Wie sich Aerosole in der Raumluft verhalten und wie man Krankheitserreger unschädlich machen kann

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    In den letz­ten Mona­ten haben wir alle viel über Aero­so­le gehört und gelernt, dass in geschlos­se­nen und nicht gelüf­te­ten Räu­men die Wahr­schein­lich­keit groß ist, dass man die­se ein­at­met. Was grund­sätz­lich unkri­tisch ist, kann zu schwer­wie­gen­den Pro­ble­men führen.


    Wie sich Aerosole in der Raumluft verhalten und wie man Krankheitserreger unschädlich machen kann

    Was sind Aerosole?

    Als Aero­so­le bezeich­net man feins­te Par­ti­kel, die in einem Gas oder Gas­ge­misch, wie zum Bei­spiel der Luft, ver­teilt schwe­ben. Sie kön­nen fest oder auch flüs­sig sein. Bei Aero­so­len kann es sich bei­spiels­wei­se um Ziga­ret­ten­rauch oder Staub han­deln. Befin­det sich eine Per­son im Raum, kann die­se bei der Aus­at­mung Viren abge­ben, die sich dann im Innen­raum ver­tei­len. Je nach Tem­pe­ra­tur und Luft­feuch­tig­keit kön­nen sie über Stun­den im Raum schwe­ben, bevor sie zu Boden sinken.

    Von Aero­so­len spricht man auch, wenn man zum Bei­spiel einen Sprüh­stoß aus einer Spray­do­se sprüht. Dabei kann es sich auch um Medi­ka­men­te wie Asth­ma­sprays han­deln, des­sen fei­ne Teil­chen tief ein­ge­at­met wer­den sol­len. Auch Nebel, also feins­te Was­ser­tröpf­chen, sind Aerosole.

    Wie verhalten sich Aerosole in der Luft?

    Ab einer Grö­ße von min­des­tens 5 μm – die Ein­heit Mikro­me­ter bedeu­tet ein Tau­sends­tel Mil­li­me­ter – spricht man im All­ge­mei­nen von Tröpf­chen. Trotz­dem wer­den sie auch als Aero­so­le bezeich­net. Aero­so­le schwe­ben – je nach Teil­chen­grö­ße – mehr oder weni­ger lan­ge in der Luft. Bei einer Grö­ße von 100 µm und mehr sin­ken sie inner­halb von Sekun­den zu Boden, sodass ein Ein­at­men unwahr­schein­lich ist. Bei einem Durch­mes­ser von maxi­mal 2 µm hal­ten sich Aero­so­le über Stun­den in der Raum­luft.  Coro­na-Viren haben eine Grö­ße von etwa 0,12–0,16 μm und kön­nen sich rund zwei Tage in der Luft hal­ten. Die­se Wer­te bezie­hen sich alle auf einen Raum, ohne jede Luft­strö­mung und unter der Prä­mis­se, dass  die Par­ti­kel eine Dich­te von 1 Gramm pro Kubik­zen­ti­me­ter auf­wei­sen. Somit sind alle Wer­te nur theo­re­tisch und rein rech­ne­risch. Sie zei­gen aller­dings, dass man sich auch in einem Raum anste­cken kann, wenn der Infi­zier­te die­sen Raum bereits längst wie­der ver­las­sen hat.

    Nun atmet eine infek­tiö­se Per­son nicht nur ein ein­zi­ges Virus aus, son­dern eine Viel­zahl. Damit steigt die Kon­zen­tra­ti­on an Viren in der Raum­luft, was das Infek­ti­ons­ri­si­ko erhöht. Bei nor­ma­len Erkäl­tungs­vi­ren ist dies auch kein Pro­blem, da unser Immun­sys­tem bereits regel­mä­ßig Erfah­run­gen mit ihnen gemacht hat und sich zu weh­ren weiß. Han­delt es sich bei den Viren aller­dings um das anste­cken­de und für unser Immun­sys­tem weit­ge­hend unbe­kann­te SARS CoV 2 Virus, so besteht eine erhöh­te Wahr­schein­lich­keit, sich zu infizieren.

