Zusammenhang zwischen dem Kohlendioxidgehalt (CO2) und der Übertragung von Covid-19

Der Anstieg des Kohlendioxidgehalts (CO2) in der Raumluft kann sich negativ auf die Übertragung von COVID19 und die menschliche Gesundheit auswirken. Kohlendioxid ist der wichtigste Parameter für die Raumluftqualität, da es erhebliche Auswirkungen auf den menschlichen Körper hat. Meistens sind 90% der Zeit Menschen in Häusern, Büros, Schulen, Restaurants usw. anwesend und hohe Ebenen können die Arbeitsfähigkeit der Mitarbeiter beeinträchtigen.

Die Covid-19-Pandemie ist ein globaler Terror

Covid-19 ist seit Dezember 2019 eine Pandemie und wir alle wissen, dass der Übertragungsweg über die Luft erfolgt. Wir alle wissen, dass die Übertragung durch die Verwendung von Masken, Desinfektionsmitteln, sozialer Distanzierung und kontinuierlichem Händewaschen im Freien verhindert werden kann, aber wissen wir, wie wir die Übertragung in Innenräumen stoppen können?

Seit der Pandemie wurden weltweit etwa 19,55,42,719 Infektionen und 41,87,056 Morbiditäten beobachtet. Die häufigsten Symptome einer Infektion sind Fieber, trockener Husten und Müdigkeit. Weniger häufige Symptome sind Schmerzen, Halsschmerzen, Durchfall, Konjunktivitis, Hautausschlag und Verfärbung von Zehen und Fingern.

In den letzten Monaten haben Forscher intensiv nach Möglichkeiten gesucht, das COVID-19-Infektionsrisiko in Innenräumen zu überwachen. Einige Länder arbeiten an der Entwicklung von Instrumenten, die das Vorhandensein von Viren in der Luft kontinuierlich nachweisen. Diese Instrumente werden jedoch sehr teuer sein.

Auswirkungen der Raumluftqualität (IAQ) auf die menschliche Gesundheit

Die Luftqualität in geschlossenen Gebäuden wie Gebäuden, Büros, Schulen, Krankenhäusern usw. wird als Innenraumluftqualität bezeichnet. Wenn die Luft kontaminationsfrei ist oder keine Schadstoffe vorhanden sind, gilt sie als gesund. Die Qualität der Außenluft wird durch verschiedene menschliche Aktivitäten wie übermäßige Fahrzeugemissionen, Industrieemissionen, Rauchen, Bauarbeiten usw. beeinträchtigt. Die Zahl der Todesopfer durch Luftverschmutzung in Innenräumen steigt.

Laut WHO werden 3.8 Millionen Todesfälle durch Luftverschmutzung in Innenräumen verursacht, davon 6 % in Ländern mit niedrigem Einkommen.

Eine schlechte Raumluftqualität kann zehnmal gefährlicher sein als die Qualität der Außenluft. Die schlechte Luftqualität kann sich negativ auf die menschliche Gesundheit auswirken, da sich die Menschen die meiste Zeit in ihren Häusern, Schulen und Büros aufhalten. Die Parameter, die die Raumluftqualität bestimmen, sind Kohlendioxid, Feinstaub, TVOCs, Ozon, HCHO und Kohlenmonoxid. Von diesen Parametern ist CO2 der wichtigste Parameter, da er die Arbeitsgeschwindigkeit, Entscheidungsfindung und Produktivität des Arbeiters beeinträchtigen kann.

Menschen erleben häufige gesundheitliche Auswirkungen wie Augen-, Haut-, Nasen- und Rachenreizungen, Müdigkeit, Emphyseme, Asthma, Atembeschwerden, Erstickung, Verstopfung der oberen Atemwege, Kopfschmerzen und Schwindel aufgrund von Luftverschmutzung in Innenräumen. Fehlzeiten in Büros und Schulen sind mit hohen Kohlendioxidwerten verbunden. Um diese gesundheitlichen Auswirkungen zu vermeiden, wird für regelmäßige Bewegung zwischen Innen- und Außenluft eine Belüftung empfohlen.

