Luftqualitätsindex erklärt: Was der AQI für den Kopf heißt
Der Luftqualitätsindex (AQI) ist keine Messung. Er ist eine abschnittsweise Umrechnung von Schadstoffkonzentrationen auf eine gemeinsame Skala von 0 bis 500, die nur den in diesem Moment schlechtesten Schadstoff meldet und dabei Stützpunkte verwendet, die sich von Land zu Land unterscheiden. Diese drei Tatsachen zu verstehen ändert, wie Sie die Zahl lesen, und erklärt, warum sich ein AQI von 80 an zwei verschiedenen Tagen sehr unterschiedlich anfühlen kann.
Für alle, deren Kopfschmerzen auf die Luftqualität reagieren, ist der Index wirklich nützlich. Er wird aber auch regelmäßig überinterpretiert. Menschen behandeln ihn als lineares Maß dafür, wie schmutzig die Luft ist, vergleichen Werte zwischen Ländern, als wären die Skalen gleich, und nehmen an, die Zahl beschreibe die Luft, die sie gerade einatmen, statt einen Mittelwert über ein Zeitfenster, das bereits geschlossen ist.
Nichts davon macht den AQI zu einem schlechten Werkzeug. Es macht ihn zu einem Werkzeug, das man richtig lesen lernen sollte, besonders zusammen mit einer Luftdruckprognose, denn die beiden Größen bewegen sich oft in entgegengesetzte Richtungen.
Was der Index tatsächlich tut
Messstationen erfassen die Konzentrationen einzelner Schadstoffe in physikalischen Einheiten: Mikrogramm pro Kubikmeter beim Feinstaub, ppb (Teile pro Milliarde) bei Gasen. Diese Zahlen sind untereinander nicht vergleichbar. Eine Konzentration von 35 bei PM2,5 und eine Konzentration von 35 bei Ozon bedeuten für das Gesundheitsrisiko völlig Verschiedenes.
Der Index löst das, indem er jeden Schadstoff über gesundheitsbasierte Stützpunkte auf eine gemeinsame Skala abbildet. Jeder Schadstoff hat seine eigenen Konzentrationsbereiche, und jeder Bereich wird linear auf einen zugehörigen Indexbereich abgebildet. Innerhalb eines Abschnitts ist die Beziehung linear, zwischen den Abschnitten ändert sich die Steigung. Das heißt „abschnittsweise“, und es hat eine Folge, die kaum jemandem auffällt.
Derselbe Indexschritt entspricht an verschiedenen Stellen der Skala nicht demselben Konzentrationsschritt. Der Weg von einem Indexwert 50 auf 100 bedeutet einen viel kleineren Konzentrationsanstieg als der Weg von 150 auf 200. Die Skala ist am sauberen Ende bewusst gedehnt, damit kleine Änderungen nahe der Aufmerksamkeitsschwelle sichtbar werden, und am schmutzigen Ende gestaucht, wo ohnehin alles schlecht ist. Wer den AQI als linearen Maßstab behandelt, täuscht sich darüber, wie stark sich die Luft tatsächlich verändert hat.
Üblicherweise enthalten sind Feinstaub unter 2,5 Mikrometer, gröberer Staub unter 10 Mikrometer, bodennahes Ozon, Stickstoffdioxid, Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid.
Die Regel des dominierenden Schadstoffs
Das ist das Wichtigste, was man über den AQI verstehen muss, und zugleich das am wenigsten Bekannte.
Der gemeldete AQI ist der höchste der einzelnen Schadstoff-Teilindizes, nicht ihr Mittelwert. Wenn PM2,5 auf 45 kommt, Ozon auf 92 und Stickstoffdioxid auf 30, dann ist der gemeldete AQI 92 und der dominierende Schadstoff ist Ozon. Die beiden anderen tragen zur Schlagzeilen-Zahl nichts bei.
Daraus folgt mehreres.
Die Zahl sagt Ihnen nichts darüber, was Sie tatsächlich einatmen, wenn Sie nicht zusätzlich nachsehen, welcher Schadstoff sie treibt. Die meisten Dienste zeigen das an, meist in kleinerer Schrift, und es verdient mehr Aufmerksamkeit als die Zahl selbst.
Verschiedene Schadstoffe wirken über verschiedene Mechanismen. Feinstaub tritt in den Blutkreislauf über und treibt systemische Entzündungsreaktionen an. Ozon ist ein starker Atemwegsreizstoff, der auf Schleimhäute wirkt. Stickstoffdioxid ist ein Verkehrsmarker und ein Reizstoff. Wenn Ihre Kopfschmerzen dem Feinstaub folgen, betrifft Sie ein ozongetriebener AQI von 110 vielleicht kaum, und umgekehrt. Sie können auf einen Schadstoff empfindlich reagieren und auf andere nicht, und die Schlagzeilen-Zahl kann Ihnen das nicht zeigen.
