
Zusammenhänge zwischen Luftschadstoffen und Gesund- gefährdeten Gruppen wie ältere Menschen und Obdach-
heit werden seit vielen Jahren erforscht. Obwohl die Luft- lose in diesen Maßnahmen angemessen erreicht werden
schadstoffe primär über die Atemwege in den Körper ge- können.
langen, können sie auch Herz-Kreislauf-Erkrankungen aus-
lösen. Luftverschmutzung und Klimawandel sind eng mit- Associations between air pollutants and health have been
einander verknüpft. Trotzdem wurden gesundheitliche investigated for many years. Although air pollutants enter
Effekte von Wetterveränderungen sowie Luftqualität lange the body primarily via the respiratory tract, they can also
Zeit isoliert betrachtet. Die potenziellen Pathomechanis- trigger cardiovascular diseases. Air pollution and climate
men bei hoher Lufttemperatur legen im Vergleich zu den change are closely linked. However, the health effects of
Mechanismen bei erhöhten Luftschadstoffkonzentrationen weather changes and air quality were considered sepa-
nahe, dass es bei vielen regulatorischen Abläufen im Kör- rately for a long time. The potential pathomechanisms re-
per Parallelen zwischen den Einflüssen der beiden Umwelt- lated to high air temperature, in comparison to the mech-
faktoren gibt. Somit ist vorstellbar, dass es hier zu Inter- anisms linked to elevated air pollutant concentrations,
aktionen und Synergien von Lufttemperatur und Luftschad- suggest that there are parallels between the influences of
stoffen kommt. Das Zusammenspiel von Hitze und Luft- the two environmental factors in many regulatory pro-
schadstoffen macht es insgesamt schwerer, in der jeweili- cesses in the body. Hence, it is conceivable that there will
gen Situation jeweils die bestmöglichen präventiven be interactions and synergies between air temperature
Maßnahmen zu wählen – optimalerweise sollten sich Be- and air pollutants. The interaction of heat and air pollut-
nefits für gleichzeitig bestehende Umweltrisiken ergeben. ants makes it more challenging to choose the best possible
In Bezug auf die Einführung von Hitzewarnsystemen zeigt preventive measures in the respective situation – optimal-
sich, dass weniger Menschen an übermäßiger Hitze star- ly, there should be benefits for simultaneously existing
ben und auch die Nachfrage nach Krankenwägen nach der environmental risks. Regarding the introduction of heat
Einführung dieser Systeme zurückging. Es besteht aller- warning systems, fewer people have died from excessive
dings weiterhin Besorgnis darüber, ob die am stärksten heat, and the demand for ambulances has also decreased
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after implementing these systems. However, concerns re- ßem Auge nicht erkennbar sind. Meist werden
main whether the most vulnerable groups such as the sie anhand ihres aerodynamischen Durchmes-
elderly and the homeless can be adequately reached in sers in verschiedene Größenkategorien unter-
these programs and actions. teilt: PM2,5-Feinstaub enthält Partikel bis etwa
2,5 µm, die Größenklasse PM10 enthält zusätz-
lich größere Partikel bis etwa 10 µm. Als Ultra-
8.1 Einleitung feinstaub bezeichnet man Partikel mit einem
Durchmesser bis etwa 0,1 µm; er ist in den Grö-
Der Klimawandel verändert die globalen Land- ßenklassen PM10 und PM2,5 mit enthalten, wird
und Meerestemperaturen. Infolgedessen sind aber bei Routinemessungen bisher nicht geson-
Temperaturschwankungen und extreme Hitze- dert erfasst (Schulz et al. 2019a).
ereignisse in vielen Teilen der Welt häufiger ge- Nicht alle Komponenten des Feinstaubs sind
worden, wie unter anderem die Hitzesommer gleich gefährlich. Man geht davon aus, dass
der Jahre 2003, 2006, 2018 und 2019 zeigen. Seit- etwa 20% hoch toxisch sind, dazu gehören Ver-
dem nimmt die Exposition der Bevölkerung brennungsprodukte aus Kfz-Emissionen, In-
gegenüber extremer Hitze weltweit zu, was zu dustrie und Hausbrand. Ammoniakemissionen
zusätzlichen 220 Millionen Belastungsereignis- der Landwirtschaft tragen ebenfalls zur Bil-
sen durch Hitzewellen (definiert als eine Hitze- dung von Feinstaub in der Atmosphäre bei
welle, die von einer Person mit 65 Jahren oder (Schulz et al. 2019a). Weniger toxische Kompo-
älter erlebt wird) im Jahr 2018 im Vergleich zum nenten bestehen aus aufgewirbeltem Staub
Durchschnitt in den Jahren 1986–2005 führte oder biologischen Materialen (z.B. Sahara-
(Watts et al. 2019). Der Klimawandel hat jedoch staub).
