Covid hat die Schulen der Nation geschlossen. Sauberere Luft kann sie offen halten.

Aug 23, 2023

Einatmen

Wissenschaftler und Pädagogen suchen nach Möglichkeiten, die Luftqualität in den oft heruntergekommenen Schulgebäuden des Landes zu verbessern.

Ein offenes Fenster in einem Klassenzimmer an der East High, einer der ältesten öffentlichen Schulen in Denver. Bei einem Ausbruch des Coronavirus, der im November 2021 begann, erkrankten mehr als 500 Studierende und ein Mitarbeiter starb. Bildnachweis: Stephen Speranza für die New York Times

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Von Apoorva Mandavilli

Apoorva Mandavilli besuchte Schulen in Denver, Boulder, Colorado, und am State College, Pennsylvania, und interviewte Dutzende von Wissenschaftlern, Beamten, Pädagogen und Schülern über die Luft in Schulgebäuden.

An einem sonnigen Nachmittag übten zwei Studenten im zweiten Studienjahr in einem vollgestopften Musikzimmer an der East High in Denver Geige, während ihr Musiklehrer Keith Oxman an einem Schreibtisch in einem Nebenbüro arbeitete.

Die Deckenventilatoren waren ausgeschaltet, um zu verhindern, dass die Noten verstreut wurden. Die Fenster waren versiegelt. East High ist die größte High School in Denver und eine der ältesten. Es gibt kein modernes Belüftungssystem.

Als die Pandemie ausbrach, befürchtete Herr Oxman, 65 und ein Krebsüberlebender, krank zu werden oder das Virus auf seinen 101-jährigen Vater zu übertragen. Deshalb verließ er die Schule, als sie im März 2020 erstmals geschlossen wurde, kehrte mehr als ein Jahr lang nicht zurück und blieb während späterer Virusschübe zu Hause.

„Wir sollten die Fenster offen haben“, sagte er. „Aber die Fenster lassen sich nicht öffnen.“

Schlecht belüftete Räume bieten ideale Übertragungsbedingungen für das Coronavirus, und auf dem Höhepunkt der Pandemie sorgten Schulen wie East High für heftige Kontroversen. Bei einem Ausbruch, der im November 2021 begann, erkrankten mehr als 500 Studierende – etwa jeder Fünfte – und 65 Mitarbeiter, von denen einer starb.

Die Pandemie führte zu wiederholten Schließungen Zehntausender Schulen im ganzen Land. Die Schließungen führten zu einem Einbruch der Bildungsleistungen, störten das Leben von Millionen amerikanischer Familien und lösten eine Welle der Wut aus, insbesondere unter Konservativen, die nicht nachgelassen hat.

Während die nächste Präsidentschaftswahl an Fahrt gewinnt, sind längere Schulschließungen und Fernunterricht zu einem Kernstück der republikanischen Argumentation geworden, dass die Pandemie falsch gehandhabt wurde, und sind Gegenstand wiederholter Anhörungen im Repräsentantenhaus und einer Flut wissenschaftlicher Arbeiten zu Lernverlust und psychischer Gesundheit Störungen bei Kindern.

Aber Wissenschaftler, die sich mit der Virusübertragung befassen, sehen in den Schulschließungen aufgrund der Pandemie eine weitere Lehre: Wäre die Luft in Innenräumen sauberer und sicherer gewesen, wären sie möglicherweise vermeidbar gewesen. Das Coronavirus ist eine Bedrohung durch die Luft, und die Inzidenz von Covid war in Schulen, in denen die Luftqualität verbessert wurde, etwa 40 Prozent niedriger, wie eine Studie ergab.

Das durchschnittliche amerikanische Schulgebäude ist etwa 50 Jahre alt. Laut einer Analyse des Government Accountability Office aus dem Jahr 2020 mussten etwa 41 Prozent der Schulbezirke die Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen in mindestens der Hälfte ihrer Schulen, also insgesamt etwa 36.000 Gebäuden, modernisieren oder ersetzen.

