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Sars-CoV-2 in Aerosolen : Was wissen wir über die Ansteckung in Räumen?

Probanden eines Großversuchs der Universitätsmedizin Halle/Saale sitzen in der Arena Leipzig. Bild: dpa

Das Ansteckungsrisiko nimmt zu, soviel ist klar. Aber warum eigentlich steckt man sich in der kalten Zeit eher an? Aerosolforscher haben mit Gerüchten aufgeräumt und die Fakten sortiert – und treten dabei auch der Weltgesundheitsorganisation auf die Füße.

          7 Min.

          Die Politik braucht es, die Wissenschaft will es auch: mehr Einsicht und Klarheit über Ansteckungsrisiken in der Pandemie, und zwar auch, wenn es um längst geläufige Dinge geht wie die Wirkung von Masken, Abstand und Hygiene. Was schützt mich und was andere? Was ist Unsinn, und was ist bloß Gerücht? Eine internationale Gruppe von Aerosolforschern und Ingenieuren, teilweise selbst in der Covid-19-Forschung aktiv, hat sich zusammengefunden und in einem bemerkenswerten Papier, das online in sehr vielen unterschiedlichen Sprachen verfügbar ist, die drängendsten Fragen zur Coronavirus-Übertragung aufgegriffen. Die Antworten enthalten einige Überraschungen. Sie rücken nämlich auch viele der in sozialen Netzen und selbst von Gesundheitsbehörden wie der Weltgesundheitsorganisation (WHO) verbreiteten Botschaften in ein anderes Licht. Das betrifft speziell die Frage der Übertragung durch Aerosole und damit einen der wichtigsten Aspekte der Virenübertragung in Innenräumen in der kalten Jahreszeit.

          Joachim Müller-Jung

          Redakteur im Feuilleton, zuständig für das Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Lange galt die Aerosol-Übertragung als fraglich, von der Nationalen Gesundheitskommission in Peking war sie schon vor einem halben Jahr explizit erwähnt worden. Doch viele Wissenschaftler rund um die Welt, auch die WHO und die amerikanische Gesundheitsbehörde (Center for Disease Control and Prevention), sind trotz zahlreicher Beobachtungsstudien und experimenteller Belege offenbar noch immer nicht hundertprozentig überzeugt, dass die Ansteckung durch unsichtbare, virushaltige Partikeln aus dem Atemtrakt von Infizierten in vielen Fällen – etwa den entscheidenden „Superspreader“-Ereignissen – die wichtigste Ansteckungsquelle für Sars-CoV-2 überhaupt ist. Die Folge: Regelmäßig hagelt es heftige Debatten im Netz, die die Konfusion oft nur noch vergrößern.   

          In dem gemeinsamen Dokument der Aerosolexperten, das als Fragekatalog angelegt ist, wird in der Hinsicht vieles geradegerückt.  Ausgangspunkt sind jeweils die vorliegenden wissenschaftlichen Evidenzen. Wer wissen will, warum Innenräume und erst recht ungelüftete, beheizte Innenräume, und Menschenmengen in den nächsten Wochen und Monaten noch viel mehr zum Problem werden könnten, findet hier Antworten, denen neueste (und einige sehr alte, gültige) Forschungsergebnisse zugrunde liegen.

          Wir haben einige Fragen zusammengefasst:

          Warum sind Aerosole plötzlich so wichtig für die Übertragung von Sars-CoV-2?

