Viren In Der Luft

Aerosolpartikel, feinste Schwebeteilchen, das sich über die luft verbreiten, von sich als ein entscheidender Übertragungsweg für ns neuartige covid erwiesen. Aerosole evolution etwa, einmal wir atmen, sprechen oder husten. Denn weil ns kleinsten Tröpfchen sogar feste Bestandteile enthalten, verdunsten sie nur teilweise. Die Resttröpfchen können wiederum wie Aerosole noch von Minuten und Stunden– oder sogar breit darüber aus –in ns Luft schweben. Innerhalb Interview mit Welt das Physik prüfbericht Rainer kochen vom Karlsruher Institut zum Technologie, zusammen Verdunstungsexperimente mit Speicheltröpfchen dabei helfen, ns Ansteckungsrisiken weil Aerosole genauer einzuschätzen.

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Rainer koch


Welt das Physik: bei Ihrer aktuellen lernen untersuchen sie und dein Kollegen, zusammen Speicheltropfen verdunsten. Wofür ist dies Wissen wichtig?

Rainer Koch: zum Ausbreitung von Aerosolen beim atmen und wort existieren inzwischen bereit einige forschung und Visualisierungen. Allerdings ich werde meistens flut stellvertretend zum flüssige Aerosolpartikel verwendet– oder Zigarettenrauch für schwer Aerosolpartikel. Im Fall über Wasser kann sein zwei jene passieren: abdominal einer sicher Größe fällt einer Tropfen nach einer kurzen Flug zu Boden. Da drüben ist er relativ ungefährlich, worin auch die bekannten Corona-Abstandsregeln begründet sind. Ist ein Wassertropfen noch klein genug– also bereits ns Aerosol–, emotional er sich mit der Luft mit, bis um er erfüllung verdunstet ist. Uns jawohl nun interessiert: als verhalten sich Tropfen und Aerosole aus unserer Atemluft, das neben floodkatastrophe ja auch feste Bestandteile enthalten, wirklich?

Was kennzeichnet by Menschen ausgeatmete Tröpfchen und Aerosole?

Dazu gibt das unterschiedliche Studien. Man geht daraus aus, dass sie ähnlich als Speichel zusammengesetzt sind. Diese Aerosole enthalten deshalb nicht anzeigen Wasser, sondern sogar feste beziehungsweise gelartige Bestandteile. Das heißt, sie sind eine komplexe Mischung das ende Eiweiß, Salzen und Wasser.

Und wie verhalten sich ns ausgeatmeten Aerosole innerhalb Vergleich zu Wassertropfen bei der Luft?

Die typischen Aerosole, die wir ausatmen, ähneln kommen sie Beginn einem feinen Nebel. Wenn einer Wassertropfen klein genug ist, verdunstet er innerhalb kürzester times komplett. Im Speichel schwindet obwohl ebenfalls das Wasseranteil relativ schnell, das Speicheltropfen verdunsten aber nicht vollständig–und das ist das Entscheidende: Es Überreste immer einen Resttropfen übrig, der ungefähr zwanzig Prozent des ursprünglichen Tropfendurchmessers besitzt, also etwa einen Prozent des Volumens. Und dies Resttropfen ist sehr, Äußerst beständig– und außerdem in der Regel ausreichend groß, um herum weiterhin einer relevante Virenanzahl zu transportieren.

Kann ns Coronavirus in diesen Tropfenresten überleben?


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Wir jawohl uns zeigen die Physik, so den Verdunstungsprozess ns Tropfen angeschaut. An einer biologischen forschung wird im augenblick untersucht, wenn Coronaviren darunter diesen bedingungen überleben können. Dies Experimente verwenden einer Substrat, an das Zellnährflüssigkeit aufgebracht und mit Viren kontaminiert wurde. Ns Ergebnis: die Viren kann sein bis kommen sie dreißig Stunden in dem Substrat überleben, sogar nachdem das Wasser verdunstet war. Einmal wir heute die beide Studien zusammen betrachten, meint das: sind die Aerosole erst einmal im raum und man lüftet nicht, ist ns Wahrscheinlichkeit, sich kommen sie infizieren, sogar noch nach std gegeben.

Welche rollator spielen besteht aus die Luftfeuchtigkeit und ns Temperatur ns Umgebung?

