Asphaltbeläge von Straßen sind bei sommerlichen Temperaturen eine häufig unterschätzte Schadstoffquelle. Besonders hohe Temperaturen und die UV-Strahlung lassen Asphaltbeläge schneller altern. Häufigere Hitzewellen und der urbane Wärmeinseleffekt werden diese Situation in den kommenden Jahren wahrscheinlich weiter verschärfen.
Asphalt-Straßenbelag
Asphalt besteht aus Gestein und Bitumen, einem Erdölprodukt mit zahlreichen organischen Verbindungen. Bei normalen Temperaturen sind diese Stoffe im Asphalt fest gebunden. Im Sommer jedoch erreichen Asphaltflächen schnell 60 bis 70 °C. Auf dunklen Straßen, Parkplätzen oder Wegen können sogar noch höhere Werte erreicht werden.
Häufige Schadstoffe aus Asphalt
Je nach verwendetem Bindemittel im Asphalt sind Schadstoffe in unterschiedlichen Mengen enthalten. Es können beispielsweise polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) vorkommen. Vor allem große Mengen an PAK sind insbesondere in teerhaltigen Altbelägen enthalten. Modernes Bitumen weist wesentlich geringere PAK-Gehalte auf.
Auch bei Bitumen besteht ein Emissionsrisiko. So entstehen etwa durch die Verdampfung von leichtflüchtigen Bitumenkomponenten oder durch die Abbaureaktion von Bitumen bei hohen Temperaturen flüchtige organische Kohlenwasserstoffe (VOC). Temperaturen ab 60 bis 70 °C lassen das Bitumenbindemittel erweichen. Dann werden vermehrt die darin enthaltenen flüchtigen organischen Verbindungen in die Umgebungsluft abgegeben.
Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK)
PAK sind die bekannteste Schadstoffgruppe in Bitumen und Asphalt. Dazu gehört Benzo[a]pyren. Die IARC stuft berufliche Expositionen gegenüber Destillationsbitumen und dessen Emissionen beim Straßenbau als möglicherweise krebserregend ein.
PAK werden bei Hitze sowohl gasförmig als auch partikelgebunden freigesetzt. Dies kann auch die vorgeschädigten, aufgeweichten oder gerissenen Altbeläge betreffen. Für Benzo(a)pyren gilt in der Außenluft ein Zielwert von 1 ng/m³ im Jahresmittel. In Deutschland wird dieser Zielwert überwiegend eingehalten. Vereinzelte Überschreitungen wurden insbesondere im Umfeld industrieller Quellen festgestellt
Flüchtige organische Verbindungen (VOC)
Bitumen enthält auch eine Reihe flüchtiger organischer Verbindungen (VOC). Hierzu zählen Benzol, Toluol, Xylole und verschiedene Aliphate. Besonders im Bereich von Rissen verdampfen die VOC bei Hitze direkt in die bodennahe Luft. An Rissen und an aufgebrochenen Stellen tritt das Bitumenbindemittel stärker an die Oberfläche.
Bitumendämpfe
Bitumendämpfe sind ein Gemisch aus gasförmigen Verbindungen und feinsten Tröpfchen. Sie entstehen primär beim Erhitzen von Bitumen auf Baustellen. Die IARC stuft sie im beruflichen Kontext als „wahrscheinlich krebserregend beim Menschen“ ein. Sie bleiben ein Risiko in der Nähe von Baustellen oder auf großen, schlecht belüfteten und stark aufgeheizten Betriebsflächen.
Feinstaub
Flüchtige organische Verbindungen aus dem Bitumen-Gesteinsgemisch wandeln sich in der Luft teilweise zu gesundheitlich problematischem Feinstaub um. In Laborversuchen erhöhte simulierte Sonneneinstrahlung die organischen Emissionen deutlich, unter bestimmten Versuchsbedingungen auf etwa das Dreifache.
Aus aufgeweichtem oder mechanisch beanspruchtem Altbelag können Feinstaubpartikel (PM2,5 und PM10) abgegeben werden. Diese entwickeln sich etwa durch Reifenabrieb auf erweichtem Asphalt oder durch das Ausbrechen von Belagsfragmenten an Rissen und Schlaglöchern. Diese Partikel setzen dann gebundene PAK und andere Schadstoffe in die Atemluft frei.
Geschädigte Altbeläge setzen mehr Schadstoffe frei
Hitze und starke Sonneneinstrahlung
Hitze und direkte Sonneneinstrahlung wirken auf Asphalt besonders intensiv. Die dunkle Oberfläche absorbiert große Mengen Strahlung und heizt sich dabei weit über die Lufttemperatur hinaus auf. Gleichzeitig beschleunigt das UV-Licht die Alterung des Bitumens. Die Oberfläche wird spröder, Risse entstehen schneller, und Schadstoffe können leichter entweichen. Bei windschwacher Witterung sammelt sich die Belastung in der bodennahen Luft.
Hohe Luftfeuchtigkeit
Auch hohe Luftfeuchtigkeit führt zur Freisetzung flüchtiger Stoffe. Bei schwüler Witterung lagern sich Wassermoleküle an die Asphaltoberfläche an und verändern die physikalischen Eigenschaften des Bitumens. VOC-Emissionen können bei hoher Luftfeuchte und Temperaturen um 50 °C sich stark erhöhen. Feuchte Luft wirkt wie ein zusätzlicher Verstärker, der die Freisetzung flüchtiger Verbindungen erleichtert.