          Weil nach Überzeugung der Aerosolforscher lange ein falscher Eindruck über die Rolle der Aerosole vermittelt wurde – auch von den wichtigsten Gesundheitsbehörden und Virologen. Die Vorstellung sei jedenfalls für Sars-CoV-2 falsch, dass die meisten Ansteckungen durch Tröpfchen geschehen. Das hat auch historische Gründe, die von den Wissenschaftlern in ihrem FAQ-Papier ausführlich beschrieben werden. Tröpfchen sind wie Aerosole Partikel von Speichel und Atemflüssigkeit, die allerdings überwiegend größer als hundert Mikrometer (0,1 Millimeter) groß sind und  von infizierten Personen beim Husten, Niesen und in geringerem Maße beim Sprechen ausgestoßen werden. Sie fliegen ballistisch (wie ein Projektil) durch die Luft, wie im berühmten Videospiel „Angry Birds“. Sie infizieren durch Aufprall auf Mund, Nasenlöcher oder Augen. Wenn sie jemanden nicht treffen, fallen sie in ein bis zwei Meter zu Boden. Aerosole dagegen sind kleiner als 100 Mikrometer und können von zehn Sekunden bis zu einigen Stunden in der Luft bleiben. Sie können auch längere Strecken zurücklegen. Im Detail variieren die Größe der Aerosole und die Menge des ausgeatmeten Virus mit dem Infektionsstadium und von Person zu Person. Lange hatte man gedacht, dass Aerosolpartikel, die länger in der Luft schweben können, kleiner als 5 Mikrometer sein müssen. Die Aerosolforscher korrigieren ausdrücklich diesen Fehler, denn klar ist inzwischen, dass mit Viren beladene Aerosole von zehn Mikrometer und größer je nach Luftströmung sehr wohl stundenlang im Raum schweben können. Im Detail variieren die Größe der Aerosole und die Menge des ausgeatmeten Virus natürlich mit dem Infektionsstadium und von Person zu Person. Sie variieren auch mit der individuellen Aktivität, wobei viel weniger durch Atmen und viel mehr durch Sprechen, Singen, Schreien und (sehr wahrscheinlich) Aerobic-Übungen entstehen. Insgesamt muss man den Forschern zufolge davon ausgehen, dass die Lebensdauer circa ein bis zwei Stunden bei typischer Raumtemperatur ist: „Wenn Sie morgens um 8 Uhr in ein Büro kommen, wenn die Leute am Vortag um 17 Uhr abgereist sind, haben alle Viren ihre Infektiosität verloren.“

          Kritiker fragen oft: Wenn Covid-19 tatsächlich durch Aerosole übertragen wäre, wäre es dann nicht wie Masern hoch übertragbar?

          Ein Mythos. Nicht nur hochinfektiöse Viren wie Masern-Erreger werden durch Aerosole übertragen, sondern auch weniger leicht übertragbare wie die Grippe werden wenigstens teilweise (und in unterschiedlichem Ausmaß) durch Aerosole übertragen.

          Wie steckt man sich am Leichtesten an – und wo steckt man andere leicht an?

          All dies erleichtert die Übertragung: Drinnen, überfüllt, geringe Belüftung, unmittelbare Nähe, lange Dauer, sprechen, singen, schreien, schwer atmen. Fast alle bekannten, dokumentierten und nachverfolgten „Superspreader“-Ereignisse fanden in Innenräumen statt. Vier von fünf Sars-CoV-2-Infektionen sind statistisch gesehen auf solche hochinfektiösen Überträger zurückzuführen. Nicht jede Person ist gleich oder dauernd hoch ansteckend. Vielmehr gibt es bestimmte – von außen nicht erkennbare – hochinfektiöse Phasen. Die Erkrankten müssen auch keineswegs husten oder niesen, sie müssen auch nicht zwangsläufig andere Covid-19-Symptome zeigen. Die größte Infektiosität beginnt vielmehr schon ein bis zwei Tage vor den ersten Symptomen – auch ein Grund, warum die Forscher den Hauptverdacht der Übertragung auf Aerosole lenken.

          Ist Abstandhalten auch in Innenräumen sinnvoll?

          Hier sind die Aerosolforscher nicht eindeutig, beziehungsweise sie machen es von der konkreten Situation abhängig. Ebenso wie das Maskentragen (siehe unten) verringern größere Abstände grundsätzlich das Risiko der Übertragung, beseitigen es aber nicht. Aerosole sind am stärksten in der Nähe desjenigen konzentriert, der ohne Maske laut spricht oder singt.  Es ist nach dem Dafürhalten der Aerosolexperten „sehr unwahrscheinlich“, dass es zu einer Infektion kommt, wenn Sie hier oder da einen Hauch von Atem ausatmen. Die Zeit, die Sie in unmittelbarer Nähe oder in einem gemeinsamen Raum mit einer infizierten Person verbringen, wirkt sich darauf aus, wie viel Virus man tatsächlich einatmet, was das Infektionsrisiko bestimmt. In dem Papier heißt es: „Soweit wir wissen, gibt es keine eindeutige Zeitspanne, aber sie scheint in der Größenordnung von Minuten zu liegen.“ Die von vielen Gesundheitsbehörden genannten 15 Minuten Gespräch, die zu einer Infektion führen können, halten die Wissenschaftler jedenfalls für mehr oder weniger willkürlich gewählt.