Der dominierende Schadstoff folgt dem Wetter in vorhersagbarer Weise. Ozon ist photochemisch: Es braucht Sonnenlicht und Vorläuferemissionen, hat also seinen Höhepunkt an heißen, sonnigen, stagnierenden Sommernachmittagen, typischerweise vom mittleren Nachmittag bis zum frühen Abend. Feinstaub sammelt sich immer dann an, wenn die vertikale Durchmischung unterdrückt ist, also bei Winterinversionen, in windstillen Nächten und in jeder längeren Hochdruckphase. In derselben Stadt ist der AQI im Winter meist feinstaubgetrieben und im Sommer oft ozongetrieben.
Zwei Tage mit AQI 90 können daher völlig unterschiedliche Belastungen sein, und wenn Sie Ihre Beschwerden protokollieren, lohnt es sich, den dominierenden Schadstoff neben der Zahl festzuhalten.
Die Kategorien
Die US-Skala, die einem in englischsprachigen Meldungen am häufigsten begegnet, nutzt sechs Stufen.
0 bis 50, gut (Good). Die Luftqualität birgt kaum oder kein Risiko. Die meisten empfindlichen Menschen bemerken hier nichts.
51 bis 100, mäßig (Moderate). Akzeptabel, mit einem Vorbehalt für ungewöhnlich empfindliche Menschen. Diese Stufe ist breiter, als die meisten annehmen, und an ihrem oberen Ende beginnen viele kopfschmerzempfindliche Menschen, etwas zu bemerken. Wenn Ihr Protokoll eine Schwelle zeigt, liegt sie recht oft bei einem Wert um 70 oder 80 statt bei den offiziellen 100.
101 bis 150, ungesund für empfindliche Gruppen (Unhealthy for Sensitive Groups). Diese Stufe ist nach Ihnen benannt. Sie umfasst Menschen mit Atemwegs- oder Herzerkrankungen, ältere Menschen, Kinder und sinnvollerweise alle mit einer dokumentierten Symptomreaktion. Der Standardrat lautet, längere oder schwere Anstrengung im Freien zu reduzieren.
151 bis 200, ungesund (Unhealthy). Alle können Auswirkungen bemerken, empfindliche Gruppen stärker. Anstrengung im Freien sollte begrenzt und nach Möglichkeit nach drinnen verlegt werden.
201 bis 300, sehr ungesund (Very Unhealthy). Bereich der Gesundheitswarnung. Empfindliche Menschen sollten mit Filterung drinnen bleiben.
301 und darüber, gefährlich (Hazardous). Notfallbedingungen, typischerweise bei großen Rauchereignissen durch Waldbrände.
Die Stufengrenzen sind Empfehlungen auf Bevölkerungsebene, keine persönlichen Schwellen. Sie stammen aus epidemiologischen Befunden über Gruppen. Ihre eigene Reaktion kann deutlich unterhalb der Linie für empfindliche Gruppen beginnen, und eine aus Ihren eigenen Protokollen bestimmte persönliche Schwelle nützt Ihnen mehr als die offizielle. Das gehört klar gesagt, denn Menschen verwerfen ihre eigene konsistente Beobachtung häufig mit der Begründung, der Wert sei ja „nur mäßig“ gewesen.
Der AQI ist nicht überall dieselbe Zahl
Einen AQI-Wert aus einem Land mit einem Wert aus einem anderen zu vergleichen ist nahezu bedeutungslos, wenn man nicht weiß, welche Skala verwendet wird.
Die Vereinigten Staaten nutzen den oben beschriebenen Index von 0 bis 500, mit Stützpunkten aus den nationalen Luftqualitätsstandards.
Europa meldet einen Index, der auf anderen Stufen und anderen Referenzkonzentrationen aufbaut, und der beim Feinstaub im Allgemeinen strenger ist: Dieselbe Luft kann in Europa eine schlechter klingende Kategorie ergeben als in den USA.
Indien, China, Kanada und Australien nutzen alle eigene Systeme, mit anderen Schadstoffsätzen, anderen Stützpunkten und im Fall Kanadas einer komplett anderen Struktur, die auf einer kombinierten Gesundheitsrisiko-Formel statt auf der Regel des schlechtesten Schadstoffs beruht.