Entriegelung von Büros und steigendes Infektionsrisiko durch Kohlendioxid (CO2)

Die größte Sorge, die sich heutzutage entwickelt, betrifft die Öffnung von Büroräumen nach der Sperrung. Die Menschen kommen aus verschiedenen Regionen und die Wahrscheinlichkeit, dass sie sich anstecken, ist hoch. Die Massenansammlung in Büroräumen wird die Wahrscheinlichkeit einer Covid-19-Infektion erhöhen. Die durchschnittliche Ausatmungsrate von CO2 pro Person beträgt etwa 8 Liter Luft pro Minute. Zusammen mit dieser Ausatmung werden auch winzige Tröpfchen in die Luft freigesetzt, was die Hauptursache für die Übertragung von Covid-19 ist. Diese infizierte Luft zirkuliert im Gebäude durch das Lüftungssystem, was zu einem hohen Covid-19-Risiko führt. Derzeit ist die einzige kostengünstige Methode zur Überwachung der Covid-19-Übertragung die kontinuierliche CO2-Überwachung in Bürogebäuden, die Installation eines HLK-Systems und die Nachverfolgung mit einem geeigneten BMS (Gebäudemanagementsystem).

In Innenräumen hängt der Kohlendioxidgehalt von der Anzahl der Personen ab, die den Raum besetzen. Die Art der von den Insassen ausgeübten körperlichen Aktivität steht in direktem Zusammenhang mit der gasförmigen Ausatmung. Beispielsweise hat eine Person, die in einem Fitnessstudio auf dem Laufband läuft, eine höhere Atemfrequenz als andere. Ebenso erhöht sich die Gesamtatemfrequenz, wenn 10 Personen gleichzeitig laufen. Der CO2-Gehalt steigt mit zunehmender Intensität der körperlichen Aktivität. Dies verursacht mehr Unbehagen bei anderen Insassen.

Was sagen aktuelle Trends und Forschungen über Kohlendioxid (CO2) und die Übertragung von Covid-19?

Im Jahr 2003 stellten Rudnick und Milton ein Modell vor, das die Beziehung zwischen dem CO2-Gehalt und der Luftübertragung des Influenzavirus schätzte. Die jüngsten Studien haben einen direkten Zusammenhang zwischen dem Kohlendioxidgehalt und der Übertragung von Covid-19 gezeigt. Ein Modell zeigte, dass bei einem CO2-Gehalt von 2800 ppm auf 1000 ppm das Übertragungsrisiko ebenfalls auf ein Viertel der einheimischen Übertragung reduziert wird und sich die Übertragungsrate verdreifacht, wenn der Zustrom erhöht wird.

Eine aktuelle Studie des Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences und der University of Colorado Boulder hat gezeigt, dass sich das Risiko einer Covid-19-Übertragung ungefähr verdoppelt, wenn sich der Kohlendioxidgehalt in Innenräumen verdoppelt. Forscher vom Department of Chemical Engineering des Massachusetts Institute of Technology zeigten Beziehungen zwischen der Expositionszeit und der Konzentration von Krankheitserregern auf.

Eine Studie von SAGE-EMG (Environmental Modeling Group of UK’s Scientific Advisory for Emergencies) zeigte, dass das Covid-19-Risiko nur mit einem Anstieg des ausgeatmeten CO2 steigt. Andere Faktoren wie Verbrennung, Verbrennung von Biomasse usw., die zu einem erhöhten Niveau führen, haben keinen Einfluss auf die Übertragung von Covid-19. Aktivitäten wie das Sprechen und Singen von Menschen in geschlossenen Räumen erhöhen das Risiko einer Covid-19-Übertragung. Wenn sich in geschlossenen Räumen wie Büros und Schulen weniger Menschen aufhalten, hilft die Überwachung von Kohlendioxid nicht, das Risiko einer Übertragung von Covid-19 zu verringern.

Die italienische Regierung hat zusammen mit den europäischen Ländern und der WHO eine angemessene Belüftung als Notfallplan entwickelt. Die Forschungsgruppe des Labors für nachhaltige Umwelt an der Fakultät für Biologie der Universität Bari (Italien) und der Italienischen Gesellschaft für Umweltmedizin führten eine Umfrage im Klassenzimmer durch, in der sie den Zusammenhang zwischen Kohlendioxid, Belüftung, Weltraumbereich und Covid-19-Übertragung identifizierten. Die Umfrage zeigte, dass das Wiedereinatmen kontaminierter Ausatemluft das Risiko einer Covid-19-Übertragung erhöht.

