Dicke Luft (Teil 3) – Innenluftqualität, SARS-CoV-2 und Heilungsprozesse in Spitälern

Vorbemerkung des Verfassers
Was hat Luft mit Design zu tun?

Der Verfasser ist weder Infektiologe noch Spezialist für Aussen- oder Innenluftfragen. Die Idee des dreiteiligen Blogs liegt vielmehr darin, in einer zunehmend unübersichtlicher werdenden Situation um Covid-19 aktuelle Forschungsergebnisse aufzubereiten und sie in einen grösseren Zusammenhang zu bringen. Das gängige Silo-Denken birgt die Gefahr in sich, die Übersicht über eines der aktuell brennendsten Themen zu verlieren. Der Fokus der nachstehenden Überlegungen liegt darin, die Bedeutung von Luft als elementarer Teil eines Gesundungsprozesses zu fokussieren. Diese Überlegungen reihen sich in meine früheren Blogbeiträge ein, welche entsprechende Fragen um Farbe, Lärm und Licht (folgt) beleuchten. Luft ist dabei jenes Element, welches am wenigsten sichtbar ist, dessen Gestaltung dennoch fundamental ist. Auch Luft und deren Behandlung in Luftströmen unterliegen der Gestaltung, was insbesondere für den Heilungsprozess folgenreich ist. Als Ort der Heilung und Genesung kommt der Luftqualität in Spitälern eine geradezu elementare Bedeutung zu. Neben Hygiene und Sicherheit trägt eine punktgenaue Lüftung und Klimatisierung zu einer besseren Raumluftqualität bei, mithin auch zu einer schnelleren Patientengenesung und einer nachgewiesenermassen höheren Mitarbeitendenproduktivität.

Die heute bekannten und wissenschaftlich belegten Zusammenhänge zwischen der Covid-19 Übertragungsrate und schlechter Luft fokussieren wir nachstehend in 3 Teilen:

  • Teil 1 behandelt den Zusammenhang zwischen Klimaveränderung und Luftqualität
  • Teil 2 fokussiert Luft als eines der 9 Fundamente «gesunder Gebäude»
  • Teil 3 geht der Frage nach dem Zusammenhang von Luftqualität und Heilungsprozessen in Spitälern nach.

Die Aussagen basieren auf den bis jetzt zugänglichen, zumeist noch spärlichen, Forschungsergebnissen und bedürfen laufend wissenschaftlicher Überprüfungen und Modifikationen. Sie beanspruchen nicht den Status abschliessender Erkenntnisse, sondern verstehen sich als Denkanstösse.
*

Deutsches Ärzteblatt 51-52/2014

Luft als Grundbestandteil des Lebens

Luft gehört neben Licht zu den elementarsten Grundbestandteilen des Lebens, und zwar vor Nahrungsmitteln und Wasser. Luft enthält 78% Stickstoff und 21% Sauerstoff, das restliche Prozent besteht grösstenteils aus dem Edelgas Argon. Jeder Mensch atmetje nach Alter und Aktivität pro Tag zwischen 12 und 24 kg Luft ein. 
Luft ist somit gleichbedeutend mit Leben, denn sie versorgt den Menschen mit lebensnotwendigem Sauerstoff. Wenn das Immunsystem gestört oder defekt ist, kann der Mangel an Atemluft lebensbedrohlich werden. Mit jedem Atemzug kann der Körper auch Schmutzpartikel, Bakterien oder Viren aufnehmen. Ein gesunder Körper kann das problemlos verkraften, ein kranker jedoch nicht.
Eine gute Innenluftqualität spielt eine wesentliche Rolle für den Heilungsprozess und das Wohlbefinden in Spitälern und anderen Gesundheitseinrichtungen. Davon hängt Leben ab.

Zahlreiche Studien (1) haben jedoch gezeigt, dass die Luftqualität in Spitälern nicht optimal ist. Sie zeigen aber auch auf, dass eine saubere Innenluft Patient*innen dabei helfen kann, sich besser zu erholen und physiologischen Stress zu senken.