    Dabei sind oft die aus­ge­am­tme­ten Aero­sol­par­ti­kel, die meist sehr klein sind, gefähr­li­cher als die durch Hus­ten oder Nie­sen aus­ge­schie­de­nen. Denn die­se sind oft grö­ßer und sin­ken damit rascher zu Boden.

    Wie kritisch sind Aerosole in der Luft?

    Grund­sätz­lich sind Aero­so­le nicht kri­tisch. Staub in der Luft, eben­so wie Tabak­rauch kön­nen zwar ein­ge­at­met wer­den und sicher auch in einer hohen Kon­zen­tra­ti­on einen nicht unbe­trächt­li­chen Scha­den anrich­ten, sie ver­meh­ren sich aller­dings nicht, sobald sie in den Kör­per ein­ge­drun­gen sind. Es kann sich auch um Gase oder Par­ti­kel han­deln, die unmit­tel­bar zu Reak­tio­nen wie Übel­keit oder Ver­gif­tungs­er­schei­nun­gen füh­ren können.

    Aero­so­le 1) kön­nen neben Staub und ande­ren Par­ti­keln auch Viren und Bak­te­ri­en ent­hal­ten. Das muss kein Pro­blem sein, ins­be­son­de­re, wenn die Par­ti­kel groß sind und schnell zu Boden sin­ken. Wir sind per­ma­nent einer Viel­zahl von Viren und Bak­te­ri­en aus­ge­setzt, was nicht zwangs­läu­fig zu Infek­tio­nen und Erkran­kun­gen führt. Zum einen muss die Viren­last aus­rei­chend groß sein, damit sich die­se im Men­schen ver­meh­ren kön­nen. Zum ande­ren bekämpft die kör­per­ei­ge­ne Immun­ab­wehr ein­drin­gen­de Erre­ger. Pro­ble­ma­tisch wird es, wenn die Viren neu­ar­tig und infek­ti­ös sind und auf Orga­nis­men tref­fen, die noch kei­ne ent­spre­chen­den Anti­kör­per gebil­det haben.
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    Wie lassen sich Aerosole filtern oder deaktivieren?

    Ein Weg sich vor Aero­so­len zu schüt­zen, ist FFP2 Mas­ken über Mund und Nase zu tra­gen. Aller­dings bie­ten sie nur dann einen hin­rei­chen­den Schutz, wenn sie rund­her­um gut abschlie­ßen. Auch muss die­se Mas­ke regel­mä­ßig gewech­selt wer­den, um einen dau­er­haf­ten Schutz zu gewähr­leis­ten. Das Tra­gen einer Mas­ke kann als unan­ge­nehm emp­fun­den werden.

    Abstand und Lüften

    Eine wei­te­re Maß­nah­me ist das häu­fi­ge und regel­mä­ßi­ge Lüf­ten. Das kann durch­aus sinn­voll sein, Bei Viren mit einer hohen Infek­tio­si­tät, wie die Del­ta-Vari­an­te des Coro­na Virus, kann es aller­dings mög­li­cher­wei­se nicht aus­rei­chen. Grund­sätz­lich ist das Anste­ckungs­ri­si­ko drau­ßen deut­lich gerin­ger als in geschlos­se­nen Räu­men. Aero­so­le wer­den in der Regel durch die Luft­strö­mung schnell ver­teilt. Reicht jedoch eine gerin­ge­re Virus­kon­zen­tra­ti­on aus, um einen Orga­nis­mus zu infi­zie­ren, so steigt auch drau­ßen das Anste­ckungs­ri­si­ko. Natür­lich bie­tet auch ein grö­ße­rer Abstand zu ande­ren Men­schen einen gewis­sen Schutz vor Anste­ckung. Eine räum­li­che Distanz von mehr als 1,5 Metern zu ande­ren Men­schen kom­bi­niert mit regel­mä­ßi­gem Lüf­ten bie­tet also einen gewis­sen Schutz, doch spä­tes­tens wenn die Tem­pe­ra­tu­ren fal­len, zei­gen sich Schwach­punk­te die­ses Konzepts.

