Feinstaub und Co beeinträchtigen die Luftqualität dramatisch – auch in Österreich. Die WHO warnt vor den Gesundheitsfolgen und die EU verpflichtet zu Maßnahmen im Kampf gegen die Schadstoffe. Eine IoT-Lösung von Magenta Business ermöglicht, die Luftbelastung ständig zu überwachen und dann auch Gegenmaßnahmen ergreifen zu können.
Weltweites Gesundheitsrisiko durch schlechte Luft
Fast die gesamte Weltbevölkerung (99 Prozent) atmet Luft ein, die die WHO-Grenzwerte für Luftqualität überschreitet und ihre Gesundheit gefährdet, meldet die Weltgesundheitsorganisation WHO in ihrem aktuellen Report über Luftqualität. Besonders schlechte Werte werden in Südostasien gemessen, allen voran in Indien, jedoch auch in Europas Städten gibt es zu viele Schadstoffe in der Luft: 96 Prozent der städtischen Bevölkerung in der EU lebten im Jahr 2020 mit Feinstaubwerten, die die Richtwerte der Weltgesundheitsorganisation (WHO) überstiegen, ermittelte die EU-Umweltagentur (EEA).
Probleme auch in vielen Orten Österreichs
Für Österreich misst das Umweltbundesamt regelmäßig die Luftgüte. Die Feinstaubbelastung in Graz ist seit Jahrzehnten ein Problem, sie hat sich zwar gebessert, doch es gibt immer noch Überschreitungstage. Durch ihre geographische Kessellage hat die steirische Landeshauptstadt gerade im Winter mit schlechter Luft zu kämpfen. Neben Graz gibt es jedoch viele weitere Orte, an denen die geltenden Grenzen überschritten werden, wie die Karte der belasteten Gebiete des Umweltbundesamts zeigt.
Aus Anlass der weltweit alarmierenden Werte fordert die WHO rasche Maßnahmen, dazu zählen an erster Stelle die Annahme und Umsetzung nationaler Luftqualitätsstandards gemäß den neuesten WHO-Luftqualitätsrichtlinien, sowie die Überwachung der Luftqualität und Identifizierung von Luftverschmutzungsquellen.
EU-Regel zwingt zum Kampf gegen Schadstoffe
Schon vor Jahren hat die EU beschlossen, die Luftverschmutzung in Europa zu bekämpfen. Die seit 2008 geltende Luftqualitätsrichtlinie (2008/50/EG) legt Grenzwerte für Luftschadstoffe wie Feinstaub, Schwefeldioxid, Stickstoffdioxide, Blei, Benzol, Kohlenmonoxid und Ozon fest. All diese Werte fußen auf Erkenntnissen der WHO und weiteren Studien. Die EU Richtlinie hatte das Ziel, dass die Luftverschmutzung in Europa bis 2020 so gering sein sollte, sodass von ihr keine inakzeptablen Auswirkungen für Mensch und Umwelt mehr ausgehen.
Im Mai 2021 wurde der Null-Schadstoff-Aktionsplan der EU beschlossen, als Teil des europäischen Green Deals; darin wird u.a. als Ziel die Verbesserung der Luftqualität genannt, um die Zahl der durch Schadstoffe in der Luft verursachten vorzeitigen Todesfälle um 55 Prozent zu verringern. Der Luftgütestatusreport 2022 der EEA (EU-Umweltagentur) betont die Bedeutung des Aktionsplans, denn trotz Bemühungen ist schlechte Luftqualität immer noch ein großes Gesundheitsrisiko für die Menschen in Europa.
Der Europäische Gerichtshof EuGH hat in einem Grundsatzurteil das Recht auf saubere Luft bestätigt, demnach können Bürger die Erstellung eines Aktionsplans zur Luftreinhaltung fordern, wenn eine Überschreitung der Grenzwerte für Feinstaubpartikel droht. Auch ein Anspruch auf Schadenersatz leitet sich daraus laut EuGH ab.
Verlässliches Messen ist die Voraussetzung für die Bekämpfung der Luftbelastung
Um entsprechende Maßnahmen setzen zu können, muss zuvor die Luftqualität messbar sein. Eine Messung der Luftgüte ist aber nur aussagekräftig, wenn sie an dafür relevanten Orten erfolgt. Auch hier gibt die EU strenge Regeln vor: Messstationen sind so einzurichten, dass sie Informationen über die am stärksten belasteten Orte liefern.
Vereinfacht gesagt: Eine Messstation, welche die Schadstoffbelastung von Graz erhebt, darf nicht am Hausberg der Stadt stehen, sondern muss an verkehrsreichen Plätzen installiert sein.
Ein verlässliches Netz für Messstellen der Luftgüte muss folgende Anforderungen erfüllen: Es liefert Daten auf Knopfdruck, umfasst an allen möglichen Stellen wie Straßentunnels, Kreuzungen, Laternen oder auch Oberleitungen angebrachte Sensoren und verursacht so wenig Wartungsaufwand wie möglich.
Internet of Things als ideale Technologie für Luftgütemessung
Um eine solch umfassende und verlässliche Lösung zu realisieren, bietet das Internet of Things (IoT) die geeignete Technologie. Magenta Business hat gemeinsam mit dem Partnerunternehmen one:solutions eine Lösung zur Luftgütemessung entwickelt, die das österreichweit flächendeckende NarrowBand IoT Netz (NB-IoT) von Magenta Telekom als Infrastruktur nützt.
Von one:solutions entwickelte Sensoren übertragen über NB-IoT die Messdaten an den sogenannten IoT-Hub. Dieses spielt bei der Anwendung eine Schlüsselrolle, denn mangels Industriestandard existieren unterschiedliche Sensoren mit unterschiedlichen Protokollen am Markt. Der IoT-Hub übersetzt die Protokolle und ermöglicht somit, die Lösung mit Sensoren unterschiedlicher Hersteller zu betreiben.