Für diese Aufgabe standen noch nie mehr Ressourcen zur Verfügung: fast 200 Milliarden US-Dollar aus einer Reihe pandemiebedingter Maßnahmen, darunter dem American Rescue Plan Act. Weitere 350 Milliarden US-Dollar wurden den Landes- und Kommunalverwaltungen zugeteilt, von denen ein Teil zur Verbesserung der Belüftung in Schulen verwendet werden könnte.

„Es ist eine einmalige Gelegenheit, die jahrzehntelange Vernachlässigung unserer Schulgebäudeinfrastruktur zu beheben“, sagte Joseph Allen, Direktor des Programms „Gesunde Gebäude“ an der Harvard TH Chan School of Public Health.

Eine Simulation der Luftströmung in einem echten Klassenzimmer in New York City zeigt, wie einfache Belüftung und Filterung die Wahrscheinlichkeit einer Ansteckung mit dem Coronavirus verringern können.

Mittlerweile kehren Dutzende Millionen Schulkinder in die Klassenzimmer zurück, doch ein Großteil der Mittel für solche Verbesserungen bleibt in den meisten Bundesstaaten unberührt.

Zu den Gründen gehören: das Fehlen klarer bundesstaatlicher Richtlinien zur Reinigung der Raumluft, kein leitender Verwaltungsbeamter, der eine solche Kampagne beaufsichtigen soll, wenige Experten, die den Schulen dabei helfen, die Gelder sinnvoll auszugeben, Verzögerungen in der Lieferkette für neue Ausrüstung und unzureichendes Personal, um Verbesserungen aufrechtzuerhalten die gemacht werden.

Einige Schulbeamte wissen möglicherweise einfach nicht, dass die Mittel verfügbar sind. „Ich kann nicht glauben, wie viel Geld noch nicht ausgegeben wurde“, sagte Dr. Allen. „Es ist wirklich frustrierend.“

Die Pandemie veranlasste die Bundesfinanzierung, aber das Problem ist größer als das Coronavirus. Die Raumluft kann nicht nur durch Krankheitserreger, sondern auch durch eine Reihe von Schadstoffen wie Kohlenmonoxid, Radon und Bleipartikel belastet sein. Nach Angaben der Environmental Protection Agency können die Konzentrationen in Innenräumen fünfmal höher oder höher sein als im Freien.

Und Rauch stellt eine zunehmende Bedrohung dar. Eine Wolke kanadischer Waldbrände schloss Anfang Juni Schulen im gesamten Nordosten. Smoke hat im vergangenen September 120 Schulen in Kalifornien geschlossen.

Die Luft in Denver war im Mai durch den Rauch der Waldbrände so stark verunreinigt, dass die Stadt kurzzeitig als die Stadt mit der zweithöchsten Luftverschmutzung weltweit galt. Die Schulen blieben geöffnet, obwohl viele Veranstaltungen im Freien verschoben wurden.

Fast jedes 13. amerikanische Schulkind leidet an Asthma, das durch Rauchen verschlimmert werden kann; Schon jetzt ist es die häufigste Ursache für Fehlzeiten aufgrund chronischer Erkrankungen. An mehreren öffentlichen Schulen in Denver liegen die Asthmaraten über 20 Prozent, mehr als doppelt so hoch wie der Landesdurchschnitt.

Moderne Luftfiltersysteme können sogar die feinen Partikel entfernen, die den Rauch so gesundheitsschädlich machen. Und jahrzehntelange Forschung hat gezeigt, dass eine Verbesserung der Luftqualität auch die schulischen Leistungen steigern, die Testergebnisse verbessern, die Aufmerksamkeit und das Gedächtnis stärken und Fehlzeiten aufgrund von Krankheit oder anderen Faktoren verringern kann.

