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Prof. Dr. med. Gratiana Steinkamp
Dipl.-Psych. Dr. Gerald Ullrich

Aerosolbelastung im Raum: CO2-Messung als Orientierungshilfe

asd

Coronaviren werden vor allem durch Tröpfchen und Aerosole übertragen. Das kann in ungelüfteten Innenräumen zum Problem werden, zum Beispiel in Klassenzimmern oder in Besprechungsräumen. Wenn eine infizierte Person winzige Aerosoltröpfchen ausatmet, die Viren enthalten, kann sie andere anstecken. Der Berliner Aerosol-Forscher Martin Kriegel hat einen pragmatischen Vorschlag gemacht, wie man merkt, dass zu viele Aerosole im Raum schweben: Man misst die Kohlendioxid-Konzentration in der Luft als Anhaltspunkt für die Aerosolbelastung. Dies beschreibt ein lesenswerter Beitrag von Karin Truscheit in der Frankfurter Allgemeine Zeitung [1].

Doch zunächst zum Hintergrund. Trockene Luft besteht fast ausschließlich aus Stickstoff (78 Volumen-Prozent) und Sauerstoff (21%). Andere Gase sind nur in Spuren enthalten, wie Kohlendioxid (CO2), das nur einen winzigen Anteil von 0,04 % ausmacht. Meist drückt man diesen Wert in millionsten Teilchen aus und spricht von einer Konzentration von 400 ppm (parts per million). Bedeutend mehr CO2 enthält die Luft, die man ausatmet, denn hier ist mit 4% hundertmal mehr CO2 enthalten als in der Einatemluft (Sauerstoff macht in der Ausatemluft nur noch 16% aus). Bei jedem Ausatmen gelangt Kohlendioxid in die Raumluft, sodass mit der Zeit die Konzentration von CO2 im Raum ansteigt. In Ruhe atmet ein Erwachsener pro Stunde etwa 400 l Luft aus, die insgesamt 16 Liter CO2 enthält.

In Nordrhein-Westfalen haben Forscher in einer aufwändigen Studie ermittelt, wie beim Schulunterricht die CO2-Konzentrationen in Klassenzimmern anstiegen [2]. Zu Beginn der Schulstunde enthielt die Raumluft durchschnittlich 600 ppm CO2, nach einer Stunde waren es jedoch schon 2.000 ppm. Je älter die Schüler, desto höher waren die Werte. Bereits nach 25 Minuten Unterricht waren CO2-Konzentrationen von 1.400 ppm erreicht und damit die Grenze für ausreichende Raumluftqualität überschritten. Systematisches Lüften reduzierte die CO2-Konzentration im Klassenzimmer deutlich und verbesserte das Wohlbefinden der Kinder.

Die Auswirkungen erhöhter Kohlendioxid-Konzentrationen über 1.500 ppm sind Müdigkeit, Konzentrationsschwäche, Schwindel oder Kopfschmerzen. Die Leistungsfähigkeit in solchen schlecht gelüfteten Räumen ist häufig reduziert. Schüler schnitten in Leistungstests schlechter ab. Das Umweltamt in Düsseldorf hat daher die Aktion »Gute Luft in Schulen« aufgelegt und stellt den Schulen kostenlos Messgeräte zur Verfügung, die den CO2-Gehalt anzeigen [3]. Springt diese Luftgüteampel von grün auf gelb um, ist die Kohlendioxid-Konzentration auf Werte über 1.500 ppm angestiegen, und man sollte das Klassenzimmer lüften.

Zurück zum Coronavirus. Experten vermuten, dass man etwa 3.000 Viren einatmen muss, um sich anzustecken. Die Berliner Forschergruppe hat errechnet, wann dieser kritische Punkt erreicht wird. Dazu betrachteten sie Räume verschiedener Größe und mit unterschiedlich vielen Menschen. In einem 20 m² Büro für zwei Personen wäre – sofern eine Lüftungsanlage die Luft zweimal pro Stunde austauscht – eine Aufenthaltsdauer von mehr als 80 Minuten rechnerisch bereits problematisch [1]. In Klassenräumen ohne Klimaanlage verteilen sich Aerosole bei geschlossenen Fenstern innerhalb kurzer Zeit.

