Aerosole & Luftkonditionierung

Verhinderung weiträumiger Ausbreitung von Viren in Räumen

Die grösseren Tröpfchen, welche vor allem beim Husten oder Niesen ausgestossen werden, haben einen begrenzten Ausbreitungsradius, weil sie rasch zu Boden sinken. Kleinste Tröpfchen, die als Aerosole bezeichnet werden, schweben über längere Zeit in der Luft und verteilen sich mit der Luftzirkulation im Raum. Um das Risiko eines Superspreading-Event zu reduzieren, müssen für Situationen, wo sich viele Menschen auf engem Raum länger sich aufhalten, bessere Lüf­tungs­kon­zepte entwickelt und umgesetzt werden. Auch die Luftfeuchtigkeit sollte nicht ausser Acht gelassen werden.

Von James Gathany - CDC Public Health Image library ID 11162, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6701700

Dieser Artikel hat wenig mit Virologie und Patogenität zu tun, viel mehr mit dem isokintischen Verhalten von Aerosolen in der Luft (Physik).

Tröpfchen versus Aerosole

Beim Niesen, Husten und nasser Aussprache, insbesondere beim Schreien werden wird ein gemisch aus Tröpfchen von sehr unterschiedlicher grösse aus dem Rachen eines Menschen in die Umwelt ausgestossen. Dabei erreichen eher grössere Tröpfchen bei intensivem Niesen Wurfweiten von bis zu 7 Meter. Kleinste Tröpfchen, sogenannte Aerosole (Schwebepartikel < 5 Mikrometer), haben dagegen eine geringe kinetische Energie beim Austritt aus Nase und Mund und eine somit sehr geringe Wurfweite. Sie sinken dafür nicht so rasch nach unten, wie die grösseren Tröpfchen.

Aerosole treten auch beim normalen Sprechen und Singen auf, in geringerem Ausmass auch nur schon beim Atmen.

Aussen- versus Innenraum

Social Distancing oder Masken sind im Freien sehr wirksam, weil dort die Übertragung über grössere Tröpfchen (Tröpfchen > 5 Mikrometer) werden Tröpfchen unterschiedlichster Grösse in die Umwelt ausgestossen. eine primäre Rolle spielt - dafür spielen dort Aerosole, weil eine Aerosolwolke in der kaum ruhenden Luft rasch verdünnt wird.

In Innenräumen dominiert die Übertragung über Aerosole, gegen die Social Distancing oder ein Mund-Nasenschutz nur beschränkt schützen. Eine Studie aus Japan berechnet ein rund 19-mal höheres Infektionsrisiko in Innenräumen. Die Dauer, in welcher man sich in Innenräumen aufhält, spielt auch eine wichtige Rolle. Über lange Zeiträume reichen schon geringe Virenmengen aus, die jemand kontiniuierlich ausstösst, um einen ganzen Raum zu infizieren.

Verweilzeit infektiöser Aerosole in der Luft

Forscher aus den USA hat mit Laserlicht die Lebensdauer von Arosolen in der Luft gemessen, die beim Sprechen entstehen und stellten dabei fest, dass diese in einer geschlossenen Umgebung 8 bis 14 Minuten in stehender Luft verbleiben. Sie schliessen daraus, dass normales Sprechen in beschränkten Umgebungen mit erheblicher Wahrscheinlichkeit eine Übertragung von Viren in der Luft verursacht.

Einen beutenden Einfluss auf die Verweilzeit infektiöser Aerosole in der Luft hat auch die Luftfeuchtigkeit. Sie ist in sehr trockener Luft und somit in der heizperiode viel grösser, als in feuchter Luft. Komfortlüftungsanlagen in MINERGIE-Gebäuden begünstigen ein trockenes Raumklima.

Wir gehen davon aus, dass sich Aerosole in geschlossenen Räumen und bestimmten Bedingungen sogar über Stunden halten und infektiös sein könnten. Ein hoher Luftwechsel, mit Frischluft, reduziert die Virenlast in der Raumluft eines stark belegten Raumes erheblich. Dagegen bergen Umluftgeräte, wie Klimageräte, Tisch-, Stand und Deckenventilatoren, die Gefahr, dass die infektösen Aerosole über grössere Distanzen im Raum verfrachtet werden können und so uznter umständen. erst Superspreading Events ermöglichen.

Die Luftfeuchtigkeit beeinflusst Viren auf Oberflächen

Die Luftfeuchtigkeit beinflusst auch das Austrocknen von infektiösen Tröpfchen auf Oberflächen. Kommt es oberflächennah gar zur kondensation aus der Luft, so werden die viralen Tröpfchen noch angereichert. Komplet ausgetroknete Viren verlieren ihre Infektösität.

Die Luftfeuchtigkeit beeinflusst die Immunantwort gegen Viren

Die haarartigen Organellen außerhalb der Zellen, die die Atemwege des Körpers auskleiden, sogenannte Zilien, funktionieren unter trockenen Bedingungen nicht so gut - sie können Viruspartikel nicht so gut ausstossen, wie sie es sonst tun würden.

So wurde in einer Studie festgestellt, dass Mäuse in einer Umgebung mit 10% relativer Luftfeuchtigkeit die Clearance des Influenzavirus beeinträchtigt haben, verglichen mit Mäusen in einer Umgebung mit 50% relativer Luftfeuchtigkeit. Darüber hinaus haben Studien gezeigt, dass die Trockenluftexposition von Mäusen die Reparatur von Epithelzellen in der Lunge nach einer Influenzavirusinfektion beeinträchtigt und dass Nagetiere in Umgebungen mit 10 bis 20% relativer Luftfeuchtigkeit schneller einer Influenzavirusinfektion erlagen als Nagetiere mit 50% relativer Luftfeuchtigkeit. Somit zeitgen mehrere Studien an Mäusen, dass die Immunantwort auf Viren unter trockeneren Bedingungen weniger effizient ist.

Luftkonditionierung

Luftaustausch über Fenster und Türen

in Arbeit

Lüftungsanlagen

in Arbeit

Luftreiniger

in Arbeit

Luftbefeuchter

Wenn kalte, trockene Luft in Innenräume kommt und erwärmt wird, die relative Luftfeuchtigkeit in Innenräumen um etwa 20% sinkt. Ein solcher Rückgang der Luftfeuchtigkeit erleichtert den luftgetragenen Viruspartikeln die Übertragung. Lüftungsanlagen ohne Befeuchtungsmodul fördern zusätzlich tiefe Luftfeuchtigkeit in Innenräumen.

Aus allgemeiner hygienischer Sicht, aber auch zur Vorbeugung gegen respiratorische viruelle Erkrankungen im Spezielen, sollte in Innenräumen eine relative Luftfeuchtiigkeit von 40 bis 60% eingehalten werden können. Bei zu trockener Luft liegt es nahe, diese mit einem Luftbefeuchter zu konditionieren. Dabei ist allerdings zu beachten, dass dieses Gerät nicht zu Luftbewegungen im Raume führen, welche die Übertragung infektiöser Aerosole auf mehere Personen begünsigen könnten. Zudem ist bei Luftbefeuchtungsgeräten darauf zu achten, dass es im Befeuchterwasser zu keinen hohen bakteriellen Keimzahlen, insbesondere Legionellen, kommen kann.