Luftbefeuchtung und Verdunstungskühlung

Studie Übertragung von Grippe-Viren durch die Luft

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Dr. med. Walter Hugentobler / FMH Allgemeine und Innere Medizin

Ergänzend zu den aktuellen Pandemiemaßnahmen könnte zusätzliche Luftbefeuchtung mit Schwerpunkt in Krankenhäusern das Ausbreitungsrisiko von Coronavirus 2019 weiter reduzieren.

Die chinesischen Gesundheitsbehörden haben zeitnah über neu aufgetretene Krankheits- und Todesfälle berichtet und arbeiten eng mit der WHO zusammen. Dass die Lage als sehr ernst eingestuft wird, beweisen die einschneidenden Reisebeschränkungen, die zwischenzeitlich mehr als 50 Millionen Menschen betreffen. Diese überaus drastischen Maßnahmen sind beispiellos in der neueren Geschichte der Epidemie- und Pandemiebekämpfung. Ihre Wirkungen und mögliche Nebenwirkungen können aktuell noch nicht abgeschätzt werden.

Das neue Coronavirus 2019-nCoV, dessen genetischer Code bereits entziffert und offen kommuniziert wurde, ist nahe verwandt mit dem SARS-Virus. Laboratorien weltweit konnten mit diesen Informationen Tests für den Virusnachweis entwickeln. Das Virus soll auf einem offenen Fleischmarkt in Wuhan, auf dem auch lebende Wildtiere angeboten werden, auf Menschen übertragen worden sein und verbreitet sich nun von Mensch zu Mensch weiter. Es verursacht bei einem Teil der Befallenen grippale Symptome, wie Husten und Atembeschwerden. Auf Röntgenbildern ist eine nicht behandelbare Lungenentzündung erkennbar, die zum Tod führen kann. Beunruhigend ist die Tatsache, dass im Vergleich der aktuellen Epidemie mit der SARS-Pandemie 2002/2003 sowohl die zeitliche als auch die räumliche Ausbreitung im aktuellen Fall deutlich rascher abläuft.

Die Kombination von Forschungsergebnissen über die Resistenz von Coronaviren gegenüber Luftfeuchtigkeit und Temperatur mit Daten zur SARS-Pandemie und den MERS-Epidemien (beide verursacht durch Varianten des Coronavirus) ergibt jetzt interessante, neue Erkenntnisse. Sowohl das Überspringen der Speziesgrenze Tier-Mensch als auch die Übertragung von Mensch zu Mensch wird offensichtlich durch jeweils typische Kombinationen von Feuchtigkeit und Lufttemperatur ermöglicht, respektive blockiert. Es ist bekannt, dass sich Coronaviren vor allem innerhalb wildlebender Säugetiere und Vögel ausbreiten können. Diese Tiere werden in China auch domestiziert und in offenen Markthallen lebend zum Kauf und anschließendem Verzehr angeboten.

Die Überlebenszeiten von SARS- und MERS-Coronaviren auf unbelebten Oberflächen und als infektiöse Tröpfchen in der Luft wurden bereits mehrfach und umfassend untersucht. Es zeigte sich wiederholt ein identisches Muster. Sehr tiefe Temperaturen und Luftfeuchtigkeit ermöglichen lange Überlebenszeiten der Viren auf Oberflächen und in der Luft. Auch bei mittleren Temperaturen von 20 bis 30°C war die Überlebenszeit lang – allerdings nur, wenn die Luft trocken war. Sehr hohe Temperaturen (> 30°C) inaktivieren die Coronaviren. Dies ist der Grund, weshalb die wiederholten MERS-Epidemien auf der Arabischen Halbinsel ausschließlich in den kühleren Wintermonaten erfolgten. Es ist zu erwarten, dass auch das aktuelle Coronavirus 2019 ein ähnliches Verhalten gegenüber Luftfeuchtigkeit und Temperatur aufweist.

Das Überspringen der Speziesgrenze muss im Freien geschehen, dort wo sich infektiöse Tiere aufhalten und der Mensch mit ihnen in Kontakt kommt. Die Weiterverbreitung des Virus von Mensch zu Mensch erfolgt jedoch dort, wo sich Menschen überwiegend (ca. 90 % ihrer Lebenszeit) aufhalten und ihre Kontakte pflegen, also praktisch ausschließlich in Gebäuden und in öffentlichen Verkehrsmitteln. Dabei muss bedacht werden, dass sich Innenraum- und Außenklima wesentlich unterscheiden, wenn aufgrund tiefer Außentemperaturen in den Gebäuden geheizt wird. Das Resultat sind Komforttemperaturen von 20 bis 24°C verbunden mit unnatürlich tiefer Luftfeuchtigkeit.