nicht nur direkte Folgen, sondern beeinflusst
andere gesundheitsrelevante Aspekte. So hän-
gen Höhe und Zusammensetzung der Luft- 8.2.2 Lungenerkrankungen
schadstoffe unter anderem von Wetterparame-
tern ab. Im Folgenden möchten wir uns mit den Zusammenhänge zwischen Luftschadstoffen
Fragen „Was ist bereits bekannt zu gesundheit- und Atemwegserkrankungen werden seit vie-
lichen Auswirkungen von Luftschadstoffen?“, len Jahren erforscht. Zum Beispiel wird der Zu-
„Was bedeutet der Klimawandel für die Zusam- sammenhang zwischen PM2,5 und Lungen-
mensetzung der Luftschadstoffe?“, „Wie wirkt krebserkrankungen inzwischen als „kausal“
sich das im Zusammenspiel mit sich ändernden eingestuft (d.h. für diesen Zusammenhang
Temperaturen auf die menschliche Gesundheit sind ausreichend Studien vorhanden, in denen
aus?“ und „Welche Präventions- und Schutz- zufällige Zusammenhänge, Verzerrungen oder
maßnahmen gibt es?“ auseinandersetzen. andere Störgrößen ausgeschlossen werden kön-
nen). Die Hauptursache für Lungenkrebs ist
und bleibt das inhalative Zigarettenrauchen.
8.2 Gesundheitliche Wirkung von Trotzdem gibt es eine Reihe von Studien, die
Luftschadstoffen auch nach einer Adjustierung für Zigaretten-
rauchen noch deutliche, wenn auch kleine Ef-
8.2.1 Feinstaub fekte von Luftschadstoffen sehen (Beelen et al.
2008; Lepeule et al. 2012).
Feinstaub (PM, particulate matter) besteht aus Zu den Atemwegserkrankungen, die durch
einem komplexen Gemisch von festen und flüs- Luftschadstoffe hervorgerufen oder verstärkt
sigen Partikeln, die mit Durchmessern im Be- werden können, gehören die chronisch obst-
reich von wenigen Mikrometern (µm) mit blo- ruktive Lungenerkrankung (COPD), Asthma
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bronchiale, Atemwegsinfekte, Bronchitis und Die mit Abstand umfassendste Kohortenstu-
Pneumonie sowie die interstitielle Lungen- die zum Zusammenhang zwischen der Langzeit-
erkrankung (ILD) (Schulz et al. 2019a). Exposition gegenüber Feinstaub und der Sterb-
Selbst bei Gesunden haben Luftschadstoffe lichkeit ist die „American Cancer Society“
negative Auswirkungen auf die Lungengesund- (ACS)-Studie (Krewski 2009; Pope et al. 2002).
heit, indem sie, häufig vom Einzelnen noch Für einen Anstieg von PM2,5 wurden statistisch
unbemerkt, die Lungenfunktion verschlech- signifikant erhöhte relative Risiken für die Ge-
tern (Adam et al. 2015; Int Panis et al. 2017). Sie samtmortalität und kardiopulmonale Todesfäl-
kann vom Arzt durch Messgrößen wie Lungen- le gefunden. In der niederländischen „Nether-
volumina und Atemstromstärken mittels Spiro- lands Cohort Study-AIR“-Studie war das Woh-
metrie erfasst werden. Besonders bei Kindern nen an einer stark befahrenen Straße mit er-
und Heranwachsenden wurde in Studien ein höhter kardiovaskulärer Sterblichkeit assoziiert
negativer Einfluss auf die Lungenentwicklung (Beelen et al. 2008).
durch verschiedene Außenluftschadstoffe be- Epidemiologische Studien zu langfristigen
obachtet (Barone-Adesi et al. 2015; Gehring et Belastungen mit Feinstäuben (Jahre bis Jahr-
al. 2013). zehnte) zeigen erhebliche Folgen für die
menschliche Gesundheit. Dabei sind die Zu-
sammenhänge für die einzelnen kardiovasku-
8.2.3 Kardiovaskuläre Erkrankungen lären Endpunkte unterschiedlich gut gesichert.
Aus den veröffentlichten Studien lässt sich eine
Obwohl Luftschadstoffe primär über die Atem- starke Evidenz für kardiovaskuläre Mortalität,
wege in den Körper gelangen und damit zu- Krankenhauseinweisungen, ischämische Herz-
nächst ein Gesundheitsrisiko für die Lunge na- erkrankungen bzw. Herzinfarkt und Schlagan-
heliegt, zeigt die Forschung der vergangenen fall ableiten. Darüber hinaus kann die Evidenz
Jahrzehnte, dass das größte attributable Risiko für die kurzfristige Beeinflussung der vegetati-
von Luftschadstoffen beim Herz-Kreislauf-Sys- ven Balance als gesichert betrachtet werden.
tem liegt. Die Auswirkungen reichen von kurz- Für andere Gesundheitsendpunkte wie Herz-
fristigen Gesundheitseinschränkungen, über insuffizienz und luftschadstoffassoziierte Arr-
Krankenhauseinweisungen bis hin zu Todes- hythmogenese dagegen stellt sich die Evidenz
fällen. Diese können akut bei hohen Konzent- derzeit als heterogen dar. Ein großer Teil der
rationen oder als Konsequenz von Langzeitbe- Studien unterstützt einen Zusammenhang
lastungen auftreten (WHO 2013). zwischen Luftschadstoffen und einem akuten
Zu den wichtigsten europäischen Kurzzeitstu- sowie langfristigen Anstieg des Blutdrucks,
dien im Hinblick auf Partikel in der Außenluft einer gestörten vaskulären Homöostase mit en-
zählt die APHEA2-Studie. In dieser Studie mit dothelialer Dysfunktion und einer Progression
Daten aus 29 europäischen Städten konnte ein atherosklerotischer Veränderungen (Schulz et
linearer Zusammenhang zwischen einem An- al. 2019b), jedoch nicht alle.