Die Übertragung von Covid-19 im Innen- und Außenbereich ist unterschiedlich

Die meisten Menschen praktizieren vorbeugende Maßnahmen wie soziale Distanzierung, Bedecken der Gesichter, Verwenden von Desinfektionsmitteln, Vermeiden enger Kontakte usw. beim Aussteigen. Haben Sie jemals darüber nachgedacht, diese Vorsichtsmaßnahmen in Ihren Häusern oder Büros zu treffen? Das Risiko einer Virusübertragung steigt in geschlossenen Umgebungen aufgrund der direkten Verbindung mit ausgeatmetem CO2.

Die Infektion breitet sich aus, wenn eine infizierte Person hustet, niest oder mit einer nicht infizierten Person spricht, ohne das Gesicht zu bedecken. Die kontinuierliche Luftbewegung im Freien wäscht diese Tröpfchen weg und verringert das Risiko.

Das Problem tritt in Innenbereichen auf, in denen die Belüftung schlecht ist. Eine schlechte Belüftung zusammen mit dem Bodenvolumen, der Anzahl der Bewohner und der Dauer ihrer Belegung beeinflusst die Übertragungsrate. Der Kohlendioxidgehalt steigt mit zunehmender Personenzahl und Aufenthaltsdauer. Untersuchungen haben nun ergeben, dass die Wahrscheinlichkeit einer Infektion im Freien massiv sinkt.

Messung von Kohlendioxid (CO2) in Innenräumen als Biomarker

Als Atmung bezeichnet man einen Prozess der Sauerstoffinhalation und Kohlenstoffexhalation. Es führt auch zur Freisetzung von Tröpfchen und Aerosolen. Die von einer Person ausgeübte körperliche Aktivität bestimmt die Intensität der ausgeatmeten Luft.

Die Aerosolgröße kann die Übertragung direkt beeinflussen. Die kleinen Aerosole haben ein geringeres Gewicht und dies fügt einen Vorteil zu ihrem Verbleib in der Luft hinzu. Schwere Aerosole setzen sich unter Einfluss der Schwerkraft leicht und schnell ab. Abgesehen davon beeinflussen auch physikalische Parameter wie Umgebungslufttemperatur, relative Luftfeuchtigkeit und Intensität der Fluidturbulenz den Aufenthalt von schwebenden Aerosolen in der Luft. Die Verringerung des Platzbedarfs und die Zunahme der Personenzahl wirken sich auch auf die Luftübertragung aus.

Außer Menschen in Gebäuden oder Büros gibt es keine andere Quelle viraler Aerosole. Die Atmungsaktivitäten des Insassen sind die Hauptquelle der CO2-Erzeugung. Die Konzentration der ausgeatmeten Luft ist viel höher als die Konzentration in der Umgebung. Bereiche mit starker Belegung und niedriger Belüftungsrate, in denen die einzige CO2-Quelle der Mensch ist, können CO2 als Biomarker verwenden.

Auswirkungen von ausgeatmeten Tröpfchen sind gefährlich

Menschliche Aktivitäten wie Ausatmen, Sprechen, Singen usw. setzen winzige Tröpfchen frei, und diese Tröpfchen variieren in der Größe von 0.01 bis 1000 um. Atemtröpfchen und Aerosole sind unterschiedlich groß. Atemtröpfchen haben eine Größe von 5-10 um, während Aerosole eine Größe von weniger als 5 um haben.

Diese Tröpfchen können sich über einen längeren Zeitraum in der Luft halten, und die Verdunstung dieser Tröpfchen hängt ausschließlich von ihrer Zusammensetzung und Temperatur und relativen Luftfeuchtigkeit der umgebenden Luft ab. Beweise haben gezeigt, dass Tröpfchen aus der ausgeatmeten Raumluft ein potenzielles Risiko für die Übertragung von Covid-19 darstellen.

Symptomatische und asymptomatische Menschen tragen gleichermaßen zur Übertragung des Virus bei. Allerdings ist die Ausbreitungsfähigkeit einer Person vor dem Auftreten von Symptomen höher. Einige Leute mögen sagen, dass die Viruslast und die Tröpfchengröße zusammenhängen, aber die Beziehung zwischen Viruslast und Tröpfchengröße ist noch unbekannt.

