到目前為止，人們對運動強度與呼出空氣中的氣溶膠顆粒的排放和濃度之間的關係還不是很了解。慕尼黑的一個研究小組利用一個獨特的實驗裝置表明，氣溶膠的排放隨着高水平的體育活動呈指數級上升。這意味着室內運動項目的傳染病風險增加，如COVID-19。
在這項研究之前，人們知道未經訓練的人在運動中的呼吸量會從休息時的每分鐘5到15升上升到每分鐘100多升。事實上，訓練有素的運動員可以達到200升/分鐘的水平。人們還認識到，很多人在室內鍛煉時感染了SARS-CoV-2病毒。
然而，不清楚運動強度與一個人每分鐘實際吸入的氣溶膠數量和呼出空氣中氣溶膠顆粒的濃度有什麼關係，因此也不清楚傳播SARS-CoV-2等傳染病的潛在危險。然而，這種知識是迫切需要的，例如，為學校體育館和其他室內體育設施、健身室或迪斯科舞廳建立緩解措施，以防止在出現重大感染浪潮時停業。
新方法提供可單獨測量的氣溶膠值
Henning Wackerhage教授研究了運動強度和氣溶膠排放在運動中的關係。來源:Andreas Heddergott / TUM
由慕尼黑工業大學（TUM）運動生物學教授Henning Wackerhage和慕尼黑聯邦大學流體力學和空氣動力學研究所所長Christian J. Kähler教授領導的團隊為研究這些問題開發了一種新的調查方法。
他們的實驗裝置最初過濾掉了環境空氣中已經存在的氣溶膠。在隨後的測力計壓力測試中，測試對象通過覆蓋口鼻的特殊面罩吸入凈化后的空氣。運動強度從靜止狀態逐漸增加到體力耗盡的程度。面罩與一個雙向閥相連，只有呼出的空氣可以通過該閥排出。
然後研究人員測量每分鐘排放的氣溶膠顆粒的數量，並與健康的18-40歲測試對象的當前表現直接聯繫起來。因此，研究人員首次能夠調查一個人在不同運動強度下每分鐘呼出多少氣溶膠顆粒。
結果是：運動中的氣溶膠排放最初只在平均每公斤體重約2瓦特的工作負荷下適度增加。然而，超過這一點，它們就會呈指數級上升。這意味着一個體重為75公斤的人在測力計讀數約為150瓦時達到該閾值，這相當於一個業餘運動員的適度鍛煉，也許與適度慢跑的運動強度相當。
訓練有素的運動員的氣溶膠排放量明顯高於未經訓練的測試對象在最大努力時的排放量，這是因為他們的分鐘通氣量高得多。研究人員沒有發現不同性別的人在微粒排放方面有明顯的差異。
保護性措施對高強度訓練很重要
儘管氣溶膠實驗只提供了關於呼出空氣中病毒數量的間接知識，但該研究為管理室內活動提出了有用的出發點，當一波感染加上免疫力低下的人群有可能使醫療系統不堪重負。
“根據我們的結果，我們將強度不超過每公斤體重2瓦特的適度耐力訓練與高強度至最大強度的訓練區分開來。由於在高於該初始基準的高強度工作負荷下，氣溶膠排放急劇上升，因此需要採取特殊的保護措施，以防造成嚴重後果的高風險感染，”研究負責人Wackerhage教授說：”理想情況下，這種訓練將移到戶外進行。如果這不可能，應該進行測試以確保房間里沒有受感染的人。參與者也應該保持適當的距離，並且應該運行一個高效的通風系統。此外，通過較低強度的訓練和保持較短的訓練時間可以減少感染風險。對於身體健康的年輕運動員來說，在訓練時戴上口罩也是可能的”。Wackerhage教授補充說，在低工作負荷下，如輕鬆到中等強度的耐力訓練，需要的保護較少，可以通過距離和通風系統控制感染風險。
研究小組目前正在進行實驗，比較力量和耐力訓練中的氣溶膠排放，並將其與測試對象的年齡和身體特徵聯繫起來。
這項研究得到了德國聯邦體育科學研究所（BISp）和德國研究基金會（DFG）的資助。