stieg von PM10 und einer erhöhten Mortalität
aufgrund von Herz-Kreislauf-Erkrankungen ge-
zeigt werden (Analitis et al. 2006). Darüber hi- 8.2.4 Mechanismen
naus waren erhöhte Partikelkonzentrationen
in der Luft mit vermehrten Krankenhausauf- Feinstaub wird mit der Atmung über die Atem-
nahmen aufgrund kardiovaskulärer Erkran- wege in die Lunge transportiert. Insbesondere
kungen assoziiert (Sunyer et al. 2003). Entspre- PM2,5-Feinstaub gelangt bis in die kleinsten
chende große Studien in den USA lieferten ähn- Atemwege und Lungenbläschen. Ultrafeine Par-
liche Ergebnisse (Samet et al. 2000). tikel können außerdem über den Blutkreislauf
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zu anderen Organen gelangen. Zusammenge- Trotz der guten Studienlage konnte bisher
fasst können die Partikel-Effekte durch folgende keine untere Wirkungsschwelle identifiziert
Mechanismen verursacht werden, die – allein werden. Das heißt, dass selbst bei niedriger Ex-
oder gemeinsam – das Risiko für Herz-Kreislauf- position die Wirkungen mit zunehmender Be-
krankheiten und kardiovaskuläre Ereignisse er- lastung ansteigen. Dies wird zurzeit in drei gro-
höhen (Brook et al. 2010; Rückerl et al. 2011): ßen Studien mit jeweils mehreren Millionen
1. Inhalierte Partikel können Entzündungsre- Probanden in Europa, den USA und in Kanada
aktionen und oxidativen Stress hervorrufen, untersucht. Erste Ergebnisse aus den USA zei-
die schließlich zu systemischen Entzündun- gen eine lineare Expositions-Wirkungs-Bezie-
gen führen. Die Folge können unter ande- hung von PM2,5 mit der Sterblichkeit bis hin-
rem eine Störung der Endothelfunktion, die unter zu einem Jahresmittelwert von 5 µg/m3
Bildung von Thromben und ein Fortschrei- (Dominici et al. 2019). Das bedeutet: Jede Re-
ten atherosklerotischer Läsionen sein. duktion der Belastung ist mit einem Gesund-
2. Lungengängige Partikel stimulieren Re- heitsgewinn verbunden.
flex-Rezeptoren auf der Oberfläche der Lun-
genbläschen und können somit die autono-
me Kontrolle des Herzens stören, was bei- 8.3 Interaktion von Temperatur und
spielsweise zu Herzrhythmusstörungen Luftschadstoffen: Einfluss auf
führen kann. Morbidität und Mortalität
3. Insbesondere ultrafeine Partikel können
in den Blutstrom gelangen, wo sie u.a. die 8.3.1 Klimawandel und Luftverschmutzung
Viskosität des Blutes beeinflussen oder zu
lokalen Entzündungsreaktionen führen. Luftverschmutzung und Klimawandel sind eng
So kann man im Blut nach Tagen mit ho- miteinander verknüpft. Die Hauptursachen für
her Feinstaubkonzentration erhöhte Ent- den Klimawandel – der Abbau und das Verbren-
zündungswerte und eine verstärkte Gerin- nen von fossilen Energieträgern – produzieren
nungsneigung messen (Rückerl et al. 2016). auch große Mengen an Luftschadstoffen. An-
dererseits tragen Luftschadstoffe zum Klima-
Man geht davon aus, dass direkte Effekte von wandel bei, da sie Einfluss auf atmosphärische
Partikeln kardiovaskuläre Ereignisse innerhalb Prozesse haben. Je nach seiner Zusammenset-
von wenigen Stunden auslösen. Daneben gibt zung kann Feinstaub eine kühlende oder wär-
es zunehmend Hinweise, dass Partikel die Ent- mende Wirkung auf das lokale und globale Kli-
stehung und Progression der Arteriosklerose ma haben (Schmale u. Kuik 2013). Ruß bei-
mit befördern, ein möglicher Mechanismus für spielsweise, einer der Bestandteile von Fein-
die beobachteten Langzeiteffekte (Rückerl et al. staub und das Ergebnis der unvollständigen
2011). Verbrennung von Kraftstoffen, absorbiert So-
Kurzzeiteffekte bergen womöglich für ge- lar- und Infrarotstrahlen in der Atmosphäre
sunde Menschen eher kein Risiko, können aber und hat damit eine wärmende Wirkung. Dies
als plausibler Vorläufer von fatalen Ereignissen gilt auch für bodennahes Ozon.
bei suszeptiblen Patienten angesehen werden, Die zu erwartenden Klimaänderungen wer-
während repetitive Expositionen bzw. eine den die zukünftige Entwicklung der Luftquali-
hohe Langzeitbelastung zur Entwicklung von tät in Deutschland und Europa vermehrt beein-
kardiovaskulären Erkrankungen beitragen kön- flussen (Hendriks et al. 2016; Schultz et al.
nen. 2017).
