Das Problem „Luftverschmutzung“ bei den olympischen Spielen

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Am 8. August 2008 wurden die Olympischen Spiele in Peking eröffnet. Neben den öffentlich stark diskutierten Zweifeln darüber, ob alle Sportstätten rechtzeitig fertig werden, waren die verschiedenen nationalen Olympischen Organisationskomitees in Sorge darüber, welche Umweltbedingungen ihre Wettkämpfer wohl erwarten werden. Die ganze Welt wusste, dass es sehr heiß werden würde.

Die ganze Welt wusste, dass es sehr heiß werden würde. Doch erst jetzt, wo der die Spiel vorbei sind, ist allen klar was es bedeutet, die Spiele in einer der Städte mit der höchsten Luftverschmutzung durchzuführen.(1)
Viele Experten sagten voraus, dass Atemprobleme unter den Sportlern neue Dimensionen annehmen und sich die Symptome der unter Asthma leidenden Sportler katastrophal verschlimmern würden.
Nichtsdestotrotz wurde auch behauptet, dass die Teilnahme an den Spielen in Peking auch nicht gesundheitsschädlicher für die Sportler war als z. B. eine entsprechende Teilnahme in London. Diese Debatte machte aber auch etwas anderes deutlich: Nämlich die zunehmende Besorgnis über die negativen Auswirkungen der Luftverschmutzung auf die Stadtbewohner – und hier insbesondere auf die Sportler.

Für die Sportler unter uns, die in der Stadt leben und trainieren, ist die Möglichkeit, einen Schadstoffcocktail einzuatmen, schon jetzt zu einem realen Gesundheitsrisiko geworden. Bereits jetzt werden in der medizinischen Literatur Zusammenhänge zwischen der Luftverschmutzung sowie Lungen(2) und Herz-Kreislauferkrankungen(3) und sogar Krebs(4) hergestellt. So steht beispielsweise eine erhöhte Luftverschmutzung in engem Zusammenhang mit einer erhöhten Rate an Asthmaerkrankungen(5) wie auch mit einer akuten Verschlechterung des Zustandes der Patienten mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen.(2,6)
Im Jahre 2003 wurde bei dem Treffen der Amerikanischen Herzgesellschaft (American Heart Association) eine Studie vorgestellt. Diese zeigte einen deutlichen Zusammenhang zwischen der Todesrate durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen und der Schadstoffkonzentration in der Luft auf.(3) So wird die Zahl der aufgrund von Luftverschmutzung vorzeitig eingetretenen Todesfälle europaweit auf 19 pro 100.000 Einwohner geschätzt.(1)
Obwohl sich diese Todesraten auf Patienten mit Vorerkrankungen beziehen, so zeigen sie doch die ernsten Auswirkungen der Luftverschmutzung. Zudem sind die zunehmenden Hinweise darauf, dass ein Zusammenhang zwischen Luftverschmutzung und der Entstehung von allgemein schwächenden bis hin zu lebensgefährlichen Erkrankungen existiert, für uns alle Besorgnis erregend.
Wenngleich die gesundheitsschädlichen Auswirkungen der Luftverschmutzung heute allgemein bekannt sind, so existieren doch keine direkten Beweise für die langfristigen gesundheitlichen Schäden, die durch das Training in einer umweltbelasteten Umgebung hervorgerufen werden. Der gesunde Menschenverstand lässt jedoch annehmen, dass, wenn während des Trainings 10-mal mehr Luft durch die Lungen eingeatmet wird, auch die durch Luftverschmutzung hervorgerufene Belastung das 10-fache beträgt. In anderen Worten heißt das, dass die Belastung während eines 1-stündigen Trainings der Belastung während einer 10-stündigen Ruhephase entspricht.
Was die Sache noch schlimmer macht: Während des Trainings atmen Sie durch den Mund statt durch die Nase. Dies erlaubt es der Luft, den natürlichen Schutzmechanismus gegen die Einatmung schädlicher Partikel – das ausgeklügelte Filtersystem, das sich zwischen Nase und Rachen befindet – zu umgehen.
Um das Maß vollzumachen, atmen wir während des Trainings sehr viel tiefer und schneller als normal, wodurch alle Partikel und Schadstoffe bis in die hintersten Winkel der Lunge transportiert werden. Wirklich Angst erregend!
Welche Schadstoffe geben uns nun wirklich Anlass zur Sorge, und wie können Personen, die in der Stadt leben, sich über die täglichen Risiken des Sports im Freien informieren?
Die meisten Fernseh- und Radiosender informieren heute über Luftverschmutzung besonders während der Sommermonate, wenn “photochemischer Smog“ zum Problem wird. Die Schadstoffstufen werden wie folgt nummeriert und dann in Klassen mit entsprechenden Gesundheitsrisiken zusammengefasst:

