PM0.5, PM1, PM2.5, PM4 und PM10: Was bedeuten die Werte?

Eine Partikelfamilie, fünf nützliche Ansichten

Die US EPA beschreibt Particulate Matter als Mischung aus festen Partikeln und Flüssigkeitströpfchen in der Luft. Dazu können Ruß, Rauch, Staub, Salz, organisches Material und vieles mehr gehören. PM ist kein einzelner chemischer Stoff, und ein Messwert kann nicht zeigen, woraus ein Partikel besteht.

Die Größenangaben beziehen sich auf den aerodynamischen Durchmesser. Vereinfacht gesagt ist das die Größe eines gedachten Standardpartikels, das sich in der Luft gleich verhält. Form und Dichte spielen dabei eine Rolle. Ein lockeres Fragment und eine kompakte Kugel können denselben aerodynamischen Durchmesser haben, obwohl sie unter dem Mikroskop unterschiedlich aussehen.

Die Grenzen sind Messkonventionen, keine winzigen Tore, die jedes Partikel perfekt sortieren. Ein kompakter optischer Monitor schätzt die einzelnen Fraktionen, statt Partikel physisch zu sammeln und zu wiegen.

Eine häufige Verwechslung ist wichtig: PM0.5 ist kein anderer Name für ultrafeine Partikel. Die EPA beschreibt ultrafeine Partikel im Allgemeinen als kleiner als 0,1 µm. PM0.5 deckt einen deutlich größeren Bereich ab und ersetzt kein spezielles Messgerät für ultrafeine Partikel.

Partikelanzahl und Masse erzählen nicht dieselbe Geschichte

PM0.5 beantwortet ungefähr die Frage: „Wie viele sehr kleine Partikel werden erkannt?“ Die Massenkanäle beantworten dagegen: „Wie viel geschätzte Partikelmasse liegt innerhalb dieser Größenfraktion?“

Dieser Unterschied ist wichtig, weil die Partikelmasse mit der dritten Potenz des Durchmessers wächst. Bei zwei kugelförmigen Partikeln gleicher Dichte besitzt ein Partikel mit 10 µm ungefähr die Masse von 1.000 Partikeln mit 1 µm. Ein Partikel mit 1 µm besitzt wiederum ungefähr die Masse von 1.000 Partikeln mit 0,1 µm.

Ein Raum kann deshalb sehr viele winzige Partikel enthalten, während der Massenwert mäßig bleibt. Schon wenige grobe Partikel können PM10 deutlich verändern, weil jedes einzelne viel mehr Masse beiträgt. Beide Ansichten zeigen unterschiedliche Teile desselben Aerosols.

• PM0.5 = 1.200 #/cm³ ist eine Partikelanzahl.
• PM2.5 = 12 µg/m³ ist eine geschätzte Massenkonzentration.
• Die Zahlen 1.200 und 12 sind nicht vergleichbar und dürfen nicht addiert werden.

Was dir das Muster verraten kann

Ein einzelner PM-Wert kann keine Quelle identifizieren. Das Verhältnis zwischen den Kanälen ist hilfreicher.

Der Monitor kann Ruß nicht von Öltröpfchen unterscheiden und gewöhnlich aussehenden Staub nicht als ungefährlich oder bedenklich einstufen. Ist die Quelle unbekannt, ungewöhnlich oder arbeitsbedingt, untersuche die Tätigkeit, statt aus fünf Zahlen auf die Chemie zu schließen.

Welcher Wert ist für die Gesundheit am wichtigsten?

Darauf gibt es keine seriöse Antwort mit nur einem Wort. Die Partikelgröße beeinflusst, wie tief Partikel in die Atemwege gelangen können. Entscheidend sind außerdem ihre Zusammensetzung, die Menge und die Dauer der Exposition.

Die US EPA weist darauf hin, dass feine Partikel tief in die Lunge gelangen und einige in den Blutkreislauf übertreten können. Menschen mit Herz- oder Lungenerkrankungen, Kinder und ältere Personen können empfindlicher reagieren. Ein Verbrauchermonitor kann aus einer einzelnen Spitze keine medizinische Diagnose ableiten und einen Raum nicht für sicher erklären.

Für PM2.5 und PM10 gibt es die klarsten öffentlichen Empfehlungen, weil beide Fraktionen in bevölkerungsbezogenen Luftqualitätsprogrammen verbreitet gemessen werden. Die WHO-Luftgüteleitlinien von 2021 empfehlen:

Diese Werte sind Leitlinien für die Außenluft und beziehen sich auf Jahres- beziehungsweise 24-Stunden-Expositionen. Sie sind keine unmittelbaren Alarmgrenzen für Innenräume. Eine zehnminütige Spitze beim Kochen ist nicht mit einer über Wochen belasteten Umgebung gleichzusetzen, auch wenn ein einzelner Messpunkt denselben Wert zeigt.

Für PM0.5, PM1 und PM4 veröffentlicht die WHO keine entsprechenden Leitwerte. Das macht diese Fraktionen nicht harmlos. Es bedeutet, dass wir keinen Gesundheitsgrenzwert erfinden sollten, wo keine maßgebliche Stelle einen festgelegt hat.

Wie ein optischer PM-Sensor unsichtbare Partikel misst

Kompakte PM-Sensoren sammeln und wiegen nicht jedes Partikel. Sie führen Luft durch eine optische Kammer, beleuchten den Luftstrom und messen das Streulicht. Ein Algorithmus schätzt daraus Partikelgrößenverteilung und Masse.

