• Be­ob­ach­tung: Par­ti­kel flim­mern/tan­zen im Licht­ke­gel → Luft ent­hält stän­dig schwe­ben­de Teil­chen.



• Schluss­fol­ge­rung: Staub wird durch Be­we­gung (Gehen, Stüh­le rü­cken) auf­ge­wir­belt; Menge ab­hän­gig von Ak­ti­vi­tät/Quel­le; in ru­hi­ger Luft sin­ken nur grobe Par­ti­kel, feine blei­ben län­ger in der Schwe­be.

1. Be­ob­ach­tung:

• Trü­bung nach Auf­wir­beln: Un­mit­tel­bar nach dem Auf­wir­beln ist die Luft im Gefäß stark ein­ge­trübt → sicht­ba­rer „Staub­ne­bel“.

• Licht­streu­ung: Der Licht­strahl (Ta­schen­lam­pe/Laser) wird an­fäng­lich stark ge­streut und er­scheint dif­fus hell.

• Absetz-​Verlauf: Nach ei­ni­gen Se­kun­den bis Mi­nu­ten (je nach Pul­ver und Ge­fäß­grö­ße) sinkt das Pul­ver all­mäh­lich zu Boden:

  Grö­be­re Par­ti­kel → klare, sicht­ba­re Flo­cken → re­la­tiv schnel­les Ab­sin­ken (< 30 s)

  Fei­ne­re An­tei­le (Tal­kum- oder Mehl-​Feinstpartikel) → sehr lange in Schwe­be (bis meh­re­re Mi­nu­ten), bis das Was­ser wie­der klar wird

• End­zu­stand: Am Boden liegt ein dün­ner Sedimentschicht-​Ring, der obere klare Be­reich nimmt ste­tig zu.

2. Er­klä­rung des Sink­ver­hal­tens

• Se­di­men­ta­ti­on nach Teil­chen­mo­dell:

  Schwer­kraft wirkt auf jede Par­ti­kel­mas­se und zieht sie nach unten.

• Die Ab­setz­ge­schwin­dig­keit hängt ab von:

  Teil­chen­durch­mes­ser (grö­ße­re sin­ken schnel­ler)

  Dich­te­kon­trast zwi­schen Teil­chen und Luft

  Zu­fäl­li­gen Teil­chen­kol­li­si­o­nen

• Brown’sche Be­we­gung & Dif­fu­si­on: Sehr klei­ne Par­ti­kel kön­nen durch ther­mi­sche Mo­le­ku­lar­be­we­gung lange in Schwe­be blei­ben.

3. Be­deu­tung für Lüf­ten und Luft­fil­ter

• Lang an­hal­ten­de Feinstaub-​Schwebung: Win­zi­ge Par­ti­kel blei­ben mi­nu­ten- bis stun­den­lang in ru­hen­der Luft sus­pen­diert.

• In­fek­ti­ons- und Schad­stoff­ri­si­ko: Ae­ro­so­le kön­nen Krank­heits­er­re­ger und Schad­stof­fe trans­por­tie­ren und wer­den ohne Luft­aus­tausch nicht schnell ent­fernt.

• Lüf­ten:

  Er­setzt be­las­te­te In­nen­raum­luft mit fri­scher Au­ßen­luft.

  Be­schleu­nigt das Aus- und Ab­trans­por­tie­ren luft­ge­tra­ge­ner Par­ti­kel.

• Luft­fil­ter:

  Fängt Fein­staub und Ae­ro­so­le aktiv ab (HEPA-​Filter etc.).

  Be­son­ders in schlecht zu lüf­ten­den Räu­men wich­tig.

• Er­wart­ba­re Si­tu­a­ti­o­nen: Stüh­le/Ti­sche rü­cken; Ja­cken aus­schüt­teln, Klei­dung rei­ben; Fegen, Pa­pier zer­rei­ßen, Tafel krei­den;

• Be­grün­dung: Auf­wir­beln/Ab­rieb, Fa­sern & Haut­schup­pen als Quel­len.

1. Par­ti­kel­grö­ßen­klas­sen & Ab­la­ge­rungs­or­te

• Gro­ber Staub (PM₁₀, ≤ 10 µm): Wird haupt­säch­lich in Nase, Ra­chen und Bron­chi­en zu­rück­ge­hal­ten.

• Fein­staub (PM₂,₅, ≤ 2,5 µm): Kann bis in die klei­nen Bron­chi­en und die Lun­gen­bläs­chen (Alve­o­len) vor­drin­gen.

• Ul­tra­fei­ne Par­ti­kel (UFP, < 0,1 µm): Drin­gen bis in die tiefs­ten Lun­gen­be­rei­che vor, teils sogar durch die Alve­o­lar­wand ins Blut.



2. Er­kran­kungs­ri­si­ken je nach Größe

• PM₁₀: Rei­zun­gen von Nase und obe­rem Atem­trakt, Nie­sen, Hus­ten.