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Klimawandel und Ozon rückzuführen sind. Für PM2,5-Feinstaub wie-
derum wird in den meisten Studien eine leich-
Klimaprojektionen deuten z.B. an, dass die bo- te Zunahme der Konzentrationen erwartet
dennahe Lufttemperatur in Deutschland zum (Lacressonnière et al. 2016; Park et al. 2020). In
Ende des 21. Jahrhunderts je nach Klimawan- Bezug auf Feinstaub-Komponenten können hö-
delszenario um 1 bis 4°C im Vergleich zur Refe- here Temperaturen bzw. eine höhere Luft-
renzperiode 1971–2000 zunehmen könnte (Jacob feuchtigkeit z.B. sekundäre organische Aero-
et al. 2017). Auch die Häufigkeit und Dauer von sole und Sulfat-Aerosole erhöhen, aber Nitrate
Hitzewellen in Deutschland wird sich in Zu- durch erhöhte Volatilität verringern (Cholakian
kunft signifikant erhöhen, was bis zum Ende et al. 2019). Die vorliegenden Ergebnisse zei-
des 21. Jahrhunderts etwa zu einer Verdreifa- gen, dass die klimabedingten Veränderungen
chung der Anzahl von Hitzewellentagen führen der PM-Konzentrationen in verschiedenen Re-
könnte (Zacharias u. Koppe 2015). Ein wärmeres gionen und Jahreszeiten sehr unterschiedlich
Klima, zusammen mit Veränderungen der Nie- ausfallen können (Juda-Rezler et al. 2012; Me-
derschlags- und Windmuster, wird bis zum garitis et al. 2014).
Ende des 21. Jahrhunderts (wahrscheinlich) die
mittleren Ozon-Konzentrationen an der Erd-
oberfläche im Sommer über Europa erhöhen 8.3.2 Gesundheitliche Wirkung
(Doherty et al. 2017; Lacressonnière et al. 2016). des Zusammenspiels von hoher
Für den Fall, dass der globale Temperaturan- Lufttemperatur und Luftschadstoffen
stieg nicht auf 2°C beschränkt bleibt, sondern
3°C erreichen wird, wird für Europa ein signi- Hohe Lufttemperaturen zusammen mit inten-
fikanter Anstieg der Ozonkonzentration relativ siver Sonneneinstrahlung begünstigen die Bil-
zum 2°C-Fall vorausgesagt (Fortems-Cheiney et dung bodennaher Ozonkonzentration. Zudem
al. 2017). Auch die Häufigkeit von sogenannten kann sich die Feinstaubbelastung durch Ent-
Ozon-Episoden wird zunehmen (Doherty et al. stehung von sogenannten sekundären Aeroso-
2017). len erhöhen (Augustin et al. 2017). Außerdem
besteht an heißen Tagen eine geringe Luftzir-
kulation, daher können vor allem in den Städ-
Klimawandel und Feinstaub ten erzeugte Luftschadstoffe nicht abgeführt
werden und verbleiben in höherer Konzentra-
Mögliche Auswirkungen des Klimawandels auf tion in der Luft (Doherty et al. 2017). Trotzdem
die verschiedenen Größenfraktionen von Fein- wurden gesundheitliche Effekte von Wetterver-
staub sind bisher noch weniger verstanden. änderungen sowie Luftqualität lange Zeit iso-
Aufgrund der unterschiedlichen chemischen liert betrachtet.
Zusammensetzung von Partikeln und der Re-
aktionen dieser Komponenten auf meteorolo-
gische Faktoren sind die Auswirkungen der Me- Wechselwirkungen von kurzzeitiger Exposition
teorologie auf die PM-Konzentrationen sehr gegenüber hohen Temperaturen und Ozon oder
komplex und erschweren somit Vorhersagen Feinstaub auf die Mortalität
(Mahmud et al. 2010). Die meisten Studien er-
warten eine Abnahme von PM10-Konzentratio- So wurde zwar in epidemiologischen Studien
nen (Juda-Rezler et al. 2012; Lacressonnière et zu akuten gesundheitlichen Auswirkungen von
al. 2017), die u.a. auf eine Zunahme der Winter- Luftschadstoffen in der Regel für Lufttempera-
niederschläge, eine Zunahme der Luftfeuchtig- tur als Störgröße adjustiert, eine mögliche Wir-
keit oder Veränderungen der Windmuster zu- kungsänderung der Luftschadstoffe auf die
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Mortalität durch die Lufttemperatur wurde (Ren et al. 2006), als auch hohe Temperaturen
aber häufig vernachlässigt (Li et al. 2017; Pick- die Auswirkungen von Feinstaub beeinfluss-
ford et al. 2020). Die Mehrzahl der bislang ver- ten – bei hoher Temperatur waren die Partikel-
öffentlichten Studien konnte zeigen, dass hohe Effekte allgemein stärker (Huang et al. 2016;
Temperaturen die Auswirkungen von Ozon Ren u. Tong 2006). Auch für PM2,5-Feinstaub
oder Feinstaub auf die (ursachenspezifische) war das Risiko für respiratorische Kranken-
Mortalität verstärken (Li et al. 2017; Lou et al. hauseinweisungen in Neuengland, USA, gera-
2019; Shi et al. 2020). Allerdings weisen einige de an heißen Tagen erhöht (Yitshak-Sade et al.
