[Update] So breitet sich das SARS-CoV-2-Virus in der Raumluft aus

Gemeinsam mit anderen wissenschaftlichen Instituten in Deutschland haben die Wissenschaftler die Infektionen bei Tönnies, einem der größten Fleischverarbeiter in Deutschland, untersucht. Dort hat sich eine große Zahl von Mitarbeitern mit dem Virus infiziert. Bisher war unklar, wie dies möglich war. Die Untersuchung ergab, dass nicht alle Leiharbeiter dafür verantwortlich waren.

Die Forscher stellten fest, dass ein Mitarbeiter in einem der Schlachthöfe einen Kollegen infizierte, der acht Meter entfernt arbeitete. Die Umweltbedingungen waren der Hauptfaktor dafür.

„Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Bedingungen des Zerlegebetriebs – also die niedrige Temperatur, eine geringe Frischluftzufuhr und eine konstante Luftumwälzung durch die Klimaanlage in der Halle, zusammen mit anstrengender körperlicher Arbeit – die Aerosolübertragung von SARS-CoV-2-Partikeln über größere Entfernungen hinweg förderten“, sagt Prof. Adam Grundhoff, Mitautor der Studie. Ein Mindestabstand von 1,5 bis 3 Metern dürfte daher nicht in allen Bereichen ausreichend sein.

Innovation Origins hatte bereits früher über den Verdacht deutscher Wissenschaftler berichtet, dass sich das Virus über viel größere Entfernungen verbreiten könnte als angenommen.

Hier lesen Sie den Originalartikel vom 19. Mai 2020:

Noch immer sind sich Wissenschaftler nicht einig, auf welchen Wegen sich das SARS-CoV-2-Virus genau verbreitet. Über Tröpfcheninfektion, Schmierinfektion oder auch über Aerosole (die ausgeatmete Luft) in der Atemluft. Verschiedene Virologen vertreten die These einer reinen Tröpfcheninfektion und gehen davon aus, dass man sich beispielsweise im Supermarkt nicht anstecken könne, sondern nur durch direkten Kontakt mit einem Infizierten. Mittlerweile deutet aber immer mehr darauf hin, dass das Corona-Virus viel länger in der Atemluft bleibt als bisher angenommen.

Wenn jemand hustet, spricht oder niest, stößt er einen Strahl unterschiedlich großer Tröpfchen und Aerosole aus, die sich in der Raumluft verteilen. Ist ein Mensch mit Corona infiziert, enthalten all diese Tröpfchen und Aerosole potenziell auch Viren. Forscher der TU Berlin haben nun in verschiedenen Projekten untersucht, ob und wie schnell diese Partikel zu Boden sinken, wie weit sie sich verteilen, in der Luft bleiben oder wo sie sedimentieren.

„Wir untersuchen in verschiedenen Projekten die Verweilzeit von Erregern in der Luft unter den verschiedensten Bedingungen“, sagt Prof. Dr. Martin Kriegel, Leiter des Hermann-Rietschel-Instituts an der TU Berlin. Er und sein Team „Contamination Control“ untersuchen in zwei Forschungsreinräumen und mehreren Raumluftströmungslaboren sowie einem Forschungsoperationsaal unter anderem, inwieweit die Ausbreitung des Virus von der Zusammensetzung und Größenverteilung der Partikel innerhalb der ausgeatmeten Luft abhängt. Dabei reicht die Partikelgröße von ein paar Nanometern (also einem Millionstel Millimeter) bis zu mehreren Mikrometern.

Verbreitung abhängig von Größe und Randbedingungen

„Für das Corona-Virus scheint sich herauszustellen, dass sowohl Tröpfcheninfektionen als auch die luftgetragene Übertragung, also über Aerosole, relevant sind“, stellt Martin Kriegel fest. Eine Tröpfcheninfektion geschieht über Viren, die von einem Speicheltröpfchen direkt auf die Schleimhäute eines anderen Menschen gelangen. Bei einer Infektion über Aerosole hingegen gelangen die Viruspartikel direkt in die Atemwege. Für das Verhalten von Viren in der Luft sei die Größe der Träger-Aerosole entscheidend, aber ebenso das Raumklima, die Luftwechselrate und die Art und Weise, wie gelüftet wird, erklären die Forscher. „Größere Partikel sinken schneller zu Boden. Kleinere Partikel folgen dem Luftstrom und können lange in der Luft verbleiben“, weiß Martin Kriegel.