    HEPA-Filter für eine gereinigte Raumluft

    Eine wei­te­re Mög­lich­keit sich vor schäd­li­chen Viren, Bak­te­ri­en und Schim­mel­pilz­gif­ten in der Raum­luft zu schüt­zen ist die Instal­la­ti­on eines HEPA-Fil­ters. Dabei steht das Wort HEPA für High Effi­ci­en­cy-Par­ti­cu­la­te Air­fil­ter, was bedeu­tet, dass (fast) alle Par­ti­kel, die grö­ßer sind als 0,1 — 0,3 µm aus der Raum­luft gefil­tert wer­den. Dazu gehö­ren unter ande­rem Viren, Bak­te­ri­en oder auch Pol­len. Die Fil­ter sind effi­zi­ent, wenn man sie fach­kun­dig und regel­mä­ßig war­tet, den pas­sen­den Fil­ter und Stand­ort wählt. Stimmt auch nur ein Para­me­ter nicht, so redu­ziert sich die Rei­ni­gungs­leis­tung. Auch wenn die­se Gerä­te einen rela­tiv gerin­gen Anschaf­fungs­preis haben, so darf man die lau­fen­den Kos­ten für War­tung und Ersatz- bezie­hungs­wei­se Ver­brauchs­tei­le wie Fil­ter nicht unterschätzen.

    Nicht-thermische-Plasma-Technologie für deaktivierte Erreger

    Eine wei­te­re Mög­lich­keit Viren, Bak­te­ri­en, Schim­mel, All­er­ge­ne und flüch­ti­ge che­mi­sche Ver­bin­dun­gen zu neu­tra­li­sie­ren, ist die nicht-ther­mi­sche-Plas­ma-Tech­no­lo­gie, deren Wirk­sam­keit unter ande­rem in Stu­di­en der Uni­ver­si­tät von Padua (Ita­li­en) belegt wur­de. Die Gerä­te geben Ionen an den Raum ab, die sich mit den Aero­so­len ver­bin­den, was zu einer Deak­ti­vie­rung der Erre­ger führt. Ein her­aus­fil­tern und das damit ver­bun­de­ne Ver­stop­fen von Fil­tern ist damit hin­fäl­lig. Die­se Tech­nik hat sich bereits in Kran­ken­häu­sern und Ope­ra­ti­ons­sä­len bewährt.

    Fazit

    Es gibt unter­schied­li­che Mög­lich­kei­ten, sich vor einer Infek­ti­on zu schüt­zen. Ange­fan­gen bei Maß­nah­men, die jeder von uns ergrei­fen kann wie Mas­ken und Abstand, bis hin zu Luft­rei­ni­gungs­an­la­gen. Letz­te­re gibt es in unter­schied­li­chen Ver­sio­nen, je nach Vor­lie­be, äuße­ren Gege­ben­hei­ten und Auf­ga­ben­stel­lung. In Räu­men mit hoher Fluk­tua­ti­on bie­ten sich Gerä­te an, die nach dem Prin­zip der nicht-ther­mi­sche-Plas­ma-Tech­no­lo­gie arbei­ten. Auch in Räu­men, in denen mit einer hohen Viren­last gerech­net wer­den kann, wie bei­spiels­wei­se War­te­zim­mer in Arzt­pra­xen, sind die­se Gerä­te sinn­voll. Denn somit kön­nen alle neu ein­ge­schlepp­ten Erre­ger direkt deak­ti­viert wer­den, wäh­rend bei einem Fil­ter die Luft ange­saugt und gefil­tert wer­den muss.

    Quellen

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