Aerosole sind winzige Partikel, die beim Atmen, vor allem aber beim Singen und lauten Sprechen über den Mund ausgestoßen werden und in der Umgebungsluft landen.

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Wissen Gesundheit
08/31/2020

Aerosolforschung: Von der Wissenschaft der Schwebstoffe

Immer öfter ist in der Pandemie von Ansteckungen über Corona-beladene Partikel die Rede. Was die winzigen Teilchen ausmacht, erklärt Experte Martin Kriegel.

von Marlene Patsalidis

Martin Kriegel untersucht, was in der Luft liegt: Partikel, die so klein sind, dass sie nur mehr bedingt der Schwerkraft unterliegen – sogenannte Aerosole. Sein Forschungsinteresse beschert dem Leiter des deutschen Hermann-Rietschel-Institutes, das weltweit älteste Institut auf dem Fachgebiet der Heizung, Lüftung und Klimatisierung von Innenräumen, nun großes mediales Interesse. Denn immer öfter lassen sich Corona-Infektionen auf die Schwebepartikel zurückführen. Im Interview schildert der Aerosolkenner, wie man mit der unsichtbaren Gefahr umgehen kann.

KURIER: Herr Kriegel, womit beschäftigt man sich als Aerosolforscher?

Martin Kriegel: Der Mensch hält sich zu 90 Prozent in Innenräumen auf, insofern interessiert es, was darin so zirkuliert. Am Hermann-Rietschel-Institut beschäftigen wir uns unter anderem damit, wie man Raumluft sicher macht. Ein Forschungsschwerpunkt widmet sich der Kontaminationskontrolle, hier geht es um luftgetragene Verunreinigung. Partikelfreiheit zu garantieren ist in vielen Bereichen wichtig, zum Beispiel in Operationssälen oder bei der Lebensmittelproduktion. Da dürfen keine Erreger auf unsichtbaren Partikeln herumwirbeln. Neuerdings nennt man sie Aerosole.

Wieso neuerdings?

Das ist im Grunde ein Kunstbegriff. Letztlich sind Aerosole feste oder flüssige Partikel, die so klein sind, dass sie mit der sich bewegenden Luft mitgetragen werden. Es gibt keine fixe Größe, die Aerosole von Tröpfchen oder größeren Partikeln unterscheidet. Reicht die Luftbewegung aus, um Partikel zu tragen, lassen sie sich als Aerosole einordnen.

Meist wird von einer Größenordnung von unter 5 Mikrometern gesprochen.

Das ist nicht falsch, man könnte aber auch bei doppelter Größe von Aerosolen sprechen. Die Sinkgeschwindigkeit ist dann etwas größer, das Aerosol schwebt wegen seiner Masse schneller zu Boden.

Was bedeutet "schnell" hier?

Bei einem 10-Mikrometer-Aerosol wären das rund drei Millimeter pro Sekunde. Sinkgeschwindigkeit und Luftbewegung agieren gegeneinander, Aerosole werden also dreidimensional herumgeschubst und schweben im Raum.

Wie verbreiten sich Aerosole im Vergleich dazu im Freien?

Im Außenraum haben wir eine deutlich größere Luftbewegung. Für Gebäude gibt es Vorschriften, wie groß die Luftbewegung maximal sein darf, damit wir es drinnen behaglich empfinden – und etwa nicht das Gefühl von Zugluft entsteht.

Von infektiologischer Seite heißt es, das Ansteckungsrisiko im Freien sei wesentlich geringer.

Das hängt damit zusammen, dass Aerosole aus der Atemluft sich kegelförmig in einem unendlich großen Luftvolumen verbreiten, sich die Aerosolkonzentration also stark verdünnt, je weiter man vom Mund entfernt ist. In Räumen sind die Aerosole hingegen gefangen und ihre Konzentration steigt rascher. Ein kleiner Raum mit vielen Menschen ist deswegen schneller gefüllt als eine große Halle.

Bei den fleischverarbeiteten Betrieben, wo vielerorts große Infektionsherde aufgetreten sind, handelt es sich aber um riesige Hallen.

