Ist das CO₂ unter der Alttagsmaske gesundheitsschädlich?

Unter der reißerischen Schlagzeile Versuchsreihe für „Österreich ist frei“ Sachverständiger beweist live: CO₂-Werte unter Masken gesundheitsschädlich behauptet der Wochenblick, dass unter drei verschiedenen Masken der CO₂-Gehalt zwischen 3 und 5% liegt und gesundheitsschädliche Grenzwerte überschritten werden.

Die Werte wurden gerichtlich beeideten Sachverständigen Ing. Dr. Helmut Traindl gemessen.

Diese Behauptung, insbesondere die Gesundheitsgefährdung, wollen wir prüfen. Dabei gehe ich über die Übertreibungen im Artikel bewusst hinweg, da sich schon vorher als haltlos erweisen werden.

Abstrakt

Kurzfassung:
Eine Maske ist weniger gesundheitsschädlich als Schnorcheln.

In einem einstündigen Selbstversuch mit einer zweilagigen Maske ließ sich nicht nachweisen, dass der Blutsauerstoffgehalt durch Tragen der Maske sinkt.

Was ist an der Behauptung dran?

Um dies zu beantworten, müssen wir zwei Dinge unterscheiden: Die Messwerte und die Feststellung der Gesundheitsschädlichkeit.

Zuerst betrachten wir die Frage: Sind die Messwerte plausibel?

Die Messwerte sind plausibel, denn die Ausatemluft enthält etwa 4 Vol.-%  Kohlenstoffdioxid (CO₂) . Ein kleiner Teil der ausgeatmeten Luft verbleibt unter der Maske und wird nur minimal mit der Außenluft vermischt. Deshalb ist es logisch, dass die Luft unter der Maske einen CO₂-Gehalt von 3 bis 5 Vol.% hat. Dies gilt natürlich auch für alle OP-Masken. Dafür braucht es nicht einmal eine Messung. Ähnliche Werte messen wir sicher auch in einem Schnorchel, der am Ende des Ausatmens, vor den Einatmen, voll mit Ausatemluft ist.

Sind diese Werte gesundheitsschädlich?

Ist Schnorcheln gesundheitsschädlich? Nein, wenn man ein paar Dinge beachtet. Das gleiche gilt für eine Maske. Aber dafür müssen wir etwas weiter ausholen.

Die verschiedenen Symptome nach CO₂-Gehalt der Luft finden sich bei CO₂ in geschlossenen Räumen: Gesundheitsschädlich?

Nimmt man die dortigen Werte, ohne weiter nachzudenken, liegt der Schluss nahe, Masken sind bedenklich. Schnorcheln ist lebensgefährlich. Aber die Luft im Schnorchel und die unter der Maske wird mit frischer Luft vermischt. Wir atmen nicht nur die Luft im Schnorchel ein.

Was ist Luft?

Als Luft bezeichnet man das Gasgemisch der Erdatmosphäre. Trockene Luft besteht hauptsächlich aus den zwei Gasen Stickstoff (rund 78,08 Vol.-%) und Sauerstoff (rund 20,95 Vol.-%). Daneben gibt es noch die Komponenten Argon (0,93 Vol.-%), Kohlenstoffdioxid (0,04 Vol.-%) und andere Gase in Spuren. (Quelle: WikiPedia)

Wichtig: Der normale CO₂-Gehalt der Luft beträgt nur 0,04 Vol.-% und damit 100-stel der Ausatemluft.

Anatomischer Totraum

Die Nase, bzw. der Mundraum, der Rachen, die Trachea und die Bronchien bilden den anatomische Totraum. In ihm verbleibt pro Atemzug etwa 30 % (ca. 15o ml) der inspirierten Luft. Der anatomische Totraum wird durch die Maske oder eine Taucherbrille mit Schnorchel vergrößert. Schnorchel dürfen daher nicht länger als 35 cm und innen nicht dicker als 2 cm (< 110 ml etwa ein halbes kleines Bierglas) sein, um gesundheitlich noch unbedenklich zu sein.

Der Raum unter der Maske ist deutlich kleiner als ein Schnorchel, selbst bei geformten Masken ist er nicht größer. Wenn das Volumen unter der Maske kleiner als das Volumen eines Schnorchels ist, sollte Atmen unter der Alltagsmaske daher nicht bedenklicher als Schnorcheln sein.

