Impact of Fuel Station Traffic Intensity on Heavy Metal, Polycyclic Aromatic Hydrocarbon, and BTEX Contamination of Soil and Road Dust: Distribution, Source Apportionment, Ecological Status, and Human Health Risk Assessment in Abuja Municipal Area Council, Nigeria

In den Zwischenräumen zwischen den Zapfsäulen und dem Asphalt einer geschäftigen Stadt findet ein ständiger, lautloser Austausch statt. Jedes Mal, wenn ein Fahrzeug anhält, um zu tanken, oder an einer Tankstelle vorbeifährt, hinterlässt es einen mikroskopischen Rückstand. Dieser Rückstand ist ein komplexes Gemisch aus Schwermetallen – dichten chemischen Elementen, die sich nicht leicht zersetzen – und organischen Verbindungen wie polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen und BTEX. Letztere sind Gruppen von Chemikalien, die in Benzin und Diesel vorkommen und in die Luft verdampfen oder sich auf dem Boden absetzen können. Im Laufe der Zeit sammeln sich diese Substanzen im Boden und in der feinen Staubschicht an, die unsere Straßen überzieht. Während einige dieser Chemikalien natürlich in der Erde vorkommen, kann die menschliche Aktivität sie auf Konzentrationen anreichern, die die Gesundheit der Menschen in der Nähe beeinträchtigen könnten, insbesondere von Kindern, die im Dreck spielen und eher dazu neigen, kleine Mengen davon zu verschlucken. Genau zu verstehen, wie viel dieser Schadstoffe existiert, woher sie kommen und welche Risiken sie bergen, ist eine entscheidende Aufgabe für Umweltwissenschaftler in schnell wachsenden Städten.

Ein Forschungsteam wandte seine Aufmerksamkeit kürzlich dem Abuja Municipal Area Council in Nigeria zu, um genau dieses Problem zu untersuchen. Sie konzentrierten sich auf das Gebiet rund um Tankstellen und verglichen Standorte mit sehr starkem Verkehr mit solchen mit geringerem Verkehrsaufkommen sowie Gebiete fernab von Tankstellen, um eine Basislinie zu etablieren. Ihr Ziel war es zu sehen, ob die Intensität der Fahrzeugbewegungen rund um eine Tankstelle die Menge der im Boden und im Straßenstaub gefundenen toxischen Substanzen veränderte. Sie sammelten Proben aus der obersten Bodenschicht und von den staubigen Oberflächen entlang der Straßen und brachten diese zur Analyse spezifischer Schwermetalle wie Nickel, Cadmium, Vanadium und Blei sowie des komplexen Gemisches aus Kohlenwasserstoffen und flüchtigen organischen Verbindungen, die zuvor erwähnt wurden, in ein Labor.

Die Ergebnisse zeichneten ein Bild, das nuancierter war als die einfache Gleichung „mehr Verkehr gleich mehr Verschmutzung“. Als die Forscher die Schwermetalle betrachteten, stellten sie fest, dass die Werte an allen Standorten, einschließlich der belebtesten Tankstellen, überraschend niedrig waren. Die Mengen an Nickel, Cadmium, Vanadium und Blei, die im Boden und Staub gefunden wurden, lagen weit unter den Sicherheitsgrenzwerten, die in Nigeria für mit Erdöl belastete Standorte festgelegt sind. Tatsächlich waren die Kontaminationswerte so gering, dass das ökologische Risiko für die Umwelt als vernachlässigbar eingestuft wurde. Selbst die am stärksten belasteten Proben enthielten nur einen winzigen Bruchteil der Metallkonzentrationen, die eine Intervention auslösen würden. Dies deutet darauf hin, dass die Tankstellen in diesem speziellen Gebiet, zumindest im Hinblick auf Schwermetalle, nicht als Hauptquellen für eine toxische Anreicherung im Boden fungieren.