  • Niedrig (1-3): Beeinträchtigungen werden kaum wahrgenommen; auch nicht von sehr sensiblen Personen.
  • Gemäßigt (4-6): Empfindliche Personen spüren evtl. leichte Beeinträchtigungen; diese müssen jedoch in der Regel nicht behandelt werden.
  • Hoch (7-9): Empfindliche Menschen spüren unter Umständen starke Beeinträchtigungen, welche evtl. behandelt werden müssen.
  • Sehr hoch (10): Die Beeinträchtigungen empfindlicher Personen können sich verschlimmern.

In den entwickelten Ländern werden Schadstoffe in der Luft hauptsächlich durch Auspuffgase verursacht und sind in städtischen Gebieten am höchsten. (Mit einer Ausnahme: Die Ozonwerte sind in den stadtnahen ländlichen Gebieten am höchsten, da Ozon ein sehr mobiles Gas ist.) Die Schadstoffstufen werden an jedem beliebigen Tag in irgendeiner Stadt durch eine Kombination verschiedener Faktoren bestimmt, nicht nur durch das Verkehrsaufkommen.
So weisen Städte wie Peking z. B. aufgrund von infrastrukturellen Gegebenheiten relativ hohe Schadstoffwerte auf. Peking ist eine industrialisierte, dicht bevölkerte und von Bergen umgebene Stadt. Im Sommer bildet sich tagsüber unter starker Sonneneinstrahlung photochemischer Smog und wird durch die umliegenden Berge dort gehalten. Dabei wird der Smog durch den hohen Schadstoffausstoß des Verkehrs täglich intensiviert.
Weitere berüchtigte „Hotspots“ für Smog sind Athen, Bangkok, London, Los Angeles, Mexiko City, Neu Delhi, New York, Paris, Santiago de Chile, Sao Paulo, Sydney und Vancouver. Wenn man berücksichtigt, dass die Olympischen Spiele 2004 in Athen stattgefunden hatten und 2012 in London stattfinden werden, so wird einem bewusst, dass die Diskussion über sportliche Leistung bei hoher Luftverschmutzung aktuell war, ist und bleibt.
Nicht alle Fahrzeugemissionen sind gesundheitsschädlich. Die folgenden 6 bergen jedoch alle gesundheits- oder leistungsbeeinträchtigende Risiken:

  • Kohlenmonoxyd (CO)
  • Stickstoffdioxid (NO2)
  • Ozon (O3)
  • Feinstaub (PM10)
  • Schwefeldioxid (SO2)
  • flüchtige organische Verbindungen (FOV)

Folgen der Dauerbelastung

Obwohl weiter oben im Text einige Zusammenhänge hergestellt wurden, sind die vollständigen Auswirkungen des Schadstoffcocktails, den Städter tagtäglich einatmen, und die daraus folgende Dauerbelastung zum großen Teil noch unerforscht. Vieles spricht dafür, dass FOVs, wie Benzopyren als bekannter krebserregender Stoff, ein langfristiges Gesundheitsrisiko darstellen. FOVs wirken bei der Bildung der mit photochemischem Smog assoziierten blau-braunen Dunstglocke mit, und führen weiterhin zu Irritationen der Augen sowie des Atmungstraktes.
Im Hinblick auf die unmittelbare Schädigung der Atmung sowie des Sauerstofftransportsystems scheinen hohe Kohlenmonoxydkonzentrationen (CO) die Sauerstofftransportfähigkeit des Blutes, die maximale Sauerstoffaufnahmefähigkeit und die Laktatschwelle zu reduzieren. Die CO-Konzentration nimmt in dem Maße ab, in dem mehr Autos mit Katalysatoren ausgestattet werden. Auf verkehrsreichen Straßen werden jedoch hohe Werte gemessen und Höchstwerte werden in langsam fahrenden Fahrzeugen erreicht – mit direkten Auswirkungen auf Sportler, die im Auto zu ihren Wettbewerben fahren.