Verbraucher-Apps und Netze günstiger Sensoren wenden die US-Formel unter Umständen auf Daten aus beliebigen Ländern an, rechnen zwischen Skalen um oder melden rohe Konzentrationen, die als Index etikettiert sind. Zwei Apps, die auf demselben Telefon offen sind, können sich für denselben Ort aus ganz banalen Gründen deutlich widersprechen.
Die praktische Regel: Wählen Sie eine Quelle und eine Skala und bleiben Sie dabei. Ihre eigene Schwelle ist nur innerhalb eines gleichbleibenden Meldesystems aussagekräftig. Mitten im Protokoll die Quelle zu wechseln erzeugt einen Sprung, der wie ein echtes Signal aussieht und keines ist.
Zeitbezug, Verzögerung und räumliche Auflösung
Der AQI ist rückwärtsgewandter, als er wirkt.
Er ist ein Mittelwert über ein Zeitfenster. Die Teilindizes für Feinstaub beruhen üblicherweise auf 24-Stunden-Mittelwerten, die für Ozon auf 8-Stunden-Mittelwerten, auch wenn viele Dienste zusätzlich Schätzwerte für kürzere Intervalle oder im Stil eines „NowCast“ veröffentlichen, die jüngere Stunden bei rasch wechselnden Bedingungen stärker gewichten. So oder so beschreibt eine Schlagzeilen-Zahl einen Zeitraum, keinen Augenblick.
Es gibt eine Meldeverzögerung. Messdaten durchlaufen vor der Veröffentlichung Prüfung und Aggregation, was Sie sehen, kann der Atmosphäre also eine Stunde oder mehr hinterherhinken. Bei einem schnell ablaufenden Ereignis, etwa einer eintreffenden Rauchfahne oder einem Frontdurchgang, der die Luft reinigt, hinkt der veröffentlichte Wert der Realität spürbar nach.
Messstationen sind dünn gesät. Amtliche Stationen sind teuer, und in einem Ballungsraum gibt es womöglich nur eine Handvoll. Ihr Wert wird von der nächstgelegenen interpoliert, die viele Kilometer entfernt liegen kann, in einem anderen Kleinklima, auf der anderen Seite eines Höhenzugs, windauf- oder windabwärts einer Autobahn. Die örtlichen Unterschiede beim Feinstaub in Straßennähe sind erheblich.
Prognostizierter AQI und beobachteter AQI sind verschiedene Produkte. Prognosen modellieren die Bedingungen von morgen und tragen echte Unsicherheit, besonders beim Ozon, das davon abhängt, wie heiß und sonnig der Tag tatsächlich wird.
Für das Protokollieren von Beschwerden ist die sinnvolle Antwort, den beobachteten Wert zu einer gleichbleibenden Tageszeit festzuhalten, statt wiederholt nachzusehen und den schlechtesten Wert zu notieren, den man gesehen hat.
Den AQI zusammen mit einer Luftdruckprognose nutzen
Hier werden die beiden Größen wirklich komplementär, denn die Wetterlage, die schlechte Luft erzeugt, ist weitgehend das Gegenteil der Wetterlage, die Luftdruckauslöser erzeugt.
Beständiger Hochdruck bedeutet schlechte Luft und ein flaches Barometer. Das Absinken der Luft in einem Hochdruckrücken erwärmt die Luft in der Höhe und erzeugt eine Inversion, die die Grenzschicht deckelt. Die vertikale Durchmischung hört auf, der Wind wird schwach, und am Boden ausgestoßene Schadstoffe sammeln sich darunter an, Tag für Tag. Das Barometer steht hoch und stabil, also in dem Muster, das die meisten wetterfühligen Menschen als sicher lesen, während der AQI steigt. Wintersmog in Tälern und sommerliche Ozonepisoden gehören beide hierher. Der Luftdrucktrend für einen Standort im Binnenland zeigt diese langen flachen Rücken deutlich, und ein Wüstenstandort im Sommer ebenso.
Ein Frontdurchgang bedeutet bewegten Luftdruck und sich klärende Luft. Das heranziehende System bringt Wind und oft Regen, was angesammelte Schadstoffe verteilt und auswäscht. Der AQI bessert sich stark, manchmal innerhalb von Stunden, während der Luftdruck fällt und anschließend steigt. Für eine luftdruckempfindliche Person ist das die riskante Konstellation, und die Luft ist in Ordnung.
Die interessanten Fälle sind die Überschneidungen. Trockene, böige Winde vor einer Front können groben Staub von Boden und Straßen aufwirbeln, während der Luftdruck bereits fällt. Rauch von Waldbränden kann bei jeder Großwetterlage in eine Region transportiert werden und entkoppelt den üblichen Zusammenhang vollständig. Und ein stagnierender Hochdruckrücken, der endlich zusammenbricht, liefert Ihnen die Luftdruckänderung und das Ausspülen der Schadstoffe gleichzeitig.