Amerikanische Wissenschaftler*innen konnten im Jahre 2007 erstmals einen Zusammenhang zwischen steigenden Grippefällen und der Raumluftfeuchtigkeit ermitteln. 
Es zeigte sich, dass bei einer relativen Luftfeuchtigkeit zwischen 20–35% das Risiko sich mit einem Influenza-A-Virus anzustecken etwa dreimal so hoch ist im Vergleich zu einer mittleren Raumluftfeuchte von 50%. Ursachen sind u. a. die schnellere und weitere Verteilung der feinen Tröpfchen sowie die längere Lebensdauer der Viren in zu trockener Luft. (2, siehe auch Teil 2 dieses Blogbeitrags)

Die Physiker*innen des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS) in Leipzig und des CSIR-National Physical Laboratory in New Delhi untersuchen seit Jahren die physikalischen Eigenschaften von Aerosol-Partikeln, um die Auswirkungen auf die Luftqualität zu analysieren. U.a. werteten sie insgesamt 10 internationale Studien aus, die zwischen 2007 und 2020 den Einfluss der Luftfeuchtigkeit auf das Überleben, die Ausbreitung und Infektion mit den Erregern der Grippe und der Coronaviren SARS-CoV-1, MERS und SARS-CoV-2 untersucht haben. 
Ergebnis: Die Luftfeuchtigkeit beeinflusst die Ausbreitung der Coronaviren in Innenräumen über drei Wege: 

  1. das Verhalten der Mikroorganismen innerhalb der Viruströpfchen
  2. das Überleben oder die Inaktivierung des Virus auf Oberflächen
  3. die Rolle der trockenen Innenraumluft bei der Übertragung von Viren über die Luft. (3)

Kranke Patient*innen in einer Gesundheitseinrichtung können zu einer Verschlechterung der Luftqualität beitragen: Husten kann die Luft in einem Spitalzimmer verschmutzen, offene Wunden oder Infektionen können Viren und Bakterien vom Körper der Patient*innenauf Oberflächen von anderen Materialien übertragen. Zudem beeinflussen Aktivitäten und Personendichte die Raumluftqualität der Umgebung der Intensivstation, insbesondere in Bezug auf die Grobpartikelkonzentration. (4)

Gebäudesanierungen reduzieren Luftwechselrate

Ein Grossteil der Luft, die durch ein Spital zirkuliert, wird von aussen zugeführt. Die Innenluftqualität hängt daher sehr stark von der Aussenluftqualität ab. 
Viele öffentliche Spitäler in städtischen Gebieten wurden vor vielen Jahren errichtet. Rohrleitungen und Belüftungssysteme entsprechen nicht mehr überall dem aktuellen technischen Standard. Dementsprechend kann die ins Spital gelangende Luft nichtangemessen gefiltert werden. Das bedeutet, dass bekannte Schadstoffe wie Hausstaubmilben, Schmutz, Pollen und per Luft übertragene Bakterien viel einfacher durch die Belüftung zirkulieren können. (5)

Bis Ende der 1970er Jahre des letzten Jahrhunderts wurde der lufthygienischen Wirkung von Lüftungsanlagen zudem wenig Beachtung geschenkt. Im deutschsprachigen Raum erfolgten die grössten Veränderungen für die Ausführung von einheitlich genormten OP-Lüftungssystemen erst nach dem Jahre 2000. (6)

Auch bei den zahlreichen Baumassnahmen der letzten Jahrzehnte erhielt der Aspekt der Frischluftzufuhr zu wenig Aufmerksamkeit.Gerade die Wärmeschutz-Massnahmen zur Energieeinsparung bewirkten eine deutliche Verringerung der Luftwechselrate und damit eine verstärkte Akkumulation von Innenraumverunreinigungen. Insgesamt verschlechterten moderne Technologien und neue Materialien, Baustoffe, Interieur und technische Ausstattung der Gebäude (und damit auch deren Emissionen) sogar die Raumluft.