Hier kommt die CO2-Messung zum Zug. Kohlendioxid wird genau wie Aerosole mit der Ausatemluft in den Raum abgegeben. Beim Sprechen oder Singen werden im Vergleich zur Nasenatmung sogar noch 8 bis 30 mal mehr Aerosole produziert [4]. Und da die Ausatemluft 100mal mehr CO2 enthält als die Luft im menschenleeren Raum, gibt der CO2-Gehalt eine Orientierung, wie viel potenziell virushaltige Luft in den Raum abgeatmet wurde. Solange die CO2-Werte unter 1.500 ppm liegen, ist die Aerosolbelastung noch nicht kritisch [5].

Geräte zur CO2-Messung kann man für wenig Geld kaufen, und sie sind einfach zu bedienen. Wenn es gelingt, die CO2-Konzentration im grünen Bereich unter 1.500 ppm zu halten, schlägt man damit zwei Fliegen mit einer Klappe: die gute Luftqualität verbessert das Wohlbefinden und verringert das Risiko einer Ansteckung mit dem Coronavirus.

Auch Experten der Harvard-Universität empfehlen CO2-Messgeräte für Klassenzimmer [6]. In ihrem umfassenden Ratgeber zum Wiedereröffnen von Schulen in Corona-Zeiten regen auch diese Experten an, die CO2-Konzentration zu messen, um einen Anhaltspunkt für die Luftqualität zu erhalten.

Quellen

1      Truscheit K. Wie merkt man, dass zu viele Aerosole im Raum sind? Frankfurter Allgemeine Zeitung 2020; (2020-07-23)

2      Neumann H-D, Buxtrup M. Beurteilung der CO2-Konzentration in Klassenräumen. Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft 2014; 74 (6): 235–244

3      Umweltamt Landeshauptstadt Düsseldorf. Gute Luft in Schulen – Richtiges Lüften in Klassenräumen. Im Internet: www.duesseldorf.de​/​fileadmin/​Amt19/​umweltamt/​publikationen/​flyer_​lueften_​web.pdf; Stand: 29.07.2020

4      Hartmann A, Mürbe, Kriegel, Lange, Fleischer. Risikobewertung von Probenräumen für Chöre hinsichtlich virenbeladenen Aerosolen. Berlin. Im Internet: dx.doi.org​/​10.14279/​depositonce-10372; Stand: 10.07.2020

5      Hartmann A, Kriegel M. Risikobewertung von virenbeladenen Aerosolen anhand der CO2-Konzentration. Berlin (2020-07-16). Im Internet: dx.doi.org​/​10.14279/​depositonce-10361.2

6      Jones E, Young A, Clevenger K, Salimifard P, Wu E, Lahaie Luna M, Lahvis M, Lang J, Bliss M, Azimi P, Cedeno-Laurent, J., Wilson, C., Allen J. Healthy Schools: Risk Reduction Strategies for Reopening Schools (2020-06). Im Internet: Harvard-Healthy-Buildings-Program-Schools-For-Health-Reopening-Covid19-June2020.pdf

3 Comments

  1. Diese gut verständlichen Informationen sind nützlich! Ich werde sie vielfach teilen! Mehr davon!
    Vielen Dank!

  2. Katharina Kaschny

    2. August 2020 at 8:56

    Es ist so hilfreich, gut recherchierte, sachliche Informationen und lösungsrorientierte Ideen für den Umgang mit Covid-19 zu bekommen. Herzlichen Dank!

  3. Wolfgang Ullrich

    31. Juli 2020 at 18:50

    Mal wieder ein leuchtendes Beispiel für Prägnanz und Informationstiefe, vielen Dank!

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