Gas- und Propanherde: Stickstoffdioxid-Exposition in US-Haushalten neu kartiert

Gas- und Propanherde zählen inzwischen zu den grössten Quellen für die Belastung mit Stickstoffdioxid (NO2) in Innenräumen von US-Haushalten – und liegen damit in einer Grössenordnung, die der gesamten Belastung durch alle Aussenluftquellen zusammen ähnelt.

Damit wird alltägliches Kochen neu eingeordnet: Für Millionen Menschen, die den Grossteil ihres Lebens in Innenräumen verbringen, ist es ein wesentlicher Treiber der langfristigen Luftschadstoff-Exposition.

Kochen als Schadstoffquelle in Innenräumen

In US-Häusern und -Wohnungen führt regelmässiges Kochen dazu, dass sich Stickstoffdioxid in Innenräumen stetig anreichert – und zwar über das hinaus, was allein durch Aussenluft in die Wohnung gelangen würde.

Um das zu belegen, verknüpften Forschende der Stanford University Messwerte aus Innenräumen mit landesweiten Daten zum Wohnungsbestand. Geleitet wurde die Arbeit von Yannai Kashtan bei PSE Healthy Energy; die Auswertung erfolgte über Postleitzahlgebiete.

Die Analyse ergab: In Haushalten mit Gas- oder Propanherd machte das Kochen für sich genommen ungefähr ein Viertel der gesamten NO2-Exposition im Wohnbereich aus – und in Haushalten mit besonders intensiver Nutzung deutlich mehr.

Dass ein grosser Teil der Belastung in Küchen und angrenzenden Wohnbereichen entsteht, wirft zugleich eine grundsätzliche Frage auf: Wie stark verändern Innenraumquellen das Risiko, das lange Zeit vor allem anhand von Messungen im Freien bewertet wurde?

Eine Karte der Exposition

Indem die Belastung nach Postleitzahlgebiet kartiert wurde, wurde aus einem Problem einzelner Haushalte ein Muster, das sich zwischen Nachbarschaften und Regionen vergleichen lässt.

Dafür kombinierten die Forschenden Innenraum-Messungen aus mehr als 15 Städten in sieben Regionen mit Wohnungs- und Gebäudedaten zu 133 Millionen Wohneinheiten.

Um den Anteil der Aussenluft zu bestimmen, nutzten sie NO2-Karten aus Satellitendaten und Messstationen am Boden, die abschätzen halfen, wie viel von draussen nach innen gelangt. Befragungen lieferten zusätzlich Informationen dazu, wie häufig gekocht wird und wie oft Lüftung genutzt wird.

Nach Ansicht der Autorinnen und Autoren könnten kommunale Entscheidungsträger die Ergebnisse einsetzen, um gezielt Abluftsysteme zu verbessern oder den Umstieg auf elektrische Geräte zu fördern – insbesondere in einkommensschwächeren Gegenden, in denen sich Belastungen aus mehreren Quellen überlagern.

Warum Gas schmutzig verbrennt

Beim Kochen mit Gas entstehen Abgase, die nach dem Abschalten des Herdes noch lange in Innenräumen verbleiben können.

Hohe NO2-Werte können Entzündungen in den Atemwegen fördern und Asthmaanfälle auslösen; Bundesbehörden im Gesundheitsbereich dokumentieren diese Risiken seit Jahren.

„Dieses kleine Gerät wirkt weit über seine vermeintliche Bedeutung hinaus – besonders im Vergleich zu grösseren Emittenten wie Strassenverkehr und Kraftwerken“, sagte Kashtan.

Hinzu kommt: Weitere Quellen wie defekte Heizgeräte oder Rauchen in Innenräumen können zusätzlich NO2 beitragen. Dadurch kann die tatsächliche Belastung in einzelnen Haushalten höher liegen, als es die Karten im Durchschnitt nahelegen.

Innenraumluft wird selten gemessen

Netze zur Aussenluftüberwachung ermöglichen es, Städte vergleichbar zu machen – doch sie erfassen nicht die Schadstoffe, die im Haushalt selbst entstehen.

Zwar verfolgen Satelliten und bodengestützte Stationen NO2 in der Aussenluft landesweit, aber Messungen in Innenräumen finden kaum in ähnlichem Umfang statt.

Wie viel NO2 von draussen in die Wohnung gelangt, ist zudem sehr unterschiedlich: Wetter und Gebäudebau bestimmen, wie stark sich Innenräume mit Frischluft austauschen.

So können Gemeinden auf einer Aussenluftkarte unauffällig wirken und dennoch eine hohe Belastung aufweisen, wenn Gaskochen und schwache Lüftung zusammentreffen.