In umbauten Flächen gibt es immer eine Aufkonzentration. Die kann man reduzieren, indem man lüftet oder Luft filtert. Letzteres scheint etwa bei Tönnies in Deutschland nur unzureichend passiert zu sein. Viel wesentlicherer war hier aber die lange Aufenthaltsdauer der Mitarbeiter, in der sie die Aerosole eingeatmet haben.

Was bestimmt noch, wie schnell ein Raum potenziell durchseucht wird?

Relevant ist auch die Quellstärke, also wie viel eine Person hineinatmet. Sie unterscheidet sich, je nachdem, ob jemand körperlich angestrengt arbeitet, sportelt, singt, schreit oder ruhig sitzt und durch die Nase atmet. Je mehr Aktivität, desto größer die Produktion.

In Kürze öffnen die Schulen. Das Ansteckungsrisiko soll unter anderem durch Lüften minimiert werden. Wie macht man das richtig?

Das Problem ist, dass der Laie nicht weiß, wovon es abhängt, wie viel Luft durch ein Fenster in den Innenraum gelangt. Wenn der Temperaturunterschied gering ist, geht gar nichts durch. Auch der Wind hat Einfluss. Und wir verbinden fälschlicherweise Luftqualität mit der Raumtemperatur. Wenn es im Winter beim Lüften schnell kalt wird, gehen wir davon aus, dass die Luft ausgetauscht und sauber ist. Das stimmt so nicht. Die kleinen Partikel bekommt man bei fünf Minuten voller Fensteröffnung zu rund 80 Prozent aus dem Raum. Schließt man die Fenster, startet man bei einer Restkonzentration von 20 Prozent. Der Raum füllt sich schneller wieder mit Aerosolen, man müsste dann rascher und länger lüften. An Luftqualitätsuntersuchungen sieht man – um zum Beispiel Schule zu kommen –, dass die Luftqualität mit zunehmenden Schulstunden stetig immer schlechter wird.

Sie raten zu Luftgüteampeln,-Ampeln genannt, warum?

Der CO₂-Gehalt in der Luft ist ein guter Indikator für die Lüftungsqualität. Da wir keinen zuverlässigen körperlichen Sensor für Luftqualität haben, ist das die einzige Orientierungsmöglichkeit. Wenn drinnen ein CO₂-Wert von 1.000 ppm überschritten wird, sollte gelüftet werden. Unter diesem Wert zu bleiben, ist alles andere als leicht, man würde sich wundern, wie oft man Frischluft reinlassen muss. Das deutsche Umweltbundesamt empfiehlt etwa alle 20 Minuten zu lüften.

Die WHO war bislang mit ihren Aussagen zur Virusübertragung mittels Aerosolen zurückhaltend. Warum ist es so schwierig nachzuweisen, ob Aerosole ansteckend sind?

Wir arbeiten unter anderem eng mit dem Robert Koch-Institut und der Berliner Charité zusammen. Da erfahren wir, dass es unheimlich schwierig ist, Aerosole aufzusammeln und zu konservieren, um entsprechende Tests durchzuführen. Man weiß schon lange, dass Virusbestandteile in Aerosolen transportiert werden können. Lebensfähig wurden sie nun erstmals von Forschern in Florida nachgewiesen.

Auch beim Spülen auf der Toilette können Aerosole aufgewirbelt werden. Nützt es etwas, den Deckel runterzuklappen?

Der Deckel schließt nicht dicht ab, ich würde aber doch sagen, dass es sinnvoll ist. In Asien, wo man in Sachen Seuchenbekämpfung teilweise ein Stück weiter ist, ist das Schließen des Klodeckels absolute Pflicht. Natürlich gehört auch die entsprechende Handhygiene dazu.

Sind Aerosole so spannend, weil sie die unsichtbare Virusgefahr verkörpern?

Es ist natürlich kein schöner Gedanke, dass wir permanent von ihnen umgeben sind. Wenn man Hygieneregeln einhält und das Lüften bedenkt, kann man das Risiko aber kleinhalten. Ausbrüche bei guter Luftqualität gibt es kaum, nur bei sehr langer Aufenthaltsdauer.

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