Atemzugvolumen

Das Atemzugvolumen des Menschen beträgt 500 bis 700 ml. Bei jedem Atemzug wird die Luft unter Maske mit der Luft im anatomischen Totraum wieder in die Lunge gesogen. Diese Luft wird mit frischer Luft vermischt und damit der CO₂-Gehalt des Gemisches gesenkt.

Beim normalen Atmen mischen  sich 150 ml Luft aus dem anatomischen Totraum mit 500 bis 700 ml Frischluft. Der CO₂-Gehalt wird von 4% auf 0,7 – 0,9% gesenkt.

Vergrößern wir den anatomischen Totraum durch einen Schnorchel, dann sinkt dann CO₂-Gehalt des Einatemgemisches auf  1,1 – 1,4%. Bei einer Maske mit einem Totraum von 20 ml  wäre es 0,8 – 1,0%. Also deutlich weniger als beim Schnorcheln.

Eine CO₂-Konzentration in der Raumluft von 1 bis 1,5 % hat nur geringe körperliche Symptome, aber wachsende Konzentrationsschwäche zur Folge.  Bei dieser  CO₂-Konzentration sinkt der CO₂-Gehalt im Einatemgemisch nur  auf  1,0 – 1,3%. Diese Werte liegen deutlich höher als bei einer Maske im Freien. Eine Maske würde den Wert nur minimal erhöhen: 1,1 – 1,4%. Schnorcheln entspricht also Sitzen in einem schlecht gelüfteten Raum mit Maske. Anders als beim Schnorcheln können wir aber durch Lüften die CO₂-Konzentration in der Raumluft senken.

Erst bei einer  CO₂-Konzentration in der Raumluft von 3 % treten Müdigkeit, vertiefte Atmung, Kopfschmerz, erhöhter Blutdruck und Puls, nachlassendes Hörvermögen auf. Hier beträgt der CO₂-Gehalt 1,2 – 1,6%.

Der langfristige Grenzwert der CO₂-Konzentration in Arbeitsräumen liegt  bei 0,5 %. In diesem Grenzfall steigt der Fall CO₂-Gehalt von 0,8% -1,0% des Einatemgemisches ohne Maske auf  0,9 – 1,1% mit Maske.

Blutsauerstoffgehalt

CO₂ ist nicht giftig, aber ein zu hoher CO₂-Gehalt stört den CO₂-O₂-Austausch in der Lunge. Der O₂-Gehalt im Blut würde sinken. Gesunde Werte für den Blutsauerstoff liegen zwischen 95 und 100%.

Frage: Sinkt der Blutsauerstoffgehalt, wenn man eine Maske trägt?

Diese Frage kann jeder beantworten, der ein modernes Smartphone besitzt, dass Puls und Blutsauerstoff messen kann.
Dazu habe ich einen einstündigen Selbstversuch im Freien mit einer zweilagigen Maske von Trigema unternommen.

Ergebnis

Zeit	Blutsauerstoffgehalt	Puls	Bemerkung
13:17	94%	74	Ohne Maske
13:24	95%	74
13:29	93%	70
13:34	94%	75
13:40	94%	67
13:45	94%	69
13:50	94%	71
13:55	94%	72
14:00	96%	79
14:05	96%	72
14:10	95%	75
14:15	94%	70
14:20	96%	72
14:26	94%	73
14:31	95%	67	Ohne Maske
Mittelwert	94,5%	72

Eine Änderung des Blutsauerstoffgehaltes aufgrund des Tragens einer Maske kann nicht beobachtet werden.

Der Versuch müsste geschlossenen Räumen wiederholt werden. Bei einem Atemminutenvolumen von 8 l würde ein Mensch in einer Stunde 480 l  einatmen. In einer Stunde würde er die  CO₂-Konzentration in eime 20 m² Raum mit 2,5 m Deckenhöhe von 0,04 Vol.-% auf 0,08 Vol.-% erhöhen. Das ist mir jetzt zu mühsam.

Fazit

Der durch eine gut anliegende  Maske leicht vergrößerte Totraum hat sichern weniger negative gesundheitlichen Auswirkungen als Schnorcheln.

In einem einstündigen Selbstversuch mit einer zweilagigen Maske ließ sich nicht nachweisen, dass der Blutsauerstoffgehalt durch Tragen der Maske sinkt.

Kurz: Die Behauptung der Gesundheitsschädlichkeit der Masken im  Wochenblick ist schlicht falsch.