Um die biologische Sicherheit öffentlicher Einrichtungen zu erhöhen, ist es von entscheidender Bedeutung zu verstehen, wie Covid-19-Kontaminationen oder andere luftgetragene Übertragungen von respiratorischen Viren in der Luft infektiös bleiben und über Stunden oder Tage in der Luft schweben.
Das Verständnis des Mechanismus der Verbreitung von Atemwegsviren in der Luft und das Wissen um deren Erfassung und Nachweis werden dazu beitragen, das Risiko einer Übertragung über die Luft durch das Belüftungssystem und/oder die Aerodynamik der Betriebsräume zu verringern.
Welches schwerwiegende Geschehnis im Jahr 2003 hat gezeigt, dass das Risiko einer Kontamination der Luft mit Atemwegsviren und insbesondere mit Coronaviren in Gebäuden nicht auf die leichte Schulter zu nehmen ist?
SARS-Coronavirus-Aerosole als Infektionsvektoren im Jahr 2003.
Bereits 2003, während der SARS-Epidemie in Hongkong, ergaben Studien, dass biologische Aerosole, die von den vorherrschenden Winden getragen werden, bei der Übertragung von SARS aus einem infizierten Gebäude in andere benachbarte Gebäude eines Gebäudekomplexes, Amoy Gardens, in Hongkong eine Rolle spielen.
Respiratorische Emissionen als Quelle der Luftkontamination durch Covid-19.
Es bedurfte der Covid-19-Pandemie, um zu verstehen, welche Rolle die respiratorischen Emissionen von symptomatischen oder asymptomatischen Sars-Cov-2-Infizierten spielen.
Ein erheblicher Teil der Atemwegspartikel, die beim Atmen, Sprechen, Singen, Niesen, Husten und Schreien freigesetzt werden, erzeugen Mikron- oder Submikron-Emissionen, die sehr lange in der Luft hängen bleiben. Aber wie lange?
Ein Video des japanischen Fernsehens NHK führt uns durch diese Partikel in der Luft und beantwortet diese Frage.
Covid-19 Luftverunreinigungen, die in einer geschlossenen Umgebung stundenlang in der Luft schweben.
Dieses Video des japanischen Fernsehsenders NHK mit englischen Untertiteln visualisiert die Mikropartikel bis zu 0,1 Mikron, die während eines Gesprächs oder beim Niesen ausgestoßen werden und durch Covid-19 kontaminiert sein können (Quelle: Video NHK Japan)
Die aerodynamische Größe der meisten Partikel, die beim Atmen freigesetzt werden, liegt zwischen 0,1 und 10 Mikrometern (1). Mikrotröpfchen, die in einer Covid-19-Kontamination in der Luft vorhanden sind, enthalten Wassermoleküle, die sehr schnell verdampfen. Durch diese Verdunstungsrate des Wassers wird die Größe dieser Mikrotröpfchen erheblich verringert, so dass sie sich in “Tröpfenkerne” verwandeln. Diese Partikeln können stunden- oder sogar tagelang im Luftstrom schweben und zu wichtigen Kontaminationsüberträgern werden.
Aber können diese Sars-Cov-2-Atemwegsemissionen in der Luft lange infektiös bleiben? Schauen wir uns an, was einige wissenschaftliche Studien ergeben haben.
Das Covid-19-Virus überlebt in Aerosolen von mehreren Stunden bis zu mehreren Tagen in geschlossenen Räumen.
Bisher fehlten Daten über das Überleben von Covid-19 in der Luft als getrocknete Tröpfchenkerne, aber dank einer US-Studie, die von einem Team von Virologen durchgeführt wurde, gibt es jetzt einen Beweis dafür. Die Tests wurden für 3 Stunden aber leider nicht länger durchgeführt (2).
Die Risiken durch über die Luft übertragene respiratorische Viren wurden lange Zeit minimiert, doch ihre Überwachung ist jetzt wichtig. Welche Luftgetragenen Atemwegsviren außer Sars-Cov-2-Varianten sollten ebenfalls in der Luft kontrolliert werden?
Andere respiratorische Viren in biologischen Aerosolen.
Doch wie können Covid-19 und andere respiratorische Viren so lange in der Luft schweben bleiben, ohne sich abzusetzen? 3 Faktoren beeinflussen den Schwebezustand von Atemwegsemissionen.
3 Faktoren, die ermöglichen virale respiratorische Emissionen in der Luft zu schweben.
Erster Faktor: Geschwindigkeit des Luftstroms kann der Sedimentationsrate der Atemwegspartikel entgegenwirken und ihre Verweilzeit in der Luft verlängern.
Zweiter Faktor: der aerodynamische Durchmesser der Partikel in der Atemluft: Je kleiner der Durchmesser, desto länger bleiben die Partikel in der Luft oder sogar für immer.
Dritter Faktor: Luftfeuchtigkeit und Temperatur können die Verdunstung der Wassermoleküle im Inneren der Atmungspartikel beschleunigen. Diese Verdunstung verringert die Größe und das Gewicht dieser emittierten Partikel, die sich in “Tröpfchenkerne” verwandeln, erheblich.