Das Bild änderte sich jedoch signifikant, als die Forscher die organischen Verbindungen untersuchten. Während die Schwermetalle niedrig waren, waren die Mengen an polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen und BTEX viel bemerkenswerter, und ihre Verteilung entsprach nicht dem, was man erwarten würde. Der auffälligste Befund war, dass der Straßenstaub, der an Tankstellen mit geringem Verkehr gesammelt wurde, die höchsten Konzentrationen dieser schädlichen organischen Chemikalien aufwies. In diesen spezifischen Staubproben fanden die Forscher eine starke Ansammlung hochmolekularer Verbindungen, bei denen es sich um die komplexeren und oft gefährlicheren Formen dieser Chemikalien handelt. Eine spezifische Messung, die das krebsregerische Potenzial der Mischung abschätzt, erreichte in dem Staub der Standorte mit geringem Verkehr ein Niveau, das signifikant höher war als in den Gebieten mit hohem Verkehr oder an den Kontrollstandorten. Dies deutet darauf hin, dass die Art der Kontamination nicht einfach ein Ergebnis der Anzahl der vorbeifahrenden Autos ist, sondern durch andere Faktoren wie die Handhabung des Kraftstoffs, lokale Windmuster oder die spezifische Art und Weise, wie sich Staub in ruhigeren Gebieten absetzt, beeinflusst werden kann.

Die gesundheitlichen Auswirkungen dieser Befunde wurden bewertet, indem das potenzielle Risiko für Menschen berechnet wurde, die diesen Staub versehentlich essen oder einatmen könnten. Für die Schwermetalle wurde das Risiko sowohl für Erwachsene als auch für Kinder als sehr gering eingestuft, ohne unmittelbare Gefahr für eine nicht-krebserregende Erkrankung. Doch die organischen Chemikalien erzählten eine andere Geschichte. Die Forscher fanden heraus, dass Kinder ein höheres Risiko als Erwachsene tragen, primär weil sie ein niedrigeres Körpergewicht haben und eher dazu neigen, sich nach dem Spielen im Staub die Hände in den Mund zu führen. Im Staub der Tankstellen mit geringem Verkehrverkehr war das geschätzte Risiko, im Laufe eines Lebens durch das Verschlucken dieses Staubs an Krebs zu erkranken, höher als der Standard-Sicherheitsgrenzwert, der für Screenings verwendet wird. Ähnlich war das Risiko durch das Verschlucken von Staub, der BTEX-Chemikalien enthält, für Kinder ein Problem; die Risikoniveaus überschritten in mehreren Szenarien die Sicherheitsgrenzwerte, was hauptsächlich auf Gesamtxylole zurückzuführen war. Während Benzol ein spezifisches Krebsrisiko darstellte, wurden die nicht-krebserregenden Risiken von Xylolen dominiert. Die Studie stellte fest, dass Inhalations- und Hautkontaktwege im Vergleich zur Aufnahme (Ingestion) eine vernachlässigbare Rolle für das Gesamtrisiko spielten.

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass während die Schwermetallbelastung rund um diese Tankstellen kein großes Problem darstellt, die organischen Schadstoffe ernsthafte Aufmerksamkeit erfordern. Die Tatsache, dass die höchsten Risiken im Staub der Tankstellen mit geringem Verkehr gefunden wurden, legt nahe, dass das Problem nicht nur die Anzahl der Autos ist, sondern wie sich diese Chemikalien in der Umwelt ansammeln und absetzen. Die Forscher betonen, dass der Straßenstaub als Reservoir für diese Schadstoffe fungiert, indem er sie aus Fahrzeugabgasen, Kraftstoffleckagen und Verdunstung integriert. Sie empfehlen, dass zukünftige Überwachungen den Fokus enger auf diese organischen Verbindungen legen sollten, insbesondere in Gebieten, in denen sich Staub ansammeln kann, und dass bessere Kontrollen eingeführt werden sollten, um die Handhabung von Kraftstoffen zu steuern und Leckagen zu verhindern. Die Arbeit verdeutlicht, dass in der komplexen Umgebung einer Stadt die stillen Ecken manchmal die bedeutendsten chemischen Lasten bergen können, und dass der Schutz der öffentlichen Gesundheit erfordert, über die belebtesten Straßen hinaus zu blicken.