Lüftung bestimmt die Dosis

Während des Kochens entscheidet die Lüftung darüber, wie lange NO2 in der Luft bleibt und wie weit es sich in der Wohnung ausbreitet.

Da sich die Gase in Innenräumen schnell vermischen, war die Zeit in der Küche weniger ausschlaggebend als die verbrannte Brennstoffmenge und ob ein Ventilator bzw. eine Dunstabzugshaube genutzt wurde.

Viele Dunstabzüge führen die Luft nur unzureichend nach draussen ab oder bleiben ausgeschaltet. Dadurch können sich Verbrennungsgase anstauen, statt aus dem Gebäude transportiert zu werden.

Einfache Massnahmen wie das Öffnen von Fenstern oder das Einschalten einer nach aussen entlüftenden Haube senken zwar Spitzenwerte, beseitigen die Emissionen jedoch nicht.

Wer ein höheres Risiko trägt

Wohnungsgrösse und lokales Klima beeinflussen die Exposition deutlich – derselbe Herd kann daher zu sehr unterschiedlichen NO2-Konzentrationen in Innenräumen führen.

Über Postleitzahlgebiete hinweg lag die langfristige, herdbezogene Exposition ungefähr zwischen 2 und 4 ppb (parts per billion), einer Standard-Einheit zur Messung sehr geringer Luftschadstoffkonzentrationen.

Das Spektrum liess sich unter anderem durch Raumvolumen und Frischluftaustausch erklären; in dicht besiedelten Gebieten kommen oft kleinere Räume mit höherer NO2-Belastung draussen in der Nähe zusammen.

Durchschnittswerte auf Ebene von Postleitzahlgebieten können allerdings extreme Situationen verdecken – etwa bei Mieterinnen und Mietern in kleinen Wohnungen, deren tägliches Kochen besonders hohe Spitzen erzeugt.

Richtwerte und verdeckte Überschreitungen

Öffentliche Richtwerte sind wichtig, weil sie eine Konzentration in eine Art gesundheitlichen Warnhinweis für die Bevölkerung übersetzen.

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) setzt den langfristigen NO2-Richtwert auf etwa 5.2 ppb für Innen- und Aussenluft.

Modellrechnungen deuteten darauf hin, dass rund 22 Millionen Menschen unter diesen langfristigen Wert fallen würden, wenn Gas- oder Propankochen reduziert würde.

Diese Abschätzung beruht auf typischem Verhalten in den jeweiligen Regionen; Haushalte, die häufiger als der Durchschnitt kochen, könnten entsprechend geringere Verbesserungen sehen.

Kurze Phasen, hohe Spitzen

Schon kurze Kochphasen können ausgeprägte NO2-Spitzen verursachen – selbst dann, wenn der Tagesmittelwert eher moderat wirkt.

Zwischen 2019 und 2022 registrierten staatliche Messstationen in der Aussenluft NO2-Werte über 100 ppb in weniger als einer von 100.000 stündlichen Messungen.

In Haushalten mit Gasherden überschritt der modellierte 1-Stunden-Mittelwert in Innenräumen diese Schwelle im Durchschnitt an 7-15 Tagen pro Jahr.

Diese Spitzen führten dazu, dass Gas- und Propanherde für mehr als 99 Prozent der Fälle verantwortlich waren, in denen Wohnungen den 1-Stunden-Richtwert der WHO überschritten.

Was ein Umstieg bewirken könnte

Ein Wechsel des Kochgeräts verändert die Exposition rasch, weil die wichtigste Innenraumquelle in dem Moment wegfällt, in dem die Verbrennung endet.

Die durchschnittliche gesamte Langzeit-Exposition lag bei Nutzerinnen und Nutzern von Gasherden bei etwa 10 ppb, im Vergleich zu etwa 8 ppb bei Haushalten mit Elektroherden.

Bei den fünf Prozent der Haushalte mit dem höchsten Gasverbrauch beim Kochen stieg die geschätzte Langzeit-Exposition auf 18 ppb oder mehr.

Da sowohl Elektrifizierung als auch bessere Lüftung Geld kosten, könnten die grössten Gesundheitsgewinne davon abhängen, ob Mieterinnen und Mieter sowie Haushalte mit knappem Budget gezielt unterstützt werden.

Wie es in Innenräumen weitergeht

Insgesamt zeigen die neuen Karten, dass Kochen zu Hause als Treiber der Stickstoffdioxid-Exposition eine ähnliche Bedeutung erreichen kann wie Belastungen aus der Aussenluft.

Künftige Arbeiten, die Innenraumluft direkt messen und zusätzlich andere Geräte berücksichtigen, könnten die Schätzungen präzisieren und auf praktikable Gegenmassnahmen hinweisen.