Urbaner Wärmeinseleffekt
In Städten kommt der urbane Wärmeinseleffekt als weiterer Faktor für die Asphaltschäden und deren Emissionen hinzu. Dicht bebaute Gebiete und große Asphaltflächen speichern Wärme und geben sie nur langsam wieder ab. Dadurch bleiben Straßen, Wege und Parkplätze länger heiß und erreichen häufiger kritisch hohe Temperaturen. Besonders in Innenhöfen, an Gebäudekanten oder auf großen Verkehrsflächen können sich Schadstoffe dadurch stärker anreichern.
Betroffene durch Schadstoffbelastung von Asphalt
Beschäftigte im Straßen- und Tiefbau
Am ehesten ausgesetzt sind Arbeitnehmer, die direkt mit heißem Asphalt in Berührung kommen. Zu dieser Gruppe zählen beispielsweise Straßenbauer, Walzenführer und Einbaumaschinenführer. Das Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) hat umfangreiche Studien zur Belastung dieser Berufsgruppen durchgeführt. Sie stellten fest, dass der Kontakt über die Haut oft stärker belastet als das Einatmen.
Außerhalb des Straßenbaus sind vor allem Menschen betroffen, die täglich auf großen, aufgeheizten asphaltierten Flächen arbeiten, ohne direkten Kontakt mit frischem Asphalt zu haben. Zu dieser Gruppe zählen insbesondere Gabelstaplerfahrer auf Außenlagern, Sicherheitspersonal an Einfahrten, Servicemitarbeiter im Lieferverkehr oder Beschäftigte auf Betriebshöfen. Bei langem Aufenthalt kann eine erhöhte Exposition nicht ausgeschlossen werden. Die tatsächliche Belastung lässt sich nur durch eine geeignete Probenahme und Analyse beurteilen.
Schadstoffbelastung durch Asphalt fachgerecht untersuchen lassen
Ob von heißen Asphaltflächen eine relevante Belastung am Arbeitsplatz ausgeht, lässt sich nicht allein anhand der Oberflächentemperatur oder des Zustands des Belags beurteilen. Entscheidend sind die tatsächlich in der Atemluft vorhandenen Konzentrationen sowie die Dauer und Art der Exposition.
Die GSA Gesellschaft für Schadstoffanalytik unterstützt Unternehmen bei der Planung,
Durchführung und Auswertung geeigneter Luftmessungen. Je nach Fragestellung sind auch personengetragene oder ortsfeste Messungen von Benzo(a)pyren und weiteren schwerflüchtigen PAK nach IFA 8408 sowie ortsfeste PAK-Probenahmen nach DIN ISO 12884 möglich. Bei mechanisch beanspruchten Asphaltflächen können ergänzend die einatembare und alveolengängige Staubfraktion untersucht werden.
PAK-Messung mit GSA Messgerät PM4-2
Mit dem GSA‑Messgerät Gravikon PM4‑2 (IFA‑Lizenz) können sehr geringe Konzentrationen polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe (PAK) und anderer Schadstoffe normgerecht nach VDI 2463 Blatt 7 beprobt werden. Die PAK‑Probenahme erfolgt über einen Probenahmekopf, der eine standardisierte Probenahmeführung sicherstellt.
Das Gravikon PM4‑2 ist mit seinem hohen, geregelten Luftdurchsatz von 4 m³/h und des flexiblen Einsatzes verschiedener Probenahmeköpfe auch für andere Proben wie PCB, A-Staub oder E-Staub geeignet. Mit seinem wählbaren Batteriebetrieb ist das PM4-2 zudem für netzunabhängige, mobile Probenahmen ausgelegt, die innerhalb weniger Stunden abgeschlossen werden können. Für die professionelle Analyse der Probenahmen von PAK oder Staubfraktionen wie E-Staub empfehlen wir unser Tochterunternehmen, die GSA Schadstoffanalytik.
Quellen:
Bildquelle Beitragsbild: 123rf.com © htpix, Bild Nr. 125611583
www.agoef.de/schadstoffe/chemische-schadstoffe/bitumen-und-teer
www.autobahn.de/aktuelles/aktuell/hitzeschaeden-autobahn-gmbh-hat-gefaehrdete-abschnitte-im-blick
www.baublatt.ch/baupraxis/empa-warmasphalt-ist-oekologischer-und-weniger-schaedlich-26859
www.pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2023/ea/d3ea00034f
www.pubs.rsc.org/ea/article/3/11/1601/807198/VOC-emissions-by-fresh-and-old-asphalt-pavements
www.ost.ch/fileadmin/dateiliste/3_forschung_dienstleistung/institute/umtec/umtec_in_den_medien/2020/200926_gesundheitsschaedlicher_asphalt.pdf
www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969726003931?via%3Dihub
www.smartup-news.de/gesundheit/hitze-macht-asphalt-zur-schadstoffquelle-wir-atmen-dann-gift-ein/
www.umweltbundesamt.de/themen/chemikalien/persistente-organische-schadstoffe-pop/polycyclische-aromatische-kohlenwasserstoffe-pak
www.umweltbundesamt.de/themen/luft/luftschadstoffe-im-ueberblick/benzoapyren-im-feinstaub#benzoapyren-in-pm10-jahresmittelwerte
www.de.wikipedia.org/wiki/Asphalt
www.de.wikipedia.org/wiki/Flüchtige_organische_Verbindungen
www.de.wikipedia.org/wiki/Polycyclische_aromatische_Kohlenwasserstoffe
www.spiegel.de/mobilitaet/hitze-heisser-asphalt-stoesst-viel-feinstaub-aus-a-773ca58e-7dc3-4bac-8e9c-4ea50e57a940