UV-Strahlung und COVID-19

UV-Strahlung und COVID-19

Für das Verständnis der Ausbreitung des Coronavirus SARS-CoV-2 und den damit einhergehenden COVID-19-Infektionen spielt die UV-Strahlung eine entscheidende Rolle.

Die UV-Strahlung ist eine elektromagnetische Strahlung, die für den Menschen nicht sichtbar ist und auch mit anderen Sinnesorganen nicht wahrgenommen werden kann. Ihre Wellenlänge ist kürzer als die des für den Menschen sichtbaren Lichts, aber länger als die der Röntgenstrahlen.

Die UV-Strahlung, die den Wellenlängenbereich von 100 Nanometer (nm) bis 400 nm umfasst, ist der energiereichste Teil der optischen Strahlung. UV-Strahlung kann organische Bindungen spalten, daher ist sie einerseits durch Zerstörung biogener Substanz lebensfeindlich.

Die Stärke der UV-Strahlung auf der Erdoberfläche hängt vom Breitengrad, von der Jahreszeit und von der Tageszeit ab. Je näher man dem Äquator kommt, desto intensiver wird sie. Im Sommer ist die UV-Strahlung stärker als im Winter – und mittags ist sie intensiver als morgens oder abends. Auch die Bewölkung beeinflusst die Stärke der UV-Strahlung. Eine geschlossene, dicke Wolkenschicht kann bis zu 90 Prozent der UV-Strahlung abhalten.

Abb. 1: Hier sehen wir, welche UV-Strahlen auf die Erde eintreffen und welche Bedeutung Wolken für die UVA- und UVB-Strahlung auf die Erdoberfläche haben. UVC-Strahlen werden durch die Ozonschicht daran gehindert, auf die Erdoberfläche zu gelangen.

UV-Index

Die auf die Erdoberfläche eintreffende Menge an UVA- und UVB-Strahlung kann man messen. Dafür benutzt man den UV-Index (UVI), eine international einheitlich festgelegte Messgröße für die auf die Erde eintreffende UVA und UVB-Strahlung. Er ist ein dimensionsloser Wert, definiert als das Integral der spektralen UV-Bestrahlungsstärke auf die horizontale Empfangsfläche zwischen 280 und 400 nm Wellenlänge.

Der UV-Index beschreibt den am Boden erwarteten Tagesspitzenwert der sonnenbrandwirksamen UV-Bestrahlungsstärke. Ähnlich wie die Richterskala bei Erdbeben ist der UV-Index als nach oben offene Skala zu verstehen, die Richtwerte für die UV-Bestrahlungsstärke angibt. Je höher der UV-Index ist, desto höher ist die UV-Bestrahlungsstärke, und desto schneller kann bei ungeschützter Haut ein Sonnenbrand auftreten. Die Messung und die dazugehörige Messmethode sind auch von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) anerkannt.

Mittlerweile ist es möglich, den tatsächlichen UVI-Wert für jeden Ort zu jedem Tag des Jahres und zu jeder Stunde inklusive Bewölkungsgrad sehr schnell und einfach mit dem Rechner des Norwegian Institute for Air Research bestimmen, wie wir der Abb. 2 am Beispiel New York City entnehmen können.

https://fastrt.nilu.no/

Abb. 2: Mittlerer UV-Index für New York City bezogen auf das Jahr und den Tag.

Quelle Von Patrug - Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0

Aerosole

Für die schnelle Ausbreitung von COVID-19 ist die Bildung von stabilen Aerosolen entscheidend. Ihre Stabilität ist sehr stark von der Luftfeuchtigkeit und der Temperatur abhängig. Niedrige Temperaturen gepaart mit einer hohen relativen Luftfeuchtigkeit begünstigen die Stabilität von virenbelasteten Aerosolen.

Da die UV-Strahlung sowohl von der Jahreszeit als auch von der Tageszeit abhängig ist, ist der UV-Index auch mit der Temperatur verknüpft, und zwar nach der folgenden mathematischen Beziehung:

 

T = k1 * e (k2*ln UVI)

 

T                     = Temperatur

UVI                 = UV-Index

K1 und K2         = Konstanten, die sowohl von den Breitengraden als auch davon abhängen, ob man sich jahreszeitlich im aufsteigenden oder abfallenden UV-Index befindet.

 

Alleine durch die Korrelation von UVI-Werten und der Temperatur lässt sich schon ein sehr guter Zusammenhang zur Ausbreitung des Coronavirus im Außenbereich darstellen.

 

Segen und Fluch: Zerstörung und Mutation

UV-Strahlen führen auch zu einer Schädigung biogener Substanz, also auch der Struktur des Virus SARS-CoV-2. Hohe UVI-Werte bewirken sogar eine wohl vollständige Zerstörung der Virusstruktur. Davon haben wir in den vergangenen Sommermonaten in Form von sinkenden Infektionszahlen profitiert.

Niedrige UVI-Werte bewirken allerdings auch, dass UVA- und UVB-Strahlung das Coronavirus derart modifizieren können, dass es sich besser auf den menschlichen Wirtszellen verankern kann. Das kann zu einer verstärkten Ausbreitung beitragen, von der wieder einmal der Außenbereich betroffen ist. Um uns davor möglichst effektiv zu schützen, empfiehlt sich auch draußen unbedingt das Tragen einer entsprechenden Schutzmaske.

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