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Feinste Tröpfchen: Wie gefährlich sind Aerosole?

Man sieht sie nicht mit bloßem Auge, man spürt sie nicht und dennoch spielen sie bei der Übertragung von Viren eine wichtige Rolle. Was es mit den Aerosolen auf sich hat und wie sich ihre Verbreitung vermindern lässt

von Eva Tenzer, 15.07.2020

Jeder von uns produziert sie und jeder atmet sie ein, ohne es zu merken – Aerosole. Das sind kleinste Tröpfchen, ein feines Gemisch aus festen und flüssigen Teilchen in einer Größe von weniger als fünf Mikrometern (ein Mikrometer ist ein tausendstel Millimeter). Im Vergleich: Ein menschliches Haar ist etwa 100 Mikrometer dick. Schon ein einziger Atemstoß enthält bis zu 1000 solcher Teilchen, unter denen auch SARS-CoV-2-Viren sein können.

Aerosole sind also deutlich kleiner als die normalen Tröpfchen, die wir beim Husten oder Niesen ausstoßen. Bei einer Tröpfcheninfektion landet das Virus auf den Schleimhäuten eines anderen Menschen. Bei einer Aerosol-Übertragung gelangen die Viren direkt in die Atemwege. Galten lange vor allem die Tröpfchen- und Kontaktinfektion als Hauptübertragungswege, rücken nun die Aerosole verstärkt in den Blickpunkt.

Übertragung trotz Schutzmaßnahmen

Forscher in China fanden heraus, dass ein einziger Infizierter in einem Restaurant viele weitere Personen im Raum anstecken konnte, ohne näheren Kontakt zu ihnen gehabt zu haben. Und auch in Deutschland offenbaren Superspreading-Ereignisse das Risiko: Gottesdienste, Familienfeiern, Restaurants, Betriebe – überall wo Menschen in geschlossenen Räumen zusammen kommen, steigt die Gefahr ganz besonders. Und zwar selbst dann, wenn die üblichen Schutzmaßnahmen wie Händewaschen, Masken und Mindestabstand eingehalten werden.

"Für das Corona-Virus scheint sich herauszustellen, dass sowohl Tröpfcheninfektionen als auch die luftgetragene Übertragung über Aerosole, relevant sind", erklärt Professor Martin Kriegel, Leiter des Hermann-Rietschel-Instituts an der Technischen Universität Berlin. Auch der Virologe Christian Drosten berichtete im Mai in seinem Podcast über entsprechende internationale Studien: "Es gibt Übertragungen im Innenbereich mit großer Überbetonung gegenüber draußen. Das alles deutet auf eine deutliche Aerosol-Komponente der Übertragung hin." Einer Untersuchung aus Hongkong zufolge würden wahrscheinlich 50 Prozent der Viren über Aerosol-Partikel und nicht die größeren Tröpfchen abgegeben.

Aerosole können sich in geschlossenen Räumen ausbreiten

Diesen neuen Erkenntnissen trägt das Robert Koch-Institut Rechnung: Grundsätzlich sei die Wahrscheinlichkeit, dass man Tröpfchen und Aerosolen ausgesetzt wird, im Umkreis von ein bis zwei Metern um eine infizierte Person herum erhöht. "Während insbesondere größere respiratorische Tröpfchen schnell zu Boden sinken, können Aerosole – auch über längere Zeit – in der Luft schweben und sich in geschlossenen Räumen verteilen", heißt es auf der Homepage. "Ob und wie schnell die Tröpfchen und Aerosole absinken oder in der Luft schweben bleiben, ist neben der Größe der Partikel von einer Vielzahl weiterer Faktoren, u.a. der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit, abhängig."

In einen Beitrag in der Fachzeitschrift Clinical Infectious Diseases appellieren mehr als 200 Wissenschaftler (Virologen, Aerosol-Physiker, Gebäudetechniker, Strömungsdynamiker, Epidemiologen und Mediziner) an die WHO und andere Gesundheitsorganisationen, der Übertragung von SARS-CoV-2 durch Aerosole stärkere Beachtung zu schenken. Denn nach Ansicht der Forscher schaffen Viren über das Aerosol durchaus größere Distanzen als die eineinhalb bis zwei Meter, die derzeit überall als Mindest-Sicherheitsabstand gelten. Schon bei normalen Luftbewegungen in Innenräumen könne Aerosol Distanzen von deutlich über zehn Metern zurücklegen, warnt die Hauptautorin des Beitrags Lidia Morawska vom International Air Quality and Health Laboratory an der Queensland University of Technology in Brisbane/Australien. Das würde bedeuten, dass die weltweit geltende Abstandsregelung nicht ausreicht, um die Übertragung zu stoppen.

