Document ID: /fineweb-2-swissfilter-quality_10-filterrobots/filtered/03216.jsonl.gz/1520

Physik | Technik
Demian Stocker, 2003 | Untervaz, GR
Die Mund-Nasen-Schutzmaske (MNS-Maske), oder oft auch OP-Maske genannt, wurde seit dem Ausbruch der Corona-Pandemie zu unserem täglichen Begleiter. Die vorliegende Untersuchung der MNS-Masken ist aufgrund der Aktualität von grosser Bedeutung. Die Vliesstoffe, aus denen die MNS-Masken aufgebaut sind, bestehen aus sehr langen und wenige Mikrometer dünnen Polypropylen-Fasern. Es stellt sich daher die Frage, ob sich solche Fasern (oder Bruchstücke davon) lösen. Diese Fasern würden in den Atemwegen oder sogar der Lunge des Maskenträgers landen. Um die These zu bestätigen, wurde eine Filtriervorrichtung gebaut, mit der die MNS-Masken untersucht wurden. Auf den Filterproben konnten mit einem Lichtmikroskop Faserbruchstücke nachgewiesen werden, die von den MNS-Masken stammten. Solche Faserbruchstücke könnten einen negativen Einfluss auf die Gesundheit des Maskenträgers haben, darum ist es wichtig, dieser Thematik weiter nachzugehen.
Fragestellung
Der Aufbau der in den MNS-Masken enthaltenen Vliesstoffen und die Art und Weise, wie die MNS-Maske von der Bevölkerung in der Breitennutzung getragen wird, werfen die Frage auf, ob sich während des Tragens einer MNS-Maske Faserbruchstücke oder Faserschuppen lösen, die durch die Respiration in die Atemwege oder in die Lunge geraten könnten.
Methodik
Um Faserbruchstücke nachzuweisen, die sich von den MNS-Masken lösten, wurde eine Filtriervorrichtung gebaut. Diese bestand aus einem Glaszylinder, auf dessen oberen Öffnung die zu untersuchende MNS-Maske fixiert wurde und auf dessen unteren Öffnung ein Filterpapier mit einer Glasnutsche eingesetzt wurde. Durch den Filter und die Glasnutsche wurde nun mit zwei Luftpumpen (Handpumpe und Wasserstrahlpumpe) Luft abgesaugt, sodass ein Luftzug durch die Maske und den Glaszylinder entstand. Wenn sich Partikel von der MNS-Maske lösten, so landeten diese zwangsläufig auf dem Filter. Dieser Filter wurde nach dem Filtrationsvorgang entnommen und mit einem Lichtmikroskop auf Faserbruchstücke untersucht. Die gefundenen Faserbruchstücke wurden quantifiziert und auf ihre Länge und Durchmesser untersucht.
Ergebnisse
Die Untersuchung hat gezeigt, dass sich Faserbruchstücke von den MNS-Masken lösen. Von MNS-Masken, die vor dem Filtriervorgang schon benutzt wurden, lösten sich im Schnitt bis zu 10-mal so viele Faserbruchstücke, wie von den MNS-Masken, die vor dem Filtriervorgang nicht benutzt wurden. Die Faserbruchstücke wiesen Längen von 5 bis 2000 Mikrometer und Durchmesser von 3 bis 35 Mikrometer auf. Die nachgewiesenen Faserbruchstücke konnten in vier unterschiedliche Kategorien unterteilt werden: unversehrte Faserbruchstücke (gerade Bruchstellen und unzerstörte Fasern), ausgefranste Faserbruchstücke (ausgefranste, zerstörte Bruchstellen), klumpenartige Faserbruchstücke (kurze Faserlänge und grosser Faserdurchmesser) und kleine Faserschuppen (3 bis 5 Mikrometer grosse Bruchstücke).
Diskussion
Durch die Untersuchung konnte die Hypothese, dass sich Faserbruchstücke von den MNS-Masken lösen, bestätigt werden. Eine weitere sehr wichtige Erkenntnis, die aus den Resultaten gezogen werden konnte, ist der direkte Zusammenhang zwischen Tragedauer und der Anzahl sich lösender Faserbruchstücke. Es lösen sich erst dann viele Faserbruchstücke, wenn man die MNS-Maske für eine gewisse Zeit trägt oder diese während intensiver Atmung benutzt (z.B. während sportlicher Betätigung). Der Grund dafür ist die mechanische Bearbeitung der MNS-Maske durch das Sprechen, Atmen, Zurechtrichten und Falten, das mit der Benutzung der MNS-Maske einhergeht. Mit der angewendeten Methodik konnten die Versuche beliebig oft und unter den gleichen Konditionen repliziert werden, was ein grosser Vorteil dieser Filtriervorrichtung war.
Schlussfolgerungen
Aus der Untersuchung kann der Schluss gezogen werden, dass sich von den MNS-Masken während dem Benutzen Faserbruchstücke lösen und man die MNS-Maske deswegen häufig wechseln sollte. Was in dieser Arbeit nicht untersucht wurde, sind die gesundheitlichen Auswirkungen, die diese Partikel auf die Lunge oder auf die Atemwege haben. Dies wäre ein weiterer wichtiger Schritt, den man in einer zukünftigen Untersuchung gehen sollte, denn die MNS-Masken werden aktuell von sehr vielen Personen für eine lange Zeit am Tag getragen.
Würdigung durch den Experten
Prof. Dr. René Rossi
Die Fragestellung zur Entstehung von Mikroplastik beim Tragen von Masken wurde mit verschiedenen Trageszenarios und einem eigenen Versuchsaufbau untersucht. Demian Stocker konnte eindeutige Korrelationen zwischen der Anzahl Faserbruchstücke und der Tragdauer der Maske erstellen. Die Arbeit ist klar strukturiert, die Resultate werden kritisch analysiert und die Plausibilität diskutiert, was eine reife und selbstkritische Haltung erkennen lässt. Diese Arbeit könnte, mit einigen Ergänzungen, als wissenschaftliche Studie in einer Fachzeitschrift publiziert werden.
Prädikat:
hervorragend
Sonderpreis Odd Fellows – Taiwan International Science Fair (TISF)
Bündner Kantonsschule, Chur
Lehrer: Dr. Adrian Puntschart