In ländlichen Wohngebieten wird im Winter zum Teil Holz als erneuerbarer Brennstoff zur Raumheizung eingesetzt. Der Rauch, der in solchen Gebieten durch die Holzverbrennung emittiert wird, kann zu einem erheblichen Teil zu regionalem Smog und hohen PM10-Konzentrationen beitragen. Die Exposition gegenüber erhöhten Konzentrationen von Holzfeuerungsrauch kann gesundheitliche Kurzzeit- und Langzeiteffekte auslösen. Das schließt ein erhöhtes Krebsrisiko ein, verursacht durch manche Holzfeuerungsabgaskomponenten.
Deshalb war es das Ziel dieser Arbeit eine Methode herauszufinden, mit der der Beitrag der Partikel aus Holzfeuerungsrauch zur gesamten PM10-Belastung in Wohngebieten bestimmt werden kann. Die entwickelte Methode wurde während zweier Winter in zwei Wohngebieten eingesetzt. Von November 2005 bis März 2006 wurden PM10-Staubproben in Dettenhausen, nahe bei Stuttgart gelegen, gesammelt. Dettenhausen ist umgeben von den Wäldern des Naturparks Schönbuch.
Im Rahmen eines Umweltbundesamt-Projektes wurden des weiteren im Winter 2006/07 PM10-Proben in dem reinen Wohnort Bechtoldsweiler bei Hechingen gezogen. Diese Umgebungsluftproben wurden auf ausgeheizten Quarzfaserfiltern gesammelt und anschließend mit der Gaschromatografie-Massenspektrometrie (GC/MS) analysiert. Es wurden 46 verschiedene organische Luftverunreinigungen (PAK), verschiedene organische Holzfeuerungsrauch-Leitkomponenten, insbesondere 21 Arten von Syringol und Guaiacol-Derivaten, die aus der Pyrolyse des im Holz enthaltenen Lignins stammen, des weiteren thermische Zersetzungspunkte aus der Holz-Zellulose und Resin-Säure, z.B. die Dehydroabietic-Säure, gefunden. Die Konzentrationen und Verhältnisse dieser Stoffe in der Umgebungsluft wurden mit den "Fingerabdrücken" aus der Laub- und Nadelholzverbrennung verglichen, die durch Feldversuche an einen holzbefeuerten Ofen in Dettenhausen während realer Betriebsweise gewonnen wurden.
Als Ergebnis wurde festgestellt, dass Holzfeuerungs-PAK in den Umgebungsluft-Partikelproben in höheren Konzentrationen vorkamen als andere PAK. Syringol und seine Derivate wurden in hohen Anteilen bei der Laubholzverbrennung festgestellt, bei der Nadelholzverbrennung wurden diese Stoffe dagegen nicht gefunden. Andererseits traten Guaiacol und seine Derivate bei der Nadelholzverbrennung auf, bei der Laubholzverbrennung konnten sie dagegen nicht in signifikanten Mengen festgestellt werden. Deshalb können diese Stoffe als typische Tracerverbindungen für die verschiedenen Arten der Holzfeuerungsemissionen verwendet werden. In den Umgebungsluft-PM-Proben wurden sowohl Syringol- als auch Guaiacol-Derivate gefunden, was ein Indikator für den Holzverbrennungsbeitrag zur Staubbelastung in Wohngebieten ist, in denen mit Holz geheizt wird. Levoglucosan, das in der Literatur als bekannter und typischer Tracer für Holzverbrennung beschrieben ist, wurde in relativ hohen Konzentrationen in allen PM10-Umgebungsluftproben gefunden. Aus Korrelationen der Konzentrationen dieses und weiterer Tracersubstanzen mit den PM10-Konzentrationen kann der Anteil der Holzverbrennungsabsage an den PM10-Konzentrationen im untersuchten Wohngebiet zu 36 bis 64% abgeschätzt werden.
Zum Schluss wurde ein statistisches Quellenidentifizierungs-Modell, die "Positive-Matrix-Faktorisierung", angewendet, um in den Wintermonaten den Anteil der Holzfeuerungsabgase zur Staubbelastung in Wohngebieten zu quantifizieren. Holzfeuerungsrauch wurde im Winter mit 49% als der größte Verursacher der organisch gebundenen PM10-Belastung in der Umgebungsluft der untersuchten Wohngebiete identifiziert.