Bevölkerungsgewichtete Exposition – Darstellung einer Methode zur besseren Abschätzung von Gesundheitseffekten durch verkehrslenkende Maßnahmen

Abstract aus Umweltmedizin – Hygiene – Arbeitsmedizin:

Einleitend wird beschrieben, wie auf der Grundlage von toxikologischem und epidemiologischem Wissen sowie Ergebnissen aus Risikoabschätzungen die Grenzwerte der Luftschadstoffbelastung festgelegt wurden. Wesentlich ist dabei (1) wieweit der Zusammenhang von Exposition und gesundheitlichen Schäden der Bevölkerung als kausal anzusehen ist und (2) wie die Schadenshöhe mit dem Konzentrationsniveau korreliert. Als Maß der Risikoanalyse werden vorzeitige Todesfälle (premature deaths) und verlorene Lebensjahre (Years of life lost – YLL) verwendet, wobei letztere aussagekräftiger sind. Der Langzeit-Grenzwert für NO₂ entspricht dem WHO-Richtwert. Er basiert auf epidemiologischen. Mittlerweile ist klar, dass die Wirkungen nicht allein NO₂ als Gas, sondern vor allem NO₂ als Leitsubstanz und Repräsentant für das Gemisch verkehrsabhängiger Schadstoffe zuzuordnen sind.
Kern des Beitrags ist die Darstellung einer vielfach angewendeten Methode zur Bestimmung der bevölkerungsgewichteten Exposition und die konkrete Anwendung anhand der Fragestellung eines Dieselfahrverbots. Als grundlegende Größe für die Expositionsabschätzung dient die Berechnung von Schadstoff-Konzentrationen an ausgewählten Punkten mit Ausbreitungsmodellen. Bei der Analyse der Exposition in einer Stadt oder in einem Ballungsraum werden für die urbane Skala Regionalmodelle mit vereinfachten Angaben verwendet. Für eine gesamtstädtische oder regionale Analyse von Hotspots werden Screeningverfahren eingesetzt. Um eine Exposition aus den Modellergebnissen mit ihren räumlich unterschiedlichen Repräsentativitätsgraden zu ermitteln, wird das Verfahren der segmentbasierten Expositionsschatzung (SBE) verwendet. Mit Hilfe dieses Verfahrens können potenziell betroffenen Personen Schadstoffkonzentrationen zugeordnet werden, die auch lokal hoch belastete Situationen (Hotspots) berücksichtigen.
Um unterschiedliche Belastungsniveaus hinsichtlich der Exposition zu vergleichen, wird ein Indikator für die bevölkerungsgewichtete Schadstoffbelastung gebildet. Am Beispiel dreier Regionen in Deutschland wird gezeigt, dass die Berücksichtigung der Hotspotbelastung in der Exposition einen relevanten Einfluss auf den Indikator hat. Für das Beispiel Dieselfahrverbot wird das Indikatorverfahren in verschiedenen Varianten durchgeführt.
Die Ergebnisse zeigen, dass unter Berücksichtigung der gesamtstädtischen gesundheitlichen Wirkungen ein kleinräumiges Dieselfahrverbot auch zu Verschlechterungen führen kann und deshalb eine genaue Planung erforderlich ist.
Insgesamt ist deshalb aus präventivmedizinischer Sicht eine entsprechende Erweiterung des gegenwärtigen, fast ausschließlich auf starren Grenzwerten beruhenden gesetzlichen Regelwerks zu fordern.

Schlagworte: NO₂, Dieselfahrverbot, Grenzwert, Exposition, Gesundheitseffekte, Hotspot, Indikator, Screening, Segment-Basierte-Expositionsschatzung (SBE)

English Version:

First, the article describes how the limit values for air pollution were determined on the basis of toxicological and epidemiological knowledge as well as results from risk assessments. Essential is (1) if the association of exposure and health damage to the population can be interpreted as causal, and (2) how the level of damage is correlated to the concentration level. Premature deaths and Years of life lost (YLL) are used as measures of risk analysis, where the latter is more informative. The long-term limit value for NO₂ corresponds to the WHO guideline value and is based on epidemiological studies. Meanwhile it is clear that the health effects can only in part be assigned to NO₂ as gas, and that NO₂ mainly is a lead compound which represents the mixture of traffic-dependent pollutants.
Core element of the paper is the description of a widely used method for determining population-weighted exposure and the actual application of this method regarding driving bans on diesel cars. The calculation of pollutant concentrations at selected points with dispersion models serves as a basic parameter for the exposure estimation. When analysing the exposure in a city or in a conurbation, regional models with simplified data are used for the urban scale. Screening models are used for an urban or regional analysis of hotspots. In order to determine an exposure from model results with their spatially varying levels of representativity, the method of segment-based exposure estimation (SBE) is presented. With the help of this method, potentially affected persons can be assigned pollutant concentrations also taking into account locally highly contaminated situations (hotspots).
In order to compare different exposure levels, an indicator for the population-weighted pollutant load is used. The example of three regions in Germany shows a relevant influence on the indicator if considering hotspot pollution in the exposure.
Exemplifying driving bans on diesel cars, the indicator procedure is carried out in different variants. The results show that a small-scale ban on diesel driving can also lead to deterioration, taking into account the overall health effects of the city, and therefore, precise planning is necessary.
From the point of view of preventive medicine we suggest a corresponding extension of the current legal framework which is nearly completely based on fixed limit values.

Keywords: NO₂, diesel driving ban, limit, exposition, health effects, hotspot, indicator, screening, segment-based-exposure estimate

Zitierweise:
Diegmann V, Wichmann H-E (2019). Bevölkerungsgewichtete Exposition – Darstellung einer Methode zur besseren Abschätzung von Gesundheitseffekten durch verkehrslenkende Maßnahmen. Umweltmed – Hygiene – Arbeitsmed 24(6): 391–400