Forscher der TU Wien

Tröpfchen mit Viren länger in Luft als erwartet

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Der ominöse saisonale Effekt bei Infektionen mit dem Coronavirus ist im Pandemieverlauf immer wieder in aller Munde. Stark zusammen hängt dieser mit der Tröpfchenübertragung, die im Sommer durch höhere Temperaturen und mehr Sonneneinstrahlung in der Regel erschwert ist. Forscher aus Wien und Italien haben sich nun genau angesehen, was mit ausgestoßenen Tröpfchen, die als SARS-CoV-2-Viren-Träger fungieren können, in der Umwelt geschieht. Diese erwiesen sich als erstaunlich beständig.

Im beginnenden Herbst wendet sich der saisonale Effekt in den Fallzahlen bereits gut sichtbar leider wieder zu unseren Ungunsten. Auch weil das gesellschaftliche Leben sich in kühleren Zeiten mehr in die Innenräume verlegt, steckt man sich etwa im Winter in der Regel leichter an. Das gilt auch für andere Krankheitserreger, bei denen eine Übertragung über belastete Aerosole geschehen kann.

Kleine Tröpfchen verdunsten nicht so schnell wie angenommen
Bisher ging man vielfach davon aus, dass vornehmlich von größeren Tröpfchen auch größere Ansteckungsgefahr ausgeht. Kleine Tröpfchen hingegen würden relativ schnell verdunsten, heißt es auch am Freitag in einer Aussendung der Technischen Universität (TU) Wien. Ganz so flüchtig präsentieren sich die kleinen Virenvehikel jedoch auch nicht. Warum dem so ist, haben sich Forscher um Alfredo Soldati vom Institut für Strömungsmechanik und Wärmeübertragung der TU mit italienischen Kollegen genauer angesehen.

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Im Fachmagazin „PNAS“ berichten sie nun, dass die ausgeatmete Luft und deren Feuchtigkeit selbst dabei eine entscheidende Rolle spielt. Dieser Luft- und Tröpfchenstrom - Forscher sprechen von „Mehrphasenströmungen“ - bildet nämlich sozusagen ein eigenes Milieu, wie neu entwickelte Computersimulationen von menschlichen Aerosol-Auswurfereignissen wie etwa Niesen zeigen. Das Zusammenspiel von Gas und Tröpfchen offenbarte tatsächlich eine längere Halbwertszeit von Tröpfchen als oftmals erwartet.

Zusätzlich brachten die Wissenschaftler eine eigens angeschaffte, einem Menschen nachempfundenen Puppe, in die ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil integriert wurde, in Stellung. So ließ sich das exakt abgestimmte Gemisch aus Tröpfchen und Gas unter verschiedenen Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsbedingungen versprühen. Mit Hochgeschwindigkeitskameras wurde dies exakt beobachtet und gemessen, wie lange Tröpfchen verschiedenster Größe in der Luft bleiben.

Luftfeuchtigkeit durch Atemluft lassen Tröpfchen länger in Luft bleiben
„Wir haben festgestellt, dass kleine Tröpfchen eine Größenordnung länger in der Luft bleiben, als man bisher gedacht hatte. Das hat einen simplen Grund: Für die Verdunstungsrate der Tröpfchen ist nicht die durchschnittliche relative Luftfeuchtigkeit der Umgebung entscheidend, sondern die lokale Feuchtigkeit direkt am Aufenthaltsort des Tröpfchens“, sagte Soldati. Da die Ausatemluft feuchter als die Umgebung ist, hat das längerfristige Auswirkungen. Verdunsten nämlich erste kleinere Tröpfchen, schafft dies am Ort des Geschehens eine höhere Luftfeuchtigkeit.

Das wirkt wiederum auf weitere Tröpfchen zurück, die in dem feuchteren Milieu dann weniger schnell verdunsten, so die Forscher. „Das heißt zwar, dass kleine Tröpfchen länger infektiös sind als angenommen, aber das soll kein Grund für Pessimismus sein“, so Soldati. Letztlich müsse man auch unter Berücksichtigung der neuen Ergebnisse weiter über sinnvolles Maskentragen und Sicherheitsabstände nachdenken.