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VITREX - Virus Tracer Experiment (Aerosol-Ausbreitung in U-Bahnen und public spaces)

Der Kurs zur Pandemie: Im Corona-Infektionsgeschehen rückt die Ausbreitung von Aerosolen in Innenräumen immer stärker in den Vordergrund [1,2]. Superspreading-Ereignisse treten fast ausnahmslos in Innenräumen auf, auch dann, wenn die Abstandsregeln eingehalten werden [3,4]. Von besonderem Interesse ist dabei der öffentliche Nahverkehr [5], wo sich Begegnung schlechterdings nicht vermeiden lassen. Trotzdem besteht bislang kaum Wissen über die quantitativen Zusammenhänge von Infektiösität und Belüftung. Das wollen wir ändern!

Dafür führen wir Ausbreitungsexperimente mit dem Tracergas SF6 durch. Dies ist ungiftig, geruchs-, und geschmackslos und kommt natürlich nicht vor - daher ist es gut nachzuverfolgen. Die gesundheitliche Unbedenklichkeit des SF6 Gases wurde uns durch ein Gutachten der Arbeitsmedizin der Universität bestätigt. Alle, durch die Experimente verursachten Emissionen, werden am Ende des Seminar kompensiert. Im Seminar nähern wir uns zunächst der Theorie und führen dann selbst Tracergasexperimente in unterschiedlichen Räumen (Hörsaal, Öffentlicher Nahverkehr, ….) durch. Unser Ziel ist es, die Konzentration und Ausbreitung von Gasen in geschlossenen Räumen abhängig vom Betriebszustand zu messen und daraus Rückschlüsse auf feine Aerosole zu ziehen. Hierbei kommen Messtechniken zum Einsatz, die in früheren Forschungsprojekten entwickelt wurden [6-10].

Die Experimente im Seminar VITREX sollen die Ausbreitung von Aerosolen in Innenräumen experimentell bewerten, auch unter verschiedenen Lüftungszuständen. Aktuell sind Experimente in der U-Bahn (Bogestra) und in Schulen geplant, wobei die Planung vom aktuellen Pandemiegeschehen abhängt. Weitere Experimente sind in der Planung.

Im Seminar werden u.a. folgende Inhalte vertieft: Aerosole, Emission, Ausbreitung und Deposition, Luftverschmutzung, biogene Emissionen, Ausbreitungsmodellierung, die Rolle von Aerosolen in Bezug auf Corona, Infektiosität, messtechnische Erfassung von Spurengasen, Grundlagen Hydro- und Fluiddynamik.

In der Messkampagne führen wir mehrere Ausbreitungsexperimente durch (evt. auch nachts). Daneben sollen die Studierende die gemessenen Daten auswerten und visualisieren und die flankierende Presse- und Öffentlichkeitsarbeit unterstützen.

Literatur

[1] Liu, Y., Ning, Z., Chen, Y., Guo, M., Liu, Y., Gali, N. K., . . . Lan, K. (2020). Aerodynamic analysis of SARS-CoV-2 in two Wuhan hospitals. Nature. Advance online publication. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2271-3

 [2] Van Doremalen, N., Bushmaker, T., Morris, D. H., Holbrook, M. G., Gamble, A., Williamson, B. N., . . . Munster, V. J. (2020). Aerosol and Surface Stability of SARS-CoV-2 as Compared with SARS-CoV-1. The New England Journal of Medicine, 382(16), 1564–1567. https://doi.org/10.1056/NEJMc2004973

 [3] Nishiura, H., Oshitani, H., Kobayashi, T., Saito, T., Sunagawa, T., Matsui, T., . . . Suzuki, M. (2020). Closed environments facilitate secondary transmission of coronavirus disease 2019 (COVID-19). https://doi.org/10.1101/2020.02.28.20029272

 [4]. Hamner, L., Dubbel, P., Capron, I., Ross, A., Jordan, A., Lee, J., . . . Leibrand, H. (2020). High SARS-CoV-2 Attack Rate Following Exposure at a Choir Practice - Skagit County, Washington, March 2020. MMWR. Morbidity and Mortality Weekly Report, 69(19), 606–610. https://doi.org/10.15585/mmwr.mm6919e6

[5] Qian, H., Miao, T., LIU, L., Zheng, X., Luo, D., & Li, Y. (2020). Indoor transmission of SARS-CoV-2. https://doi.org/10.1101/2020.04.04.20053058

[6] Pflitsch, Andreas; Brüne, M.; Ringeis, J.; Killing-Heinze, Michael (2009): ORGAMIR: Development of a safety system for reaction of an event with emission of hazardous airborne substances - like a terror attack or fire - based on subway climatology. In: ICUC-7.

[7] DIN German Institute for Standardization (2013): Ventilation for buildings ‐ Test procedures and measurement methods to hand over air conditioning and ventilation systems; German version (91.140.30) (DIN EN 12599:2012).

[8] Spiegel, Jonathan; Brüne, Markus; Dering, Nils; Pflitsch, Andreas; Qian, Zi; Agnew, Brian et al. (2014): Propagation of tracer gas in a subway station controlled by natural ventilation. In: Journal of Heat Island Institute International Vol. 9, S. 103–107.

[9] Brüne, M.; Spiegel, J.; Potje-Kamloth, K.; Stein, C.; Pflitsch, A. (2016): Tracer gas experiments in subways using an integrated measuring and analysis system for sulfur hexafluoride. In: J. Sens. Sens. Syst. 5 (1), S. 33–38. DOI: 10.5194/jsss-5-33-2016.

 [10] Pflitsch, A.; Brüne, M.; Ringeis, J.; Spiegel, J. (2014): Klimatologie - Ausbreitung von Gefahrstoffen in kritischen Gebäudestrukturen (Teilprojekt 1). Abschlussbericht im Rahmen des BMBF-Verbundvorhabens: Messsystem zur Ermittlung der Ausbreitung von Gefahrstoffen in kritischen Infra- und komplexen Gebäudestrukturen zur Vermeidung ziviler Katastrophen : MAusKat