Corona-Risiko im Klassenzimmer

Grafik eines Klassenzimmers mit Lehrer und 9 Schülern. Der Raum ist 7x8 Meter groß und 3 Meter hoch. Ein Timer zeigt 0 Sekunden an.

Im Klassenraum wird eine Person hervorgehoben.

Über der hervorgehobenen Person steigen Aerosole, die sie ausatmet zur Decke.

Die Aerosole verbreiten sich im Raum, einige Meter um die Person herum.

Inzwischen hat sich der ganze Raum mit Aerosolen gefüllt.

Die Person wird in einer anderen Farbe hervorgehoben, denn anstatt zu atmen, nießt sie nun. Die Partikel verteilen sich vor ihr bis zu 3 Meter im Raum.

Wie schnell sich Aerosole in einem Klassenzimmer verbreiten, zeigt dieses Szenario der TU Berlin.

Das Fenster ist gekippt, eine Person sitzt still im Raum und atmet durch die Nase. Draußen ist es ungefähr so warm wie drinnen.

Nach ein paar Sekunden sind die ausgeatmeten Aerosole bereits durch die Wärme, die der Körper abgibt, zur Decke gestiegen.

Nach einer Minute haben sie sich schon drei Meter um die Person verbreitet.

Bereits nach zwei Minuten haben sich die Aerosole aus der Atemluft im gesamten Raum verteilt.

Bei einem kräftigen Nieser stößt die Person vermehrt größere Tröpfchen aus. Diese können bis zu drei Meter geschleudert werden, sinken aber recht schnell ab.

Eine grafische Gegenüberstellung von Aerosolen und Tröpfchen. Das Aerosol ist um ein zehnfaches kleiner als das Tröpfchen.

Grafische Darstellung des Verhaltens von Aerosolen und Tröpfchen. Das Tröpfchen sinkt ab, während das Aerosol schwebt.

Aerosole und Tröpfchen werden beide beim Sprechen, Husten und Niesen ausgestoßen. Doch sie verhalten sich unterschiedlich.

Wie das Szenario im Klassenzimmer gezeigt hat, fallen Tröpfchen schneller zu Boden, wohingegen Aerosole in der Luft schweben und sich mit der Luftströmung bewegen. Tröpfchen können aber durch Verdunstung auch zu Aerosolen werden.

Doch wie sich Aerosole und Tröpfchen verbreiten, ist nicht immer gleich. Das ist abhängig von den räumlichen Bedingungen.

Wie hoch ist die Ansteckungsgefahr für die Personen im Raum?

Eine kürzlich erschienene Studie der University of Florida* zeigt, dass sich auch in Aerosolen lebende SARS-CoV-2-Viren befinden können.

^{_{*Preprint: Begutachtung anderer Forscher und Forscherinnen noch ausstehend.}}

Superspreader-Events, bei denen wenige Personen viele weitere über eine große Distanz anstecken, sprechen auch dafür, dass eine Übertragung mittels Aerosolen möglich ist.

Ob sich eine Person anstecken kann, hängt unter anderem von der minimalen Infektionsdosis ab – also der Anzahl der Viren, die zu einer Infektion führen. Diese ist laut WHO bei SARS-CoV-2 noch nicht bekannt.

Grafische Darstellung: Das gleiche Klassenzimmer wie zuvor. Das Fenster ist geschlossen, im gesamten Raum schweben Aerosole in einer geringen Dosis.

Das Klassenzimmer gefüllt mit Aerosolen ist zu sehen. Die Dosis der Aerosole ist angestiegen.

Die Dosis der Aerosole ist noch weiter angestiegen. Nun schweben auch Viren mit im Raum. Eine Uhr zeigt 3 Stunden an.

Das Fenster ist nun geöffnet. Die Aerosolpartikel vermischen sich mit Frischluft und gelangen nach draußen.

Eine wichtige Rolle spielt auch die Aufenthaltsdauer im Raum: Je länger man im Raum bleibt …

… und je länger eine infizierte Person diesen Raum mit virenbelasteten Aerosolen füllt, desto höher die Ansteckungsgefahr. Denn Forscherinnen und Forscher aus den USA konnten beweisen, dass das infektiöse Virus auch nach drei Stunden noch in den Aerosolen zu finden war.

Zudem ist eine Ansteckung auch davon abhängig, wie viele infizierte Personen im Raum sind und wie viele Viren sie ausstoßen.

Ebenfalls relevant ist, ob sich die infektiösen Aerosole im Raum ansammeln oder die Konzentration rechtzeitig durch Frischluftzufuhr vermindert wird.

Was hilft gegen die Aerosolübertragung?

Einer Infektion über Aerosole kann man vorbeugen, indem man regelmäßig und stark lüftet.

Am schnellsten geht das mittels Durchzugs. Leider ist das nicht in allen Gebäuden möglich. Auch Stoßlüften bei weit geöffnetem Fenster ist wirksam, gekippte Fenster hingegen weniger.

Besser noch: Lüftungsanlagen. Sie sorgen automatisiert für die bestmögliche Qualität der Raumluft.

Da Tröpfcheninfektionen nach wie vor ein Hauptübertragungsweg sind, ist auch das Abstandhalten und Maskentragen weiterhin wichtig. Dadurch lässt sich der Kontakt mit größeren Tröpfchen vermeiden. Es hilft auch dabei, dass sich Aerosole auf ihrem Weg zu einer Person noch mit der Raumluft verdünnen können.

Quellen:
Hermann-Rietschel-Institut, TU Berlin; Prof. Dr. Martin Kriegel, Leitung Hermann-Rietschel-Institut, TU Berlin; Lednicky, A., et al. (2020). Viable SARS-CoV-2 in the air of a hospital room with COVID-19 patients.; Morawska, L. (2009). Size distribution and sites of origin of droplets expelled from the human respiratory tract during expiratory activities.; Drossinos, Y., et al. (2020). What aerosol physics tells us about airborne pathogen transmission.; Prof. Dr. Ulrike Protzer, Direktorin am Institut für Virologie, Helmholtz München; Dr. med. Jürgen Rissland, Leitender Oberarzt am Institut für Virologie, Universitätsklinikum des Saarlandes; van Doremalen N., et al. (2020) Aerosol and Surface Stability of SARS-CoV-2 as Compared with SARS-CoV-1.; Tang, J.W., et al. (2006). Factors involved in the aerosol transmission of infection and control of ventilation in healthcare premises.; Guenther, T., et al. (2020). Investigation of a superspreading event preceding the largest meat processing plant-related SARS-Coronavirus 2 outbreak in Germany.; Hammer, L., et al. (2020). High SARS-CoV-2 Attack Rate Following Exposure at a Choir Practice — Skagit County, Washington, March 2020.; Mittal, R., et al. (2020). The flow physics of COVID-19.; Robert Koch-Institut; Umweltbundesamt; Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e.V.

Redaktion:
Jennifer Werner
Lucas Eiler

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