Carbon dioxide rises beyond acceptable safety levels in children under nose and mouth covering: Results of an experimental measurement study in healthy children

Author links open overlay panelHaraldWalach^aHelmutTraindl^bJulianePrentice^cRonaldWeikl^dAndreasDiemer^eAnnaKappes^fStefanHockertz^g

https://doi.org/10.1016/j.envres.2022.113564Get rights and content

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Abstract

Nose and mouth covering (NMC) has been made compulsory for children in many countries during the Covid-19 pandemic. We wanted to determine the average CO₂ levels in inhaled air with NMC in children between age 6 and 17. We used short term measurements under surgical masks and FFP2 masks according to European norm EN 149, compared to baseline in an experimental, intra-individually controlled study over 25 min. CO₂ content was measured every 15 s using an automated dual-wavelength infrared CO₂ measurement device (G100, Geotech, Leamington Spa, UK) over 25 min in a short-term experimental setting, with children seated. After baseline measurement children were provided with two types of commonly worn NMC: surgical masks and FFP2–masks in randomized sequence for 3 min each. We kept ambient CO₂-levels below 1000 parts per million (ppm) through frequent ventilation. We measured breathing frequency and pulse as potential physiological moderator variables. Forty-five children, 25 boys, 20 girls, with a mean age of 10.7 years (standard deviation 2.6) were measured. We measured 13,100 ppm (SD 380) under surgical mask and 13,900 ppm (SD 370) under FFP2 mask in inhaled air. A linear model with age as a covariate showed a highly significant effect of the condition (p < 1*10⁻⁹). We measured 2,700 ppm (SD 100) CO₂ at pre-baseline and 2,800 ppm (SD 100) at post-baseline, a non-significant small difference. Appropriate contrasts revealed that the change was due to the masks only and the difference between the two types of masks was small and not significant. Wearing of NMC (surgical masks or FFP2- -masks) raises CO₂ content in inhaled air quickly to a very high level in healthy children in a seated resting position that might be hazardous to children’s health.

Zusammenfassung

Während der Covid-19-Pandemie wurde in vielen Ländern ein Nasen- und Mundschutz für Kinder zur Pflicht. Wir wollten den durchschnittlichen CO2-Gehalt in der Atemluft bei Kindern zwischen 6 und 17 Jahren mit NMC bestimmen. Wir verwendeten Kurzzeitmessungen unter chirurgischen Masken und FFP2-Masken gemäß der europäischen Norm EN 149 im Vergleich zum Ausgangswert in einer experimentellen, intraindividuell kontrollierten Studie über 25 Minuten. Der CO2-Gehalt wurde alle 15 Sekunden mit einem automatisierten Infrarot-CO2-Messgerät mit zwei Wellenlängen (G100, Geotech, Leamington Spa, UK) über einen Zeitraum von 25 Minuten in einer experimentellen Kurzzeitumgebung gemessen, wobei die Kinder saßen. Nach der Baseline-Messung wurden den Kindern zwei Arten von üblicherweise getragenen NMC-Masken aufgesetzt: chirurgische Masken und FFP2-Masken in randomisierter Reihenfolge für jeweils 3 Minuten. Durch häufiges Lüften hielten wir die CO2-Konzentration in der Umgebung unter 1000 parts per million (ppm). Wir haben die Atemfrequenz und den Puls als potenzielle physiologische Moderatorvariablen gemessen. Fünfundvierzig Kinder, 25 Jungen, 20 Mädchen, mit einem Durchschnittsalter von 10,7 Jahren (Standardabweichung 2,6) wurden gemessen. Wir maßen 13.100 ppm (SD 380) unter der chirurgischen Maske und 13.900 ppm (SD 370) unter der FFP2-Maske in der eingeatmeten Luft. Ein lineares Modell mit dem Alter als Kovariate zeigte einen hochsignifikanten Effekt des Zustands (p < 1*10-9). Wir maßen 2.700 ppm (SD 100) CO2 vor der Baseline und 2.800 ppm (SD 100) nach der Baseline, ein nicht signifikanter kleiner Unterschied. Entsprechende Kontrastierungen ergaben, dass die Veränderung nur auf die Masken zurückzuführen war und der Unterschied zwischen den beiden Maskentypen gering und nicht signifikant war. Das Tragen von NMC (chirurgische Masken oder FFP2-Masken) erhöht den CO2-Gehalt in der Atemluft bei gesunden Kindern in sitzender Ruheposition schnell auf ein sehr hohes Niveau, das für die Gesundheit der Kinder gefährlich sein könnte.

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001393512200891X