Studien auch auf stärkere Effekte von Ozon und 2018).
Feinstaub bei gleichzeitig niedrigeren Tempe- Lepeule et al. (2018) untersuchten die Aus-
raturen hin bzw. zeigen keine Wirkungsände- wirkungen eines Temperaturanstiegs auf die
rung der Luftschadstoffe durch Temperatur Lungenfunktion in einer älteren Kohorte von
(Lou et al. 2019). Männern und fanden Hinweise auf eine mög-
Andersherum ist auch eine Wirkungsände- liche Wechselwirkung durch Ruß (Lepeule et
rung der Lufttemperatur auf die Mortalität al. 2018). Darüber hinaus wurden in dieser Ko-
durch Luftschadstoffe möglich (Breitner et al. horte die Assoziationen zwischen Temperatur
2014; Lou et al. 2019; Scortichini et al. 2018). So und Herzrate und Herzratenvariabilität bei
konnte im europaweiten Projekt EuroHEAT ge- gleichzeitig hohen Ozonkonzentrationen stär-
zeigt werden, dass das Sterberisiko durch Hitze ker (Ren et al. 2011). Weitere Studien fanden zu-
durch gleichzeitig erhöhte Konzentrationen dem Hinweise auf interaktive Effekte von Tem-
von Ozon und Feinstaub verstärkt wird (Anali- peratur und Feinstaub bzw. Ozon auf Blutdruck
tis et al. 2014). Ältere Menschen sind in solchen (Wu et al. 2015) und Marker für die Endothel-
Situationen besonders gefährdet. funktion (Lanzinger et al. 2014).
In einer weiteren europäischen Studie konn-
te zudem gezeigt werden, dass sowohl hohe
Lufttemperaturen die Auswirkungen von Luft- Langzeit-Assoziationen zwischen Feinstaub und
schadstoffen auf die Sterblichkeit an Herz- Mortalität und Wirkungsänderung durch
Kreislauf- und nicht-unfallbedingten Todesur- Temperatur
sachen modifizieren, als auch hohe Konzentra-
tionen von Feinstaub, ultrafeinen Partikeln Zu längerfristigen (chronischen) gesundheit-
und Ozon den Effekt der Lufttemperatur ver- lichen Wirkungen des Zusammenspiels von
stärken (Chen et al. 2018). Langzeitbelastung durch Luftschadstoffe und
Lufttemperatur gibt es bislang nur sehr wenige
Studien. Angesichts des sich wandelnden Kli-
Wechselwirkungen von kurzzeitiger Exposition mas ist es aber von Bedeutung, auch die länger-
gegenüber Lufttemperatur und Ozon oder fristigen Auswirkungen, wie jährliche Durch-
Feinstaub auf die Morbidität schnittstemperaturen, und ihr Zusammenspiel
mit einer chronischen Luftschadstoffbelastung
Es gibt bislang nur sehr wenige Studien, die zu verstehen.
interaktive Effekte bzw. Wirkungsänderungen In einer Studie zur Assoziation zwischen
auf Krankenhauseinweisungen oder andere chronischer Feinstaubbelastung und Mortalität
Morbiditätsendpunkte untersuchten. So zeig- in 207 amerikanischen Städten zeigte sich, dass
ten z.B. Studien aus Australien und China, dass die PM2,5-Effekte in jenen Städten besonders
sowohl hohe PM10-Konzentrationen die Effekte ausgeprägt waren, in denen es im Jahresdurch-
von hohen Temperaturen auf kardiorespirato- schnitt wärmer war (Kioumourtzoglou et al.
rische Krankenhauseinweisungen verstärkten 2016). Ähnliche Effekte wurden in weiteren US-
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amerikanischen Studien beschrieben (Lim et Menschen mit chronischen Krankheiten und
al. 2017; Wang et al. 2017). Behinderungen beeinträchtigt, insbesondere
aber bei älteren Menschen und bei Menschen
mit niedrigem sozioökonomischen Status bzw.
