Neue Methode zur Bestimmung des Pollenflugs

Die tägliche Pollenflugvorhersage hilft Menschen mit Heuschnupfen, sich durch vorbeugende Maßnahmen vor hohen Pollenbelastungen zu schützen. Forscherinnen und Forscher entwickelten nun eine neue spektroskopische Methode, bei der die einzelnen Pollenarten in Pollengemischen automatisch nachgewiesen und bestimmt werden können.
Mikroskopische Aufnahme von Birkenpollen

©Jeroen T.M.Buters

 

Eine etablierte Methode den aktuellen Pollenflug zu bestimmen, ist die Pollen mit sogenannten Pollenfallen zu fangen und dann entweder „per Hand“ oder automatisch elektronisch auszuzählen. Dafür benötigt man entweder Expertinnen und Experten, die im Auszählen von Pollen geschult sind oder entsprechende Geräte, die die Pollen mit Hilfe eines Bilderkennungssystems automatisch und elektronisch auszählen können.

Ein Team aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus den USA und dem Zentrum Allergie und Umwelt (ZAUM) der Technische Universität München und des Helmholtz Zentrums München untersuchten nun, ob die Zusammensetzung einer Pollenmischung auch anhand der Stoffwechselprodukte (Metaboliten) der einzelnen Pollenarten identifiziert werden kann. Dafür untersuchten die Forschenden zunächst Vergleichsproben von Pollen aus München, die in den Jahren 2016 und 2017 in Pollenfallen gefangen wurden und bestimmten diese unter einem Mikroskop. Aus diesen Vergleichsproben stellten sie Extrakte her. Mit Hilfe der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR-Spektroskopie, aus dem Englischen: nuclear magnetic resonance) und statistischen Methoden wurde anschließend die Konzentration der Metaboliten in den Extrakten ermittelt und so die Pollenzusammensetzung in den Proben bestimmt.

Den Gehalt von Baum-, Gräser- und Unkrautpollen konnten die Forschenden so mit einer Genauigkeit von 74 bis 93 Prozent bestimmen. Wurden zusätzlich tiefergehende computergestützte Lernmodelle für die Auswertung verwendet, konnten sie sogar eine noch höhere Genauigkeit (86 bis 93 Prozent) erzielen.

Die Forschenden sehen in ihrer Arbeit den Beweis dafür, dass chemische Analysen dabei helfen können die Pollenzusammensetzung zu bestimmen. Sie hoffen, dass eine solche automatisierte Analyse, ohne manuelle Bestimmung der Pollen, in Zukunft die Pollenvorhersage vereinfachen kann. Sie weisen jedoch darauf hin, dass die Genauigkeit der Methode noch weiter verbessert werden und eine Optimierung auf lokale Pollenarten erfolgen müsse.

Quellen:

Klimczak et al.: Mixture analyses of air-sampled pollen extracts can accurately differentiate pollen taxa. In: Atmosheric Environment, DOI: 10.1016/j.atmosenv.2020.117746