Aber was sind diese “Tröpfchenkerne”, und welche Rolle spielen sie in den Atemwegsaerosolen?
Tröpfchenkerne Hauptüberträger von Covid-19 und anderen luftübertragenen respiratorischen Viren.
Was sind Tröpfchenkerne?
Tröpfchenkerne sind Mikrotröpfchen, die durch Verdunstung eingetrocknet sind und ihr ursprüngliches Volumen zu sehr kleinen Partikeln (in der Regel mit einem Durchmesser von 0,1-5 µm) reduziert haben.
Wie können Atemtröpfchenkerne zur Kontamination der Luft beitragen?
Bei den menschlichen Atemwegsemissionen, die durch Atmen, Sprechen, Niesen, Husten, Schreien und Singen freigesetzt werden, handelt es sich um Mikrotröpfchen, die Wassermoleküle, Speichelproteine, Salze und andere Bestandteile, wie Tenside, enthalten.
Je nach Umgebungsbedingungen verlieren diese Atemtropfen sehr schnell ihre Wassermoleküle, wodurch sich ihr aerodynamischer Durchmesser und ihr Gewicht drastisch verringern …
Diese Schrumpfung durch Verdunstung trägt wesentlich dazu bei, dass diese Tröpfchenkerne in der Luft in der Schwebe gehalten werden und sich über weite Entfernungen ausbreiten können, abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit der Innenraumluft oder der Außenwindgeschwindigkeit, wie links dargestellt.
Der aerodynamische Durchmesser der Sars-Cov-2-Tröpfchenkerne ist kleiner als 5 Mikrometer. Genauer gesagt, die meisten dieser Tröpfchenkerne haben einen Durchmesser von weniger als einem Mikrometer, andere von etwa 0,1 Mikrometer. Die Luftkeimsammlung dieser kleinen Tröpfchenkerne in der Luft ist eine echte Schwierigkeit!
Was aber trägt zum Überleben von Viren und insbesondere von Sars-Cov-2 in einem “Tröpfchenkern” bei?
4 Faktoren erhöhen oder verringern die Überlebensrate von respiratorischen Viren in der Luft.
Die feuchte Gaswolke die mit den Atemwegemissionen freigesetzt wird.
Hygrometrie der Luft.
Lufttemperatur
Die organischen Elemente im Inneren der Atmungspartikel sind.
Wenn diese Faktoren das Überleben und den Auftrieb von Atemwegsviren in der Luft begünstigen, warum ist es dann so wichtig, sie in Aerosolen sammeln und nachweisen zu können?
Warum Luftkeimsammlung von Atemwegsviren ist sinnvoll...
In geschlossenen Räumen wie Krankenhäusern, Pflegeheimen, Schulen, Bürogebäuden, Flugkabinen und Kreuzfahrtschiffen ist die Luftkeimsammlung und Nachweis von Covid-19 Tröpfchenkernen in der Luft sinnvoll, da es Tage sparen würde, um prophylaktische Maßnahmen zu ergreifen und die Ausbreitung von Ausbrüchen in der Bevölkerung zu verhindern.
Verfahren zur Dekontamination der Luft und Quarantänemaßnahmen könnten viel früher ergriffen werden und würden eine frühere Überwachung von Covid-19-Ausbrüchen ermöglichen, um die Übertragung von Covid-19 über die Luft zu reduzieren.
Wir können nur nachweisen, was wir sammeln können...
Dies gilt insbesondere, wenn es darum geht, Sars-Cov-2-Viren und andere Atemwegsviren aus der Luft zu sammeln.
Respiratorische Viren können in Aerosolen nicht nachgewiesen werden, wenn wir nicht wissen, welche Technologie zur Luftprobenahme eingesetzt werden muss, um sie effizient zu sammeln.
Daher ist es wichtig zu verstehen, welche technischen Anforderungen Aerosolprobenehmer erfüllen müssen, um Sars-Cov-2 (Covid-19) und andere in der Luft vorhandene respiratorische Viren effizient zu erfassen. Schauen wir uns einige dieser Spezifikationen an.
5 technische Anforderungen an Luftkeimsammler zur Sammlung von Atemwegsviren.
Welche biologischen Luftkeimsammler erfüllen diese Anforderungen?
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Finden Sie auch heraus
warum die Hoch-durchfluss elektrostatischen dipolfeldern Luftkeimsammlung für die Covid-19-Luftprobenahme in Singapur, Norwegen und Frankreich ausgewählt wurde.
Wissenschaftliche Bibliografie
- Documentary Research of Human Respiratory Droplet Characteristics, Hualing Zhanga et al, Procedia Engineering 121 ( 2015 ) 1365 – 1374
- Aerosol and surface stability of HCoV-19 (SARS-CoV-2) compared to SARS-CoV-1 Neeltje van Doremalen et al. medRxiv 2020.03.09.20033217
- Survival Characteristics of Airborne Human Coronavirus 229E, K. IJAZ et al, J. gen. Virol. (1985), 66, 2743-2748
- Aerodynamic characteristics and RNa concentration of SARs-CoV-2 aerosol in Wuhan Hospitals during Covid-19 outbreak , Liu. Y et al, bioRxiv, 2020.