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      3 Arten und Verbreitung der Aerosole

      Bei den Aerosolen soll im Rahmen dieses Buches wegen unterschiedlicher Bekämpfungsmethoden unterschieden werden zwischen organischen und anorganischen Aerosolen.

      Die organischen Aerosole oder Bio-Aerosole enthalten in der tragenden Luft Teilchen mit Keimen aus Kohlehydraten, Fett und Eiweiß plus Wasser als Umhüllung.

      Die anorganische Aerosolteilchen sind meist von mineralischem Ursprung oder bestehen aus Kohlenstoffteilchen (Ruß) und meist ebenfalls zusätzlich aus Wasser. Einen großen Anteil bilden die oft smogbildenden Verbrennungsprodukte, die als Nebenprodukt unserer Zivilisation aus Autos und aus Öfen reichlich ausgestoßen werden. Dass auch hier fast immer Wasser dazu gehört, liegt daran, dass die ursprünglich meist sehr kleinen Aerosolpartikel Kondensationskeime darstellen und sich in der stets feuchten Luft je nach Temperatur und Luftfeuchtigkeit durch Kondensation mit mehr oder weniger Wasser umhüllen.

      Auch aus Fetten, Ölen und anderen Flüssigkeiten können bei starkem Erhitzen und Kochen Aerosole entstehen. Sie enthalten meist Mikrotropfen mit etwa einem hundertstel Millimeter Durchmesser. Diese sind je nach Größe der Tropfen als bläulicher oder weißer Rauch sichtbar. Bei hoher Luftfeuchtigkeit entstehen daraus durch Kondensation Tropfen, um ein zehntel Millimeter groß, die dann schon sehr gut als Nebel sichtbar sind.

      Eine zusätzliche Unterscheidung im Bereich der organischen und der Bio-Aerosole kann man zwischen aktiven und passiven Aerosolen machen. In den aktiven Bio-Aerosolen befinden sich vornehmlich überlebensfähige Individuen. Innerhalb dieser Gruppe kann man unterscheiden zwischen Bakterien, Virionen und Sporen als enthaltene Keime.

      Im Zusammenhang mit dem Titel dieses Buches sind die aktiven Bio-Aerosole von besonderem Interesse. Dazu gehören alle Aerosole mit Bakterien und Virionen, welche meist in einer Wasserhülle als Teilchen in der Luft schweben und sich durch die Konvektion der Luft ausbreiten. Die meisten dieser Aerosolteilchen bestehen aus größeren Wasser-Tröpfchen, in welchen zahlreich die wesentlich kleineren Bakterien oder Viren schwimmen.

      Die Virionen selbst sind als isolierte Teilchen zumeist gar nicht lange überlebensfähig, sondern bedürfen zum Überleben einer Wasserhülle, um sich gegen die Oxidation ihrer Eiweiß-Hülle durch den Luftsauerstoff und Ozon zu schützen. Die Bakterien bestehen selbst zu großen Anteilen aus Wasser und würden isoliert vertrocknen. Nur manche Sporen in Bioaerosolen können auch trocken lange überleben.

      Bei den anorganischen Aerosolen interessieren besonders die Abfallprodukte der Verbrennung von Kohle und Kohlenwasserstoffen mineralischer Herkunft (Schmieröl, Heizöl, Diesel und Benzin).

      Verbrennungsrückstände von organischem Material, wie zum Beispiel Holz oder Tabak, sind wegen ihrer starken Verbreitung auch von Interesse. Deren Aerosole sind in Bezug auf die Größe ihrer Teilchen mit den Virionen- und Bakterien-Tröpfchen vergleichbar. Weißer Rauch deutet allerdings darauf hin, dass bereits eine größere Wasserhülle mit über 100 Mikrometer Durchmesser vorhanden ist.

      Die lungengängigen, kleineren, unsichtbaren Teilchen der Feinstäube unter 20 Mikrometer Durchmesser sind auf ihre Art mehr oder weniger schädlich und müssen daher bei einer Überlegung über Maßnahmen zur Verringerung der Aerosolkonzentration in der Atemluft mitberücksichtigt werden.

      Bei den Bio-Aerosolen mit Virionen und Bakterien gibt es die Besonderheit, dass diese durch Übertragung auf Lebewesen die Fähigkeit entwickeln, sich zu vermehren. Die Übertragung der Keime zwischen Menschen erfolgt durch Ausstoß der Aerosole durch Husten, Nießen, Sprechen oder Singen der einen Person und anschließendes Einatmen von einer anderen Person.

      Immer, wenn die Luft mit großer Geschwindigkeit über keimbelastete feuchte Schleimhäute der Atemwege strömt, bilden sich steile, sich überschlagende Wellen in der Schleimschicht, besonders an Unebenheiten. Dabei entstehen dünne Flüssigkeitsfilamente aus denen Segmente verschiedenster Größe durch die turbulente Luftströmung abgerissen werden. Durch die Oberflächenspannung werden daraus Tröpfchen geformt. Mit dem Luftstrom wird sodann eine Mischung aus unterschiedlich großen Aerosolteilchen in die Umgebungsluft ausgestoßen. Dieser ganze Vorgang hat Ähnlichkeit mit der Bildung von Gischt und Sprühnebel am Meeresstrand bei Sturm.

      Die ausgestoßenen Aerosolteilchen decken typisch einen weiten Größenbereich von einigen Millimetern bis zu einigen Mikrometern im Durchmesser ab. Da einzelne Virionen aber eine typische Größe von einem zehntel Mikrometer haben, passen in diese Tröpfchen je nach ihrer Größe Hunderte bis Millionen Viren und Bakterien hinein. Man kann sich gut vorstellen, dass diese Tröpfchen dann wie Granatäpfel mit Keimen ausgestattet sind und bei Auflösung in den Schleimhäuten des Empfängers ihren Inhalt ausleeren. Das bedeutet insbesondere für ein Infektionsgeschehen in einer Pandemie, das unter Umständen ein einziger aufgefangener Tropfen ausreicht, um die betreffende Krankheit zu übertragen.

      Die Bio-Aerosol-Keime werden daher zumeist von Mensch und Tier durch Kontakt mit der kontaminierten Luft über das Eindringen in die Schleimhäute der Atemwege in Mund, Rachen, Nase und Augen aufgenommen.

      Wie bereits erwähnt, ist über die Ausbreitung von Aerosolen und Keimen nur wenig bekannt. Lediglich das Einatmen von Feinstaub ist durch die Diskussion um die Luftqualität in Städten und die Problematik mit Asbest-Fasern näher untersucht worden. Daher soll das Thema Ausbreitung der Aerosole im 7. Kapitel ausführlich besprochen werden.

      Zur Übertragung von Krankheiten trägt auch ein weiterer Mechanismus bei: Neben dem Einatmen und dem Eindringen über die Augen ist auch die Kontakt- oder Schmier-Infektion ein Übertragungsweg. Dabei werden hauptsächlich durch Körperkontakt oder die Berührung von kontaminierten Gegenständen mit den Händen Keime aufgenommen. Später werden diese in den Mund und die Augen übertragen. Nach Übergang der eingedrungenen Keime in die Lymphe und die Blutbahnen erfolgt dann anschließend die Infektion von Gewebe.

      Inwieweit auch die atmosphärischen Bedingungen für die Ausbreitung und Präsenz der Aerosole und Keime eine Rolle spielen, ist

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