Die Ausbreitung im Raum erfolgt laut Aussagen der Wissenschaftler in zwei Schritten. Zunächst werde durch das Husten/Sprechen/Niesen ein Strahl von Partikeln zwischen 0,01 μm bis 1500 μm erzeugt, der in die Raumluft eindringe und sich dann mehr und mehr mit dieser vermische. Dabei sei der Verlauf dieses Strahls abhängig von verschiedenen Randbedingungen: Geschwindigkeit, Turbulenz, Temperaturdifferenz zwischen dem Strahl und der Umgebungsluft sowie der Differenz der Luftfeuchtigkeit. „Nach vollständiger Vermischung des Strahls mit der Raumluft erfolgt die Verteilung“, erklärt Martin Kriegel. „Die kleineren Partikel folgen weitgehend der Raumluftströmung, während größere Partikel sukzessive zu Boden fallen. Häufig unbeachtet wird die Tatsache, dass der Mensch nur beim Niesen sehr große Partikel emittiert. Beim normalen Sprechen und Husten werden fast ausschließlich kleine Aerosole generiert.“

Die Forscher haben also auch die sogenannte Sedimentationszeit (Ablagerungszeit) von Partikeln verschiedener Größenklassen gemessen. Dabei stellte sich heraus, dass kleine Partikel (0,5 bis 3 μm) nach einer Messzeit von 20 Minuten noch immer nahezu vollständig in der Luft vorhanden waren. Es war keine oder nur eine sehr geringe Ablagerung dieser Partikel erkennbar. Von den mittleren Partikel (3 bis 10 μm) waren nach 20 Minuten noch mehr als 50 Prozent in der Luft zu finden. Und eine weitere Studie zeigte, dass sich selbst größere Tröpfchen ( größer als 60 μm) unter bestimmten Umständen weit im Raum ausbreiten können. „Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn die Partikel im Auftriebsstrom von Wärmequellen (zum Beispiel von einer Person) emittiert werden. Sie steigen auf, verteilen sich horizontal und fangen erst dann an, sich abzulagern. Eventuelle horizontale Luftbewegungen verstärken den Verbreitungseffekt noch“, so Martin Kriegel.

Simuliertes Büro

Im Hinblick darauf, dass im Rahmen der Lockerungen immer mehr Menschen das Home Office aufgeben und wieder in ihre Büros zurückkehren werden, haben die Forscher die Partikelausbreitung in einem mit vier Personen besetzten Büro mit und ohne maschineller Lüftung simuliert. „Dabei zeigt sich, dass gerade kleinere Partikel unter 50 μm sich ohne eine maschinelle Lüftung weit im Raum verbreiten und lange verweilen. Im Gegensatz dazu breiten sich Partikel zwischen 5 und 20 μm in einem Raum mit maschineller Lüftung weniger weit aus und werden zu einem Großteil abgeführt“, summiert Martin Kriegel.

Die entscheidenden Fragen, die die Wissenschaftler als nächstes klären wollen, seien, „wie groß SARS-CoV-2-Partikel sein müssen, um noch infektiös zu sein und wie die Verweildauer dieser Partikelgröße durch gezielte Zu- und Abluftanlagen oder auch einfaches Belüften von Räumen beeinflusst werden kann“, betont Kriegel. „Dabei spielt auch das Raumklima eine Rolle, denn die Aerosole werden durch Verdunstung sehr schnell kleiner und verhalten sich dann anders. Ganz grundsätzlich kann man festhalten, dass bei typischen Luftwechselraten in Wohn- und Bürogebäuden die Erreger über Stunden im Raum verbleiben. Die Sinkgeschwindigkeit und auch die Lufterneuerung dauern sehr lange. Jede Erhöhung der Außenluftzufuhr ist daher generell sinnvoll.“