Aërosolpluime van kommersiële toilette kan 5 voet bo die bak uitstyg. John Crimaldi/wetenskaplike verslae, CC BY-NC-ND
Elke keer as jy 'n toilet spoel, laat dit pluime klein waterdruppels in die lug rondom jou vry. Hierdie druppels, genoem aërosol pluime, kan patogene uit menslike afval versprei en mense in openbare toilette aan aansteeklike siektes blootstel.
Wetenskaplike begrip van die verspreiding van aërosolpluime – en openbare bewustheid van hul bestaan – is belemmer deur die feit dat hulle normaalweg onsigbaar is. My kollegas Aaron waar, Karl Linden, Mark Hernandez, Lars Larson en Anna Pauls en ek kon gebruik hoë-krag lasers om hierdie pluime te verlig, wat ons in staat stel om die ligging en beweging van die verspreiding van aërosolpluime vanaf spoelende kommersiële toilette in helder detail af te beeld en te meet.
Hierdie video vergelyk die sigbaarheid van 'n aërosol pluim na 'n spoel sonder en met lasers in 'n laboratorium.
Gaan op in plaas van af
Toilette is ontwerp om die inhoud in die bak doeltreffend leeg te maak deur 'n afwaartse beweging in die afvoerpyp. In die spoelsiklus kom water sterk in aanraking met die inhoud in die bak en skep 'n fyn sproei van deeltjies wat in die lug gesuspendeer word.
Ons het gevind dat 'n tipiese kommersiële toilet 'n sterk opwaartse straal lug opwek met snelhede van meer as 6.6 voet per sekonde (2 meter per sekonde), wat hierdie deeltjies vinnig tot 5 voet (1.5 meter) bokant die bak dra binne agt sekondes na die begin van die spoel.
Om hierdie pluime te visualiseer, stel ons 'n tipiese deksellose kommersiële toilet op met 'n spoelmeter-styl klep gevind in Noord-Amerika in ons laboratorium. Flushometer kleppe gebruik druk in plaas van swaartekrag om water in die bak te lei. Ons het spesiale optika gebruik om 'n dun vertikale vel laserlig te skep wat die gebied van die bokant van die bak tot by die plafon verlig het. Nadat die toilet met 'n afgeleë elektriese sneller gespoel is, versprei die aërosoldeeltjies genoeg laserlig om sigbaar te word, wat ons in staat stel om kameras te gebruik om die pluim deeltjies af te beeld.
Alhoewel ons verwag het om hierdie deeltjies te sien, was ons steeds verras deur die sterkte van die straal wat die deeltjies uit die bak uitstoot.
A verwante studie het 'n berekeningsmodel van 'n geïdealiseerde toilet gebruik om die vorming van aërosolpluime te voorspel, met 'n opwaartse vervoer van deeltjies teen spoed bokant die bak wat 3.3 voet per sekonde (1 meter per sekonde) nader, wat ongeveer die helfte is van wat ons waargeneem het met 'n werklike toilet.
Hoekom lasers?
Wetenskaplikes het geweet vir dekades dat spoeltoilette aërosoldeeltjies in die lug kan vrystel. Maar eksperimentele studies het grootliks staatgemaak op toestelle wat die lug op vaste plekke gemonster het om die aantal en grootte deeltjies wat toilette produseer, te bepaal.
Terwyl hierdie vroeëre benaderings die teenwoordigheid van aërosols kan bevestig, verskaf hulle min inligting oor die fisika van die pluime: hoe hulle lyk, hoe hulle versprei en hoe vinnig hulle beweeg. Hierdie inligting is van kritieke belang om strategieë te ontwikkel om die vorming van aërosolpluime te versag en hul vermoë om siektes oor te dra, te verminder.
Hierdie video wys hoe Aaron True die lewendige beelddata van 'n toiletpluim wat spoel op 'n rekenaarskerm monitor.
As 'n ingenieursprofessor wie se navorsing fokus op interaksies tussen vloeistoffisika en ekologiese of biologiese prosesse, my laboratorium spesialiseer in die gebruik van lasers om te bepaal hoe verskillende dinge is vervoer deur komplekse vloeistofstrome. In baie gevalle is hierdie dinge onsigbaar totdat ons dit met lasers verlig.