Diese Methode eignet sich gut für kontinuierliche Raumtrends, hat aber Grenzen:

• Partikel mit unterschiedlicher Form, Farbe und Zusammensetzung streuen Licht verschieden;
• hohe Luftfeuchtigkeit sowie Tröpfchen aus Dampf oder manchen Luftbefeuchtern können die Werte beeinflussen;
• Verschmutzung im optischen Pfad kann zu Drift führen;
• die Umrechnung von gestreutem Licht in Masse beruht auf einem Partikelmodell;
• zwei Monitormodelle können unterschiedliche Zahlen zeigen und dasselbe Ereignis trotzdem deutlich erfassen.

Aura AQ nutzt den Sensirion SEN66 für seine standardmäßigen Partikelkanäle. Sensirion veröffentlicht Massenwerte für PM1, PM2.5, PM4 und PM10. Das Datenblatt erklärt außerdem, dass PM4 und PM10 aus der gemessenen Verteilung berechnet werden. Die letzte Nachkommastelle sollte deshalb nicht als Laborwert behandelt werden.

Nutze den Monitor unter wiederholbaren Bedingungen: derselbe Raum, dieselbe Position und Veränderungen im Zeitverlauf. Für behördliche, arbeitsmedizinische oder rechtliche Nachweise brauchst du die vorgeschriebene Probenahme und ein dafür kalibriertes Messgerät.

Was du bei steigenden Partikelwerten tun kannst

Beginne bei der Quelle. Ein Luftreiniger hilft, sollte aber keine teure Entschuldigung für vermeidbare Emissionen werden.

1. Prüfe, was gerade passiert ist. Kochen, eine Kerze, Reinigungsarbeiten, Schleifen, Drucken, ein geöffnetes Fenster oder ein Ereignis draußen können den Zeitpunkt erklären.
2. Stoppe oder begrenze die Quelle, wenn möglich. Setze Deckel auf Töpfe, beende eine Verbrennung, schließe die Werkstatteinhausung oder verlege eine staubige Arbeit nach draußen.
3. Nutze eine Absaugung direkt an der Quelle. Eine nach draußen geführte Dunstabzugshaube oder eine lokale Werkstattabsaugung ist meist wirksamer, als anschließend den ganzen Raum zu reinigen.
4. Lüfte nur, wenn die Außenluft sauberer ist. Ein Fenster kann bei einem Kochereignis helfen, die Situation bei Waldbrandrauch oder hoher Außenluftbelastung aber verschlechtern.
5. Nutze einen geeigneten Filter. Ein passend dimensionierter Partikelluftreiniger kann luftgetragene Partikel reduzieren. Er ergänzt die Quellenkontrolle, ersetzt sie aber nicht.
6. Beobachte, wie die Kurve fällt. Eine sinkende Kurve zeigt, dass Lüftung, Absaugung oder Filterung wirken. Eine flache hohe Linie deutet auf eine anhaltende Quelle oder eine langsame Abreinigung des Raums hin.

Für ein sicheres kleines Experiment genügt eine Tätigkeit, die ohnehin regelmäßig stattfindet. Markiere Beginn und Ende des Kochens. Bereite dasselbe Gericht an einem anderen Tag erneut zu und schalte die Absaugung diesmal von Anfang an ein. Aus den beiden Kurven lernst du mehr als aus einem universellen Farbbalken.

Wo der Monitor stehen sollte

Für einen repräsentativen Raumwert gehört der Monitor in den genutzten Bereich und braucht freie Luft um seinen Einlass. Stelle ihn nicht direkt neben:

• einem Kochfeld, einer Kerze, einem Drucker, einem Lasercutter oder einem Schleifplatz;
• einem geöffneten Fenster, einer Außentür oder einer Zuluftöffnung;
• einer Dusche, einem Wasserkocher, einem Ultraschall-Luftbefeuchter oder einer anderen Tröpfchenquelle;
• dem Boden, einem staubigen Regal oder einer Stelle, die häufig bewegt oder gereinigt wird.

Eine Position direkt an der Quelle ist sinnvoll, wenn du diese Quelle bewusst untersuchst. Für das normale Bild des Raums ist sie ungeeignet. Entscheide vor dem Umstellen, welche Frage du beantworten möchtest.

Lass den Monitor lange genug an derselben Stelle, damit ein Ausgangsmuster entsteht. Sonst misst du am Ende vor allem deine eigenen Positionswechsel.

Die nützliche Gewohnheit: Lies das Ereignis, nicht nur eine Kachel

Wenn PM steigt, stelle vier Fragen:

1. Welche Kanäle bewegten sich zuerst und welche am stärksten?
2. Was hat sich zu diesem Zeitpunkt im Raum verändert?
3. Endete das Ereignis, als die Tätigkeit aufhörte?
4. Welche Maßnahme ließ die Kurve am schnellsten fallen?

So werden fünf zunächst verwirrende Bezeichnungen zu einer praktischen Rückmeldung. Das kleinste Partikel ist nicht automatisch der einzige wichtige Wert, und die größte angezeigte Zahl bedeutet nicht automatisch das größte Risiko. Lies Einheit, Muster, Dauer und Raumkontext gemeinsam.

Die einzelnen Partikelfraktionen genauer ansehen

Dieser Ratgeber liefert die gemeinsame Grundlage. Weitere Ratgeber werden genauer zeigen, was jeder Kanal verraten kann, wo die Aussage unsicher wird und welche Ereignisse in Innenräumen sich sinnvoll untersuchen lassen.

Jeder Titel wird verlinkt, sobald der vollständige und quellengeprüfte Ratgeber veröffentlicht ist.