Ein Interview der Stabsstelle mit Studienbereichsleiter Prof. Friedhelm Schönfeld vom Fachbereich Ingenieurwissenschaften (Umwelttechnik, Mathematik, ingenieurtechnische Grundlagen) der Hochschule RheinMain in Rüsselsheim über seine neue Auswertung von Langzeitmessungen „Zusammenhang von ultrafeinen Partikeln (UFP) und Flugverkehr“ (hier zum Download, Quellenangabe: www.gefahrstoffe.de), Kritik an der Politik zum Thema Klimaschutz, wie klimaschädlich die Auswirkungen des Flugverkehrs tatsächlich sind und was es in Zukunft noch braucht, um flächendeckende Messungen unternehmen zu können.

Karina Mombauer [KM]: Zum Einstieg: Was genau sind ultrafeine Partikel (UFP)? 
Friedhelm Schönfeld [FS]: Die Feinstaubkategorien PM10 und PM2,5 sind ja inzwischen vielen bekannt. Ultrafeinstaub entspricht dabei PM0,1. D.h. als ultrafeine Partikel bezeichnet man typischerweise Schwebeteilchen in der Luft mit einem Durchmesser kleiner als 0,1 µm (100 Nanometer). Die größeren UFP entsprechen somit ca. dem Tausendstel des Durchmessers eines Haares.

[KM]: Sie haben in Ihrer Arbeit Anzahlkonzentrationen ultrafeiner Partikel (UFP) für den Messstandort Raunheim innerhalb von etwa zwei Jahren ausgewertet. Wie kamen Sie zu diesem Forschungsvorhaben, was war der Inhalt Ihrer Forschung und inwiefern spielen Gesundheitsrisiken der Einwohnerinnen und Einwohner bei UFP eine Rolle?
[FS]: Fragen zu Schadstoffbelastungen und Verkehr liegen generell im Interesse von mir und meinen Kolleginnen und Kollegen des Studiengangs Umwelttechnik an der Hochschule RheinMain. Der Standort unseres Fachbereichs Ingenieurwissenschaften ist Rüsselsheim, somit ist der Flugverkehr ein ‚ständiger Begleiter‘ auch bei Forschung und Lehre. Mit großem Interesse habe ich erste Messungen von Bürgerinitiativen und daraufhin die Einrichtung verschiedener Messstationen des Hessischen Landesamtes für Umwelt und Geologie (HLNUG) verfolgt. Die in diesem Zusammenhang aufgeworfene Frage, inwieweit die extrem hohen UFP-Konzentrationen in Raunheim mit direkten Überflügen zusammenhängen ist spannend und sehr relevant für die Realisierung von Minderungsmaßnahmen, für die Beschreibung und Modellierung von Schadstoffen und somit für Genehmigungsverfahren.
Aufgrund der extrem kleinen Durchmesser und der sogenannten ‚Alveolengängigkeit‘ sind UFP mit großen gesundheitlichen Gefahren verbunden. Dies ist Gegenstand etlicher Studien und letztendlich die Motivation für die von uns durchgeführten Untersuchungen in Raunheim.
Weiterhin haben wir dort die gute Situation, dass zwei Messstationen dicht beieinanderstehen und seit mehreren Jahren in Betrieb sind. So können Daten zur Konzentration von UFP (HLNUG) sowie zu Überflugzahlen (Deutscher Fluglärmdienst – DFLD) untersucht und korreliert werden. Dafür haben wir eine hervorragende Datengrundlage: es stehen ca. 14.000 Datensätze zu Verfügung – für einen Zeitraum von ca. 2 Jahren (Sept. 2015 – Oktober 2017).
Raunheim ist (leider) auch wegen der dortigen hohen UFP-Belastung für Untersuchungen gut geeignet, da etwaige Zusammenhänge klarer herausgearbeitet werden können, als an weniger belasteten Orten.

[KM]: Was sind Ihre Ergebnisse und Erkenntnisse?
[FS]: Zunächst haben wir Gesamtmittelwerte ermittelt: Tagsüber ergeben sich mittlere UFP-Konzentrationen von ca. 31.200 Partikeln pro cm³ für Wind aus Richtung des Flughafens (Nord bis Ost) und 13.000 Partikeln pro cm³ für andere Windrichtungen. Nachts sind die Konzentrationen erwartungsgemäß erheblich geringer, aber immer noch relativ hoch für die betreffende städtische Umgebung. Zum Vergleich: bei sauberer Gebirgsluft liegen typische Konzentrationswerte typischerweise bei oder unter 2.000 Partikel pro cm³.
Die Datengrundlage für die abgeleiteten Werte ist an sich nicht neu – ich denke aber, dass die kondensierte Aussage „bei Ostbetrieb liegt die mittlere UFP-Konzentration bei über 30.000 Partikeln pro cm³“ die Situation von Raunheim sehr ernüchternd zusammenfasst. Dabei muss man berücksichtigen, dass es sich hier um Stundenmittelwerte handelt. Spitzenwerte liegen um ein Vielfaches darüber.
Das zentrale Ergebnis der Untersuchungen ist jedoch, dass wir ein Zusammenhang zwischen UFP und Überflügen aufgezeigt haben. Für den betrachteten Zeitraum ergibt sich statistisch eine Zunahme von 1.100 Partikeln pro cm³ pro zusätzlichem Überflug (pro Stunde). Für „rush-hours“ über Raunheim bedeutet dies mittlere UFP-Konzentration von ca. 40.000 Partikeln pro cm³. Auch hier gilt es zu bedenken, dass es sich um einen Mittelwert handelt und viele Einzelwerte wesentlich darüber liegen.