• PM2,5: Ent­zün­dungs­re­ak­ti­o­nen in den Bron­chi­en und Lun­gen­bläs­chen, Ver­schlech­te­rung von Asth­ma und COPD.

• Ul­tra­fei­ne Par­ti­kel: Ge­lan­gen ins Blut und kön­nen sys­te­mi­sche Ent­zün­dun­gen aus­lö­sen. Er­hö­hen Ri­si­ko für Herz-​Kreislauf-​Erkrankungen, Schlag­an­fäl­le und mög­li­cher­wei­se neu­ro­lo­gi­sche Schä­den.



3. Warum sind kleins­te Par­ti­kel be­son­ders pro­ble­ma­tisch?

• Tiefe Pe­ne­tra­ti­on: UFP pas­sie­ren Ab­wehr­me­cha­nis­men (Na­sen­haa­re, Schleim) und er­rei­chen di­rekt die Alve­o­len und Blut­bahn.

• Hohe spe­zi­fi­sche Ober­flä­che: Bei glei­chem Ge­wicht haben kleins­te Par­ti­kel die größ­te Ober­flä­che, an die sich Gift­stof­fe (Schwer­me­tal­le, or­ga­ni­sche Schad­stof­fe) an­la­gern kön­nen.

• Sys­te­mi­sche Ver­tei­lung: Im Blut­kreis­lauf ver­tei­len sie sich im gan­zen Kör­per (Herz, Ge­hirn, Ge­fä­ße).

• Ent­zün­dungs- und Oxi­da­ti­ons­stress: För­dern Bil­dung frei­er Ra­di­ka­le, schä­di­gen Zel­len und för­dern chro­ni­sche Ent­zün­dungs­pro­zes­se.



Kurz zu­sam­men­ge­fasst:

• Je klei­ner das Par­ti­kel, desto tie­fer dringt es ein, desto leich­ter ent­geht es der na­tür­li­chen Ab­wehr und desto grö­ßer ist seine po­ten­zi­el­le sys­te­mi­sche Wir­kung, des­halb sind ge­ra­de ul­tra­fei­ne Par­ti­kel für die Ge­sund­heit be­son­ders ge­fähr­lich.

Das Phä­no­men

• Fein­staub: sehr klei­ne feste oder flüs­si­ge Par­ti­kel in der Luft.

• Par­ti­kel­grö­ßen:

  PM₁₀ (≤10 µm)

  PM2,5 (≤2,5 µm)

  Ul­tra­fei­ne Par­ti­kel (<0,1 µm)

• Je klei­ner das Par­ti­kel, desto lang­sa­mer sinkt es (Se­di­men­ta­ti­on). Ul­tra­fei­ne Par­ti­kel schwe­ben prak­tisch un­end­lich lang dank Brown‘scher Be­we­gung und ge­rin­gen Ge­wichts­kräf­ten.



Die Quel­len im Klas­sen­zim­mer

• In­nen­raum­quel­len:

  Haut­schup­pen und Tex­til­fa­sern (Klei­dung)

  Auf­wir­beln beim Stühle-​/Tische-​Rücken

  Krei­de­ab­rieb an der Tafel

  Kunst-​/Werk­ma­te­ri­a­li­en (Ton, Mehl, Holz­staub)

  Drucker-​Emissionen (ul­tra­fei­ne Par­ti­kel)

• Au­ßen­quel­len (Ein­trag durch Lüf­ten):

  Ver­kehrs­emis­si­o­nen

  In­dus­trie- und Bau­stel­len­staub

  Na­tür­li­cher Staub (Pol­len, Sand)



Die Wir­kung im Kör­per

• PM₁₀: Blei­ben meist in Nase und Bron­chi­en, füh­ren zu Rei­zung, Hus­ten.

• PM2,5: Ge­lan­gen in die Lun­gen­bläs­chen (Alve­o­len) und füh­ren zu Ent­zün­dun­gen, Asthma-​Verschlechterung.

• Ul­tra­fei­ne Par­ti­kel: Drin­gen durch Alve­o­lar­wand ins Blut und füh­ren zu sys­te­mi­sche Ent­zün­dun­gen, Herz-​Kreislauf-​Belastung.

• Be­son­ders pro­ble­ma­tisch:

  Grö­ße­re spe­zi­fi­sche Ober­flä­che bin­det Schad­stof­fe (Schwer­me­tal­le, Gifte).

  Tiefe Pe­ne­tra­ti­on er­mög­licht weite Ver­brei­tung im Kör­per.



Die Mes­sung: Fein­staub­sen­sor (op­ti­sches Prin­zip)

• Auf­bau: Licht­quel­le und fo­to­lei­ten­der De­tek­tor in Mess­rohr.

• Funk­ti­on: Par­ti­kel im Luft­strom streu­en Licht.

• De­tek­ti­on: De­tek­tor misst Licht­streu­ung – Si­gnal pro­por­ti­o­nal zur Par­ti­kel­kon­zen­tra­ti­on (µg/m³).