Wie Schulen dazu beitragen können, die COVID-19-Exposition zu verringern

Die COVID-19-Prävention zu Schulbeginn erfordert intelligente Strategien für ein sicheres Lernumfeld. Verwalter und Pädagogen in Schulbezirken, die für Präsenzunterricht geöffnet sind, müssen ihre Ressourcen, ihre Infrastruktur und ihre Personalausstattung überdenken, um die bestmögliche Lernumgebung zu schaffen (1).

COVID-19 hat dazu geführt, dass Gemeinden und Regierungen über das richtige Gleichgewicht zwischen virtuellem und persönlichem Lernen entscheiden, öffentliche Maßnahmen umsetzen, die dazu beitragen, Schulen offen zu halten, und COVID-19-Sicherheitsprotokolle in Gruppensituationen einführen müssen.

Schüler und Lehrkräfte sind potenziellen COVID-19-Schulrisiken ausgesetzt

Alle Lehrer, Eltern, Dozenten und Schüler, insbesondere diejenigen, die nicht geimpft sind, sind in jedem öffentlichen Umfeld, einschließlich Schulen, einem höheren Risiko einer COVID-19-Infektion ausgesetzt.

Für junge Menschen besteht das Risiko einer COVID-19-Infektion und schwerwiegender gesundheitlicher Probleme, einschließlich (2):

• Atembeschwerden
• akutes Atemnotsyndrom
• Funktionsstörung des Multiorgansystems
• in seltenen Fällen auch Tod

Bei Kindern mit pulmonalen oder immunschwächenden Grunderkrankungen können schwerwiegendere Symptome auftreten als bei anderen Kindern.

Hinzu kommt, dass nicht-weiße Gemeinschaften im Verhältnis weit mehr Todesfälle zu beklagen haben als weiße Gemeinschaften. In einem Bericht der Centers for Disease Control and Prevention (CDC) aus dem Jahr 2020 wurde festgestellt, dass zwischen dem 12. Februar und dem 31. Juli 78 Prozent der amerikanischen Kinder, die an COVID-19 und den damit verbundenen gesundheitlichen Komplikationen starben, hispanische, schwarze und indianische/alaskische Ureinwohner waren (3).

Kinder und Jugendliche scheinen jedoch ein geringeres Risiko zu haben, ernsthaft zu erkranken als andere Altersgruppen.

Eine 2020 veröffentlichte Studie in Naturmedizin fand heraus, dass Kinder und Jugendliche unter 20 Jahren etwa halb so häufig mit COVID-19 infiziert werden wie Menschen über 20 Jahren. Klinische Symptome können bei 10- bis 19-Jährigen in durchschnittlich 21 Prozent der Fälle auftreten, bei über 70-Jährigen sind es dagegen 69 Prozent (4).

Doch auch wenn die Zahl der Infektionen bei Kindern geringer ist als bei Erwachsenen, gab es COVID-19-Ausbrüche im Zusammenhang mit Kinderbetreuungseinrichtungen und Schulen, wobei Kinder das Virus untereinander, auf Erwachsene und auf Betreuungspersonen übertragen haben (5) (6). Die genaue Rolle von Kindern bei der Übertragung ist noch nicht vollständig geklärt, aber es gibt Hinweise darauf, dass Teenager das Virus ebenso leicht übertragen können wie Erwachsene.

Darüber hinaus stellen ungeimpfte Lehrer und Mitarbeiter ein ernsthaftes Gesundheitsrisiko dar, wenn sie zur Arbeit erscheinen. Einer von vier Lehrern oder Dozenten, d. h. fast 1,5 Millionen Erwachsene, haben ein erhöhtes Risiko, aufgrund einer Vorerkrankung ernsthaft an COVID-19 zu erkranken, so ein Kurzbericht der Kaiser Family Foundation aus dem Jahr 2020 (7).

Schlechte Luftqualität trägt zu schlechter Gesundheit bei

Eine ordnungsgemäße Belüftung von Schulgebäuden allein wird die Verbreitung von COVID-19 nicht verhindern. Saubere Luft und die Bekämpfung der Infektionsquelle in Kombination mit einer verbesserten Belüftung können dazu beitragen, die Verbreitung von Viren und Bakterien zu verringern (8).

