Es ist allgemein bekannt, dass Feinstaub PM2,5 in der Luft eine Gefahr für die Gesundheit darstellen kann
Aus früheren Studien ist bekannt, dassFreie Radikale werden im menschlichen Körper gebildet, wenn sich Partikel in der Oberflächenflüssigkeit der Atemwege lösen. Feinstaub enthält typischerweise chemische Bestandteile wie Metalle wie Kupfer und Eisen sowie bestimmte organische Verbindungen. Sie tauschen Sauerstoffatome mit anderen Molekülen aus und bilden hochreaktive Verbindungen wie Wasserstoffperoxid (H2O2), Hydroxyl (HO) und Hydroperoxyl (HO2), die sogenannten oxidativen Stress verursachen. Zum Beispiel greifen sie ungesättigte Fettsäuren im Körper an, die nicht mehr als Bausteine für Zellen dienen können. Ärzte bezeichnen solche Prozesse wie Lungenentzündung, Asthma und andere Atemwegserkrankungen. Sogar Krebs kann provoziert werden, da freie Radikale auch die DNA des genetischen Materials schädigen können.
Dank des hellen Röntgenlichts vonMit der Schweizer Lichtquelle SLS konnten Wissenschaftler solche Partikel nicht nur einzeln mit einer Auflösung von weniger als einem Mikrometer betrachten, sondern sogar in das Innere der Partikel blicken, während in ihnen Reaktionen abliefen. Dazu nutzten sie auch einen neuartigen Zelltyp, der verschiedenste atmosphärische Umweltbedingungen simulieren kann. Es kann Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Gaseinwirkung präzise regulieren und verfügt über eine ultraviolette LED-Lichtquelle, die die Sonnenstrahlung ersetzt.
Forscher haben Partikel untersucht, die enthaltenorganische Bestandteile und Eisen. Eisen stammt aus natürlichen Quellen wie Wüstenstaub und Vulkanasche, kommt aber auch in Emissionen aus Industrie und Verkehr vor. Organische Bestandteile stammen sowohl aus natürlichen als auch aus anthropogenen Quellen. In der Atmosphäre bilden diese Komponenten zusammen Eisenkomplexe, die dann bei Sonneneinstrahlung auf sogenannte Radikale reagieren. Sie binden wiederum den gesamten verfügbaren Sauerstoff und erzeugen so freie Radikale.
Normalerweise sind die meisten an einem nassen Tag locker.Radikale diffundieren von den Partikeln in die Luft. In diesem Fall besteht keine zusätzliche Gefahr mehr, wenn wir Partikel einatmen, die weniger freie Radikale enthalten. An einem trockenen Tag bauen sich diese Radikale jedoch in den Partikeln auf und verbrauchen innerhalb von Sekunden den gesamten verfügbaren Sauerstoff. Und das liegt an der Viskosität: Feststoffe können fest wie Gestein oder flüssig wie Wasser sein, aber je nach Temperatur und Luftfeuchtigkeit können sie auch halbflüssig sein.
Besonders besorgniserregend ist, dass die höchsteDie Konzentration freier Radikale entsteht durch das Zusammenspiel von Eisen und organischen Verbindungen bei alltäglichen Wetterbedingungen: im Durchschnitt unter 60 % und bei Temperaturen um die 20 Grad Celsius, was auch für Innenräume typisch ist.
„Früher dachte man, dass freie Radikale entstehenentstehen, wenn überhaupt, in der Luft, wenn kleine Staubpartikel relativ seltene Verbindungen wie Chinone enthalten. Dabei handelt es sich um oxidierte Phenole, die beispielsweise in Pflanzen- und Pilzpigmenten vorkommen. In jüngster Zeit wurde deutlich, dass Feinstaub viele weitere Quellen für freie Radikale enthält. Wie wir nun festgestellt haben, können diese bekannten Radikalquellen unter ganz normalen Alltagsbedingungen stark verstärkt werden. Etwa jedes 20. Partikel ist organisch und enthält Eisen.“
Peter Aaron Alpert, PSI-Forscher am Paul Scherrer Institut
Die gleichen photochemischen Reaktionen sind wahrscheinlichin andere kleine Staubpartikel geben. Wissenschaftler vermuten, dass fast alle in der Luft schwebenden Partikel auf diese Weise zusätzliche Radikale bilden. Wenn dies durch weitere Untersuchungen bestätigt wird, müssen die Forscher dringend Modelle und kritische Werte für die Luftqualität anpassen. Dieser Befund könnte ein zusätzlicher Faktor sein, der erklären kann, warum so viele Menschen ohne besonderen Grund an Atemwegserkrankungen oder Krebs erkranken.
Jedenfalls haben freie Radikale einePositiv zu vermerken ist auch, dass sie Bakterien, Viren und andere in Aerosolen vorhandene Krankheitserreger angreifen und unschädlich machen. Dieser Link könnte erklären, warum das SARS-CoV-2-Virus bei Raumtemperatur und mäßiger Luftfeuchtigkeit die kürzeste Überlebenszeit in Luft aufweist.
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