„Wir würden kein Trinkwasser akzeptieren, das voller Krankheitserreger ist und schmutzig aussieht“, sagte Linsey Marr, Expertin für die Übertragung von Viren durch die Luft an der Virginia Tech. „Aber wir leben mit Luft, die voller Krankheitserreger und schmutzig ist.“

Bis vor Kurzem war den Schulverantwortlichen nicht einmal klar, wie sauber die Luft in Schulgebäuden sein sollte. Im Mai empfahlen die Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten jedoch, dass es fünf sogenannte Luftwechsel pro Stunde geben sollte – das Äquivalent zum Austausch der gesamten Luft in einem Raum.

Im Juni veröffentlichte die American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, eine einflussreiche Normungsorganisation, ihre allerersten Anforderungen für einen „pathogenfreien Luftstrom“ in Gebäuden, einschließlich Kombinationen von Filter- und Lüftungstechnologien, die Gebäudemanagern zur Verfügung gestellt werden kann sich bei Ausbrüchen verschlimmern.

„Wenn ich einen Ort für Pilotprogramme auswählen müsste, um Geld in Belüftungs- und Filterschichten zu investieren, wäre die Schule der richtige Ort“, sagte David Michaels, ein Epidemiologe an der George Washington University, der während der Obama-Regierung die Arbeitssicherheits- und Gesundheitsbehörde leitete Verwaltung.

Es gibt erste Anzeichen für Fortschritte. Eine CDC-Umfrage im letzten Jahr ergab, dass 70 Prozent von 420 Schulen im ganzen Land ihre Lüftungssysteme überprüft hatten, obwohl viele nur kostengünstige Verbesserungen, wie das Öffnen von Türen oder Fenstern, implementierten.

Eine im April veröffentlichte Agenturumfrage ergab, dass jeder dritte Schulbezirk Verbesserungen der Luftqualität abgeschlossen oder geplant hatte und dass mehr als ein Viertel Luftreiniger installiert hatte oder dies plante. Mehrere Bundesstaaten verfolgen Gesetze zur Verbesserung der Luftqualität in Schulen.

Forscher des CDC und des Georgia Department of Public Health befragten Ende 2020 169 Grundschulen in Georgia, nachdem der Präsenzunterricht im Bundesstaat wieder aufgenommen worden war.

Schulen, die die Belüftung verbesserten, hatten 39 Prozent weniger Covid-Fälle im Vergleich zu Schulen, die dies nicht getan hatten. Schulen, die eine bessere Belüftung mit Filterung kombinierten, hatten 48 Prozent weniger Fälle.

Eine große Studie an Schulen in Italien schätzte, dass Schüler in Klassenzimmern, die mit Lüftungssystemen oder Geräten zur Bereitstellung sauberer Luft ausgestattet waren, ein um mindestens 74 Prozent geringeres Infektionsrisiko hatten als Schüler in Klassenzimmern mit offenen Fenstern.

CDC-Forscher haben geschätzt, dass Luftreiniger die Belastung durch Aerosole – winzige schwebende Tröpfchen, die Viren enthalten könnten – um bis zu 65 Prozent verringern können.

Doch mit wenigen Bäumen, asphaltierten Höfen und überfüllten Gebäuden haben viele städtische Schulen mit Krankheitserregern, Umweltverschmutzung und dem Klimawandel zu kämpfen.

Allein steigende Temperaturen belasten ihre Ressourcen. Bereits in diesem Sommer wurden Schüler in Philadelphia und Baltimore nach Hause geschickt, weil die fehlende Klimaanlage die Schulgebäude unerträglich, ja sogar gefährlich machte.

Im Bezirk Denver verfügen 37 Schulen über keine Klimaanlage. Beamte haben in den letzten Jahren in 11 Schulen neue Kühlsysteme installiert und planen, bis Ende 2024 13 weitere fertigzustellen.

„Bevor wir das Luftkühlsystem hatten, erreichten die Temperaturen in unseren Klassenzimmern hohe 90er und niedrige 100er“, sagte Andrea Renteria, Direktorin der Garden Place Elementary School im Norden von Denver. Die Schule wurde 1904 gegründet und 92 Prozent der Schüler sind farbige Kinder.