'n Voordeel van die gebruik van laserlig om vloeistofvloei te meet, is dat, anders as 'n fisiese sonde, lig nie die einste ding wat jy probeer meet, verander of ontwrig nie. Verder help die gebruik van lasers om onsigbare dinge sigbaar te maak mense, soos visuele wesens, beter verstaan kompleksiteite in die vloeibare omgewing waarin hulle woon.
Aërosols en siektes
Aërosoldeeltjies wat patogene bevat, is belangrik menslike siekte-vektore. Kleiner deeltjies wat vir 'n tydperk in die lug gesuspendeer bly, kan mense blootstel aan respiratoriese siektes soos griep en COVID-19 deur inaseming. Groter deeltjies wat vinnig op oppervlaktes vestig, kan dermsiektes soos versprei Norovirus deur kontak met die hande en mond.
Toiletbakwater wat deur ontlasting besmet is, kan patogeenkonsentrasies hê wat na dosyne voortduur van spoelings. Maar dit is steeds 'n oop vraag of toilet-aërosolpluime 'n oordragrisiko inhou.
Alhoewel ons visueel en kwantitatief kon beskryf hoe aërosolpluime beweeg en versprei, spreek ons werk nie direk aan hoe toiletpluime siektes oordra nie, en dit bly 'n deurlopende aspek van navorsing.
Beperking van toiletpluimverspreiding
Ons eksperimentele metodologie verskaf 'n grondslag vir toekomstige werk om 'n reeks strategieë te toets om die risiko van blootstelling aan siektes deur toilette te spoel, te verminder. Dit kan die assessering van veranderinge aan aërosolpluime insluit wat voortspruit uit nuwe toiletbakontwerpe of spoelkleppe wat die duur of intensiteit van die spoelsiklus verander.
Intussen is daar maniere om menslike blootstelling aan toiletpluime te verminder. 'n Voor die hand liggende strategie is om maak die deksel toe voor spoeling. Dit skakel egter nie aërosolpluime heeltemal uit nie, en baie toilette in openbare, kommersiële en gesondheidsorginstellings het nie deksels nie. Ventilasie of UV-ontsmetting stelsels kan ook blootstelling aan aërosolpluime in die badkamer versag.
Oor Die Skrywer
John Crimaldi, Professor in Siviele, Omgewings- en Argitektoniese Ingenieurswese, Universiteit van Colorado Boulder
Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.
Verwante Boeke:
Die liggaam hou die telling: brein gees en liggaam in die genesing van trauma
deur Bessel van der Kolk
Hierdie boek ondersoek die verbande tussen trauma en fisiese en geestelike gesondheid, en bied insigte en strategieë vir genesing en herstel.
Klik vir meer inligting of om te bestel
Asem: Die nuwe wetenskap van 'n verlore kuns
deur James Nestor
Hierdie boek verken die wetenskap en praktyk van asemhaling, en bied insigte en tegnieke vir die verbetering van fisiese en geestelike gesondheid.
Klik vir meer inligting of om te bestel
Die plantparadoks: die verborge gevare in "gesonde" kosse wat siektes en gewigstoename veroorsaak
deur Steven R. Gundry
Hierdie boek ondersoek die verbande tussen dieet, gesondheid en siekte, en bied insigte en strategieë vir die verbetering van algehele gesondheid en welstand.
Klik vir meer inligting of om te bestel
Die immuniteitskode: die nuwe paradigma vir werklike gesondheid en radikale anti-veroudering
deur Joel Greene
Hierdie boek bied 'n nuwe perspektief op gesondheid en immuniteit, met die beginsels van epigenetika en bied insigte en strategieë vir die optimalisering van gesondheid en veroudering.
Klik vir meer inligting of om te bestel
Die volledige gids tot vas: genees jou liggaam deur intermitterende, alternatiewe dag en verlengde vas
deur Dr Jason Fung en Jimmy Moore
Hierdie boek verken die wetenskap en praktyk van vas en bied insigte en strategieë vir die verbetering van algehele gesondheid en welstand.