Warum in den Wintermonaten die Übertragungssituation in Zentral- und Südchina für Coronaviren ideal ist? (siehe Tabelle).
Im winterlichen China herrschen in den offenen Markthallen für den Fleischverkauf optimale tiefe Temperaturen für eine Übertragung Tier-Mensch. Für die Übertragungsbedingungen von Mensch zu Mensch sind, wie bereits ausgeführt, die Innenraumbedingungen entscheidend. In Zentral- und in Südchina liegen im Winter die Außentemperaturen in einem Bereich, der das Beheizen der Häuser erfordert. Die Temperaturen liegen somit in den Häusern und öffentlichen Verkehrsmitteln zwischen 20 und 24 Grad und die Luftfeuchtigkeit in den beheizten Räumlichkeiten bei tiefen 20 bis maximal 40 %. Das sind ideale klimatische Bedingungen für ein langes Überleben von SARS-Coronaviren auf Oberflächen und in der Luft und damit auch für die Übertragung durch Kontakte und über die Luft.

Die Klimasituation im Freien, die das Überspringen der Speziesgrenze ermöglicht, kann vom Menschen nicht beeinflusst werden. Für das Innenraumklima aber ist er verantwortlich. Die entscheidenden Faktoren Temperatur, Feuchtigkeit, Luftwechselrate und Frischluftanteil lassen sich individuell regeln. Da die Komforttemperatur mit 20 bis 24°C vorgegeben ist, muss das Infektionsrisiko in Gebäuden über die Luftfeuchtigkeit und die Lüftung beeinflusst werden. Eine Anhebung der tiefen Luftfeuchtigkeit in den Gebäuden durch Befeuchtung auf rund 50 % führt zu einer Reduktion des Übertragungsrisikos. Die Steigerung der Luftwechselrate und ein erhöhter Frischluftanteil bewirken eine zusätzliche Risikoverminderung.

Die Luftbefeuchtung wirkt außerdem proaktiv gegen die Virenausbreitung durch Erkrankte, auch gegen sogenannte „Super Spreader“, noch bevor Symptome auftreten, respektive eine Diagnose gestellt werden kann. Zudem verbessert die befeuchtete Luft die Abwehrsituation der Atemwege bei gesunden Personen, durch effizientere Reinigung der Atemwege und verbesserte Immunabwehr. Die präventive Anhebung der im Winter zu tiefen Luftfeuchtigkeit in den Gebäuden ist ein kostengünstiges und wirksames Instrument zur Reduktion des Ausbreitungsrisikos, ohne Nebenwirkungen zu verursachen. Da rund 58 % der SARS-Fälle durch Übertragungen im Krankenhaus aufgetreten sind, ist von der Befeuchtung in den Krankenhäusern ein überproportional großer, positiver Effekt zu erwarten. Luftbefeuchtung kann aber auch in öffentlichen Gebäuden sowie im privaten und beruflichen Umfeld angewendet werden. Die Luftbefeuchtung gibt der Bevölkerung ein einfaches Mittel in die Hand, mit dem das aktuelle Virus aktiv bekämpft werden kann, gegen das es bis jetzt keine Impfung oder spezifisch wirksamen Medikamente gibt.


Inaktivierung von SARS Coronavirus–Surrogat TGEV
Massgebliche für die Übertragung der Viren von Mensch zu Mensch ist das Innenraumklima, wo wir uns 90% unserer Lebenszeit aufhalten. Hier erfolgen die allermeisten zwischen -menschlichen Kontakte und hier teilen wir uns die verfügbare Raumluft.
In geheizten, trockenen Räumen (20°C, 20% RF) sind im Winter ≈ 80% der Coronaviren auf Oberflächen nach einer Woche noch infektiös. Sie können von dort durch direkten und indirekten Kontakt oder durch Aufwirbelung in die Luft auf Personen übertragen werden.

Wird die Luft auf 50% befeuchtet, sind nach 2 Tagen weniger als 1% der Viren noch infektiös. Dadurch reduziert sich das Übertragungsrisiko erheblich.

Inaktivierung von SARS Coronavirus–Surrogat TGEV bei Raumtemperatur 20°C und bei unterschiedlicher Raumluftfeuchte von 20% (Abb. 1), 50% (Abb. 2) und 80% (Abb. 3). Schnellste Inaktivierung bei 50% r.F. (- 2.5 log10 in 2 Tagen).

Wissenschaftliche Studie „Effects of Air Temperature and Relative Humidity on Coronavirus Survival on Surfaces“
Diese Studie zeigt deutlich, dass die Aufrechterhaltung einer mittleren Luftfeuchtigkeit in Krankenhäusern und Gesundheitseinrichtungen eine wirksame Maßnahme wäre, um das Risiko einer Übertragung von Coronaviren zu verringern.

Obwohl diese Studie einen Einblick in mögliche Maßnahmen zur Bekämpfung von SARS-CoV (dem Virus der SARS-Pandemie in den Jahren 2002/2003) geben soll, sind die Ergebnisse höchstwahrscheinlich für die Ausbreitung von COVID-19, der von SARS-CoV-2 übertragenen Krankheit, relevant, ein Coronavirus, das genetisch sehr nahe an SARS-CoV liegt.

Aufsichtsbehörden und Krankenhausdesigner müssen die verfügbaren wissenschaftlichen Erkenntnisse wie diese Studie zur Kenntnis nehmen und die Feuchtigkeitskontrolle als häufig angewandte Maßnahme zur Infektionskontrolle stärker in den Vordergrund stellen.