(GRS 632) AeroCoV-Abschätzung des COVID-19-Infektionsrisikos in repräsentativen Patientenzimmern auf Basis einer Ausbreitungssimulation von SARS-CoV-2-Bio-Aerosolen mit dem GRS-Code COCOSYS

Autor: 
C. Köllein, S. Arndt, H. Nowack
Jahr: 
2021

Im Rahmen des Vorhabens AeroCoV hat die GRS untersucht, inwieweit das selbstentwickelte und für die Analyse von Stör- und Unfällen in Containments von Kernkraftwerken validierte Simulationsprogramm COCOSYS (Teil des Programmsystems AC2) ohne weitere Anpassungen zur Ausbreitungsanalyse von SARS-CoV-2-Aerosolen verwendet kann. Mit COCOSYS können neben Transportprozessen (z. B. Diffusion, Absetzung und Aufwirbelung) auch Zustandsänderungen (z. B. Wachstum durch Zusammenstoß, Verdampfung) und Rückhalteprozesse bei Aerosolen, z. B. durch Filter, abgebildet werden. Die für die Anwendung des Programms notwendige Erstellung eines Modells umfasst Zonen, die jeweils durch gemittelte Zustandsgrößen beschrieben werden („lumped parameter“ Ansatz) und somit die räumliche Auflösung der Ergebnisse bestimmen.

Insgesamt legen die Ergebnisse des AeroCoV-Vorhabens nahe, dass mit COCOSYS plausible Infektionsrisiken durch virenhaltige, luftgetragene Aerosole ermittelt werden können. Insbesondere kann das Zusammenwirken mehrerer Faktoren – wie die Speicherung virenhaltiger Aerosole in der Raumluft, räumliche Randbedingungen, veränderliche Temperatur und Luftfeuchte, der Einfluss von Luftwechsel und Filtersystemen (Masken) – detailliert und über hinreichende Zeitdauern untersucht werden.

Der hier gewählte Simulationsansatz bietet auch die Möglichkeit, die gewonnenen Erkenntnisse auf bevorstehende Ausbreitungsverläufe von pathogenen Bio-Aerosolen bzw. Mutationen des SARS-CoV-2-Virus zu übertragen. In Vorbereitung dieser komplexeren Anwendungen ist es notwendig, die Zerfallszeit von Viren in COCOSYS in direkter Weise zu berücksichtigen. Außerdem sind Annahmen bzgl. Speichelzusammensetzung und die zeitliche Partikelgrößenänderungen zu überprüfen.

Category: 
GRS-Berichte