COVID-19 kann durch Berührung von infizierten Personen, Oberflächen und Gegenständen (9) sowie durch Tröpfcheninfektion verbreitet werden. Maßnahmen zur Quellenkontrolle wie Tragen von Maskenwie das Tragen von Masken, der Aufenthalt zu Hause, wenn man krank ist, und die soziale Distanzierung tragen direkt dazu bei, die Übertragung durch große Tröpfchen zu verringern, indem sie die Infektion von Mensch zu Mensch im Allgemeinen auf einen Abstand von weniger als einem Meter beschränken.

Eine weitere Möglichkeit der Übertragung ist die Übertragung über die Luft. Viel kleinere Atemtropfen können infektiöse Viruspartikel hinterlassen, die stundenlang in der Luft verweilen und durch Luftströmungen über größere Entfernungen übertragen werden (10).

Durch die Belüftung wird die Luft und damit auch kleine Tröpfchen infektiöser Partikel in einem Gebäude bewegt. Hochwertige Luftfilter wie die HyperHEPA-Technologie können jedoch luftgetragene Schadstoffpartikel, Viren und Bakterien abfangen. Die Reinigung der Luft durch Filtration kann dazu beitragen, das COVID-19-Risiko zu verringern, indem sie Partikel bis zu einer Größe von 0,003 Mikrometern auffängt und ihre Konzentration in der Luft reduziert.

Natürliche Belüftungslösungen wie das Öffnen von Fenstern oder das Abhalten von Kursen in Zelten im Freien können zur Kontrolle der Aerosole beitragen, sind aber in den meisten Winterklimazonen nicht praktikabel. Und bei hochwertiger Luftfiltrationmuss die mechanische Belüftung nicht über die baurechtlichen Anforderungen hinausgehen, so dass eine höhere Energieeffizienz gewährleistet ist.

Ein weiterer Vorteil der HyperHEPA-Technologie ist der niedrige Druckabfall, so dass die Filter aufgrund des hocheffizienten Filtermaterials nur einmal pro Jahr ausgetauscht werden müssen (basierend auf einem durchschnittlichen Arbeitszyklus von 50 %).

Die U.S. Centers for Disease Control and Prevention bieten Richtlinien für den Einsatz von Belüftungsanlagen in Schulen und Kinderbetreuungseinrichtungen (11), in denen betont wird, dass die Verbesserung des Luftfilterungsgrads ohne wesentliche Verringerung des Luftstroms eine wichtige Komponente für die Aufrechterhaltung einer gesunden Umgebung ist.

Eine bessere Belüftung kann zwar dazu beitragen, die Übertragung von COVID-19 zu verringern, aber durch den Luftstrom können auch Schadstoffe und Allergene aus der Außenluft in die Schulen gelangen.

Es gibt viele andere Schadstoffquellen in Schulen, darunter:

• Reinigungsmittel
• dicht verschlossene neue Schulen mit unzureichender Belüftung
• Abgase von Chemikalien wie Formaldehyd
• Blei-, Asbest- und Radonverseuchung in älteren Schulen
• Schimmel
• Verschmutzung durch Partikel, wie z. B. PM2,5 und PM10

Eine Reihe von Studien hat gezeigt, dass hohe Feinstaubkonzentrationen in der Umwelt mit erhöhten COVID-19-Symptomen in Verbindung gebracht werden(12) (13) (14).

Eine Studie in Wissenschaft Advances ergab, dass mit jedem Anstieg der PM2,5-Konzentration um 1 Mikrogramm pro Kubikmeter (𝜇g/m3) das Risiko schwerer oder tödlicher COVID-19-Symptome um 8 % anstieg.

Dieselben Forscher aktualisierten später ihre Studie und stellten fest, dass eine langfristige PM2,5-Exposition mit einer höheren COVID-19-Sterblichkeitsrate in US-Bezirken verbunden war.