Projektionen von gesundheitlichen Auswirkun- schwacher sozialer Unterstützung. In den In-
gen im Zusammenhang mit Luftverschmutzung dustrieländern, also auch in Deutschland, wird
und Temperaturänderungen die fortschreitende Alterung der Bevölkerung
und die zunehmende Verbreitung chronischer
Die Vorhersage der gesundheitlichen Auswir- Krankheiten den Anteil der gefährdeten Bevöl-
kungen zukünftiger Luftverschmutzung unter kerung im Zusammenhang mit Hitzewellen in-
dem Klimawandel konzentrierte sich bislang folgedessen erhöhen (McMichael et al. 2008).
hauptsächlich auf Ozon und in geringerem Präventions- und Schutzmaßnahmen beein-
Ausmaß auf PM2,5 (Lou et al. 2019; Orru et al. flussen direkt und indirekt das Bewusstsein,
2017). Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Bereitschaft, die Wachsamkeit sowie die
durch den Klimawandel die mit Luftschadstof- Suszeptibilität und Adaptationsfähigkeit
fen verbundenen gesundheitlichen Auswirkun- gegenüber Hitze auf individueller und gemein-
gen weiter verstärkt werden. Zwar könnte es schaftlicher Ebene. Viele Städte entwickelten
bis zum Ende des 21. Jahrhunderts aufgrund bereits Hitze-Aktionspläne zum Risikomanage-
von Emissionsminderungen einen Rückgang ment (Harlan u. Ruddell 2011), die Strategien
in der vorhergesagten Mortalität geben (Geels wie Warnsysteme, Echtzeitüberwachungssys-
et al. 2015; Silva et al. 2017), dieser wird jedoch teme und vor allem die Identifizierung beson-
aufgrund der Bevölkerungsalterung und dem ders gefährdeter bzw. schutzbedürftiger Perso-
damit verbundenen höheren Anteil an suszep- nen in der Bevölkerung beinhalten. Maßnah-
tiblen Personen aufgewogen werden (Lee et al. men zur Anpassung an den Klimawandel ha-
2017). Jedoch verwendete bislang nur eine Stu- ben somit zudem das Potenzial, gesellschaft-
die interaktive Effekte von Temperatur und liche Ungleichheiten abzubauen (Boeckmann
Ozon für die Projektionen (Knowlton et al. u. Zeeb 2014).
2008). Man unterscheidet dabei Maßnahmen (Mi-
chelozzi et al. 2014), die
das Bewusstsein und die Bereitschaft beein-
8.4 Präventions- und Schutzmaßnahmen flussen, z.B. Informationskampagnen und
Bildungsprogramme,
Eine große Anzahl von Publikationen zeigt, die Suszeptibilität beeinflussen, z.B. Bereit-
dass die Wirkung von Hitze und Hitzewellen stellung und Infrastruktur von Gesundheits-
zwischen Populationen und über verschiedene und Sozialdiensten, oder
Bevölkerungsuntergruppen hinweg sehr hete- die Anpassungsfähigkeit beeinflussen, z.B.
rogen ausfällt. Die Hauptdeterminanten dieser Arbeitsplatzinterventionen, Interventionen
unterschiedlichen Verläufe sind zum einen das zur Kühlung, langfristige Eingriffe in den
Expositionsniveau (z.B. Häufigkeit, Dauer und Städten (z.B. Verbesserung der Wohnquali-
Intensität des Wetterereignisses) und zum an- tät oder des städtischen Mikroklimas).
deren die Empfindlichkeit (Suszeptibilität) der
Bevölkerung sowie ihre Anpassungsfähigkeit Diese Maßnahmen können dabei auf sehr
(Field et al. 2012). Insbesondere hängt die Hitze- unterschiedlichen Ebenen ablaufen, wie z.B.
empfindlichkeit von Personen von der Effizienz in den Gemeinden, in der ärztlichen Grundver-
ihres thermoregulatorischen Systems ab. Die- sorgung, in der Heimpflege, in der Kranken-
ses ist z.B. bei Säuglingen, Schwangeren und hauspflege und in der Sozialhilfe.
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Externe Faktoren wie sozioökonomische Be- warnsystemen weniger Menschen an übermä-
dingungen, demografische Trends, Klimawan- ßiger Hitze starben und auch die Nachfrage
del und Veränderungen in den Luftschadstof- nach Krankenwägen zurückging (Toloo et al.
fen können Störfaktoren oder Modifikatoren 2013). In Studien zur Wahrnehmung des öffent-
der Wirkweise dieser Maßnahmen sein. Darü- lichen Risikos waren sich die meisten Befrag-
ber hinaus wird bei einigen Maßnahmen das ten bewusst, wann eine extreme Hitzeepisode
kurzfristig positive Ergebnis langfristig durch auftrat. Sie änderten jedoch nicht unbedingt
einen negativen Effekt „ausgeglichen“. So kann ihre Verhalten, hauptsächlich aufgrund man-
der positive Effekt, der sich aus dem Einsatz von gelnder Selbstwahrnehmung als schutzbedürf-
Klimaanlagen (siehe Interventionen zur Küh- tige Person und Verwirrung in Bezug auf die ge-
lung, s. Tab. 1) ergibt (Barreca et al. 2016), eignetsten Maßnahmen. Somit besteht weiter-
durch den negativen Effekt aufgewogen wer- hin Besorgnis darüber, ob die am stärksten ge-
den, dass Klimaanlagen auch zu Emissionen fährdeten Gruppen wie ältere Menschen und
beitragen, die wiederum den Klimawandel be- Obdachlose in diesen Programmen und Aktio-
schleunigen (Farbotko u. Waitt 2011). Dies ist nen angemessen erreicht werden können (Bas-
der Grund, warum im Kontext des Klimawan- sil u. Cole 2010).