Es liegen bereits Beweise dafür vor, dass die Übertragung von Covid-19 durch die Luft erfolgt und auftritt, wenn die Person die infizierten Aerosole und Tröpfchen einatmet. Mit regelmäßiger Oberflächenreinigung, Desinfektion und sozialer Distanzierung in Innenräumen kann eine Übertragung verhindert werden. Einige Studien zeigten, dass eine soziale Distanzierung von etwa 18 Fuß zwischen Patienten in einem Krankenhaus die Infektion nicht reduzieren konnte. Es zeigt jedoch, dass der Übertragungsweg von Covid-19 durch infizierte Aerosole erfolgt.

Die Ergebnisse haben auch gezeigt, dass die Aerosoldose in einer Entfernung von 1.5 m vom Aerosol-Emittenten mit einem Durchmesser von 0.3 um in das Frischluft-Lüftungssystem eintritt, was zur Kontamination des gesamten Gebäudes führt und das Risiko einer Virusinfektion erhöht.

Vorteile, sich der frischen Luft auszusetzen

Es gibt viele Vorteile und Vorteile, sich der frischen Luft auszusetzen.

1. Frische Luft erhöht die Belüftung und kann die Virusinfektion abwenden. Das Öffnen von Türen und Fenstern in Häusern kann zur Verbesserung der Belüftung beitragen.

2. Die Reduzierung des Einsatzes von Klimaanlagen und die Erhöhung des Einsatzes normaler Ventilatoren tragen zur Reduzierung von Virusinfektionen bei.

3. Das Ersetzen verbrauchter Luft durch frische Luft kann dazu führen, dass das Infektionsrisiko für Covid-19 verringert wird.

4. Frische Luft verbessert auch den Blutdruck und Verdauungsprobleme. Es hilft auch bei Stress und stärkt die Immunität.

5. Das Verdünnen der Innenluft mit der Außenluft reduziert die Konzentration von Luftschadstoffen wie Viren und Bakterien sowie Oberflächenschadstoffen.

Richtlinien und Lösungen zur Begrenzung der Virusübertragung

Die von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) festgelegten Richtlinien zur Verhinderung der Ausbreitung des Coronavirus beinhalten das Praktizieren sozialer Distanzierung, das Abdecken des Nasen- und Mundbereichs mit Gesichtsmasken, das regelmäßige Waschen der Hände, das Vermeiden von Oberflächenberührungen und Körperkontakten. Diese Maßnahmen werden von allen im Freien praktiziert, die Wahrscheinlichkeit einer Infektion in Innenräumen ist jedoch hoch. Die kostengünstigste Methode, um die Ausbreitung von Krankheiten in Innenräumen zu verhindern, ist die richtige Belüftung und Überwachung des Kohlendioxidgehalts.

Lüften ist eine vorbeugende Methode, die jeder in seinem Haus anwenden kann. Die Größe der ausgeatmeten Aerosole spielt eine große Rolle bei der Übertragung und es ist notwendig, ihre Konzentration zu reduzieren. Kleine Aerosole können leicht über längere Zeit und Entfernung in der Luft verbleiben und können sogar Oberflächen kontaminieren. Große Aerosole können das Virus leicht mit sich tragen und dies erhöht die Wahrscheinlichkeit einer Virusinfektion.

Viren können bei niedriger Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit gedeihen. Niedrige Luftfeuchtigkeit trägt dazu bei, dass Schadstoffe in der Luft leicht durch die Luft wandern. Die Kontrolle von Temperatur und Luftfeuchtigkeit in Innenräumen wirkt sich auf das Überleben von Viren in der Luft aus und verringert das Infektionsrisiko.

Die Steuerung der Belüftung entsprechend der Anzahl der Personen, die sich in Innenräumen aufhalten, verringert das Risiko einer Virusinfektion. Das Lüften des Hauses während der Reinigung und Desinfektion verringert das Infektionsrisiko durch resuspendierte Virusaerosole. Laut ASHRAE kann die Verwendung von tragbaren HEPA-Luftreinigern helfen, luftgetragene Partikel zu entfernen, die Viren enthalten. Die Beseitigung der Keimbelastung ist vor dem Betreten der Insassen und nach deren Verlassen erforderlich.