Aerosole und Krankheitserreger
Neben Kohlendioxid (CO2) enthält die Ausatemluft auch Aerosole, welche infektiöse Partikel (Krankheitserreger) enthalten können. Als Aerosole werden Mischungen von festen und flüssigen Partikeln in einem Gas oder Gasgemisch (z. B. Luft) bezeichnet. Sie können einen Durchmesser von 1 Nanometer bis 1 mm besitzen. Zu den Längenmaßen: 1 mm = 1.000 µm (Micrometer), 1 µm = 1.000 nm (Nanometer). Aerosole schweben unterschiedlich lange in der Luft und können hier eingeatmet werden; Aerosolpartikel kleiner als 10 µm können Stunden bis Tage in der Luft verbleiben. Rudnick und Milton untersuchten 2003 den Zusammenhang zwischen CO2-Konzentration und Gefahr von Ansteckung Krankheitserregern in Innenräumen. 30 Personen hielten sich über 4 Stunden in einem Klassenzimmer auf, in welchem eine Person an Grippe erkrankt war. Bei einer CO2-Konzentration von 1.000 ppm steckten sich dabei fünf weitere Personen an, bei 2000 ppm waren es schon zwölf Personen und bei 3000 ppm war es schließlich die Hälfte der Anwesenden. Mit steigender CO2-Konzentration im Raum nahm somit das Ansteckungsrisiko zu, Folge der parallel ansteigenden Zahl der Krankheitserreger in der Ausatemluft der Infizierten. Besonders problematisch ist, dass auch infizierte Personen ohne Symptome Krankheitserreger ausatmen können. In Innenräumen ist aufgrund des beschränkten Luftvolumens die Wahrscheinlichkeit einer Anreicherung infektiöser Partikel generell höher als im Freien. Rudnick und Milton schätzen aus ihrer Studie, dass CO2-Konzentrationen über 1200 ppm zeigen, dass fast 2% der Luft im Raum bereits einmal Lungenkontakt hatte. Neben der Anzahl der Personen in Räumen und deren Abstand zueinander ist auch deren Aktivität von Bedeutung wie z. B. Singen, Rufen, Schreien, Musizieren mit Blasinstrumenten und Sport. Eine besondere Aktualität hat der Zusammenhang des Gehaltes von Krankheitspartikeln in der Innenraumluft und der CO2-Konzentration im Rahmen der Covid-19-Pandemie erhalten. Coronaviren vom Typ SARS-CoV‑2 (COVID-19) haben einen Durchmesser von 0,12 — 0,16 µm und werden aus dem Atemwegen ausgeschieden. Sie können sich wie alle Viren unterschiedlich lange in Aerosolen in der Luft halten. COVID-19-Infektionen erfolgen vornehmlich bei längeren Aufenthalten in schlecht belüfteten Innenräumen und bei engem Kontakt (< 1–2 m Abstand) aber nur selten in die Außenluft.
Kann man Aerosole in der Luft messen?
Es würde diesen Artikel sprengen, wenn man hier vertieft eingehen würde. Zu diesem Thema gibt es in Wikipedia einen Artikel. Wer dieses Thema vertiefen möchte, findet weitergehende und detaillierte Informationen z. B. auf der Seite des An-Institutes der Universität Essen-Duisburg (www.iuta.de). Der Übersicht halber werden die verschiedenen Methoden zur Aerosol-Messung nachstehend aufgeführt:
- Kernzählen (mikroskopische Auswertung angesaugter Luft auf einer Vaselineschicht).
- Wägung von Teilchen, die mittels Impaktoren oder Zentrifugen abgeschieden werden.
- Mobilitätsanalysatoren (differential mobility analyser, DMA) nach elektrischer Aufladung der Aerosolpartikel.
- Optische Methoden mittels Detektion gestreuten Lichtes in Analogie zur Feinstaubmessung.
- LIDAR-Systeme , die das Lichtecho von gesendeten Laserimpulsen messen. Bestimmung der Aeroslschichtung in der Atmosphäre.
- Fernerkundliche Verfahren für die gesamte Atmosphäre. Anwendung z. B. bei Satellitenbildern.
Für praktische Zwecke wird die CO2-Konzentration in der Luft gemessen und dies als Maß für die Belastung der Raumluft mit Aerosolen und Krankheitserregern genommen. In der Covid-19-Pandemie hat dies zur Senkung des Infektionsriskos in Innenräumen z.B. im privaten Bereich, Schulen und am Arbeitsplatz große Bedeutung gewonnen.