Aerobiologie (Dr. Athanasios Damialis)

Weltweiter Anstieg der Pollenkonzentration in der Luft

Die Aerobiologie ist ein Wissenschaftsbereich, welcher sich mit luftgetragenen Partikeln beschäftigt. Ein großes Themenfeld hierbei ist die Untersuchung schädlicher Partikel, zum Beispiel allergener Partikel wie etwa Pollen und Pilzsporen (Aeroallergene). Das Interesse an der Aerobiologie wächst vor allem in Hinblick auf den aktuellen Klimawandel und dessen Auswirkungen auf Pflanzen und Pilze. Es werden hierbei Veränderungen in der Produktion, der Verteilung und der Zusammensetzung der Pollen beobachtet. Speziell bei Pollen wird ein weltweiter Anstieg der Konzentrationen in der Luft sowie parallel dazu ein Anstieg der Häufigkeitsrate und der Schwere allergischer Erkrankungen verzeichnet.

Ziel ist eine Echtzeit-Aeroallergen-Messung

Das aktuelle Forschungsinteresse der Aerobiologie am Institut für Umweltmedizin - UNIKA-T, unter der Leitung von Prof. Dr. Claudia Traidl-Hoffmann, hat mehrere unterschiedliche Zielvorhaben. Ein primäres Ziel ist das kontinuierliche Messen von Pollen und For_Aer_Platanus flower with pollenPilzsporen aller Pflanzen- und Pilz-Taxa auf einer möglichst feinen Skalierung, was zurzeit eine Datenerhebung in 2-Stunden-Intervallen bedeutet.

Des Weiteren ist die Erforschung möglicher Zusammenhänge zwischen der jeweiligen Aeroallergen-Konzentration und meteorologischen Faktoren von Bedeutung, wobei der Fokus auf der Entwicklung von Zirkulationsmustern und Vorhersagemodellen für auftretende Konzentrationen von Aeroallergenen liegt.

Ebenso stellt die Entwicklung von zuverlässigen und genauen Echtzeit-Aeroallergen-Messungen einen wichtigen Teilbereich der Aerobiologie dar. Die daraus resultierenden Daten werden später als Basiswerte für eine möglichst genaue Abschätzung derjenigen Umweltrisiken herangezogen, welche im Zusammenhang mit den vorherrschenden Symptomen allergischer Erkrankungen stehen.

Das letztendliche Ziel ist es, entsprechende Grenzwerte für solche Risikofaktoren zu bestimmen, ab deren Überschreitung allergische Symptome mit hoher Wahrscheinlichkeit auftreten können.

Die oben genannten Ziele werden einerseits durch traditionelle Methoden, wie etwa volumetrische Partikelfallen (Burkard Pollenfalle), und andererseits mit Hilfe innovativer Techniken, zurzeit mit einem automatischen Pollenmessgerät (Hund, automatischer Pollenmonitor), zu erreichen versucht.

Vorhersagen können anschließend durch eine kombinierte Auswertung gesammelter aerobiologischer, meteorologischer, phänologischer (Blühzeitpunkte), biologischer und klinischer (Patientensymptome) Daten errechnet werden.

Pollenstand einer Platane (Bild: IEM)

Pollenstand einer Platane (Bild: IEM)

Ein vollautomatischer Pollenzähler kommt zum Einsatz

Einer der innovativsten Forschungsaspekte innerhalb der Aerobiologie ist die Nutzung eines neu entwickelten automatischen Pollenmessgeräts. Dieses stellt feinskalierte Daten der meisten Pollenarten in der Umgebungsluft in Echtzeit zur Verfügung.

Aktuelle Messungen beziehen sich bisher nur auf Tageswerte, welche im Normalfall mit einer Verzögerung von mindestens einer Woche für die Auswertung bereit stehen. Somit kann eine Pollenexposition allergischer Patienten nicht im Vorhinein vermieden werden, in Folge dessen sich eine medizinische und pharmazeutische Patientenbehandlung nur eingeschränkt wirksam zeigt.

Die Verwendung obiger Technologieneuerung in Kombination mit pollenmonitortraditionell ermittelten Forschungsergebnissen soll eine zeitnahe, kostenbewusste, aufwandsgerechte und hocheffektive Bekanntmachung relevanter Informationen sowie die bestmöglich erreichbare Kompensation der jeweilig auftretenden Allergien ermöglichen; womit gleichzeitig auf eine umfassende Prophylaxe statt auf die Behandlung erkrankter Patienten gesetzt wird.

Pollenmonitor am Bayerischen Landesamt für Umwelt, LfU (Bild: UNIKA-T; Kathrin Auhuber)

Pollenmonitor am Bayerischen Landesamt für Umwelt, LfU (Bild: UNIKA-T; Kathrin Auhuber)

Sieben Aktivitäten zur Zielerreichung

Obige Zielvorgaben werden durch eine vorläufige Reihe nachfolgend aufgelisteter Aktivitäten (welche moduliert und erweitert werden können) erreicht:

1) Ganzjähriger Betrieb eines automatischen Pollenmonitors.

2) Ganzjähriger Betrieb zweier traditioneller Pollenzähler (auf Bodenniveau und in 12m Höhe) mit einer feinst möglichen Skalaeinstellung von derzeit 2 Stunden-Intervallen.

3) Kombinieren aerobiologischer Daten mit anderen Umweltdaten (z.B. Vegetation, Meteorologie) und den Bau eines räumlich-zeitlichen Vorhersagemodells der atmosphärischen Pollenzirkulation.

4) Kombinieren von Umweltdaten mit medizinischen Daten (z.B. Symptomauswertungen) sowie die Festlegung von Sensibilisierungsschwellen je nach Pollentyp und Region.

5) Entwicklung von Echtzeit-Risikomeldungen und deren Verbreitung über verschiedene Kanäle, u.a. auf den Websites des UNIKA-T und der TUM sowie Durchsagen in Nachrichtenkanälen.

6) Anfertigung von Informationsbroschüren zur Sensibilisierung öffentlicher Interessenten (Krankenhäuser, Gesundheitsministerium, etc.), allergischer Patienten und ihren Hausärzten.

7) Entwicklung von personalisierten, innovativen IT-Technologien, welche vor allem auf Apps basieren werden, und welche allergischen Patienten entweder automatisch oder auf Abruf über das aktuelle Umweltrisiko einer Pollenexposition informieren.

Fortlaufende Kontrolle und Verbesserung

Um die Zuverlässigkeit und Effizienz der neuen Verfahren zu optimieren, werden Unterschiede in der Pollenzählung zwischen traditioneller volumetrischer und automatischer Probennahme untersucht. Die Ergebnisse beider Probennehmer werden miteinander verglichen und ebenso die jeweilige Zuverlässigkeit ermittelt.

Es werden sowohl Unterschiede in der Qualität (welche Pollenarten) als auch in der Quantität (wie viele Pollenkörner pro Art) untersucht. Im Falle von Abweichungen wird umgehend die Kalibrierung und Verbesserung beider Methoden veranlasst, mit dem Ziel, noch bessere und aktuellere Messungen zu erhalten.