In der Turnhalle der Schule wird es immer noch zu heiß. Während die vom Boden bis zur Decke reichenden Fenster geschlossen sind, öffnet der Bus die Türen, um Luft hereinzulassen. Aber die Schule liegt kaum einen Block vom Knotenpunkt zweier großer Autobahnen entfernt, sodass die Außenluft nicht viel gesünder ist.

Farbige Schüler besuchen häufiger Schulen in der Nähe von Autobahnen und Fabriken, die Luftverschmutzung verursachen, und im ganzen Land werden Hitzewellen immer heftiger.

Mehrere Studien haben ergeben, dass heiße Klassenzimmer zu einem Rückgang der Testergebnisse führen, was sich insbesondere auf farbige Schüler auswirkt. Laut einer Schätzung des National Bureau of Economic Research aus dem Jahr 2018 ist allein dieser Zusammenhang für rund 5 Prozent des rassischen Leistungsgefälles verantwortlich.

Dennoch müssen städtische Schulen eine Vielzahl konkurrierender Prioritäten unter einen Hut bringen, darunter die Sicherheit, die psychische Gesundheit und die Leistung der Schüler. Die Luftqualität kann weniger dringend erscheinen.

„Selbst in Zeiten von Covid gab es Dinge, die für die Menschen ganz oben auf der Liste standen“, sagte Terita Walker, die Direktorin der East High.

Um Lösungen für das Raumluftproblem zu finden, installierten Forscher der University of Colorado, Boulder, vor und nach der Einführung von Luftreinigern in Klassenzimmern Luftqualitätsmonitore in Dutzenden von Schulen in Denver, darunter auch an der East High.

Mark Hernandez, ein Luftqualitätsexperte an der Universität, der das Projekt leitet, und seine Kollegen haben herausgefunden, dass in einem durchschnittlichen Klassenzimmer mit schlechter Belüftung – etwa 1.000 Quadratmeter, einer Deckenhöhe von etwa acht Fuß und mit 25 Schülern besetzt – zwei Luftreiniger vorhanden sind kann Feinstaub, der Allergien und Asthma auslösen kann, entfernen und die Luftwechselrate verdoppeln.

Die Daten haben staatliche Beamte dazu veranlasst, den Schulen, die sie am dringendsten benötigen, Luftreiniger anzubieten. Die Forscher verfügen nun über einen Zuschuss für die Installation von 2.400 Luftqualitätsmonitoren in Schulen im gesamten Bundesstaat und werden prüfen, ob die Verbesserungen einen bedeutenden Unterschied bei der Abwesenheit von Fehlzeiten bewirken.

Ohne die Anleitung von Experten wie Dr. Hernandez ist die Suche nach den richtigen Luftfiltern – geschweige denn die Überholung eines gesamten Lüftungssystems – für Schulbeamte jedoch eine Herausforderung.

„Sie verlangen von Schulbezirken und Einrichtungen, die die Grundlagen und mechanischen Systeme wirklich nicht verstehen, Entscheidungen zu treffen“, sagte Richard Corsi, Dekan des College of Engineering an der University of California, Davis. „Es ist schwierig für sie.“

Mangels einheitlicher bundesstaatlicher Leitlinien stellen die Schulbezirke einen Flickenteppich an Maßnahmen zusammen.

Schulen in Los Angeles investierten in 55.000 kommerzielle Luftreiniger, während Schulen in Seattle sich für kostengünstigere Handsensoren entschieden. In Westchester County, NY, verteilten Beamte mehr als 5.600 Luftreiniger an Bezirksschulen. Die Boston Public Schools haben ein bezirksweites System zur Überwachung der Luftqualität eingerichtet.

So sorgen Sie für sauberere Luft in den Schulgebäuden des Landes.

In vielen Schulen stehen die Ausgaben für die Belüftung jedoch hinter anderen Prioritäten, etwa der Einstellung von Personal, dem Kauf von Laptops und anderer Ausrüstung oder zusätzlicher Hilfe für Schüler, die ins Hintertreffen geraten sind. Einem Bericht vom November zufolge schwanken die Ausgaben pro Schule für die Luftqualität landesweit zwischen nur 67 und 2.675.000 US-Dollar.

