Robert Klatt
Eine höhere Feuchtigkeit verbessert die Schutzwirkung von Masken, weil weniger infektiöse Aerosole beim Ausatmen in die Umgebung gelangen.
San Diego (U.S.A.). Die Wechselwirkung zwischen Aerosolen und Tröpfchen mit dem Maskenmaterial der unterschiedlichen Maskentypen zwar zu Beginn der Covid-19-Pandemie kaum erforscht. Viele Wissenschaftler äußerten jedoch die These, dass die Filterwirkung eines Mund-Nase-Schutzes sinkt, wenn dieser feucht ist. Diese Vermutung hat nun ein Team um Abhishek Saha von der University of California San Diego widerlegt.
Laut ihrer Publikation im Fachmagazin Physical Reviews Fluids ist eine feuchte Maske sogar effektiver, weil sie verhindert, dass große Tröpfchen in viele kleine Tröpfchen zerspringen, die dann die Maske durchdringen könnten. In einer vorherigen Studie konnten die Forscher bereits belegen, dass besonders die kleinen Sekundärtröpfchen die Effektivität von Masken verringern, weil aus ihnen schwebende Aerosole entstehen.
Die Experimente der Physiker zeigen, dass sich Tröpfchen schneller bewegen müssen, umso mehr Wasser im Gewebe einer Maske vorhanden ist, damit die beim Abprall entstehende Aerosole die Maske durchdringen können. Leider erhöht die Feuchtigkeit auch den Atemwiderstand und macht die Maske so nach einiger Zeit unbrauchbar.
Die Arbeitsgruppe untersuchte den Aufprall von Tröpfchen von ein bis zwei Millimeter Durchmesser auf drei Maskentypen, um die kritische Geschwindigkeit für die Aerosolbildung herauszufinden. In der Atemluft sind diese relativ großen Partikel zwar selten, sie machen aber trotzdem einen Großteil des Flüssigkeitsvolumens aus. Die Entstehung von abgespaltenen Sekundärtröpfchen aus diesen Tröpfchen beim Ausatmen hat demnach eine hohe Bedeutung.
Untersucht wurden sowohl ein medizinischer Mund-Nasen-Schutz, der Wasser abweist sowie zwei Stoffmasken, die Wasser anziehen. Laut der Studie halten alle drei Maskentypen Sekundärtröpfchen bei höherer Feuchtigkeit besser auf.
Die bessere Schutzwirkung durch die höhere Feuchtigkeit entsteht bei den unterschiedlichen Materialen der Masken aus verschiedenen Gründen. Bei den wasseranziehenden Masken saugen sich die Wasser voll und die Poren werden kleiner. Es ist somit eine höhere Geschwindigkeit nötig, damit Tröpfchen beim Ausatmen die Maske durchdringen.
Bei der wasserabweisenden Maske lagern sich hingegen an den Fasern feine Wasserperlen an, die den Aufprall der größeren Tröpfchen bremsen. Es ist somit eine höhere Energie nötig, damit diese die Maske durchdringen können.
Physical Reviews Fluids, doi: 10.1103/PhysRevFluids.6.110510