Wenn die beiden Anzeiger sich also widersprechen, ist das Information und kein Rauschen. Ein schlechter Tag mit sauberer Luft und bewegtem Barometer spricht für den Luftdruck. Ein schlechter Tag mit flachem Barometer und erhöhtem AQI spricht für die Luftqualität. Über einen Monat, in dem Sie beides protokollieren, trennt sich das Muster bei den meisten Menschen sauber, und die Antwort bestimmt, was Sie tatsächlich tun: Filterung und Zeit drinnen oder Akutplanung bei Migräne und Schutz Ihrer Schwelle. Eine Luftdruckprognose für Ihren Standort neben einem einzelnen AQI-Wert zu prüfen dauert etwa zwanzig Sekunden am Tag und ist die ganze Methode.
Häufige Fragen
Ab welchem AQI-Wert sollte ich handeln, wenn ich Kopfschmerzen bekomme?
Die offizielle Empfehlung setzt die Schwelle für empfindliche Gruppen bei 101, aber viele Menschen, die ihre Beschwerden verfolgen, finden eine persönliche Schwelle bei einem Wert um 70 oder 80. Nehmen Sie die offizielle Stufe als Ausgangsannahme und lassen Sie Ihr Protokoll sie verfeinern. Anstrengung vervielfacht Ihre eingeatmete Dosis, die Schwelle für Sport im Freien sollte also niedriger liegen als für gewöhnliche Aktivität.
Warum zeigen zwei Apps für denselben Ort unterschiedliche AQI-Werte?
Andere Ausgangsstationen, andere Interpolation, andere Mittelungsfenster, andere nationale Skalen oder Daten günstiger Sensoren statt amtlicher Daten. Wählen Sie eine Quelle und bleiben Sie dabei, damit Ihre eigenen Werte über die Zeit vergleichbar bleiben.
Bedeutet ein guter AQI, dass die Luft für mich sicher ist?
Nicht unbedingt. Der Index erfasst einen bestimmten Satz regulierter Außenluftschadstoffe. Pollen, Schimmelsporen, Innenraumallergene und flüchtige organische Verbindungen kommen darin überhaupt nicht vor, und die Luft drinnen kann erheblich schlechter sein als draußen, während der AQI gut anzeigt.
Welcher Schadstoff wird am ehesten mit Kopfschmerzen in Verbindung gebracht?
Die Belege für kurzfristige Zunahmen von Kopfschmerz- und Migränevorstellungen sind am einheitlichsten für Feinstaub, PM2,5, der klein genug ist, um in den Blutkreislauf zu gelangen und systemische Entzündung anzutreiben. Ozon und Stickstoffdioxid haben unterstützende Belege als Reizstoffe für Atemwege und Schleimhäute. Die individuelle Empfindlichkeit schwankt, und genau deshalb lohnt sich der Aufwand, den dominierenden Schadstoff festzuhalten.
Kann ich mich auf den AQI verlassen, um einen schlechten Tag vorherzusagen?
Teilweise. Der prognostizierte AQI trägt echte Unsicherheit, besonders beim Ozon. Er ist am besten als ein Eingangswert unter mehreren zu nutzen und nicht als eigenständige Vorhersage, und in Kombination mit einem Luftdrucktrend funktioniert er deutlich besser als allein.
Warum geht es mir schlecht, wenn der AQI in Ordnung ist, sich aber das Wetter ändert?
Weil das verschiedene Mechanismen sind. Die Luftdruckänderung wirkt über Druckunterschiede und plausiblerweise über zentrale Sensibilisierung, die Luftqualität über Entzündung und Reizung. Saubere Luft während eines Frontdurchgangs ist genau die Situation, in der sich ein Luftdruckauslöser unverdeckt zeigt.
Macht ein Luftreiniger den AQI drinnen irrelevant?
Er hilft erheblich beim Feinstaub, aus dem die meisten Tage mit hohem AQI bestehen, vorausgesetzt, das Gerät hat einen HEPA-Filter und passt zur Raumgröße. Bei Ozon und gasförmigen Schadstoffen bringt er weit weniger, sofern er keine Aktivkohle enthält, und er kann nichts ausrichten, solange die Fenster offen sind.
Pressure Pal verfolgt den Luftdruck und seinen Trend für Ihren Standort, und das ist die zweite Hälfte des Bildes, wenn ein Luftqualitätswert allein nicht erklärt, wie der Tag gelaufen ist.