dels nicht nur Anpassungsmaßnahmen, son- Tabelle 1 stellt die Zielgruppen und Empfeh-
dern auch Minderungsmaßnahmen zur Verrin- lungen nach Lowe et al. (2011) dar.
gerung der Treibhausgasemissionen eingeführt In Bezug auf negative Luftschadstoffeinflüs-
werden sollten. se können bestimmte Verhaltensweisen ge-
Einschränkungen und Hindernisse für die sundheitliche Schäden mindern. So ist es för-
Sicherung der öffentlichen Gesundheit be- derlich, Lunge und Herz-Kreislauf-System
stehen in der Unsicherheit hinsichtlich des zu- durch regelmäßige körperliche Betätigung
künftigen Klimas und der sozioökonomischen (z.B. Radfahren oder Gehen) gesund zu erhal-
Bedingungen sowie finanzieller, technologi- ten. Die Ergebnisse von Studien, die die positi-
scher, institutioneller, sozialer und individuel- ven Aspekte der körperlichen Aktivität gegen-
ler kognitiver Grenzen. Insofern müssen je- über den negativen Aspekten der höheren Luft-
weils die gesundheitlichen Vorteile von Minde- schadstoff-Exposition abwägen, zeigen bei ge-
rungsstrategien ermittelt und kosteneffiziente sunden Erwachsenen positive Auswirkungen
Anpassungsmöglichkeiten für die öffentliche auf die Lungenfunktion, selbst in einer stärker
Gesundheit bewertet werden (Huang et al. mit Luftschadstoffen belasteten Umgebung
2011). Studien, die auf Klimaprojektionen ba- (Kubesch et al. 2015), wobei sich die positiven
sieren, weisen auf einen erheblichen Anstieg Effekte mit zunehmendem Gehalt an Ruß in
der hitzebedingten Mortalität und Morbidität der Außenluft verringerten (Laeremans et al.
in der Zukunft hin, während Beobachtungsstu- 2018). Auch für kardiovaskuläre Erkrankungen,
dien, die auf historischen Klima- und Gesund- Krebserkrankungen oder Demenz wird ein
heitsdaten basieren, eine Abnahme der negati- Überwiegen der positiven Effekte prognosti-
ven Auswirkungen während der jüngsten Er- ziert (Götschi et al. 2015). Zudem bringt ein
wärmung zeigen (Hondula et al. 2015). Die Dis- Wechsel auf aktiven Transport (Radfahren oder
krepanz zwischen den beiden Studiengruppen Gehen) weitere Co-Benefits wie eine Reduzie-
besteht im Allgemeinen darin, wie gut und wie rung der Treibhausgasemissionen und eine Ver-
schnell sich Menschen an Klimaveränderungen besserung der Luftqualität, was auf lange Sicht
anpassen können und wie Anpassungen quan- der Gesundheit der gesamten Bevölkerung zu-
tifiziert werden. gute kommt.
In mehreren Studien wurde zudem festge- Da Partikel oxidativen Stress sowie Entzün-
stellt, dass nach der Einführung von Hitze- dungsreaktionen auslösen können (Schulz et
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Tab. 1 Handlungsebenen und empfohlene Aktivitäten (nach Lowe et al. 2011)
Handlungsebene/ Aktivitäten/Empfehlungen
Zielgruppe
Individuum Hitzevermeidung, Begrenzen von (körperlichen) Outdoor-Aktivitäten, Tragen von lockerer und
heller Kleidung, Flüssigkeitszufuhr, Kühlung der Wohn- und Schlafräume, Abkühlung des
Körpers (z.B. durch Aufenthalt in klimatisierten Räumen/Gebäuden), Hilfe/Unterstützung für
schutzbedürftige Personen, Aufsuchen von Beratungsstellen bei gesundheitlichen Problemen,
Aufsuchen von Beratung zur Änderung des Medikamentengebrauchs, Beratung zur Lagerung
von Medikamenten, Beachten von Regeln zur Zubereitung von Lebensmitteln, Zufuhr von
Elektrolyten, Schutz vor Sonnenbrand, Information über prognostizierte Außentemperatur,
Überwachung der Raumtemperatur, Verlagerung von Outdoor-Aktivitäten eher auf kühlere
Stunden/Nacht, Einhaltung vernünftiger Arbeitszeiten, Aufenthalt im Schatten, Abschaltung
nicht verwendeter elektrischer Geräte
Akteure des Gesund- Identifizierung und Überwachung von gefährdeten Personen, Bereitstellung von Klimaanla-
heitswesens gen oder gemeinschaftlichen Kühlräumen, Installation von Thermometern zur Überwachung
(z.B. Pflegepersonal, der Raumtemperatur, häufiger Wechsel der Bettwäsche, angemessene Lagerung von
Ärzte), Einrichtungen Nahrungsmitteln, angemessene Flüssigkeitszufuhr, Vermeidung übermäßiger Abkühlung
der Gesundheits- (< 28°C), Vermeidung von Kunststoffkontinenzhosen bzw. -polstern, regelmäßiges Wiegen
versorgung (Gewichtsverlust ist ein Maß für Dehydration), Gespräch über Anpassungen der Medikamente
mit dem Hausarzt vor der Hitzewelle, Verlagerung von Physiotherapieplänen auf außerhalb