Aktivitäten möglichst nach draußen verlagern

Martin Kriegel erforscht mit seinem Team Contamination Control das Verhalten der Partikel. Zwei Forschungsreinräume, mehrere Raumluftströmungslabore sowie ein Forschungsoperationsaal stehen den Forschern für ihre Experimente zur Verfügung. Es gilt herauszufinden, wie sich Aerosole mit dem Virus beim Sprechen verbreiten, wie lange sie in der Luft bleiben und welche Rolle Temperatur oder Luftströmungen im Raum spielen.

Fest steht: Im Freien besteht kaum Gefahr, denn an der frischen Luft verdünnen sich die ausgeatmeten Partikel schnell. Mit Sicherheitsabstand von 1,5 bis zwei Metern ist das Risiko relativ gering. In geschlossenen Räumen dagegen wird das Aerosol nicht so stark verdünnt wie draußen. So überleben Viren wahrscheinlich etwa drei Stunden lang im Raum schwebend. Der längere Aufenthalt in kleinen, schlecht oder nicht belüfteten Räumen könne die Wahrscheinlichkeit einer Übertragung durch Aerosole auch über eine größere Distanz als zwei Meter erhöhen, warnt auch das RKI. Insbesondere dann, wenn eine infektiöse Person besonders viele Aerosole ausstößt und die Personen im nähren Umfeld besonders tief einatmen. So könne es beispielsweise beim längeren gemeinsamen Singen in einem geschlossenen Raum zu sehr hohen Infektionsraten kommen.

Es macht also Sinn – besonders jetzt im Sommer –, dass man Aktivitäten, die mehrere Personen zusammenbringen, möglichst nach draußen verlagert. Experten raten etwa in Restaurants, einen Tisch auf der Terrasse zu wählen anstatt im Inneren. Auch Chorproben oder Pilatesstunden können im Freien stattfinden.

Raumluft in Bewegung bringen

Doch auch drinnen sind wir den Aerosolwolken nicht schutzlos ausgeliefert. "Die Sinkgeschwindigkeit und auch die Lufterneuerung dauern sehr lange. Jede Erhöhung der Außenluftzufuhr ist daher generell sinnvoll", sagt Experte Kriegel. Allerdings: "Auf klassische Fensterlüftung ist kein Verlass. Denn die Höhe des Luftstroms durch das geöffnete Fenster ist von der Windgeschwindigkeit und der Temperaturdifferenz zwischen innen und außen abhängig. Wenn kein Wind weht und innen und außen die gleiche Temperatur herrscht, dann passiert gar nichts."

Auch Drosten betonte in einem Interview: "Wenn es denn so ist, dass ein Virus in der Raumluft steht, dann muss diese Raumluft natürlich bewegt und herausbefördert werden. Das heißt, man macht das Fenster auf, setzt da einen großen Ventilator rein, der die Luft nach draußen bläst, und macht die Tür einen Spalt auf." Das verringere den Aerosolgehalt der Luft. So könne regelmäßiges Lüften im normalen Alltag möglicherweise entscheidender sein als Händewaschen und das Desinfizieren von Flächen.

Masken können trotzdem helfen

Wo sich das Zusammensein mit an deren Menschen in geschlossenen Räume nicht vermeiden lässt der nötige Luftaustausch nicht gesichert ist, sollten zumindest alle eine Maske tragen, mahnen Forscher bislang. Wie wirksam sie auch gegen Aerosole sind, wird in der Wissenschaft zurzeit kontrovers diskutiert. "Wir haben dazu Untersuchungen angestellt, die zeigen, dass etwa 80 bis 90 Prozent der Aerosole an den Maskenrändern dennoch in die Raumluft gelangen und sich dann im gesamten Raum ausbreiten", sagt Kriegel. Trotzdem ist er überzeugt, dass Masken helfen: "Weil der mit Aerosolen hochkonzentrierte Atemluftstrom nicht direkt nach vorne strömt und andere Personen trifft, mit denen man zum Beispiel gerade spricht." Masken seien besonders dann wichtig, wenn der Abstand von zwei Metern nicht eingehalten werden kann. Denn so kann die Aerosolwolke nicht ungehindert nach vorne ausgestoßen werden, sondern verdünnt sich schneller mit der Raumluft.

Viele Hoffnungen liegen derzeit auf modernster Lüftungstechnik, um die Aerosolkonzentration in Räumen zu verringern. Besondere Luftfilter oder eine virentötende UV-Bestrahlung könnten die Situation in geschlossenen Räumen verbessern. Durchaus möglich also, dass im weiteren Verlauf der Pandemie neben Virologen auch Ingenieure und Experten für Gebäudetechnik stärker gefragt sein werden. Bis eine praktikable Lösung gefunden ist, gelten laut dem Forscher zwei Grundsätze: "Mit möglichst viel Frischluft den Raum belüften und sich möglichst wenig gemeinsam mit anderen Personen in Innenräumen aufhalten."

 

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Die Wissenschaft findet mehr und mehr heraus, wie groß die Rolle von Aerosolen bei der Übertragung des Coronavirus ist. Wir ordnen diese Erkenntnisse ein und erklären, was das nun für unseren Alltag heißt. (ab Minute 1:55)

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