Das Feinstaubproblem

In den Informationen zur Luftverschmutzung werden auch Angaben über Partikelkonzentrationen mit einer Größe von weniger als 10 Mikrometern gemacht, dem so genannten PM10 oder Feinstaub. PM10 ist von Belang, da es in den hinteren Bereichen der Lunge gelagert werden kann. Es erreicht Höchstwerte in Smogphasen und an Straßenrändern. Die Kombination aus PM10, Schwefeldioxid und Wasserdampf vereinigt sich zu Schwefelsäurepartikeln, die tief in der Lunge abgelagert werden – mit relativ offensichtlichen Folgen (Irritationen und asthmaähnliche Symptome). Die eigentlichen Partikel bestehen aus verschiedenen Verbindungen, inkl. krebserregenden Kohlenwasserstoffen und Blei.
Das tiefe und schnelle Atmen während des Trainings begünstigt die Ablagerung von PM10 in der Lunge; dadurch werden Sportler einem erhöhten Risiko ausgesetzt. In Oslo wurde bei Einwohnern stärker belasteter Stadtviertel ein erhöhtes Lungenkrebsrisiko nachgewiesen, die vollständigen Auswirkungen der PM10-Belastung sind zurzeit jedoch noch unerforscht.(4)

Stickstoffdioxid (NO2) und Schwefeldioxid (SO2) sind hoch lösliche Gase, die durch den Kontakt mit Feuchtigkeit in Mund und Lunge in Salpeter- und Schwefelsäure umgewandelt werden. Sie führen zu Reizungen und Schmerzen des Nasenrachenraumes und der Lunge, zu Husten, Kurzatmigkeit und rufen sowohl bei gesunden Menschen als auch bei Asthmatikern Asthmasymptome hervor. Glücklicherweise sind die Werte für diese beiden Gase normalerweise relativ gering und auch die beschriebenen Symptome treten sehr selten auf.
Leider kann man vom Ozongehalt (O3) nicht dasselbe behaupten. Dies ist einerseits gut für die Stratosphäre, wo er UV-Strahlung herausfiltert. In Bodennähe (der Troposphäre) ist ein hoher Ozongehalt jedoch schlecht. O3 wird durch die Einwirkung starker Sonnenstrahlung auf andere atmosphärische Schadstoffe (hauptsächlich FOV und NO2) gebildet. Daher ist die Ozonkonzentration im Sommer am höchsten. Da es sich bei O3 um ein sehr mobiles Gas handelt, werden die höchsten Konzentrationen meist in stadtnahen ländlichen Gebieten nachgewiesen. Wie NO2 and SO2 ruft auch O3 asthmaähnliche Symptome und Reizungen der Lunge hervor. Neben einer direkten Reizung der Lunge, wirkt O3 auch auf das Nervensystem ein, blockiert die Atmung; tiefe Atemzüge werden so schwierig und schmerzhaft. Vieles deutet darauf hin, dass es sich bei dieser Reaktion um einen Schutzreflex handelt, um die Lunge so weit wie möglich vor dieser Reizung zu schützen.
Studien haben gezeigt, dass die Reaktion auf Ozon von der Konzentration, der Belastungsdauer sowie der Atmungsintensität abhängt.(7) Das bedeutet, dass die Effekte durch Sport intensiviert werden. Weiterhin scheinen die Reaktionen auf O3 von Person zu Person sehr unterschiedlich zu sein. Einige Personen zeigen eine starke Verminderung ihrer Lungenfunktion, während bei anderen kaum oder gar keine schädlichen Effekte offensichtlich werden.(8,9)
Die Auswirkungen der Konzentration von Umgebungsozon wurden in einer Studie mit Amateur-Radsportlern im Osten der Niederlande über eine Sommer-Wettkampfsaison hinweg erforscht.(10) Die Autoren stellten einen starken Zusammenhang zwischen der Konzentration von Umgebungsozon und der Lungenfunktion der Radsportler nach dem Training fest. Hinzu kamen Symptome wie Keuchen, Verengung des Brustkorbs und Kurzatmigkeit (am schlimmsten, wenn die Ozonkonzentration am höchsten war). Dieser Zusammenhang blieb auch bestehen, nachdem die Ergebnisse für Konzentrationen über 60 ppb (Teile pro Milliarde) herausgenommen wurden. Daher ging man davon aus, dass schädliche Effekte auch an den Tagen bestehen blieben, an denen die Ozonkonzentration als gemäßigt angesehen wurde.