Eine weitere Studie in Wissenschaft der gesamten Umwelt wurde festgestellt, dass Feinstaub in direktem Zusammenhang mit neuen Fällen von COVID-19 in Mailand, Italien, steht.

PM2,5, oder Feinstaub, hat einen Durchmesser von 2,5 Mikrometern oder weniger. Er gilt sowohl für Kinder als auch für Erwachsene als gefährlich, da PM2,5 durch die Atemwege in die Lunge und in den Blutkreislauf gelangen kann (15).Zu den Bestandteilen von PM2,5 gehören:

• Staub
• Ruß
• Schmutz
• Rauch
• Salz
• Säuren
• Metalle

Eine 2019 veröffentlichte Studie in BMC Public Health hat grippeähnliche Erkrankungen mit PM2,5 in Verbindung gebracht, während Atemwegserkrankungen schon lange mit der Exposition gegenüber diesem Schadstoff in Verbindung gebracht werden (16).

In einer Studie aus dem Jahr 2010 wurden Kinder in sechs französischen Stadtgemeinden drei Jahre lang untersucht, um die langfristigen gesundheitlichen Auswirkungen der Luftverschmutzung zu ermitteln (17). Europäischen Zeitschrift für Atemwegserkrankungenveröffentlichten Ergebnisse ergaben eine Reihe von gesundheitlichen Problemen, die mit der Belastung durch PM10, PM2,5 und Gasschadstoffe in Zusammenhang stehen, wie z. B.:

• Asthma
• Ekzem
• lebenslange allergische Rhinitis
• Pollenempfindlichkeit

Luftverschmutzung kann sogar die Lernfähigkeit von Kindern beeinträchtigen. Eine 2015 veröffentlichte Studie in Bevölkerung und Umwelt veröffentlichte Studie ergab, dass selbst bei Berücksichtigung anderer Faktoren Schüler, die verkehrsbedingten Schadstoffen ausgesetzt sind, schlechtere GPAs haben (18).

Wie saubere Luft dazu beitragen kann, die COVID-19-Belastung in Schulen zu verringern

Gründlich und effizient Reinigung der Innenraumluft in Schulen kann dazu beitragen, die Exposition gegenüber Viren und COVID-19 zu verringern.

Die in der Luft befindlichen COVID-19-Partikel sind in der Regel zwischen 0,06 und 0,14 Mikrometer groß (19).Leistungsstarke Luftreiniger wie die CleanZone SL- und NanoMax-Luftfilter sind in der Lage, Partikel mit einer Größe von nur 0,003 Mikrometern aufzufangen.

Ein wichtiger Gesundheitsaspekt für Schulen mit Präsenzunterricht ist die Luftreinigung durch HLK-Anlagen. Filter wie der IQAir NanoMax-Filter entfernen grobe PM10-Partikel (< 10 μm), feine PM2,5-Partikel (< 2,5 μm) und ultrafeine Partikel (< 0,1 Mikrometer).

NanoMax-Filter erfassen bis zu 90 Prozent der Partikel bis hinunter zu 0,003 Mikrometern, einschließlich Viren, Bakterien, Allergenen und Luftschadstoffen. NanoMax-Filter können in fast allen HLK-Systemen von Schulen eingesetzt werden und werden genau auf die HLK-Anforderungen Ihrer Schule abgestimmt.

Der CleanZone SL Luftreiniger entfernt 95 Prozent aller Partikel mit einer Größe von 0,003 Mikrometern oder mehr.

Zu den Vorteilen des CleanZone SL gehören:

• Fähigkeit, ultrafeine Partikel mit einem Durchmesser von bis zu 0,003 Mikrometern zu filtern, einschließlich Viren
• reinigt alle 15 Minuten die gesamte Luft in einem Raum von 1.000 Quadratmetern
• Viren und Bakterien werden viermal pro Stunde durch den HyperHEPA-Filter gefiltert

Lehrkräfte und Verwaltungsangestellte können aktiv die Qualität der Innen- und Außenluft überwachen mit Luftqualitätsmonitoren der AirVisual Series überwachen. Diese Monitore können PM2.5-Schadstoffe erkennen, die Luftqualität für die nächsten 72 Stunden vorhersagen und Administratoren mit Warnungen versorgen, wenn die Luftqualität unter die vom Benutzer festgelegten Standards fällt.

