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Student erforscht Feinstaub in Karlsruhe

Student erforscht Feinstaub in Karlsruhe
author:

Sarah Werner

source:

PKM-Presse

Date: 13.01.2016

„Feinstaub ist in erster Linie ein urbanes Problem“, sagt der angehende Umwelttechnologe Hendrik Beeh. „Eine erhöhte Konzentration in der Luft kann zu akuten und chronischen Gesundheitsrisiken führen, wie etwa Atemwegs- oder Herz-Kreislauferkrankungen und sogar Lungenkrebs.“ Wie sich der Feinstaub in Karlsruhe zusammensetzt, und welche Gesundheitsgefahren er bergen könnte, hat der Student der Uni Duisburg-Essen in seiner Abschlussarbeit untersucht, die er in der Arbeitsgruppe für Umweltmineralogie und Umweltsystemanalyse des KIT unter Leitung von Prof. Dr. Stefan Norra geschrieben hat.
Feinstaub ist ein Aerosol, bei dem sich feste oder flüssige Partikel ganz fein in Gasen verteilen, wie etwa bei Deosprays. Wesentliche Bestandteile sind Sulfate, Salze, Flugaschen, Ruß aber auch Spurenmetalle. In seiner Untersuchung befasste sich Beeh speziell mit dem biologischen und chemischen Aufbau von Feinstaub in Karlsruhe. Hierfür nutzte er Daten und Proben der KIT-Aerosol-Messstation am Durlacher Tor aus den Jahren 2011 bis 2014. Die Auswertung zeigte unter anderem einen möglichen Zusammenhang zwischen Feinstaubkonzentration und Jahreszeit: „Die Partikelkonzentration war im Winter höher als im Sommer“, sagt Beeh. „Das hängt unter anderem mit der Temperatur zusammen und damit, dass die Bewohner im Winter stärker heizen.“
Bei der biologischen Analyse untersuchte er, ob und welche Mikroorganismen sich im Karlsruher Feinstaub befinden. Hierfür hat Beeh wöchentliche Proben aus Februar, April, August und November 2014 untersucht. Mit Hilfe des Instituts für Funktionale Grenzflächen des KIT konnte er 15 verschiedene Bakterienarten identifizieren. Das KIT will auf den Ergebnissen von Beeh aufbauen, wie Stefan Norra erklärt: „Vor allem die geglückten Bestimmungen der Mikroorganismen sind interessant, da die Mikrobiologie von Aerosolen noch nicht genügend erforscht ist.“ Beehs Ergebnisse ermöglichen es, den Feinstaub in Karlsruhe und eventuelle gesundheitliche Folgen genauer zu beschreiben. Sie könnten aber auch helfen, die Bakterienzusammensetzung weltweit zu vergleichen, besonders in Entwicklungsländern: „Krankheitserreger können sich hier in Stäuben befinden, die in Kontakt mit unkontrolliert in die Umgebung entlassenem Abwasser standen. Die Menschen in diesen Ländern atmen die Krankheitserreger einfach ungefiltert ein“, sagt Norra.

Quo vadis China?

In den vergangenen Jahren hat sich China zu einer der größten Volkswirtschaften weltweit entwickelt – mit Vorteilen, aber auch negativen Folgen für die internationale Gemeinschaft, wie die letzten Entwicklungen an der Börse zeigten. Welche wirtschaftlichen und sozialen Veränderungen es in den letzten Jahren gab und wie die Politik der Öffnung und gleichzeitige Kontrolle zu bewerten sind, thematisiert das Colloquium Fundamentale des ZAK | Zentrum für Angewandte Kulturwissenschaft und Studium Generale des KIT. Unter der Überschrift „Quo vadis China?“ diskutieren Fachleute, die langjährige praktische Erfahrungen mit China haben, aktuelle Entwicklungen des Reichs der Mitte. Die Moderation übernimmt die ehemalige China-Korrespondentin des ZDF, Gisela Mahlmann. Die Podiumsdiskussion findet am Donnerstag, 21. Januar 2016 ab 18.00 Uhr im NTI-Hörsaal statt (KIT, Campus Süd, Engesserstr. 5, Geb. 30.10). Weitere Informationen unter: www.zak.kit.edu/colloquium_fundamentale.

Der Struktur auf der Spur

Knochenmasse gehört zu den härtesten Materialien im menschlichen Körper. Dabei ist diese eher filigran aufgebaut, aus einem schwammartigen Gerüst mit vielen Hohlräumen. Diese scheinbar willkürliche Struktur ist nicht nur für die Medizin von großem Forschungsinteresse, sondern auch für die Mathematik: „Wir wollen mit mathematischen Modellen und physikalischen Methoden zufällige räumliche Strukturen komplexer Materie, wie etwa in Knochen, besser erklären können“, sagt Daniel Hug, Professor für Stochastik und Geometrie am KIT. Zusammen mit der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und der dänischen Universität Aarhus bildet das KIT eine Forschergruppe der Deutschen Forschungsgemeinschaft, die sich mit den Eigenschaften solcher Strukturen befasst. Dabei arbeiten Physiker eng mit den Mathematikern zusammen: „Unsere Stärke ist die Theorie. Die Physiker liefern die Daten und bringen große Erfahrung in der Entwicklung von Analysesoftware zur Bildverarbeitung sowie ausgezeichnete Simulationskenntnisse mit“, so Hug. „Unsere Ergebnisse könnten in verschiedensten Bereichen angewendet werden, etwa um die Knochenstruktur bei Osteoporose-Patienten genauer zu bestimmen oder die Galaxienverteilung im Universum zu analysieren“, sagt Günter Last, Professor am Institut für Stochastik des KIT und Sprecher der DFG-Forschergruppe. Durch die Allgemeingültigkeit der mathematischen Methoden ließen sich nicht nur komplexe Strukturen im menschlichen Körper beschreiben, sondern etwa auch poröses Gestein, Schwämme oder Brot.
Dieses und weitere Themen rund um die Mathematik stellt das KIT in der aktuellen Ausgabe von „LookKIT“ vor. Weitere Informationen und Abo unter: http://www.pkm.kit.edu/kit_magazin.php.

Kraftstoffzusatz für weniger Ruß

Verbrennt ein Automotor Kraftstoff, wie etwa Diesel, entstehen Rußpartikel, die zum Beispiel als Feinstaub schädlich für Mensch und Umwelt sein können. Bisherige Möglichkeiten, den Ausstoß dieser Abgase zu verringern, etwa mit Rußfiltern und Katalysatoren, sind eher teuer und technisch aufwendig. Eine Alternative könnte der synthetische Dieselkraftstoffzusatz Oxymethylenether (OME) sein: Dieser verbrennt nahezu rußfrei, ist ungiftig und kann die Entzündbarkeit gängiger Kraftstoffe in Motoren verbessern. Forscher des KIT sowie der Technischen Universitäten Kaiserslautern und München arbeiten derzeit an einem schnellen und günstigen Herstellungsverfahren von OME. „Als Ausgangsstoffe nutzen wir Zwischenprodukte wie Methanol oder Dimethylether, die wir in der bioliq-Anlage klimafreundlich aus Reststoffen der Land- und Forstwirtschaft erzeugen können“, so Dr. Ulrich Arnold des Institut für Katalyseforschung und –technologie. Zusammen mit einem organischen Lösungsmittel wie Diesel synthetisieren die Wissenschaftler die Ausgangsstoffe in einem Reaktor zu OME. „So können wir Kraftstoffzusätze direkt in Anwesenheit des Basis-Kraftstoffs herstellen“, sagt Arnold. Die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. fördert das Projekt bis 2018.