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Expositionsverfahren für ein lungenspezifisches Bioassay zur Bewertung industrieller Feinstpartikel - Emissionen

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Paur, Hanns-Rudolf; Mühlhopt, S.

2004

Projektbericht - Abschlussbericht

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Beschreibung

Partikelemissionen aus Industrie und Verkehr gehören zu den Hauptquellen des anthropogenen Schwebstaubs in der Umwelt. In zahlreichen epidemiologischen Studien wurde die Massenkonzentration von Feinstpartikeln mit nachteiligen Wirkungen auf die menschliche Gesundheit assoziiert. Die Inzidenz von Atemwegserkrankungen (Asthma, Bronchitis) sowie von Herz-Kreislauferkrankungen erhöht sich mit zunehmender PM10-Konzentration, wobei die molekularen Mechanismen der gesundheitlichen Wirkung von Feinstpartikeln nahezu unbekannt sind. Zur Beschreibung der biologischen Wirksamkeit von Feinstpartikeln ist daher ein Bioassay mit entsprechendem Expositionssystem notwendig. Für die Beschreibung der Mechanismen ist eine Exposition an der Gas-Flüssigkeits-Grenzschicht wichtig, da die submers-Technologie die Partikeln und die Mechanismen verfälscht.

In einem Kooperationsvorhaben werden der lungenspezifische Bioassay zur Bewertung der Toxizität von Feinstpartikeln aus industriellen Quellen (s.a. BWPLUS-Vorhaben Nr. BWB 20013) und ein Standard-Expositionsverfahren für die Exposition von Lungenzelllinien gegenüber industriellen Aerosolen entwickelt.

Im hier beschriebenen Projekt wird das Standard-Expositionsverfahren für den Einsatz an industriellen Feinstpartikel-Emissionsquellen entwickelt und bezüglich seines Depositionsverhaltens charakterisiert. Dafür wurde mit Hilfe eines Modellaerosols ein Dosimetrie-Verfahren entwickelt, das es erlaubt, die genaue Masse an deponiertem Aerosol auf der Membran bzw. Zellfläche zu bestimmen. Mit diesem Verfahren wurden die Probenahme und die Exposition auf Reproduzierbarkeit hin optimiert. Am optimierten System wurden die Parameter Partikelgröße, Durchsatz und Expositionszeit variiert und bezüglich der Effizienz der Deposition bewertet.

Es konnte gezeigt werden, dass das Expositionssystem für die Bewertung der Toxizität von Aerosolen mit dem Bioassay geeignet ist. Am Modellaerosol Flugstaub aus einer kommunalen Müllverbrennungsanlage konnte die biologische Wirksamkeit aufgezeigt werden. Mit Hilfe des Dosimetrieverfahrens wurde als Abscheidemechanismus der Feinstpartikeln auf der Zellkultur Diffusion festgestellt. Die Depositionseffizienz des Systems wurde zu 1,5 % der eingeleiteten Partikelmasse bestimmt.