Außerdem regelt der IoT-Hub, wann ein Sensor “wach” ist und damit Daten senden und empfangen kann. Das ist von Bedeutung, weil sich die Sensoren die meiste Zeit über im Batteriesparmodus befinden, um möglichst wenig Energie zu verbrauchen, auf diese Weise sind Akkulaufzeiten von bis zu 10 Jahren erzielbar.
Mit dem IoT-Hub wird die Datenübertragung sowohl sichergestellt, als auch gegen Cyberattacken geschützt. Die Messdaten sind zudem mit dem IoT Hub gleichzeitig auf einer IoT-Plattform, wo Nutzer diese verwerten können.
Lösung alarmiert bei Feinstaubbelastung
Dank Plug&Play ist die Condition Monitoring Lösung zur Luftgütemessung von Magenta Business direkt einsatzbereit und schnell montiert. Feinstaubsensoren übertragen die Messdaten in Echtzeit über das Mobilfunknetz auf die IoT-Plattform. Wird ein Grenzwert überschritten, so informiert ein Alarm die Verantwortlichen in Echtzeit. N
utzer wie Städte oder Gemeinden können die aktuellen Daten über eine Schnittstelle auf ihrer Website veröffentlichen und entsprechende Maßnahmen daraus ableiten. Ebenso können die Messwerte in einer Bürger-App dargestellt werden. Somit ist es möglich, viele Personen über die aktuelle Luftbelastung einfach und schnell zu informieren und die Bevölkerung durch die richtigen Maßnahmen vor den negativen Auswirkungen von Feinstaub, Schwefeldioxid und Co. zu schützen.
Best Practice: Feinstaubmessung in der Silvesternacht
Wie bei jedem Feuer kommt es auch beim Feuerwerk zu Nebeneffekten wie Rauch und erhöhter Feinstaubbelastung der Luft. Letztere konnte bei einer digitalen Feinstaubmessung in der Silvesternacht 2020 auf 2021 mithilfe von IoT-Geräten sichtbar gemacht werden.
Dafür installierten die Experten von Magenta Business Messgeräte für Condition Monitoring an vier verschiedenen Standorten in Österreich. Die Messergebnisse zeigten, dass es in der Silvesternacht zu einem starken Anstieg der Feinstaubbelastung gekommen ist. Laut Umweltbundesamt steigen zu diesem Zeitpunkt die Feinstaubwerte in vielen Städten auf die höchsten Werte im gesamten Jahr.
Erkenntnis: Feinstaubpartikel bleiben tagelang nachweisbar
Dank der feinen Sensorik der IoT-Messgeräte konnten die Feinstaub-Fraktionen PM10 und PM2.5 exakt gemessen werden; PM steht dabei für “particular matter”. Die Staubfraktion PM10 enthält 50 Prozent der Teilchen mit einem Durchmesser von 10 µm (Mikrometer); die Staubfraktion PM2,5 enthält ebenfalls 50 Prozent der Teilchen, die aber einen Durchmesser von 2,5 µm haben.
Obwohl das Feuerwerk in der Silvesternacht nur von ca. 0:00 Uhr bis ca. 0:15 Uhr dauert, bleiben die Feinstaub-Partikel zwei bis drei Tage in der Luft nachweisbar, bis die Werte der PM10 Fraktion (siehe Grafik 1) und der PM2.5 Fraktion (siehe Grafik 2) wieder auf ein “normales” Niveau gesunken sind.
Laut Umweltbundesamt liegt der Grenzwert für PM10 bei einem Tagesmittelwert von 50 µm/m³ bei 25 Überschreitungen pro Kalenderjahr. Diese Partikel gelten als besonders gesundheitsschädlich, da sie über den Kehlkopf bis tief in die Lunge eindringen können.
Grafik 1: Messung der PM10 Staubfraktion vom 30.12.2020 bis 02.01.2021
Der Jahresmittelwert von PM2.5 liegt bei 25 µg/m³. Das Umweltbundesamt und die WHO schätzen eine erhöhte PM2.5-Belastung für sehr gesundheitsschädlich ein, da die Partikel bis in die Lungenbläschen vordringen und u.a. Herz-Kreislauf-Erkrankungen verursachen können.
Grafik 2: Messung der PM2.5 Staubfraktion vom 30.12.2020 bis 02.01.2021
Fazit: Mit Unterstützung des IoT für bessere Luft und Lebensqualität sorgen
Feinstaubemissionen entstehen zwar durch Silvesterfeuerwerke, jedoch vor allem durch Straßenverkehr, Industrie oder Heizanlagen in privaten Haushalten. Daher spielen laufendes Monitoring der Feinstaubbelastung und abgeleitete Präventionsmaßnahmen eine wichtige Rolle.
Schlechte Luft durch Feinstaub und Stickstoffdioxid wirkt sich negativ auf die Gesundheit aller aus, die Folgen sind Erkrankungen der Atemwege, Herz-Kreislauf-Erkrankungen bis zu verkürzter Lebenserwartung. Eine EU-Richtlinie verpflichtet alle Mitgliedsstaaten dazu, den Ausstoß von Feinstaub und Co in den Griff zu bekommen.
Diesen Ausstoß zu verringern, ist aber erst möglich, wenn er messbar wird. Magenta Business und one:solutions haben eine IoT-Lösung entwickelt, die verlässliche Messdaten in Echtzeit zur Verfügung stellt. Die Anwendung hilft dabei, ein dringendes Problem anzugehen, das viele Menschenleben retten kann.