[KM]: Welche Hürden existierten bei Ihren wissenschaftlichen Messungen?
[FS]: Ich möchte noch einmal betonen, dass wir im Rahmen unserer veröffentlichten Studie nicht selbst gemessen haben, vielmehr haben wir öffentlich zugängliche Daten des HLNUG und Daten des DFLD ausgewertet … viele Daten.
Wir führen gelegentlich auch selbst Messungen durch, jedoch nicht über so lange Zeiträume. Davon abgesehen ist unser tragbares Messgerät nicht so hochwertig, wie der Kondensationspartikelzähler des HLNUG, welcher im erwähnten Messzeitraum im Einsatz war.
Eine große Herausforderung liegt in der ‚zufälligen Natur‘ der beteiligten Prozesse. Betrachtet man beispielsweise den Schadstofftransport durch absinkende Wirbelschleppen. Ob, wann, wie und wo eine Wirbelschleppe den Boden erreicht hängt von vielen Faktoren ab. Ändert sich beispielsweise die Windrichtung geringfügig, kann dies allein ausreichen, dass keine Wirbelschleppe den Messort erreicht und dort eher indirekte Effekte dominieren. Bei unserer Auswertung haben wir Zufallsprozesse dadurch in den Griff bekommen, dass wir sehr viele Datensätze ausgewertet haben.
Oft wird auch vermutet, dass es schwierig ist den Beitrag des Autoverkehrs herauszurechnen. Detailliert herausrechnen wäre in der Tat schwierig, aber unabhängige Messungen an Highways belegen, dass UFP-Werte sehr rasch mit dem Abstand abnehmen und so wissen wir, dass der Beitrag der Autobahnen vernachlässigbar klein ist. Vor allem die enorm hohen Konzentrationen von Partikeln mit Durchmessern zwischen ca. 10 und 40 nm sind ein relativ klarer ‚Fingerabdruck‘ des Flugverkehrs.

[KM]: Können Sie nun UFP-Konzentrationen und ihre Quellen rund um den Frankfurter Flughafen besser einschätzen?
[FS]: Wir haben zum ersten Mal gezeigt, wie in Raunheim UFP-Konzentrationen und Überflugzahlen zusammenhängen. Auf andere Standorte lässt sich die Kernaussage qualitativ übertragen, auch hier sollten analoge Zusammenhänge gelten. Die quantitativen Ergebnisse, insbesondere der ermittelte Faktor (1.100 Partikel pro cm³ pro zusätzlichem Überflug pro Stunde) gilt aber so nur für den betrachteten Messstandort.
Insgesamt braucht es viel, viel mehr: flächendeckende Messungen, deren Ergebnisse in verbesserte Berechnungsmodelle einfließen und – vor allem – die mit epidemiologischen Studien verknüpft werden können. In dieser Beziehung ist unsere Studie nur ein winziger Puzzlestein.

[KM]: Auf Basis Ihrer Forschung und bisherigen Erkenntnisse: Wie schätzen Sie die aktuelle Situation (im Normalbetrieb – vor der Corona-Pandemie) der luftfahrtbedingten Emissionen ein?
[FS]: Meiner Meinung nach wird luftfahrtbedingten Emissionen viel zu wenig Bedeutung beigemessen. Während beispielsweise Kreuzfahrten, Verbrennermotoren im Autoverkehr oder Energiegewinnung aus Braunkohle in verschiedenen Medien kritisch diskutiert werden, spielen UFP- oder NOx-Emissionen des Luftverkehrs fast gar keine Rolle. Darüber hinaus, wird vor allem auch den klimaschädlichen Auswirkungen des Flugverkehrs politisch offenbar keine Bedeutung beigemessen. Die Entwicklung des Luftverkehrs stehen der unabdingbaren Notwendigkeit von Treibhausgasreduktionen und selbst den Ansprüchen des Klimaschutzprogramms 2030 der Bunderegierung diametral entgegen. Ich sehe nicht ansatzweise, dass sich hier etwas tut – wenn wir, wie Sie gefragt hatten, die Corona-Krise außer Acht lassen.

[KM]: Inwiefern spielen UFP in der künftigen wissenschaftlichen Forschung eine Rolle – oder wissen wir bereits alles?
[FS]: Wie schon gesagt, es gibt noch viel zu tun: flächendeckende Messungen, verbesserte Berechnungsmodelle und epidemiologischen Studien sind wichtige Bausteine.
Chemische Zusammensetzung von UFP und Wirkmechanismen im menschlichen Körper sind außerdem enorm weite und wichtige Themenfelder.
Auf der anderen Seite gilt es sich auf das Wesentliche zu konzentrieren und möglichst schnell zu Richt- und Grenzwerten zu kommen. Die existieren nämlich bislang nicht.

[KM]: Die globale Corona-Pandemie verändert und prägt uns alle. Wenn Sie einen Wunsch frei hätten, was würden Sie sich für die Zukunft der Schadstoffemissionen wünschen?
[FS]: Im Moment erfahren wir beispielsweise, dass es in vielen Bereichen gut ohne oder mit einem Bruchteil an Dienstreisen funktioniert. Auch haben inzwischen Viele alternative Urlaubsziele ohne Flugreisen für sich entdeckt. Ich wünsche mir sehr, dass wir möglichst rasch wieder zu einer ‚Fast-wie-vor-Corona-Normalität‘ kommen und dies genießen können. Schön wäre es, wenn jeder für sich ein paar Neuerungen zur Normalität werden lässt, sei es Videokonferenzen statt Geschäftsreisen, Homeoffice statt Pendeln, alternative Urlaube statt Flugreisen – und wir dabei den Druck für eine ehrliche Klimapolitik erhöhen.

[KM]: Herr Schönfeld, vielen Dank für das Interview und weiterhin viel Erfolg bei Ihren Forschungsprojekten.