Luftqualität in Innenräumen 

Die Luftqualität in Innenräumen (Indoor Air Quality ­– IAQ) umfasst eine Vielzahl von Faktoren: typische Messgrössen sind Temperatur, Feuchtigkeit, Menge, Vorhandensein von Chemikalien und andere Verunreinigungen sowie die Qualität der ins Innere gebrachten Aussenluft. Die für den menschlichen Organismus wichtige Qualität der Aussenluft besteht in einer genügend hohen Anzahl von negativen Ionen. Das negative Ion ist eine bedeutende Energiequelle in unserem Körper. Es gehört zu den stärksten Luftreinigungswirkstoffen der Natur. Negative Ionen spielen eine wichtige Rolle bei der Zellfunktion im Organismus, der Blutreinigung, der Stärkung des Immunsystems und des autonomen Nervensystems. Dabei ist die Menge von negativen Ionen im menschlichen Organismus innerhalb der Zelle und ausserhalb der Zellenwand für ihre Funktion wesentlich. Fliessen negative Ionen in den Körper, öffnen sich Kanäle in Zellenwänden, Toxine werden ausgeschieden, Wasserstoff in Nährstoffe absorbiert und neue gesunde Zellen entstehen. Negative Ionen finden sich verdichtet vor allem in natürlichen Umgebungen und nehmen im urbanen Kontext massiv ab. (7) 

Die Erforschung der Ionenkonzentration in der Luft ist allerdings noch in den Anfängen und deshalb ein bisher noch wenig beachteter Aspekt bei der Bewertung der Luftqualität.
Leider kann sich diese Funktion durch die dichte Bauweise der heutigen Häuser und Gebäude in Innenraum-Umgebungen  kaum entwickeln. Durch Schadstoffe, CO2, Elektrosmog, Feinstaub, Abgase u. v. m. werden sie neutralisiert oder gebunden. Negativ geladene Ionen in ausreichender Menge können nur in sauberer Luft entstehen. Dies zeigt die Liste von Messwerten an bestimmten Orten:

Messwerte von Ionen (pro cm3 Luft): 

  • In der Nähe von Wasserfällen: 20’000–70’000 Ionen 
  • Im Gebirge oder Meeresnähe: 4’000–10’000 Ionen 
  • Am Stadtrand, auf Wiesen: 1000–3’000 Ionen 
  • In der Stadt: 200–500 Ionen 
  • In geschlossenen Räumen: 20–100 Ionen

Diese kleine Übersicht macht unmittelbar deutlich, dass die besten Luftreiniger in einem Spital nicht AC-Systeme sein können, sondern frische Luft und Sonnenlicht (8) – beides Elemente, welche in den Spitälern heute für die Patient*innen kaum mehr direkt zugänglich sind. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts galten diese Komponenten noch als wirksame Faktoren bei Atemwegerkrankungen (z. B. Tuberkulose). So gab es Ende der 1920er Jahre in der Schweiz nicht weniger als 88 Sanatorien – Institutionen wie jene, welche Thomas Mann im «Zauberberg»-Roman beschrieben hatte. Allerdings wurden dann die «Luftkurorte» vorab mit dem Einsatz von Medikamenten (u. a. Tuberkulin von Robert Koch) sukzessive substituiert.

Coronavirus SARS-CoV-2 breitet sich bei niedriger Luftfeuchtigkeit in Innenräumen stärker aus

Heute belegen zahlreiche Forschungsergebnisse, dass der Innenraumluft mehr Aufmerksamkeit gewidmet werden sollte, um künftige Krankheitsausbrüche zu vermeiden. Der Feuchtigkeitgehalt der Raumluft ist ein wichtiger Aspekt, aber nicht der einzige. Daneben kann frische Aussenluft das Übertragungsrisiko senken. Daher sei es für die Eindämmung der Covid-19-Pandemie sehr wichtig, Standards für die Luftfeuchtigkeit in Innenräumen mit vielen Menschen wie Spitälern, Grossraumbüros oder dem öffentlichen Nahverkehr zu schaffen und umzusetzen, schreibt ein Forscherteam im Fachjournal Aerosol and Air Quality Research. (9)

Eine umfassende Verbesserung der Luftqualität trägt im Übrigen auch wesentlich zu einer Kostenreduktion im Gesundheitssektor bei, wie bereits eine Rand Corporation-Studie aus Kalifornien aus den Jahren 2005 – 2007 belegt. Die Luftverschmutzung ist der menschlichen Gesundheit abträglich, mit negativen Auswirkungen, die von Einschränkungen der körperlichen Aktivität über Besuche in der Notaufnahme bei Asthma sowie Krankenhausaufenthalten wegen Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen bis hin zu vorzeitiger Mortalität reichen. Die wirtschaftlichen Kosten solcher Auswirkungen sind beträchtlich. (10)


Anmerkungen

(1) Siehe z. B.