Ozon für Asthmatiker

Man hat bisher angenommen, dass Asthmatiker aufgrund der vorhergehenden Entzündung ihrer Lunge empfindlicher auf O3 reagieren als Personen mit normaler Lungenfunktion.(11) Interessanterweise deuten neuere Erkenntnisse darauf hin, dass dies eher nicht der Fall ist und dass die Schwere der Asthmaerkrankung keine Rückschlüsse auf eine Ozonreaktion zulässt.(12,13) Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass eine Entzündung der Lunge in Folge von O3-Belastung bei Asthmatikern schwerwiegender ausfällt.(14) Diese Entzündung kann dann sowohl langfristige Folgen haben, als auch unmittelbar zu einer akuten Verschlechterung des Gesundheitszustandes führen.(12)
Es konnte auch nachgewiesen werden, dass die O3-Belastung bei Asthmatikern zu einer stärkeren Reaktion auf andere Reizstoffe der Atemwege führt, wie z. B. von SO2. Daher kann es irreführend sein, die negativen Auswirkungen nur eines isolierten Schadstoffes in Laborstudien zu berücksichtigen.(15)
Da O3 eine entzündliche Reaktion in der Lunge auslöst, nimmt man an, dass eine Stärkung der natürlichen Antioxidationsfähigkeit der Lunge hilft, der oxidativen Belastung bei der Einatmung von O3 besser standzuhalten. In 2 niederländischen Studien mit der gleichen Gruppe wurde die Lungenfunktion von Radrennfahrern, die antioxidative Vitamine (ca. 100 mg Vitamin E und 500 mg Vitamin C) einnahmen, vor und nach dem Training bzw. Wettkampf bewertet.(16,17)
Durch die Zugabe wurde die O3-bedingte Verschlechterung der Lungenfunktion in beiden Studien deutlich vermindert. Diese Daten werden durch eine Studie mit Straßenarbeitern in Mexiko City untermauert, deren Beeinträchtigung der Lungenfunktionsfähigkeit durch eine ähnliche Zugabe ebenfalls vermindert werden konnte.(18)
Bisher haben wir ausschließlich gesundheitsrelevante Aspekte der Ozonbelastung betrachtet. Es gibt jedoch auch weit reichende Hinweise darauf, dass O3 die sportliche Leistung beeinträchtigt.(19) Neue Ergebnisse einer bisher unveröffentlichten Studie der Napier Universität in Schottland weisen darauf hin, dass sich die Leistung von Läufern in einem 8-Kilometer-Zeitrennen bei einer Ozonkonzentration von 100 ppb um ungefähr 1 % verschlechtert. Dies entspricht der Ozonkonzentration einer Großstadt im Hochsommer. Die an der Studie teilnehmenden Sportler litten nach dem Lauf auch unter eingeschränkter Lungenfunktion, Husten und Atemschwierigkeiten. Nachdem jedoch für ein zweites Zeitrennen – ebenfalls bei 100 ppb O3 – antioxidative Präparate gegeben wurden, entsprach die Leistung wieder der Kontrollzeit.
Obwohl sich ein Leistungsabfall von 1 % während des Zeitrennens gar nicht so schlimm anhört, könnte dies für einen Weltklasse-Sportler bei einer großen Veranstaltung doch katastrophale Folgen haben. Und obwohl die Ozonwerte in Großbritannien normalerweise niedrig bis gemäßigt sind, so erreichten Sie während der Hitzewelle im letzten Sommer in großen Städten wie London doch Rekordmarken (125 ppb).
Mittlerweile werden Sie sich wohl fragen, ob es nicht zu gefährlich ist an der nur vermeintlich „frischen” Luft zu trainieren. Aber im Leben geht es nun einmal darum, Risiken abzuwägen. Ja, Sie können Ihre Gesundheit gefährden, wenn Sie an einer zweispurigen Straße entlang joggen oder mit dem Fahrrad zur Arbeit fahren. Aber Sie können auch ohne Sport morgen von einem Auto überfahren werden. Der Kompromiss besteht darin, Zeit und Ort für Ihr Training gut auszuwählen. Und denken Sie daran, dass die Luftqualität in städtischen Ballungsräumen am schlechtesten ist; vor allem in der Nähe viel befahrener und verstopfter Straßen (wobei O3 die Ausnahme bildet).
Sie können Ihr Risiko minimieren, ohne dabei den Spaß an einer immer noch gesunden Aktivität zu verlieren, wenn Sie diese Hinweise befolgen:

Trainieren Sie nicht …

  • … im Berufsverkehr,
  • … nahe einer stark befahrenen Straße;
  • … bei offensichtlichem Smog;
  • … bei hohen Fahrzeugemissionen in Verbindung mit starker Sonneneinstrahlung.

Reisen Sie nicht in einem schlecht belüfteten Auto über staubelastete Straßen zu einem Wettkampf (die CO-Konzentration ist in Autos am höchsten).

To do’s:

  • Hören oder lesen Sie die Vorhersagen zur Luftverschmutzung.
  • Seien Sie besonders vorsichtig, wenn Sie unter Asthma leiden. Benutzen Sie Ihr Inhaliergerät vor dem Training, und konsultieren Sie bei einer Verschlechterung Ihres Zustandes Ihren Hausarzt, da Sie unter Umständen andere Medikamente benötigen.
  • Ziehen Sie die Einnahme von antioxidativen Präparaten in Betracht (100 mg Vitamin E und 500 mg Vitamin C).
  • Denken Sie über ein eigenes Luftfiltersystem nach. (Vergleichen Sie dabei jedoch die Angaben der Hersteller mit neutralen Berichten. Nicht alle Systeme sind so gut, wie die Hersteller gerne glauben machen).

Alison McConnell


Literaturangaben

  • www.apheis. net/pages/ communications.htm
  • Monaldi Archives of Chest Disease, 2002, Bd. 57 (3-4), S. 156-160
  • www.americanheart.org/presenter.jhtml?identifier=3016889
  • Thorax, 2003, Bd. 58 (12), S. 1071-1076
  • Respiration, 2004, Bd. 71 (1), S. 51-59
  • Indian Journal of Chest Diseases and Allied Sciences, 2002, Bd. 44 (1), S. 13-19
  • American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, 1997, Bd. 156, S. 715-722
  • Archives of Environmental & Occupational Health, 1991, Bd. 46 (3), S.145-149
  • American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, 1995, Bd. 151 (1), S. 33-40
  • American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, 1994, Bd. 150 (4), S. 962-966
  • Environmental Health Perspectives, 1995, Bd. 103 (2), S. 103-105
  • Molecular Aspects of Medicine, 2000, Bd. 21 (1-2), S. 1-48
  • european Respiratory Journal, 1998, Bd. 11 (3), S. 686-693
  • Research Report/ Health Effects Institute, 1997, Bd. 78, S. 1-37
  • American Review of Respiratory Disease, 1990, Bd. 141 (2), S. 377-380
  • Journal of Occupational and Environmental Medicine, 1998, Bd. 55 (1), S. 13-17
  • American Journal of Epidemiology, 1999, Bd. 149 (4), S. 306-314
  • American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, 2002, Bd. 166 (5), S. 703-709
  • Journal of Applied Physiology, 1986, Bd. 61 (3), S. 960-966
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