Aerosolfaner fra kommercielle toiletter kan stige 5 fod over skålen. John Crimaldi/videnskabelige rapporter, CC BY-NC-ND
Hver gang du skyller et toilet, frigiver det faner af små vanddråber i luften omkring dig. Disse dråber, kaldet aerosolfaner, kan sprede patogener fra menneskeligt affald og udsætte folk på offentlige toiletter for smitsomme sygdomme.
Den videnskabelige forståelse af spredningen af aerosolfaner – og offentlighedens bevidsthed om deres eksistens – er blevet hæmmet af det faktum, at de normalt er usynlige. Mine kollegaer Aaron True, Karl Linden, Mark Hernandez, Lars Larson og Anna Pauls og jeg kunne bruge højeffektlasere til at belyse disse faner, hvilket gør det muligt for os at afbilde og måle placeringen og bevægelsen af spredning af aerosolfaner fra skylende kommercielle toiletter i levende detaljer.
Denne video sammenligner synligheden af en aerosolfane efter en skylning uden og med lasere i et laboratorium.
At gå op i stedet for ned
Toiletter er designet til effektivt at tømme indholdet inde i skålen gennem en nedadgående bevægelse ind i afløbsrøret. I skyllecyklussen kommer vand i kraftig kontakt med indholdet inde i skålen og danner en fin spray af partikler suspenderet i luften.
Vi fandt ud af, at et typisk kommercielt toilet genererer en kraftig opadgående luftstråle med hastigheder på mere end 6.6 meter i sekundet (2 fod per sekund) og hurtigt transporterer disse partikler op til 5 fod (1.5 meter) over skålen inden for otte sekunder efter starten af skylningen.
For at visualisere disse faner opsætter vi et typisk kommercielt toilet uden låg med et ventil i flushometer-stil fundet i hele Nordamerika i vores laboratorium. Flushometerventiler bruger tryk i stedet for tyngdekraften til at lede vand ind i skålen. Vi brugte speciel optik til at skabe et tyndt lodret ark af laserlys, der oplyste området fra toppen af skålen til loftet. Efter at have skyllet toilettet med en elektrisk fjernudløser spreder aerosolpartiklerne nok laserlys til at blive synlige, hvilket gør det muligt for os at bruge kameraer til at afbilde partikelfanen.
Selvom vi forventede at se disse partikler, var vi stadig overraskede over styrken af strålen, der skubbede partiklerne ud af skålen.
A relateret undersøgelse brugte en beregningsmodel af et idealiseret toilet til at forudsige dannelsen af aerosolfaner med en opadgående transport af partikler ved hastigheder over skålen, der nærmer sig 3.3 fod i sekundet (1 meter i sekundet), hvilket er omkring halvdelen af, hvad vi observerede med en reel toilet.
Hvorfor lasere?
Forskere har vidst i årtier at skylletoiletter kan frigive aerosolpartikler til luften. Imidlertid, eksperimentelle undersøgelser har i vid udstrækning været afhængig af enheder, der prøvede luften på faste steder for at bestemme antallet og størrelsen af partikler, toiletter producerer.
Mens disse tidligere tilgange kan bekræfte tilstedeværelsen af aerosoler, giver de lidt information om fanernes fysik: hvordan de ser ud, hvordan de spredes, og hvor hurtigt de bevæger sig. Disse oplysninger er afgørende for at udvikle strategier til at mindske dannelsen af aerosolfaner og reducere deres evne til at overføre sygdom.
Denne video viser Aaron True, der overvåger live-billeddata fra en skyllende toiletfane på en computerskærm.
Som en ingeniørprofessor hvis forskning fokuserer på interaktioner mellem væskefysik og økologiske eller biologiske processer, mit laboratorium har specialiseret sig i at bruge lasere til at bestemme, hvordan forskellige ting er transporteres af komplekse væskestrømme. I mange tilfælde er disse ting usynlige, indtil vi belyser dem med lasere.
En fordel ved at bruge laserlys til at måle væskestrømme er, at lyset i modsætning til en fysisk sonde ikke ændrer eller forstyrrer selve det, du forsøger at måle. Desuden hjælper det at bruge lasere til at gøre usynlige ting synlige mennesker, som visuelle væsner, bedre forstå kompleksiteten i det flydende miljø, de lever i.
Aerosoler og sygdom
Aerosolpartikler, der indeholder patogener, er vigtige menneskelige sygdomsvektorer. Mindre partikler, der forbliver suspenderet i luften i en periode, kan udsætte mennesker for luftvejssygdomme som f.eks. influenza og COVID-19 gennem indånding. Større partikler, der sætter sig hurtigt på overflader, kan sprede tarmsygdomme som f.eks norovirus ved kontakt med hænder og mund.
Toiletskål vand forurenet med afføring kan have patogen koncentrationer, der fortsætter efter snesevis af flushes. Men det er det stadig et åbent spørgsmål om toiletaerosolfaner udgør en smitterisiko.
Selvom vi visuelt og kvantitativt var i stand til at beskrive, hvordan aerosolfaner bevæger sig og spredes, adresserer vores arbejde ikke direkte, hvordan toiletfaner overfører sygdom, og dette er fortsat et igangværende aspekt af forskning.
Begrænsning af spredning af toiletfaner
Vores eksperimentelle metodik danner grundlag for fremtidigt arbejde med at teste en række strategier for at minimere risikoen for udsættelse for sygdomme fra toiletskylning. Dette kunne omfatte vurdering af ændringer i aerosolfaner, der stammer fra nye toiletkummedesigns eller skylleventiler, der ændrer varigheden eller intensiteten af skyllecyklussen.
I mellemtiden er der måder at reducere menneskers eksponering for toiletfaner på. En oplagt strategi er at luk låget før skylning. Dette fjerner dog ikke helt aerosolfaner, og mange toiletter i offentlige, kommercielle og sundhedsmæssige omgivelser har ikke låg. Ventilation el UV-desinfektion systemer kan også mindske eksponeringen for aerosolfaner i badeværelset.
Om forfatteren
John Crimaldi, professor i bygge-, miljø- og bygningsteknik, University of Colorado Boulder
Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.
Relaterede Bøger:
Kroppen holder scoren: Hjernens sind og krop i helingen af traumer
af Bessel van der Kolk
Denne bog udforsker forbindelserne mellem traumer og fysisk og mental sundhed, og tilbyder indsigt og strategier for helbredelse og bedring.
Klik for mere info eller for at bestille
Breath: The New Science of a Lost Art
af James Nestor
Denne bog udforsker videnskaben og praksisen med åndedræt og tilbyder indsigt og teknikker til at forbedre fysisk og mental sundhed.
Klik for mere info eller for at bestille
Planteparadokset: De skjulte farer ved "sunde" fødevarer, der forårsager sygdom og vægtøgning
af Steven R. Gundry
Denne bog udforsker forbindelserne mellem kost, sundhed og sygdom, og tilbyder indsigt og strategier til at forbedre den generelle sundhed og velvære.
Klik for mere info eller for at bestille
Immunitetskoden: Det nye paradigme for ægte sundhed og radikal anti-aldring
af Joel Greene
Denne bog tilbyder et nyt perspektiv på sundhed og immunitet, der trækker på principper for epigenetik og tilbyder indsigt og strategier til at optimere sundhed og aldring.
Klik for mere info eller for at bestille
Den komplette guide til faste: Helbred din krop gennem intermitterende, alternativ-dages og forlænget faste
af Dr. Jason Fung og Jimmy Moore
Denne bog udforsker videnskaben og praksis med faste og tilbyder indsigt og strategier til forbedring af den generelle sundhed og velvære.