Lagravinese R., Moscone F. et al. The impact of fair pollution on hospital admissions: Evidence from Italy.2014 https://doi.org/10.1016/j.regsciurbeco.2014.06.003

Ballester F., Tenías J.M., Pérez-Hoyos S., Air pollution and emergency hospital admissions for cardiovascular.

(2) Quelle: Lowen, A. et al.: PLoS Pathogens (2007) https://doi.org/10.1371/journal.ppat.0030151

(3) Ahlawat, A., Wiedensohler, A. and Mishra, S.K. (2020). An Overview on the Role of Relative Humidity in Airborne Transmission of SARS-CoV-2 in Indoor Environments. Aerosol Air Qual. Res. (in press). DOI: 10.4209/aaqr.2020.06.0302

(4) Chin-Sheng Tang, PhD, Feng-Fang Chung, MSc, Meng-Chih Lin, MD, and Gwo-Hwa Wan, PhD, Taipei, Tao-Yuan, and Kaohsiung, Taiwan, Impact of patient visiting activities on indoor climate in a medical intensive in a care unit: A 1-year longitudinal study.
https://www.ajicjournal.org/article/S0196-6553(08)00744-X/pdf

(5) Vor allem Feuchtigkeit stellt ein besonderes Problem in Rohrleitungen dar. Dies führt oftmals zu Problemen wie Schimmel und Sporen, ganz davon abgesehen, dass auch Salmonellen und nosokomiale Infektionen entstehen können, die sich zu einem erheblichen Gesundheitsrisiko weit über eine kompromittierte Luftqualität hinaus entwickeln können.

(6) https://www.krankenhaushygiene.de/ccUpload/upload/files/hm/2018_11_13_HM_12_DGKHStellungnahme_Luftqualität-im-OP-Saal.pdf

(7) Eckert Jan, Ionisierte Luft im Innenraum; Review zur Anwendung ionisierter Luft im Innenraum. HSLU, Technik & Architektur 2013. ISBN 303303859X, 9783033038592

Shu-Ye JiangAli MaSrinivasan Ramachandran*, Negative Air Ions and Their Effects on Human Health and Air Quality Improvement, Int J Mol Sci. 2018 Oct; 19(10): 2966. Published online 2018 Sep 28. doi: 10.3390/ijms19102966

Siehe auch:

(8) Air Quality Inside Hospital – What Do our Doctors Say about It.

(9) https://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/details/coronavirus-sars-cov-2-breitet-sich-bei-niedriger-luftfeuchtigkeit-in-innenraeumen-staerker-aus

(10) Das Personal ist für die Lebensfähigkeit von Gesundheitsorganisationen genauso wichtig wie die Patient*innen. Die Mitarbeitendenl in diesen Organisationen bestehen aus Personen mit ganz unterschiedlichen beruflichen Hintergründen wie Ärzt*innen, Pflegefachpersonen, Fachleuten aus Hauswirtschaft, Wartung und Verwaltung usw. Das Umfeld in den Räumen hat Auswirkungen auf die Produktivität, die Moral, die Gesundheit und das Wohlergehen  – und letztlich auch auf die Bindung des Personals einer Einrichtung. In einer Studie des Lawrence Berkeley National Laboratory wurde beispielsweise festgestellt, dass eine Verbesserung des IAQ die Produktivität der Mitarbeitenden um 0,5 bis 5% verbessert– eine nationale Auswirkung auf die Belegschaft in Höhe von 20 bis 200 Milliarden Dollar. Diese Auswirkungen bieten Gesundheitsorganisationen den Anreiz, die Umwelt für ihre Mitarbeitendenzu verbessern, und auch hier ist die IAQ Teil dieser Gleichung. https://www.rand.org/pubs/periodicals/health-quarterly/issues/v2/n3/06.html
https://doi.org/10.4209/aaqr.2020.06.030


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Jean Odermatt

Prof. Jean Odermatt is sociologist and interior designer. He is a professor emeritus at Bern the University of the Arts (HKB). His research focus is on how interior design can promote the process of recovery.

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1 Response

  1. 21/10/2020

    […] Teil 3 geht der Frage nach dem Zusammenhang von Luftqualität und Heilungsprozessen in Spitälern nach. […]

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