Corona-Pandemie: Was tun gegen Aerosole?

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Wenn wir husten und niesen, aber auch schon beim Sprechen oder Atmen, stoßen wir neben größeren Tröpfchen auch Aerosole aus – winzige, für uns unsichtbare Tröpfchen. Diese sind also klein und leicht, dass sie nicht zu Boden fallen, sondern über Stunden in der Luft bleiben und sich verbreiten können. Weil sich diese Schwebtröpfchen im Laufe der Zeit in der Raumluft anreichern, können unsere Mitmenschen sie beim Einatmen Mitmenschen aufnehmen, selbst wenn sie eigentlich genügend Abstand halten.

Das Problem: Über die winzigen Tröpfchen können auch Erreger wie das Coronavirus SARS-CoV-2 in unsere Umgebungsluft gelangen. Werden die virenbelasteten Aerosole von einer gesunden Person eingeatmet, kann sich diese dadurch mit Covid-19 anstecken. Forscher wiesen nach, dass wir pro Minute des Redens rund 1.000 virenhaltige Tröpfchen erzeugen können, die dann einige Minuten in der Luft umherschweben. In einem kleineren Raum kann die Luft schon nach kurzer Zeit hunderttausende Virenkopien pro Kubikmeter enthalten. Gerade bei Kälte und geringer Luftfeuchtigkeit bleiben die Partikel mit den Erregern besonders lange in der Umgebungsluft.

Was schützt vor Aerosolen?

Mund-Nasen-Bedeckungen sind zwar inzwischen unser täglicher Begleiter, um die Infektionsgefahr mit dem Coronavirus etwa beim Sprechen, Husten oder Niesen zu verringern. Vor einer Infektion über die winzigen Aerosole schützen sie nur bedingt. Sie bremsen aber den Luftstrom zumindest so weit ab, dass sich die Aerosole weniger stark ausbreiten. Schließt die Maske dicht ab und ist das Material dicht genug, wie beispielsweise bei den FFP2-Masken der Fall, kann sie auch das Infektionsrisiko für ihren Träger deutlich senken.

Neben den speziellen Masken empfehlen Forscher, möglichst viel Abstand zu halten und Räume immer nur mit sehr wenigen Personen zu teilen. Um die Zahl der Aerosole in geschlossenen Räumen zu verringern, können außerdem Luftfiltern eingebaut werden. Wichtig ist es aber vor allem,  oft die Fenster zu öffnen und gut durchzulüften, damit ein ständiger Luftaustausch stattfindet.

Ab wann schützt das Lüften?

Aber wann genau ist genug frische Luft in den Räumen, so dass das Infektionsrisiko verringert wird? Untersuchungen aus den letzten Jahren haben ergeben, dass bei einer gewöhnlichen Fensterlüftung,  beispielsweise in Klassenräumen,  oft nur ein unzureichender Luftwechsel stattfindet. Um nun herauszufinden, wie viel Lüften ausreichend ist, hat ein Forscherteam um Dirk Müller von der RWTH Aachen unterschiedliche Raumtypen daraufhin analysiert.

Die Wissenschaftler bewerteten Klassenzimmer, Hörsäle, Großraumbüros und Sporthallen im Vergleich zu einer Referenz-Situation: Sie bestand aus einer Schulstunde und Pause, bei denen sich 25 Personen in einem durchschnittlich großen, automatisch belüfteten Klassenraum aufhielten. Das  Luftvolumen des Raums wurde rund vier Mal in der Stunde ausgetauscht.

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Risiko in Hörsälen und Großraumbüros geringer

Dabei zeigte sich: Gemessen an dem Infektionsrisiko in der Vergleichssituation ordneten die Forscher das Risiko in modernen Hörsälen und Großraumbüros als relativ gering ein. Denn in diesen Gebäude sind ebenfalls meist moderne Luftfilter und Lüftungstechniken eingebaut, die die Luft effektiv austauschen. Zudem werden die Aerosole in den großen und meist hohen Räumen durch Luftströmungen größtenteils nach oben abgesaugt, so dass sie sich seitlich kaum ausbreiten. Ein weiterer Vorteil ist auch, dass die Raumabmessungen in Hörsälen oft gut geplant und die Bewegungsflächen in Büros nach den Arbeitsschutz-Gesetz sehr großzügig bemessen sind.

