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Dieses Projekt untersucht unbeabsichtigte Folgen der Verwendung von Luftreinigungsgeräten für die Luftchemie von Innenräumen
Bis Ende Juli 2021 hat die immer noch anhaltende weltweite COVID-19-Pandemie den Tod von mehr als vier Millionen Menschen verursacht oder dazu beigetragen. Die Pandemie hat auch schwerwiegende wirtschaftliche und soziale Beeinträchtigungen verursacht, die sich tiefgreifend auf die Lebensqualität auswirken können. Es braucht daher dringend Massnahmen zur Minimierung oder Verhinderung der Mensch-zu-Mensch-Übertragung von COVID-19, damit die Pandemie beendet werden kann. Viele dieser Übertragungen erfolgen erwiesenermassen über die Luft, da aus dem Atemtrakt infizierter Personen beim Sprechen und Atmen infektiöse, COVID-19 enthaltende Aerosolpartikel freigesetzt werden. Je nach Grösse können diese Partikel nur während Sekunden oder aber bis zu ein oder zwei Tagen in der Luft schweben. Die Übertragung von COVID-19 in Innenräumen ist wesentlich höher ist als im Freien, da der begrenzte Raum und der geringe Verdünnungseffekt in Innenräumen die Menge der über die Luft übertragenen infektiösen Partikel erhöhen können, was wiederum zu einer grösseren Inhalationsexposition und einem höheren Infektionsrisiko führt. Um die Übertragung in Innenräumen zu verhindern, wurde eine Reihe aktiver Reinigungstechnologien eingesetzt, die das über die Luft übertragene Virus entfernen oder inaktivieren sollen. Eine der wichtigsten Strategien ist der Einsatz von UV-Luftreinigern oder Ionisatoren, die während der Pandemie in vielen Gebäuden genutzt wurden.
Die Innenraumluft ist eine komplexe chemische Suppe mit erheblichen Emissionen gasförmiger Schadstoffe, die durch den Menschen und seine Aktivitäten wie Kochen, Putzen und die Verwendung chemischer Produkte verursacht werden. Die UV- und Ionisationsgeräte für Innenräume sind dazu gedacht, die Luft während der Pandemie von luftgetragenen Viren zu befreien, sie können aber auch hochenergetische UV-Strahlung auf gasförmige Chemikalien abgeben oder aus Hochspannungselektroden reaktive Ionen erzeugen. Dies kann in Innenräumen zu einer Vielzahl von unbeabsichtigten chemischen Reaktionen führen, insbesondere bei umfangreichen Luftschadstoff-Emissionen durch menschliche Aktivitäten. Durch diese Reaktionen kann eine breite Palette von Zwischen- und Nebenprodukten der Luftdesinfektion entstehen, darunter eine Vielzahl gasförmiger Verbindungen und sekundärer organischer Aerosole (SOA). Solche Nebenprodukte können geruchsintensiv sein, Reizungen der Atemwege, der Augen und der Haut verursachen oder beim Einatmen zelluläre reaktive Spezies bilden, die sich negativ auf den Komfort und die Gesundheit der Bewohner und Bewohnerinnen auswirken. Da der Mensch mehr als 90 % seiner Zeit in Innenräumen verbringt, kann der Aufenthalt in einer solchen Umgebung, in der er diesen Nebenprodukten ausgesetzt ist, akute oder chronische Auswirkungen auf die Atemwege oder die Gesundheit haben. Die unbeabsichtigten Auswirkungen von Luftreinigungstechnologien auf die chemische Zusammensetzung der Innenraumluft und die Belastung des Menschen sind jedoch nicht hinreichend erforscht. Da Luftreinigungsgeräte bereits stark verbreitet sind und immer häufiger eingesetzt werden und angesichts der möglicherweise gesundheitsschädlichen Auswirkungen, muss diese wichtige Wissenslücke dringend geschlossen werden.
Die Forschungsgruppen des HOBEL und des LAPI beabsichtigen in dieser Studie, eine Reihe neuartiger Experimente durchzuführen, um zu untersuchen, wie sich die Verfahren zur Luftdesinfektion mittels UV-Licht oder durch Ionisierung auf die Qualität der Innenraumluft auswirken. Die Hauptziele sind: (1) die Bildung von Nebenprodukten (z.B. SOAs) und die Umwandlung gasförmiger Luftschadstoffe durch den Betrieb von Luftdesinfektionsgeräten bei unterschiedlichen Aktivitäten in Innenräumen zu beschreiben und zu untersuchen, wie stark die Belastung für die Bewohnerinnen und Bewohner ist; (2) den Einfluss der Betriebsbedingungen von Gebäudelüftungssystemen (z.B. Feuchtigkeitskontrolle, Lüftungsrate) auf die Umwandlungsprozesse zu verstehen; und (3) den Verbleib und die Entfernungsmechanismen der Nebenprodukte der Luftdesinfektion zu untersuchen. Die Luftschadstoffe in der Gas- und Partikelphase werden mit den modernsten Online-Massenspektrometern und Aerosolinstrumenten überwacht. Um die Versuchsbedingungen so realistisch wie möglich zu halten, werden die Experimente an der EPFL Freiburg durchgeführt, die über eine einzigartige Umweltkammer mit fortschrittlicher Gebäudesteuerungstechnik verfügt, was die Gebäudeforschung in realen Szenarien erleichtert. Es werden zwei Arten von handelsüblichen Luftdesinfektionsprodukten getestet, darunter tragbare UV-Luftreiniger und tragbare Ionisatoren.
Es wird erwartet, dass die angekündigte Studie neue grundlegende Erkenntnisse über die Bildung und den Verbleib von Luftdesinfektionsnebenprodukten sowie für die Expositionsforschung beim Menschen liefern wird. Die chemische Analyse auf molekularer Ebene wird die Mechanismen der physikalischen und chemischen Umwandlung von Luftschadstoffen in Innenräumen durch die Wechselwirkung mit UV- und Ionisationsgeräten aufzeigen. Die Ergebnisse werden Forschern dabei helfen, die Exposition der Bewohnerinnen und Bewohner und die Gesundheitsrisiken zu bewerten, und Gebäudeplanern und -betreibern bei der Entwicklung von Strategien zur Schadstoffkontrolle und Belüftung dabei helfen, eine gesunde gebaute Umwelt zu schaffen.