Rund zwölf Millionen Pollenallergiker in Deutschland sind auf
aktuelle Informationen zur Pollenflugsituation angewiesen, um
rechtzeitig Gegenmaßnahmen treffen zu können. Doch
bisher beruht die Vorhersage, verfahrenstechnisch bedingt, auf
Messdaten vom Vortag. Um dies zu ändern haben Wissenschaftler
zweier Fraunhofer Institute sowie der Freiburger
Albert-Ludwigs-Universität und Geräteentwickler im Rahmen des
Verbundprojektes „OMNIBUSS“ einen neuartigen automatischen
Pollenmonitor konzipiert. Die Regie hat dabei der Deutsche Wetterdienst
übernommen.
Bislang existieren noch keine effizienten und zuverlässigen
Verfahren zur Pollenflugvorhersage. Pollenmesswerte werden heute immer
noch durch manuelle Probenentnahme und anschließende visuelle
Auswertung der Proben im Labor ermittelt. Für die Bestimmung des
Pollenflugs werden Mikroskope eingesetzt, für die Sporenbestimmung
Zellkulturen. Diese Verfahren sind zeit- und personalaufwändig und
teilweise ungenau. Demgegenüber ermöglichen vollautomatische
Pollenmessgeräte eine aktuellere, präzisere und
kostengünstigere Erhebung von Messdaten.
Als das vom Bundesministerium für Forschung und Bildung
geförderte Verbundprojekt „OMNIBUSS“ im Jahr 2003
startete, hatten sich die Forscher der beteiligten Einrichtungen zum
Ziel gesetzt, ein robustes Analysesystem, mit dem Luft getragene
Aerosole identifiziert und analysiert werden können, zu
erarbeiten. Der Schwerpunkt sollte dabei auf inhalativ allergenen
Bioaerosolen wie Pollen und Sporen liegen. Mittlerweile ist aus dem
Projekt ein fertiges Produkt entstanden: Der Bioaerosolmonitor MICROBUS
soll noch in diesem Jahr auf den Markt kommen.
Wie herkömmliche Methoden auch, beruht der automatische
Pollenmonitor auf einer mikroskopischen Auswertung der gesammelten
Pollen. Identifiziert werden diese jedoch nicht durch eine Fachkraft,
sondern gleich vor Ort durch ein automatisches
Mustererkennungsverfahren. Dafür werden zunächst Staub und
darin enthaltene Pollen aus der Umgebungsluft abgesaugt und auf einer
Unterlage schonend abgeschieden, auf der sie mikroskopisch untersucht
werden können. Um eine Unterscheidung von den übrigen
Staubpartikeln möglich zu machen, wird mit Hilfe der
Fluoreszenzmikroskopie die charakteristische Eigenfluoreszenz der
Pollen angeregt. Schnitt für Schnitt nimmt eine CCD-Kamera im
Fluoreszenzlicht einen Stapel hoch aufgelöster Bilder auf. Mit
Hilfe dieses tomographischen Verfahrens entsteht aus den Bildern
einzelner Schichten eine dreidimensionale Rekonstruktion des
Pollenkorns. Anhand der Form und der inneren Struktur klasssifiziert
eine Software die Objekte anschließend in einem komplexen
Bilderkennungsverfahren und ordnet sie den einzelnen allergenen
Pollenarten zu. Die selbstlernende Klassifikationssoftware kann auch
auf die Erkennung von Pollen potenziell transgener Pflanzen oder
weiterer biologischer Partikel, wie beispielsweise Pilzsporen,
trainiert werden. Zusätzlich zur Formerkennung zählt das
System die erkannten Pollen und ist somit in der Lage,
Rückschlüsse auf die jeweilige Konzentration in der Luft zu
ziehen.
Durch den Einsatz des neuen Gerätes kann damit gerechnet werden,
dass sich die derzeitige Anzahl der weltweit 800 Messstationen
wesentlich erhöht. Auch könnte das Messgerät dazu
dienen, die Sporenbelastung an Gebäuden zu ermitteln. Eine
Verwendung im Bereich des Pflanzenschutzes, wenn es um eine
intelligente Schädlingsbekämpfung geht, wäre ebenfalls
vorstellbar.