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Verhinderung der nächsten Pandemie: Wissenschaftler sagen, wir müssen Luft wie Nahrung und Wasser regulieren

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Der Mensch des 21. Jahrhunderts verbringt die meiste Zeit in Innenräumen, aber die Luft, die wir innerhalb von Gebäuden atmen, wird nicht im gleichen Maße reguliert wie die Nahrung, die wir essen, und das Wasser, das wir trinken. Eine Gruppe von 39 Forschern aus 14 Ländern, darunter zwei von der University of Colorado Boulder, sagt, dass sich das ändern muss, um die Übertragung von Krankheiten zu reduzieren und die nächste Pandemie zu verhindern.

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In einem am 14. Mai 2021 in Science veröffentlichten Perspectives-Beitrag fordern sie einen "Paradigmenwechsel" bei der Bekämpfung von luftübertragenen Krankheitserregern wie SARS-CoV-2, dem Virus, das COVID-19 verursacht, und verlangen die allgemeine Anerkennung, dass Atemwegsinfektionen durch die Verbesserung von Innenraumlüftungssystemen verhindert werden können.

"Luft kann Viren enthalten, genauso wie Wasser und Oberflächen", sagte Co-Autorin Shelly Miller, Professorin für Maschinenbau und Umwelttechnik. "Wir müssen verstehen, dass das ein Problem ist und dass wir in unserem Werkzeugkasten Ansätze zur Risikominderung und zur Reduzierung der möglichen Exposition haben müssen, die durch die Ansammlung von Viren in der Innenraumluft entstehen könnte."

Das Papier kommt weniger als zwei Wochen, nachdem die Weltgesundheitsorganisation (WHO) ihre Website geändert hat, um anzuerkennen, dass SARS-CoV-2 überwiegend durch die Luft verbreitet wird, und 10 Monate, nachdem die WHO das Potenzial für die Übertragung durch Aerosole anerkannt hat und 239 Wissenschaftler (darunter Miller und Jose-Luis Jimenez) einen offenen Brief an medizinische Gemeinschaften und Regierungsstellen über das potenzielle Risiko der Übertragung durch die Luft unterzeichnet haben. Die Forscher fordern nun in diesem neuen Artikel die WHO und andere Leitungsgremien auf, ihre Richtlinien für die Luftqualität in Innenräumen um luftgetragene Krankheitserreger zu erweitern und die Notwendigkeit anzuerkennen, die Gefahren der luftgetragenen Übertragung von Atemwegsinfektionen zu kontrollieren.

Eine solche Verschiebung der Belüftungsstandards sollte eine ähnliche Größenordnung haben wie der Wandel im 19. Jahrhundert, als die Städte begannen, eine saubere Wasserversorgung und zentralisierte Abwassersysteme zu organisieren. Aber es würde auch einen großen wissenschaftlichen Irrtum korrigieren, der etwa zur gleichen Zeit aufkam.

Als in den 1850er Jahren in London Menschen an Cholera starben, nahmen Wissenschaftler an, dass die Krankheit durch die Luft übertragen wurde. Doch der britische Arzt John Snow entdeckte, dass Mikroorganismen in verunreinigtem Wasser die Ursache waren. In ähnlicher Weise zeigte der ungarische Arzt Ignaz Semmelweis, dass das Händewaschen vor der Geburt eines Babys die Infektionen nach der Geburt stark reduziert. Obwohl diese Entdeckungen zu ihrer Zeit auf großen Widerstand stießen, waren sich die Wissenschaftler schließlich einig, dass in diesen Fällen Wasser und Hände - und nicht die Luft - der Überträger der Krankheit waren.

Anfang des 20. Jahrhunderts führte der amerikanische Gesundheitsexperte Charles Chapin Atemwegsinfektionen, die man sich in unmittelbarer Nähe zu anderen Menschen einfängt, fälschlicherweise auf die großen Tröpfchen zurück, die eine infizierte Person produziert und die schnell zu Boden fallen. Infolgedessen behauptete er, dass eine Übertragung durch die Luft fast unmöglich sei.

Doch 1945 veröffentlichte der Wissenschaftler William Wells einen Artikel in der Vorgängerausgabe von Science und beklagte, dass wir zwar in die Desinfektion von Wasser und die Reinhaltung unserer Lebensmittel investierten, aber nichts für unsere Raumluft getan hätten, da eine Übertragung über die Luft nicht möglich sei. Seine Forschungen zu Masern und Tuberkulose - die durch luftübertragene Erreger verursacht werden - stellten diese Vorstellung im 20. Jahrhundert in Frage, brachen sie aber nicht.

Jetzt, da die Forschungen zu SARS-CoV-2 endlich ans Licht gebracht haben, dass viele Atemwegserkrankungen über die Luft übertragen werden können, argumentieren die Forscher, dass wir etwas unternehmen müssen.