Für Bezirke, die ihr Priorität einräumen, kann saubere Luft große Vorteile bringen. Weniger als 30 Meilen von East High entfernt verfügt die Boulder High School in fast jedem Klassenzimmer über Luftreiniger und Sensoren, die Techniker alarmieren können, wenn die Luftqualität unter ein akzeptables Niveau fällt.

Die Boulder-Schulen führten die Verbesserungen mit einer 2014, lange vor der Pandemie, begebenen Anleihe in Höhe von 576,5 Millionen US-Dollar durch und arbeiteten mit Wissenschaftlern zusammen, um vor und nach den Installationen Daten zu sammeln.

Die Forschung wurde Anfang letzten Jahres abgeschlossen und die bisherigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Netzwerk zu einem Rückgang des Kohlendioxidgehalts um 44 Prozent führte, der oft als Indikator für die Luftqualität herangezogen wird. Die Schule hatte während der Omicron-Welle einen Coronavirus-Ausbruch – sieben Mitarbeiter und 237 Schüler –, schnitt aber wohl besser ab als der Landkreis insgesamt.

Im State College (Pennsylvania) blieben während der Covid-19-Wellen viele Schulen tage- oder wochenlang geschlossen, weil zu viele Schüler oder Lehrer an dem Virus erkrankt waren.

Aber die State College Friends School, eine kleine Quäker-Einrichtung, ist seit Herbst 2020 geöffnet. Die Schule identifizierte im Schuljahr 2021/22 nur vier Fälle von innerschulischer Übertragung.

Die Schule wurde 1998 fertiggestellt und jedes Klassenzimmer ist nach außen hin geöffnet. Große Klassenzimmerfenster bleiben an allen, außer an den kältesten Tagen, geöffnet und jeder Raum ist mit Luftfiltern und Ventilatoren ausgestattet.

Wenn das Wetter mitspielt, spielen die Schüler draußen auf dem üppigen Gelände. Ist dies nicht der Fall, essen sie auf Campingstühlen in überdachten Terrassen vor ihren Klassenzimmern einen Snack.

Friends ist in vielerlei Hinsicht eine ungewöhnliche Schule. Es ist winzig, mit nur 120 Studenten. Die Mitarbeiter und Studierenden trugen hochwertige Masken, bis die Zahl der lokalen Covid-Fälle in diesem Frühjahr unter 50 pro 100.000 Menschen sank. Und die Schule hat praktisch in ihrem Hinterhof Unterstützung von Luftqualitätsexperten der Penn State University erhalten.

Nicht jede Schule kann wie Friends aussehen – und das ist auch nicht notwendig.

Dr. Hernandez schätzt, dass die Ausgabe von 65 US-Dollar pro Schüler, pro Klassenzimmer und Jahr für Luftreiniger die Krankheitserreger und die Umweltverschmutzung in Klassenzimmern erheblich reduzieren könnte.

An der East High in Denver, wie auch im Rest von Amerika, ist der rasche Rückgang von Covid eine Priorität. Mr. Oxman, der Musiklehrer, ist wieder Vollzeit tätig, aber die Pandemie scheint nicht viele dauerhafte Veränderungen gebracht zu haben. East High ist größtenteils das Gleiche.

„Die Dinge werden irgendwie wieder so, wie sie waren“, sagte er.

In einer Bildunterschrift in einer früheren Version dieses Artikels wurde der Standort eines Luftreinigers falsch identifiziert. Es ist in der State College Friends School, nicht in der East High. In dem Artikel wurde das Baudatum der State College Friends School falsch angegeben. Es wurde 1998 fertiggestellt, nicht in den 1960er Jahren.

Wie wir mit Korrekturen umgehen

Apoorva Mandavilli ist eine Reporterin mit Schwerpunkt auf Wissenschaft und globaler Gesundheit. Sie war Teil des Teams, das für die Berichterstattung über die Pandemie den Pulitzer-Preis für den öffentlichen Dienst 2021 gewann. Mehr über Apoorva Mandavilli

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