          Spielen Temperatur und Feuchtigkeit im Raum eine Rolle?

          Grundsätzlich ja. Die Viren mögen es eher kalt und trocken. Sie überleben bei höheren Temperaturen weniger gut. Höhere Temperaturen verringern aber auch die relative Luftfeuchtigkeit, und niedrige Luftfeuchtigkeit führt zu einem erhöhten Überleben des Virus. Trockenere Luft erleichtert also die Übertragung, weil die virenbeladenen Aerosole Feuchtigkeit abgeben und deshalb länger im Raum schweben und sich aufkonzentrieren können. Für Innenräume, die in einem komfortablen Bereich bleiben sollen, heißt das, dass man am besten die Umgebungstemperatur nicht groß ändert. Trockenere Luft macht die Menschen allerdings auch anfälliger für Infektionen, weswegen die Experten zum Befeuchten der Luft zwar nicht dringend raten, weil der Effekt von Lüften und Filtern (siehe unten) sehr viel größer ist, wer allerdings schon Luftbefeuchter hat und sich damit wohler fühlt, kann diese begrenzt benutzen. Die Forscher warnen allerdings vor der Gefahr von Schimmelbildung.  

          Forschung an der TU Berlin, wo die Verteilung der Aerosole unter anderem beim Sprechen dokumentiert wird.
          Forschung an der TU Berlin, wo die Verteilung der Aerosole unter anderem beim Sprechen dokumentiert wird. : Bild: TU Berlin/Hermann-Rietschel-Institut

          Wie wichtig ist die Belüftung?

          Sehr wichtig. Belüftung heißt: Innenluft mit Außenluft zu verdünnen. Ein Ventilator, der die Luft im Raum bewegt, „mischt“, ist aber keine Belüftung. Die Belüftung ist nützlich, da potentiell virusbeladene Luft in Innenräumen durch virusfreie Luft von außen verdünnt wird. Alle Superspreader-Ereignisse waren in schlecht belüfteten Räumen aufgetreten, ob in Bars, Hallen, Flugzeugkabinen oder Zügen. Dagegen wurden bisher keine gravierenden Übertragungen in japanischen Zügen festgestellt, in denen wenig geredet wird und die gut gelüftet sind. Die Belüftungsrate kann durch Fenster oder Luftfilteranlagen geregelt werden, die Belüftungszeit zu berechnen ist möglich und wird von den Aerosolforschern in ihrem Text aufgezeigt. Auch die unterschiedlichen Möglichkeiten, künstlich mit Geräten die Luft zu filtern, wird beschrieben. Auch tragbare und mobile Luftfilter sind nützlich. Die Untersuchung von Klassenzimmern, Büros usw. mit einem einfachen Kohlendioxid-Messgerät kann hilfreich sein, um festzustellen, welche die schlechteste Belüftung aufweisen, und um die Maßnahmen dort zu priorisieren. Wenn Außenluft in einen Innenraum gelangt, vermischt sie sich mit der bereits in Innenräumen befindlichen Luft.

          Wie lange dauert es also, aerosolbeladene Luft aus Innenräumen durch Außenluft zu ersetzen?

          Das hängt von der Raumluft ab. In Wohngebäuden werden wahrscheinlich 95 Prozent der Innenluft in einem Zeitraum von 30 Minuten durch Außenluft ersetzt. In öffentlichen Gebäuden kann ein 95-prozentiger Austausch zwischen 12 Minuten und 2 Stunden dauern. In einem Krankenhaus kann ein 95-prozentiger Ersatz bis zu 5 Minuten dauern.  