"Lassen Sie uns jetzt keine Zeit bis zur nächsten Pandemie verschwenden", sagte Co-Autor Jose-Luis Jimenez, Mitarbeiter des Cooperative Institute of Research Sciences (CIRES) und Professor für Chemie an der CU Boulder. "Wir brauchen eine gesamtgesellschaftliche Anstrengung. Wenn wir ein Gebäude entwerfen, sollten wir nicht nur das Minimum an Belüftung einbauen, das möglich ist, sondern wir sollten die aktuellen Atemwegserkrankungen wie die Grippe und zukünftige Pandemien im Auge behalten."

Das lange Zeit vorherrschende Missverständnis über die Bedeutung der Übertragung von Krankheitserregern über die Luft hat eine große Informationslücke darüber hinterlassen, wie Gebäudebelüftungssysteme am besten konstruiert und verwaltet werden können, um die Ausbreitung von Krankheiten einzudämmen - mit Ausnahme von einigen Produktions-, Forschungs- und medizinischen Einrichtungen. Stattdessen hat man sich bei Gebäuden auf die Temperatur, die Geruchskontrolle, den Energieverbrauch und die wahrgenommene Luftqualität konzentriert. Während es also Sicherheitsrichtlinien für Chemikalien wie Kohlenmonoxid gibt, gibt es derzeit weder weltweit noch in den USA Richtlinien oder Standards für die Eindämmung von Bakterien oder Viren in der Innenraumluft, die durch menschliche Aktivitäten entstehen.

"Luft in Gebäuden ist Gemeinschaftsluft - sie ist kein privates Gut, sie ist ein öffentliches Gut. Und wir müssen anfangen, sie auch so zu behandeln", sagte Miller.

Lidia Morawska, Hauptautorin des Artikels und Direktorin des International Laboratory for Air Quality and Health an der Queensland University of Technology, sagte, man müsse sich von der Vorstellung verabschieden, dass wir uns die Kosten für die Kontrolle nicht leisten können. Sie merkt an, dass die globalen monatlichen Kosten durch COVID-19 konservativ auf 1 Billion Dollar geschätzt wurden und die Kosten der Influenza allein in den USA 11,2 Milliarden Dollar jährlich übersteigen.

Obwohl eine detaillierte wirtschaftliche Analyse noch aussteht, deuten Schätzungen darauf hin, dass die notwendigen Investitionen in Gebäudesysteme weniger als 1 % der Baukosten eines typischen Gebäudes betragen könnten.

Laut Morawska sollten Lüftungssysteme auch bedarfsgesteuert sein, um sich an unterschiedliche Raumbelegungen und unterschiedliche Aktivitäten und Atemfrequenzen anzupassen, wie z. B. das Trainieren in einem Fitnessstudio gegenüber dem Sitzen in einem Kinosaal. Für Räume, in denen die Belüftung nicht auf ein für die Raumnutzung angemessenes Niveau verbessert werden kann, sind ihrer Meinung nach Luftfilterung und Desinfektion erforderlich.

Da Gebäude weltweit mehr als ein Drittel der Energie verbrauchen, ein Großteil davon durch die Erwärmung oder Kühlung der Außenluft, die in die Innenräume gebracht wird, wäre es sinnvoll, einen "Pandemie-Modus" zu entwickeln, der es den Gebäuden ermöglichen würde, nur dann mehr Energie zu verbrauchen, wenn es nötig ist, so Jimenez.

Die Forscher fordern außerdem, dass nationale, umfassende Standards für die Luftqualität in Innenräumen (IAQ) entwickelt und von allen Ländern durchgesetzt werden, und dass diese Informationen der Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden.

Damit dies geschieht, müssen jedoch viel mehr als nur Wissenschaftler ihre Bedeutung verstehen.

"Ich denke, es gibt eine gewisse Nachfrage, die von den Verbrauchern und den Personen, die in diesen Innenräumen arbeiten, ausgehen muss, um Veränderungen anzustoßen", so Miller.

Referenz: "A paradigm shift to combat indoor respiratory infection" von Lidia Morawska, Joseph Allen, William Bahnfleth, Philomena M. Bluyssen, Atze Boerstra, Giorgio Buonanno, Junji Cao, Stephanie J. Dancer, Andres Floto, Francesco Franchimon, Trisha Greenhalgh, Charles Haworth, Jaap Hogeling, Christina Isaxon, Jose L. Jimenez, Jarek Kurnitski, Yuguo Li, Marcel Loomans, Guy Marks, Linsey C. Marr, Livio Mazzarella, Arsen Krikor Melikov, Shelly Miller, Donald K. Milton, William Nazaroff, Peter V. Nielsen, Catherine Noakes, Jordan Peccia, Kim Prather, Xavier Querol, Chandra Sekhar, Olli Seppänen, Shin-ichi Tanabe, Julian W. Tang, Raymond Tellier, Kwok Wai Tham, Pawel Wargocki, Aneta Wierzbicka und Maosheng Yao, 14. Mai 2021, Science.

DOI: 10.1126/science.abg2025

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