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Covid-19Welche Rolle Aerosole bei der Übertragung des Coronavirus spielen

Schilder an einer Einkaufspassage in Düsseldorf weisen auf Verhaltensregeln während der Corona-Krise hin (dpa-Bildfunk / Marius Becker)
Masken helfen, die Verbreitung der Aerosole zu stoppen (dpa-Bildfunk / Marius Becker)

Je länger die Forschung das Coronavirus beobachtet, desto klarer werden auch die Wege, auf denen es sich ausbreitet. Immer mehr rücken dabei die sogenannten Aerosol-Partikel in den Fokus - also mikroskopisch kleine Schwebeteilchen, die durch die Atemluft verbreitet werden.

Was sind Aerosole?

Aerosole sind feste oder flüssige Partikel, die so klein sind, dass sie kaum noch der Schwerkraft unterliegen. Diese kleinsten Teilchen sinken, anders als die beim Husten oder Niesen ausgestoßenen Tröpfchen, nicht schnell zu Boden, sondern schweben deutlich länger in der Luft - teilweise Minuten oder sogar Stunden. Also kann jemand, der nach einem Infizierten einen nicht gelüfteten Raum betritt, sich anstecken. Außerdem können Tröpfchen nicht so stark eingeatmet werden wie Aerosole. Meistens bleiben sie eher in den oberen Atemwegen, während Aerosole tief in die Lunge eindringen können.

Bei einigen Krankheiten ist bekannt, dass sie zum Teil auf diesem Weg übertragen werden, zum Beispiel Tuberkulose. Ein direkter Kontakt zu einem Infizierten ist also nicht notwendig, um sich anzustecken.

Welche Erkenntnisse gibt es dabei in Bezug auf das Coronavirus?

Zunächst spielte eine mögliche Infektion durch Aerosole kaum eine Rolle in der Betrachtung. Allerdings haben Mediziner weltweit Corona-Ausbrüche genauer analysiert. Und nach und nach stellten sie fest, dass es für zahlreiche Ausbruchsgeschehen kaum eine andere Erklärung geben konnte als eine Infektion über Aerosole.

Davon kann man allerdings erst sprechen, wenn Personen sehr weit voneinander entfernt waren und sich trotzdem infiziert haben. Ersten Hinweisen darauf gingen chinesische Forscher nach, die Infektionsketten in einem Restaurant in Wuhan nachgingen - der Stadt, in der das Virus zum ersten Mal auffällig wurde. Dort waren Gäste am Coronavirus erkrankt, die an verschiedenen, weit voneinander entfernten Tischen gesessen und auch sonst keine gemeinsamen Wege oder Begegnungen hatten.

Auch die Weltgesundheitsorganisation sieht inzwischen Aerosole als wichtigen Übertragungsweg des Virus an. Das hat zumindest mittelfristig Auswirkungen auf die Empfehlungen zum Gesundheitsschutz.

Aufenthalt in schlecht belüfteten Räumen erhöht Risiko

Das Robert Koch-Institut bezeichnet die "respiratorische Aufnahme von virushaltigen Flüssigkeitspartikeln" als Hauptübertragungsweg für SARS-CoV-2. Dabei kann es sich um größere Partikel, also um sogenannte Tröpfchen handeln, die zum Beispiel beim Husten oder beim Niesen entstehen; oder um kleinere Partikel, also Aerosole. Sie entstehen schon beim Atmen und beim Sprechen, insbesondere aber beim Schreien und Singen.

Laut RKI kann der längere Aufenthalt in kleinen oder schlecht belüfteten Räumen eine Übertragung durch Aerosole auch über eine Distanz von zwei Metern hinaus erhöhen. Diese Feststellung spielt zum Beispiel auch eine Rolle bei Überlegungen, wie beispielsweise Klassenräume besser belüftet werden können - denn das scheint ein Schlüssel zu sein, um die Aerosol-Belastung der Atemluft zu verringern.

Mit dem Luftreiniger gegen Aerosole?

Ein Forschungsteam der Goethe-Universität Frankfurt hat mittels einer Studie herausgefunden, dass handelsübliche Luftfilter die Aerosol-Belastung deutlich senken können. In einem breitangelegten Experiment stellten die Wissenschaftler in einem Klassenzimmer vier Luftreiniger mit sogenannten HEPA-Filtern auf und bestimmten die Konzentration von Aerosolen in der Luft.

Das Ergebnis: Die Konzentration der Aerosole verringerte sich nach Aussage der Forschungsgruppe innerhalb einer halben Stunde um 90 Prozent. In dem Raum befanden sich 27 Schülerinnen und Schülern, Fenster und Türen seien während der Messung geschlossen gewesen. Als Referenzwert gaben die Wissenschaftler die Konzentration von Aerosolen in einem benachbarten Klassenzimmer ohne Luftreiniger an.

Übertragung im Umkreis von mehr als acht Metern

Dass Aerosole eine sehr große Reichweite und Verweildauer in der Atemluft haben, hat auch das Ausbruchsgeschehen in Schlachtbetrieben in Nordrhein-Westfalen und Niedersachsen vor Wochen gezeigt: Das Helmholtz-Institut für Infektionsforschung veröffentlichte im Juli erste Ergebnisse einer Studie über den Ausbruch in der Fleischfabrik Tönnies in Rheda-Wiedenbrück. Demnach hat ein Mitarbeiter in der Rinderzerlegung das Virus im Mai auf mehrere Personen übertragen, und zwar im Umkreis von mehr als acht Metern. Die Studie habe auch gezeigt, dass die Wohnsituation der Arbeiter keine wesentliche Rolle gespielt habe, so die Forscher.