          Hilft keimtötendes UV-Licht?

          Durchaus. Die Effektstärke ist unklar, aber die Aerosolforscher halten es für sehr plausibel, dass im Raum schwebende virenbeladene Partikel damit großteils unschädlich gemacht werden können.

          Funktionieren Masken auch in Innenräumen, um die Aerosolausbreitung zu bremsen?

          Ja definitiv. Natürlich hängt die Schutzwirkung vom Material und von der Passgenauigkeit ab, aber grundsätzlich sind Masken für die Aerosolforscher drinnen wichtig, wenn die Abstände nicht einhaltbar sind und man sich länger gemeinsam im Raum aufhält. Sie unterdrücken im Idealfall die Ausbreitung von Aerosolen und bieten dank physikalischer Wirkungen den Maskenträgern selbst auch einen „nur geringfügig geringeren“ Schutz. Der Grad der Schutzwirkung hängt auch davon ab, wie viel Stoff verwendet wird. Wenn zwei oder mehr Gewebeschichten verwendet werden, kann sich der Gesamtwirkungsgrad der relevanten Aerosole auf 90 Prozent oder mehr erhöhen.

          Mit einigen Missverständnissen über Masken wird auch aufgeräumt:

          Der Popsänger Tim Bendzko tritt während eines Großversuchs der Universitätsmedizin Halle/Saale in der Arena Leipzig auf. In einem dritten Szenario sitzen die Probanden mit 1,50 Metern Abstand zueinander vor der Bühne. Rund 2200 Besucher beteiligen sich an dem Versuch unter dem Titel "Restart-19".
          Der Popsänger Tim Bendzko tritt während eines Großversuchs der Universitätsmedizin Halle/Saale in der Arena Leipzig auf. In einem dritten Szenario sitzen die Probanden mit 1,50 Metern Abstand zueinander vor der Bühne. Rund 2200 Besucher beteiligen sich an dem Versuch unter dem Titel "Restart-19". : Bild: dpa
          • „Masken funktionieren nicht, weil das Virus viel kleiner ist als die Poren der Maske.“ Erstens wird nicht angenommen, dass das Virus in der Luft „nackt“ ist. Dies ist ein Missverständnis. Masken sind nur Filter, die wir tragen. Filter können Aerosole erfassen, die viel kleiner als die Porengröße sind.  
          •  “Masken funktionieren nicht.“ Zu sagen, dass Masken nicht funktionieren, um einen Teil der Aerosole (die entweder eingeatmet oder ausgeatmet werden) zu entfernen, widerspricht der Grundphysik. Es ist, als würde man sagen, wenn man einen Mantel anzieht, fühlt man sich nicht wärmer. Wenn man einen Mantel anzieht, wird der Wärmefluss vom Körper teilweise behindert. Auf die gleiche Weise behindert eine Maske den Partikelfluss, indem sie viele von ihnen einfängt. Es gibt keine andere Möglichkeit. Die tatsächliche Effizienz hängt natürlich davon ab, wie gut das Maskenmaterial als Filter ist und wie gut die Maske passt.
          • "Masken schützen nur vor ballistischen Tröpfchen, nicht vor Aerosolen." Auch dies ist ein weiteres Missverständnis. Masken bieten immer einen teilweisen Schutz gegen ausgeatmete und inhalierte Aerosole, wobei der Schutz von der Qualität des Maskenmaterials, der Passform (keine Lücken zwischen Maske und Gesicht) und der Größe der Aerosole abhängt (siehe oben).

          Kann man sich beim Vorbeilaufen infizieren?

          Es scheint mindestens einige Minuten zu dauern, bis man sich an einer infektiösen Person angesteckt hat. Obwohl es nicht unmöglich ist, gibt es den Forschern zufolge keine Hinweise darauf, dass Sars-CoV-2 übertragen wurde, wenn Menschen im Freien aneinander vorbeigingen.  Die Experten empfehlen deshalb zu jeder Zeit eine Maske zu tragen, wenn Innenräume lange Zeit gemeinsam genutzt werden, im Freien hauptsächlich in überfüllten Bereichen.

            

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