Schulen können sich auch über das IQAir Schulen für saubere Luft Programm zur Verringerung von durch die Luft übertragenen Krankheiten. Air Quality Experts bietet Luftreinigungsdienste und -lösungen an, die auf die Bedürfnisse der einzelnen Schulen zugeschnitten sind.

Empfohlene Ansätze für die COVID-19-Schulkontrolle

Neben Quellenkontrolle, Belüftung und Luftreinigung gibt es viele von Gesundheitsexperten empfohlene Maßnahmen für Schulen.

Das CDC und die kanadische Gesundheitsbehörde (Public Health Agency of Canada) empfehlen mehrere Strategien zur Verringerung der Verbreitung von COVID-19 in Schulen mit Präsenzunterricht, darunter (20) (21) (22):

• kleinere Klassengrößen
• eine Mischung aus virtuellem Lernen und persönlichem Lernen, je nach den Bedürfnissen der Schüler
• Einteilung der Schüler in kleine Gruppen (Kohorten)
• Gruppen von Schülern und ihren Lehrern, die den Kontakt zu anderen Gruppen vermeiden
• Bereitstellung von Taschentüchern und berührungslosen Mülleimern
• abwechselnde und gestaffelte Stundenpläne
• Gegenstände und Lebensmittel werden niemals zwischen Schülern und Lehrern geteilt
• jeder in der Schule muss eine Maske tragen und sich sozial abgrenzen
• Bereitstellung von Händedesinfektionsmitteln, auch an der Mittagskasse
• regelmäßiges Händewaschen und Abdecken von Husten und Niesen
• Vermeidung von Speisen und Getränken, die zur Selbstbedienung angeboten werden
• Erhöhung von Barrieren und Trennwänden an Schreibtischen, Büros und Theken, wo dies möglich ist
• alle Personen mit COVID-19-Symptomen müssen zu Hause bleiben

Geimpfte Lehrer und Mitarbeiter sollten zusätzliche CDC-Richtlinien befolgen, darunter (23):

• Tragen von Masken bei nicht geimpften Personen und an öffentlichen Orten
• weiterhin soziale Distanz zu nicht geimpften Personen und an öffentlichen Plätzen
• sich testen lassen, wenn Sie COVID-19-Symptome verspüren

In Schulen sollte jeder eine Maske tragen, schützen manche Masken besser als andere. Zu den Masken, die getragen werden können, gehören:

• Schals und Stoffmasken: eine Schutzschicht, die grobe Tröpfchen abhält
• chirurgische Masken: ein Einwegartikel mit zwei Schutzschichten
• KN95 / N95 / FFP2 Atemschutzmasken: mehrere Schutzschichten, die dazu beitragen, grobe, feine und ultrafeine Tröpfchen zu blockieren

Gemeinsame Bereiche, die von mehreren Gruppen genutzt werden, wie Spielplätze und Cafeterien, sollten nach Möglichkeit geschlossen werden. So sollten die Schüler beispielsweise in den Klassenzimmern oder im Freien essen und nicht in der Cafeteria. Wenn das nicht möglich ist, muss die Nutzung der Gemeinschaftsbereiche für die Gruppen gestaffelt werden, und alle Gegenstände in diesem Bereich sollten zwischen den Gruppenbesuchen gereinigt und desinfiziert werden.

Die Gestaltung der Klassenzimmer kann eine Herausforderung sein, ist aber eine weitere wichtige Strategie. Alle Sitzplätze sollten nach Möglichkeit einen Abstand von sechs Fuß haben. Die Tische oder Sitzgelegenheiten sollten alle in eine Richtung zeigen.

