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Mund-Nasen-Schutz: Feuchtigkeit macht Masken effektiver

Masken verlieren wohl nicht an Wirkung, wenn sie Wasser aus der Atemluft aufnehmen. Ein Effekt, der Aerosole durchdringen lässt, wird jedenfalls durch Feuchtigkeit verringert.
Frau mit Mund-Nase-Bedeckung

Die Filterwirkung eines Mund-Nasen-Schutzes kann sich verbessern, wenn er feucht ist. Das ist das überraschende Ergebnis der Untersuchung eines Teams um Abhishek Saha von der University of California San Diego. Die Gruppe berichtet in »Physical Reviews Fluids«, eine feuchte Maske würde effektiver als trockene Pendants verhindern, dass große Tröpfchen bei ihrem Aufprall in kleine zerspringen, die die Maske durchdringen. Diese Sekundärtröpfchen verringern die Effektivität von Masken, weil sie schwebende, infektiöse Aerosole bilden, wie das Team in einer früheren Arbeit zeigte.

Je mehr Wasser bereits im Gewebe einer Maske vorhanden ist, desto schneller muss sich ein Tröpfchen bewegen, damit ein aus ihm hervorgehendes Aerosol die Maske durchdringt. Auf diese Weise hält die Maske Speichel effektiver zurück, wenn sie durch die Feuchtigkeit im Atem benetzt ist. Die Fachleute weisen allerdings darauf hin, dass mit der Feuchte der Atemwiderstand steigt, so dass das Wasser den Mund-Nasen-Schutz nach einer Weile unbrauchbar macht.

Vor Beginn der Coronapandemie war nur wenig über die Wirkung von verschiedenen Maskentypen bekannt – insbesondere über die Wechselwirkung von Aerosolen und Tröpfchen mit dem Maskenmaterial. So hat sich gezeigt, dass schnell auftreffende Tropfen ein Aerosol durch Masken hindurchschießen, wenn ihre Geschwindigkeit groß genug ist. Außerdem ist unbekannt, was es für die Wirksamkeit bedeutet, dass sich mit der Zeit zwangsläufig Wasser aus der Atemluft im Filter anlagert.

Fasern saugen sich voll

Um zu zeigen, wie sich die kritische Geschwindigkeit für die Aerosolbildung bei einer feuchten Maske verändert, hat die Arbeitsgruppe den Aufprall von Tröpfchen von ein bis zwei Millimeter Durchmesser auf drei Maskentypen untersucht. Diese relativ großen Partikel sind seltener als kleinere, aber weil sie einen wesentlichen Teil des gesamten Flüssigkeitsvolumens im Atem enthalten, können die von ihnen abgespaltenen Sekundärtröpfchen eine wichtige Bedeutung haben.

Das Team um Saha prüfte je einen Wasser abweisenden medizinischen Mund-Nasen-Schutz sowie zwei Wasser anziehende Stoffmasken. Dabei stellten sie fest, dass alle Maskentypen mit zunehmender Feuchtigkeit die feinen Sekundärtröpfchen besser aufhalten, aber je nach Materialeigenschaften aus unterschiedlichen Gründen.

Während sich die Fasern der Wasser anziehenden Masken vollsaugen, so dass die Poren kleiner werden und deswegen mehr Schwung nötig wird, damit kleinere Tröpfchen die Maske durchdringen, lagern sich an die Fasern der Wasser abweisenden Maske feine Wasserperlen an. Sie bremsen dann den Aufprall der größeren Tröpfchen, so dass mehr Energie zum Durchdringen nötig ist. Während die praktische Bedeutung des Befundes noch unklar ist, zeigt er, dass die Benetzung mit Feuchtigkeit aus der Atemluft einen Mund-Nasen-Schutz nicht notwendigerweise kontinuierlich verschlechtert.

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