von 11–16 Uhr, Zusammenarbeit mit der Familie und den entsprechenden Behörden am
Wohnort der schutzbedürftigen Personen
strukturelle Maßnahmen: Beschattung, Anlage von Begrünung, Wasserdächern, Gräsern und
Vegetation
öffentliche Ebene: Auflistung, Angebot und Überwachung öffentlicher Kühlbereiche, Pflege von Listen mit
Gemeinde, Stadt, schutzbedürftigen Personen, Überwachung gefährdeter Personen, Kontaktaufnahme zu
Kommune identifizierten gefährdeten Personen, Erkennung der Schutz- bzw. Wasserbedürfnisse von
Obdachlosen, Unterstützung des Transports gefährdeter Personen, Bereitstellung einer
Hotline für gesundheitliche Fragen und Beratung, Entwicklung bzw. Bereitstellung eines
Evakuierungsplans, Vorbereitung auf Stromausfälle
al. 2019b), ist denkbar, dass z.B. Omega-3-Fett- die bestmöglichen präventiven Maßnahmen zu
säuren oxidative Schäden begrenzen. Ein aktu- entscheiden. Zum Beispiel sollte bei Hitze
eller Review (Barthelemy et al. 2020) zeigte kla- hauptsächlich in den kühleren Morgen- und
re Evidenz dafür, dass eine Aufnahme von Anti- Abendstunden gelüftet werden, wohingegen
oxidantien über erhöhten Obst- und Gemüse- man bei hohen Luftschadstoffen darauf achten
konsum die mit Luftschadstoffen verbundenen muss, die Lüftungszeit in die verkehrsarmen
Auswirkungen auf die Gesundheit mildert. Stunden zu legen und, wenn möglich, nicht
Hingegen fanden die Autoren widersprüchliche unbedingt die Fenster zur Hauptstraße zu öff-
Belege für antioxidative Nahrungsergänzungs- nen. Auch sollte bei Hitze auf belastende kör-
mittel, einschließlich Fischöl, Olivenöl und perliche Aktivität verzichtet werden, was
Vitamin-C- und -E-Zusätze. wiederum im möglichen Gegensatz zur oben
Das Zusammenspiel von Hitze und Luft- genannten Empfehlung zur Minderung der
schadstoffen macht es dem Einzelnen oft negativen Luftschadstoffeffekte durch regel-
schwerer, sich in der jeweiligen Situation für mäßige körperliche Aktivität steht. Auch die
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für die medizinische Versorgung in Deutschland
Klimaanlage als Ausweg bei starker Hitzebelas- and effect modification by air pollution in three cities of Ba-
tung bringt gleichzeitig weitere Emissionen varia, Germany: a time-series analysis. Sci Total Environ 485–
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mit sich, die wiederum die Luftqualität ver-
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schlechtern und den Klimawandel befördern. Diez-Roux AV, et al. (2010) Particulate matter air pollution and
Daher gilt es, diejenigen Maßnahmen heraus- cardiovascular disease: An update to the scientific statement
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auch Benefits für gleichzeitig bestehende Um-
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MWV Medizinisch Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft 20218 Interaktion von Temperatur und Luftschadstoffen: Einfluss auf Morbidität und Mortalität II
Dr. Susanne Breitner
Nach einem Studium der Statistik arbeitete sie zunächst an der Ludwig-Maximilians-Universität
München und promovierte dort 2007 ebenfalls im Fach Statistik. 2005 wechselte sie zum Helm-
holtz Zentrum München, wo sie als Doktorandin, Postdoktorandin und Senior-Wissenschaftle-
rin arbeitete. Seit 2018 ist sie am IBE-Lehrstuhl für Epidemiologie der LMU als Senior-Wissen-
schaftlerin tätig.
Dr. Regina Pickford (geb. Rückerl)
Nach einem Studium der Ökotrophologie arbeitete sie am Helmholtz Zentrum München. Paral-
lel dazu absolvierte sie 2003 ein Postgraduiertenstudium zum Master of Epidemiology an der
Ludwig-Maximilians-Universität München, um dort anschließend im Fach Humanbiologie zu
promovieren. Sie ist am Helmholtz Zentrum München als Postdoktorandin am Institut für Epi-
demiologie beschäftigt.
Dr. Alexandra Schneider
Nach einem Studium der Meteorologie und einem Postgraduiertenstudium zum Master of Public
Health arbeitete sie zunächst an der Ludwig-Maximilians-Universität München, um dort anschlie-
ßend im Fach Humanbiologie zu promovieren. Seit 2010 leitet sie ihre eigene Arbeitsgruppe
„Environmental Risks“ am Institut für Epidemiologie des Helmholtz Zentrums München.
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