Wie lange bleiben Aerosole in der Luft?

US-Forscher unternahmen ein Experiment, bei dem Testpersonen in einem geschlossenen Raum 25 Sekunden lang den kurzen Satz "Stay healthy!" laut wiederholen sollen. Wegen der dann gezählten Mikro-Tropfen gehen die Wissenschaftler davon aus, dass eine corona-infizierte Person beim normalen Sprechen im Schnitt pro Minute rund tausend virusbelastete Tröpfchen ausstößt, die etwa acht Minuten lang in der Raumluft schweben.

Eine weitere Studie kommt zu dem Ergebnis, dass sich die Partikel bis zu drei Stunden lang in der Luft nachweisen lassen. Allerdings experimentierten die Forscherinnen und Forscher mit künstlich hergestellten Aerosolen, die sich "grundlegend von hustenden/niesenden Patienten mit Covid-19 im normalen gesellschaftlichen Umgang unterscheidet", wie das Robert Koch-Institut hervorhebt. Ob und wie schnell Aerosole absinken, hänge auch von Faktoren wie Raumtemperatur oder Luftfeuchtigkeit ab.

Dominanter Infektionsweg über Aerosole?

Das Hermann-Rietschel-Institut der TU Berlin hat sich unter Forschungsleitung von Martin Kriegel intensiv mit der Auswirkung von Aerosolen auf das Infektionsgeschehen in der Corona-Pandemie befasst. Fazit: Die Bedeutung der Schwebeteilchen bei der Ausbreitung des Virus ist durchaus hoch.

Es gibt aber auch Stimmen, die Aerosolen eine weniger wichtige Rolle bei der Übertragung des Coronavirus beimessen: Ein Team der Harvard Medical School veröffentlichte eine Analyse, in der argumentiert wird, dass die Virus-Übertragung über Aerosole nicht der dominante Infektionsweg für das Coronavirus sein könne. So stecke ein Erkrankter weniger Menschen an als bei anderen von Aerosolen übertragenen Krankheiten, schreiben sie.

Richtiges Lüften - ist das die Lösung?

Man könne das Risiko halbieren, wenn man doppelt so viel Luft hereinbringe, sagte Kriegel bei einer gemeinsamen Pressekonferenz mit Bundesgesundheitsminister Spahn. Auch eine geringere Aufenthaltsdauer vermindere das Infektionsrisiko: "Wenn wir die halbieren, halbieren wir das Risiko auch."

"Allerdings ist die Fensterlüftung nicht verlässlich", sagte Kriegel im Interview mit dem Redaktionsnetzwerk Deutschland. Denn man wisse im Einzelfall nicht, wie viel Luft durch das Fenster gelange. Die Effektivität der Fensterlüftung hänge davon ab, wie stark der Wind draußen wehe und wie groß die Temperaturdifferenz zwischen drinnen und draußen sei.

"Viele Leute denken, wenn es drinnen kalt ist, ist die Luft frisch im Innenraum. Das stimmt nicht. Man müsste also immer in regelmäßigen Abständen die Fenster komplett öffnen. Denn durch ein gekipptes Fenster gelangt nicht wirklich viel Luft herein." Das sei vor allem nun, in der kälteren Jahreszeit, eine große Herausforderung. "Wenn man das Fenster nur fünf Minuten öffnen würde, reicht es nicht aus, um die Verunreinigungen in den Innenräumen herauszutransportieren", haben der Forscher und sein Team festgestellt.

Gefahrenquelle Schulunterricht?

Vor dem Hintergrund seiner Berechnungen und der Tatsache, dass die Schulen ebenfalls mit sinkenden Außentemperaturen zu tun haben werden, empfiehlt Kriegel: "30 Minuten Unterricht, 15 Minuten Pause. Die Pause müsste viel länger sein und es sollte kräftiger gelüftet werden. Und die Unterrichtszeiten müssten eigentlich kürzer sein." Ein einziger Infizierter in einem Raum könne alle anderen anstecken, zumal die Verweildauer in den Klassenräumen verhältnismäßig lang und die Belüftungssituation in vielen Fällen unzureichend sei.

Zudem plädiert der Forschungsleiter dringend für das durchgehende Tragen einer Maske im Unterricht: "Zwar gehen Aerosole zu 90 Prozent an den Maskenrändern vorbei, allerdings verhindern die Masken, dass mein Gegenüber meinen Atemluftstrom direkt abbekommt. Stattdessen wird der Luftstrom umgelenkt. Die Aerosole gelangen in die Raumluft, aber nicht mehr in hochkonzentrierter Form auf mein Gegenüber."

Wie gefährlich sind Flugreisen?

Im Hinblick auf Flugreisen besteht zumindest aus Sicht von Flugzeugbauern und Airlines für Passagiere kein Risiko. So betont Airbus, dass ein komplexes und geschlossenes Belüftungssystem für eine sehr saubere Luft und ein geringes Infektionsrisiko an Bord sorge. Die Luft in der Kabine werde alle zwei bis drei Minuten erneuert und entspreche der Qualität in einem Krankenhaus. Hinzu komme, dass die Luft permanent von der Decke herabströme und am Boden wieder abgesaugt werde.

Wie hoch die Ansteckungsgefahr in Flugzeugen wirklich sein könnte, ist allerdings umstritten – wegen der Nähe der Passagiere zueinander, weil die Aerosole nicht sofort abgezogen werden und weil die Klimaanlagen nur im Flugbetrieb voll arbeiten.

(Stand: 10.10. 2020)

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