Bei diesen Voraussetzungen schätzen Müller und sein Team, dass selbst bei einer Vollbesetzung der Räume das Ansteckungsrisiko durch Aerosole relativ gering ist. Demnach könnte sich dort sogar eine große Zahl an Personen gleichzeitig aufhalten - vorausgesetzt sie tragen einen Mund-Nasen-Schutz.

Situation in Klassenräumen und Sporthallen kritisch

Im Vergleich dazu bewerteten die Experten die Situation in den deutlich kleineren Klassenräumen hingegen als kritischer. Denn in diesen Räumen gibt es bisher oft noch keine maschinelle Belüftung und selten wird kontrolliert, wie oft und regelmäßig die Fenster geöffnet werden. Gerade im Winter könnte das Infektionsrisiko besonders hoch werden, da bei den kalten Temperaturen vermutlich nicht ausreichend gelüftet wird.

Bei einer angenommenen Maximalbesetzung mit 35 Personen kann sich wegen unzureichenden Luftaustauschs im Vergleich zum Referenz-Klassenraum ein fast zwölffach so hohes Infektionsrisiko ergeben. Selbst, wenn man die Belegung auf 18 Personen senken würde, müsste die Luft in dem Raum rund drei Mal pro Stunde komplett ausgetauscht werden. Das dafür nötige Lüften ist allerdings mit dem Unterricht kaum zu vereinbaren.  Hinzu kommt, dass die Klassenräume oft zu lange und zu oft hintereinander benutzt werden. Zwischen Kurswechseln – wie etwa in Pausen – müsste die gesamte Raumluft mit Frischluft ausgetauscht werden, was in der Praxis wegen Zeitmangels oder nicht komplett zu öffnender Fenster oft nicht umgesetzt werden kann.

Als noch etwas riskanter sehen die Experten die Situation in Sporthallen: Bei starker körperlicher Belastung und einem hohen Ausstoß der Aerosole fällt eine ausreichende Belüftung dort noch schwerer.

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Was empfehlen die Experten?

„Bei der Nutzung von Klassenräumen und Sporthallen muss man mehr aufpassen als bei großen, vollbesetzten Hörsälen mit 1.000 Studierenden“, fasst Müller die Ergebnisse zusammen. Er empfiehlt deshalb, gerade in Schulen Messgeräte zu nutzen, die die CO2-Konzentration im Raum ermitteln und so angeben, wie viel Frischluft und wie viel ausgeatmete Luft sich im Raum befindet. So könnten etwa Lehrer gezielter wissen, wann gelüftet werden muss.

Zusätzlich raten die Forscher auch dazu, einen Mund-Nase-Schutz zu tragen: Zwar können diese grundsätzlich nicht eine Lüftung ersetzen oder komplett vor Aerosolen schützen, aber sie verringern den Ausstoß potenziell infektiöser Tröpfchen und senken das Ansteckungsrisiko. Ein wichtiger Einflussfaktor ist auch die Aktivität in einem Raum – ob zum Beispiel nur der Lehrer spricht, mehrere Personen in Gruppenarbeit sprechen oder Sport treiben. Denn je mehr Luft ausgeatmet wird, desto mehr Aerosole bleiben auch im Raum. Sport sollte demnach nur mit deutlich reduzierter Personenzahl oder draußen durchgeführt werden.

Auch auf Privatfeiern zu wenig gelüftet

„Aus meiner Sicht sollten wir genauer hinschauen, bevor über Maßnahmen entschieden wird“, betont Müller auch mit Blick auf die Maskenpflicht in einigen Fußgängerzonen: „Rein lufttechnisch gesehen ist eine Virusübertragung nicht vorstellbar, wenn dort die Abstandsregeln eingehalten werden.“

Anders sei es hingegen bei Privatfeiern: Feiern zu Hause ohne maschinelle Lüftung bergen ähnlich wie Klassenzimmer ein hohes Infektionsrisiko. „Im privaten Bereich bei einer üblichen Fensterlüftung ist der Luftwechsel oft so gering, dass die Übertragung des Virus über den Aerosolweg gut funktioniert.“ Veranstaltungen im öffentlichen Raum könnten dagegen je nach Ausstattung deutlich ungefährlicher sein.