Wir kann sein zeigen, dass bei typischen Umgebungsbedingungen beide absolut keine Rolle für die Größe des Resttropfens spielt. Aber die Geschwindigkeit, mit der das Wasser in der zuerst Phase verdunstet, hängt von der Luftfeuchtigkeit und temperatur ab. Und für ns Viren haben dies Parameter natürlich einen großen Effekt: Tiefe temperatur begünstigen das Überleben der Viren. Das Einfluss ns Feuchte zu sein noch nicht vollständig geklärt.

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Wie erfolgreich es, Speicheltröpfchen deshalb kontrolliert zu beobachten?

Wir gefertigt das mit einer akustischen Levitator, durch das tun sogenannte Piezoaktuatoren einer Schallwelle erzeugen. Gegenüber dies Schallquelle lüge sich eine feste Oberfläche, ns die Schallwelle reflektiert. Wenn man das Ganze richtig einstellt, erhält man einer stehende Welle. Wir bringen dann einen relativ großen Tropfen an den Aktuator auf, der dort sehr geldstrafe zerstäubt. Nachdem ns Tröpfchen zum kurze zeit schweben, sammeln sie sich an den Druckknoten, wo sie wieder vergrößern Tropfen von etwa einhundert bis achthundert Mikrometern bilden. Diese freischwebenden Tropfen nehmen wir mit ein Kamera mit Mikroskop-Objektiv auf. Dafür haben uns gemessen, als sich ns Größe das Tropfen mit ns Zeit entwickelt.


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Die Lebensdauer das Tropfen und Aerosole an der luft haben sie hingegen berechnet. Was ist das Besondere in Ihrem Modell?

Wir haben zunächst ein ganz normales Verdunstungsmodell verwendet, dessen Parameter uns allerdings zum Speicheltropfen angepasst haben. Deshalb ließen sich das Ergebnisse aus unseren Experimenten verwenden. Wir von gelernt, das sich einen Tropfen nicht mehr weiter zusammenzieht, sobald er zwanzig prozent seines ursprünglichen Durchmessers erreicht hat. Zuerst für ns allerkleinsten Tröpfchen, von weniger wie einem Zehntel Mikrometer Durchmesser, wille man ns zusätzlichen Effekt beobachten, weil ns Oberflächenspannung relevant wird.

Was jawohl die analyse Ihres Modells ergeben– als lange kann ausgeatmetete Aerosole maximal an der luft schweben?

Die bewegung der Aerosole hängt von dem bewerte zwischen Schwerkraft und Luftwiderstand ab. Wenn ns Luftwiderstand sehr hoch ist, bleibe die kleinst Aerosole quasi unendlich lange in der Luft. Sie bewegen sich nachher ähnlich wie Luftmoleküle, das mitgeschleppt werden, wenn nur der kleinste Luftzug vorhanden ist. Genau das macht Aerosole deshalb gefährlich– und ns ist auch das wesentliche ergebnis unserer Studie.

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Haben sie noch offen Fragen?

Ich würde das Speicheltröpfchen glücklich mit das Viren kombinieren. Damit ließe sich praktisch direkt nachvollziehen, ob und als die Viren unter bestimmten Umgebungsbedingungen in den Tröpfchen und Aerosolen überleben. Da für ich stellt sich die entscheidende Frage: was passiert tatsächlich mit ns Viren?

In der Regel beschäftigen sie sich an der Brennkammerentwicklung bei der KIT no mit Speicheltröpfchen. Bei dieser forschung erforschen sie aber gut Speichel. Als hängt das zusammen?

Eigentlich beschäftigen meine kollegen und mich uns mit Flugtriebwerken und sauberer Verbrennung. Der Schlüssel zu ist die Kraftstoffeinspritzung. Hier haben wir in den letzten 15 Jahren eine gewisse field of expertise entwickelt. Das betrifft sowohl die Messtechnik und Experimente als auch ns Simulation und Vorhersage. Teile daraus haben wir auch für ns Abgasnachbehandlung in Dieselmotoren genutzt– deswegen wird heutzutage eine Harnstoff-Wasserlösung an den Abgastrakt eingespritzt. Um die Harnstoffwassertropfen beim Verdunsten zu beobachten, jawohl wir ns spezielles Levitator-Experiment aufgebaut. Und da Harnstofflösung sehr mehrere Ähnlichkeit mit Speichel hat, war es naheliegend, diesen Aufbau jetzt für die Experimente mit das Speicheltropfen kommen sie verwenden.