Forschung

In den wenigen Jahren seiner Existenz ist es dem ZMU gelungen, innerhalb der Hochschule interdisziplinäre Synergismen zu schaffen, die mikroskalig orientierte Umweltforschung nach außen hin sichtbar zu machen sowie entsprechende Lehr- und Ausbildungsprogramme auf den Weg zu bringen. Ausgehend von den seit der Gründungsphase diskutierten Forschungsfeldern hat sich darüber hinaus eine Konzentration der Forschungsorientierung herausgebildet, die mit den Begriffen: Wasser, Aerosole und Biologische Wirkung beschrieben werden kann. Jeder dieser Bereiche hat thematisch seine eigene Verankerung in größeren nationalen und internationalen Projekten.

Eine der neuesten Entwicklungen ist die Beteiligung des ZMU in Form der nationalen Koordination im DFG-Schwerpunktprogramm „Biological responses to nanoscale particles“. Hier werden die elementaren Prozesse der Aufnahme von Nanopartikeln in Zellen, ihr Transport und ihre biologische Wirkung untersucht. Der Hintergrund dieses Programmes ist, dass die immer öfter vorkommenden Nanopartikel mit innovativen chemischen und physikalischen Eigenschaften kleiner sind als Zellen und Zellkerne und deshalb in sie eindringen und Funktionsbeeinträchtigungen hervorrufen können.
Der Bereich der Wirkung von Ultrafeinstäuben in Ballungsräumen stellt einen weiteren Forschungsschwerpunkt im ZMU dar. Epidemiologische Untersuchungen der akuten und chronischen gesundheitlichen Auswirkungen von Ultrafeinstäuben auf die menschliche Gesundheit finden erstmals an mehreren Standorten im Ruhrgebiet statt. Zur Aufklärung der Ursachen der Wirkung auf die Gesundheit solcher Feinstäube werden diese in begleitenden toxikologischen Studien aus standortspezifischen Umweltproben im Hinblick auf zelluläre und molekulare Reaktionen untersucht.

Die Bedeutung und Wirkung von Metall(oid)en auf die Gesundheit des Menschen ist Gegenstand der DFG-Forschergruppe FOR 415. Mit Hilfe der Analyse sowohl von geogenen und anthropogenen Emissionen von Organometall(oid)verbindungen, als auch von Untersuchungen von Bildungs- und Umwandlungsprozessen in der Umwelt sowie der Studie von Geno- und Neurotoxizitätseffekten werden diese Effekte bereits umgehend erforscht.

Ziel des Verbundvorhabens waren die Erfassung und Bewertung von alkylierten (hauptsächlich methylierten) Verbindungen der Elemente Arsen, Antimon, Bismut, Quecksilber, Zinn und Selen in charakteristischen Bereichen der Umwelt. Das gestellte Thema wurde in intensiver Zusammenarbeit zwischen Analytikern (Auftreten der Verbindungen), Mikrobiologen (Bildungsmechanismen), Physikochemikern (Stabilität der Verbindungen) und Humantoxikologen (Gesundheitsrelevanz der Verbindungen) angegangen.

Für eine Vielzahl der nachgewiesenen Verbindungen konnten signifikante zyto-, geno- und neurotoxische Effekte nachgewiesen und hierzu Dutzende von Fachartikeln veröffentlicht werden. Diese Elementspezies treten nicht nur in der Umwelt, sondern auch im Zuge des Humanstoffwechsels auf. Die höchsten gefundenen Konzentrationen wurden im Bereich der Abfallwirtschaft vorgefunden, speziell bei der Kompostierung (hauptsächlich Arsenspezies).

Metalle können aber auch im Verlauf von Stoffwechslvorgängen methyliert werden; dies kann sowohl Toxifizierung (z. B. bei Bismut) als auch Detoxifizierung bewirken (z. B. bei Arsen). Derartige Vorgänge konnten in Probandenstudien aufgeklärt werden, in denen nach Einnahmen von Bismutsubcitrat flüchtige Bismutspezies in Blut und Atemluft nachgewiesen wurden. Die Befunde geben Hinweise auf Biomethylierungsprozesse im Dickdarm und zeigen insofern einen deutlichen Einfluss der kolonalen Mikroflora auf Stoffwechselprozesse.

Gemeinsam mit deutschen, europäischen und chinesischen Partnern werden im Programm „Forschungskooperation Yangtze-Region“ die ökologischen Auswirkungen des Dreischluchten-Staudamms auf den Yangtze und sein Einzugsgebiet analysiert. Zahlreiche Einzelprojekte sind bereits vereinbart oder begonnen worden. Mit der Teilnahme am Stipendienprogramm wird ausgewählten Nachwuchswissenschaftlern aus China und Deutschland die Möglichkeit gegeben, im jeweils anderen Land an gemeinsamen Forschungsvorhaben zu arbeiten.

Das heterogene räumliche Umfeld vieler europäischer Ballungsräume bietet eine Vielzahl von Chancen, die postindustrielle Zukunft vorausschauend neu zu denken. Ziel des ambitionierten Projektes „Neue Wege zum Wasser“ ist es – ausgehend von dem Thema Wasser als Leitelement – lebenswerte Ideen für städtische Freiräume und Wohnquartiere zu entwickeln und die Vision „Wohnen und Leben mit und am Wasser“ zu verwirklichen. Gerade das Ruhrgebiet (Emscherumbau, Postindustrialisierung) kann hierbei als Beispiel für viele urbane Räume und Megacities weltweit gelten.