Sowohl das virtuelle Lernen als auch die Beschränkung des Präsenzunterrichts haben einige Schulsysteme dazu veranlasst, mehr Lehrer einzustellen. Im Oktober 2020 stellte Ontario 35 Millionen Dollar für die Einstellung von mehr Lehrern für Ottawa, Peel, Toronto, Nord Yorkund Ost-York(24) Lehrer wurden eingestellt, um das virtuelle Lernen zu unterstützen und die räumliche Distanz zwischen den Schülern für den persönlichen Unterricht zu verringern. Die Provinz stellte auch mehr Schulkrankenschwestern und Hausmeister ein, um die Reinigungsarbeiten zu verstärken.

Nationale Richtlinien für virtuelle Klassen oder persönliche Klassen

In Übereinstimmung mit der Politik auf Bundes-, Landes- und Bundesebene haben die Gemeinden selbst entschieden, welche Mischung aus virtuellem und persönlichem Unterricht für sie am besten ist. Es gibt keinen globalen Konsens darüber, wann und wo virtueller oder persönlicher Unterricht eingesetzt werden soll.

Persönliches Lernen hat Vorteile

Einige Regierungen haben zum Ausdruck gebracht, dass die Aufrechterhaltung oder Wiedereröffnung ihrer Schulen für sie Priorität hat. Es kann jedoch eine Herausforderung sein, Gesundheits- und Sicherheitsbedenken mit den Vorteilen des persönlichen Lernens in Einklang zu bringen (25).

Die Schließung von Schulen beseitigt zwar eine COVID-19-Risikoquelle für Lehrkräfte, Eltern und Schüler, doch haben virtuelles Lernen und Schulschließungen negative Auswirkungen auf Kinder und ihre Gemeinden. Persönliches Lernen hat Vorteile für die Gesellschaft und die Schüler, z. B. (26) (27):

• Zugang zu Nahrungsmitteln
• Sozialleistungen und Verhinderung von Gewalt gegen Kinder
• Entwicklung von Sozialisationskompetenzen
• psychologisches Wohlbefinden durch weniger Isolation
• Ermöglicht den Eltern die Rückkehr ins Berufsleben und vermeidet zusätzliche Kosten für die Kinderbetreuung
• bessere Ergonomie
• bestmögliche Lernumgebung

Darüber hinaus profitieren einige Schüler mit körperlichen oder Lernbehinderungen möglicherweise mehr von persönlichen Lernstrategien als von virtuellen Klassenzimmern, insbesondere wenn die virtuellen Schulen eines Schulsystems Probleme mit der Zugänglichkeit verursachen (28).

Die Quintessenz

Es gibt das ganze Jahr über gesundheitliche Probleme für Kinder in und außerhalb von Schulen, von physischen Problemen wie Umweltverschmutzung, Asthma und Allergien bis hin zu Isolation und Zugangsschwierigkeiten für virtuelle Lernende.

COVID-19 stellt für ungeimpfte Schüler und Lehrkräfte eine zusätzliche gesundheitliche Herausforderung dar, die zu den bestehenden Problemen hinzukommt. Die langfristige Wirksamkeit von Impfstoffen, einschließlich ihrer Wirksamkeit gegen neuere Varianten von COVID-19, muss noch ermittelt werden. Solange die Herdenimmunität nicht erreicht ist, sollten auch nach der Impfung zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden.

Wenn Schulen während der COVID-19-Epidemie wieder geöffnet werden oder geöffnet bleiben, müssen sich die Verwaltungen darauf konzentrieren, die Quellenkontrolle durch Masken und soziale Distanzierung aufrechtzuerhalten und gleichzeitig Luftreinigungsstrategien zu entwickeln, um Schadstoffe und Mikroorganismen in der Umgebung zu kontrollieren.

Die Umsetzung der von den Gesundheitsbehörden empfohlenen Verfahren - Kontrolle der Infektionsquelle - kann das Infektionsrisiko in Schulen verringern. Die Reinigung der Luft kann auch dazu beitragen, Schüler und Lehrkräfte vor schädlichen Schadstoffen und in der Luft befindlichen Bakterien, Viren und Pilzsporen zu schützen.