Gesundheitsschutz in Innenräumen

Die kooperative Promotion wurde von Prof. Dr. Ralph-Andreas Henne vom Institut für Technische Gebäudeausrüstung und von Prof. Dr. Dirk Bohne von der Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover betreut.

Herr Dr. Drzymalla, wie erklären Sie Ihr Thema „Simulation von Aerosolen im Gebäude sowie der Partikeldeposition im menschlichen Respirationstrakt“ Ihren Nachbar*innen?

Dr. Jan Drzymalla (Bild: Thilo Schmülgen/TH Köln)

Die zunehmende Luftverschmutzung bedroht die menschliche Gesundheit und führt unter anderem zu Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Um dieser Entwicklung entgegenzuwirken, wurden Grenzwerte für bestimmte Luftschadstoffe wie Stickstoffdioxid und Aerosole, also Feinstaub, festgelegt. Die Höchstwerte in der Außenluft werden unter anderem mit Hilfe von Messstationen überwacht. Für Staubpartikel in Innenräumen gibt es bisher jedoch keine Begrenzungen, obwohl die Luft in Gebäuden oft stärker belastet ist als die Außenluft und dadurch vermehrt Partikel über die Atmung aufgenommen werden, die sich in der Lunge ablagern können. Hinzu kommt, dass sich der Mensch etwa 90 Prozent seiner Lebenszeit in geschlossenen Räumen aufhält. Ich habe theoretisch und experimentell untersucht, ob der Mensch als eine Art Raumluftfilter wirkt und durch seine Atmung die Staubkonzentration reduzieren kann.

Was haben Sie herausgefunden?

Ich habe einen Simulationsansatz entwickelt, der eine zeitliche Vorhersage der Partikelkonzentration in der Umgebungsluft sowie der Ablagerungen in verschiedenen Lungenregionen ermöglicht. Dieser Ansatz bildet erstmals eine Grundlage für die Bewertung des Gesundheitsrisikos in Abhängigkeit der vorherrschenden Luftqualität. Dabei zeigte sich, dass die Feinstaubablagerung im menschlichen Körper von zahlreichen Einflussfaktoren wie Anatomie, körperliche Aktivität, Partikelgröße oder Atmung beeinflusst wird. Das größte Gesundheitsrisiko geht von kleinen Partikeln aus, die aufgrund ihrer geringen Masse und ihres geringen Gewichts länger in der Luft schweben.

Des Weiteren konnte ich mit der Simulation nachweisen, dass der Mensch durch seine Atmung die Staubkonzentration in geschlossenen Räumen reduzieren kann und somit als Filter wirkt. Der Filtereffekt ist dabei am höchsten, wenn erwachsene Männer bei leichter Aktivität Partikel mit einer Größe von 0,001 Mikrometer durch die Nase einatmen.

Was begeistert Sie an Ihrem Thema?

Meiner Meinung nach sollten Gebäude für den Menschen gebaut werden und Gesundheit sowie Komfort im Mittelpunkt stehen. An einem Thema zu forschen, dessen Ergebnisse dem Menschen und seiner Gesundheit dienen können, begeistert und motiviert mich daher enorm.

Wie kann es mit Ihren Ergebnissen weitergehen?

Die Ergebnisse und der entwickelte Simulationsansatz können einen Beitrag zur Verbesserung der Raumluftqualität im Gebäudebereich leisten und darüber hinaus eine Bewertungsgrundlage für die Gesundheitsgefährdung durch Staub darstellen. Konkret ist es möglich, den Simulationsansatz in Kombination mit Building Information Modeling, also der Erstellung eines virtuellen Modells eines Gebäudes, als Planungswerkzeug einzusetzen. Dadurch soll es möglich sein, Staubkonzentrationen bereits in frühen Planungsphasen zu reduzieren. Mögliche Maßnahmen wären der Einbau von Partikelfiltern in die entsprechenden Anlagen, die Erhöhung der Luftwechselraten, also wie oft die Luft in einem Raum innerhalb einer Stunde ausgetauscht wird, sowie Empfehlungen für die sich dort aufhaltenden Personen wie vorgeschriebene Lüftungszeiten oder Lüftungsarten, zum Beispiel natürliche Lüftung durch Stoßlüftung oder mechanische Lüftung.