Aerosolpymer fra kommersielle toaletter kan stige 5 fot over bollen. John Crimaldi/vitenskapelige rapporter, CC BY-NC-ND

Hver gang du spyler et toalett, slipper det ut plumer av små vanndråper i luften rundt deg. Disse dråpene, kalt aerosolpymer, kan spre patogener fra menneskelig avfall og utsette folk på offentlige toaletter for smittsomme sykdommer.

Vitenskapelig forståelse av spredningen av aerosolpymer – og offentlig bevissthet om deres eksistens – har blitt hemmet av det faktum at de normalt er usynlige. Mine kolleger Aaron True, Karl Linden, Mark Hernandez, Lars Larson og Anna Pauls og jeg kunne bruke høyeffektlasere for å belyse disse skyene, som gjør det mulig for oss å avbilde og måle plasseringen og bevegelsen til spredning av aerosolpymer fra spyle kommersielle toaletter i levende detaljer.

Denne videoen sammenligner synligheten til en aerosolsky etter en spyling uten og med lasere i et laboratorium.

Gå opp i stedet for ned

Toaletter er designet for å effektivt tømme innholdet inne i bollen gjennom en nedadgående bevegelse inn i avløpsrøret. I skyllesyklusen kommer vann i kraftig kontakt med innholdet inne i bollen og skaper en fin spray av partikler suspendert i luft.

Vi fant at et typisk kommersielt toalett genererer en sterk oppadgående luftstråle med hastigheter over 6.6 fot per sekund (2 meter per sekund), og frakter raskt disse partiklene opp til 5 fot (1.5 meter) over bollen innen åtte sekunder etter starten av flushen.

For å visualisere disse plymene setter vi opp et typisk kommersiell toalett uten lokk med en flushometer-stil ventil funnet i hele Nord-Amerika i laboratoriet vårt. Flushometerventiler bruker trykk i stedet for gravitasjon for å lede vann inn i bollen. Vi brukte spesiell optikk for å lage et tynt vertikalt ark med laserlys som belyste området fra toppen av bollen til taket. Etter å ha spylt toalettet med en ekstern elektrisk utløser, sprer aerosolpartiklerne nok laserlys til å bli synlige, slik at vi kan bruke kameraer til å avbilde partikler.

Selv om vi forventet å se disse partiklene, ble vi fortsatt overrasket over styrken til strålen som støter ut partiklene fra bollen.

A relatert studie brukte en beregningsmodell av et idealisert toalett for å forutsi dannelsen av aerosolpymer, med en oppadgående transport av partikler ved hastigheter over bollen som nærmer seg 3.3 fot per sekund (1 meter per sekund), som er omtrent halvparten av hva vi observerte med en ekte toalett.

Hvorfor lasere?

Forskere har visst i flere tiår at spyletoaletter kan slippe aerosolpartikler ut i luften. Men, eksperimentelle studier har i stor grad basert seg på enheter som har tatt prøver av luften på faste steder for å bestemme antall og størrelse på partikler toaletter produserer.

Mens disse tidligere tilnærmingene kan bekrefte tilstedeværelsen av aerosoler, gir de lite informasjon om plymens fysikk: hvordan de ser ut, hvordan de sprer seg og hvor raskt de beveger seg. Denne informasjonen er avgjørende for å utvikle strategier for å redusere dannelsen av aerosolpymer og redusere deres evne til å overføre sykdom.

Denne videoen viser Aaron True som overvåker levende bildedata fra en skyllende toalettsøyle på en dataskjerm.

Som en ingeniørprofessor hvis forskning fokuserer på interaksjoner mellom væskefysikk og økologiske eller biologiske prosesser, mitt laboratorium spesialiserer seg på å bruke lasere for å finne ut hvordan ulike ting er transporteres av komplekse væskestrømmer. I mange tilfeller er disse tingene usynlige før vi lyser dem opp med laser.

En fordel med å bruke laserlys for å måle væskestrømmer er at, i motsetning til en fysisk sonde, endrer eller forstyrrer ikke lys selve det du prøver å måle. Videre hjelper det å bruke lasere for å gjøre usynlige ting synlige mennesker, som visuelle skapninger, bedre forstå kompleksiteten i det flytende miljøet de lever i.

Aerosoler og sykdom

Aerosolpartikler som inneholder patogener er viktige menneskelige sykdomsvektorer. Mindre partikler som forblir suspendert i luften i en periode kan utsette mennesker for luftveissykdommer som influensa og covid-19 gjennom innånding. Større partikler som legger seg raskt på overflater kan spre tarmsykdommer som norovirus ved kontakt med hender og munn.

Toalettskålvann forurenset av avføring kan ha patogenkonsentrasjoner som vedvarer etter dusinvis av flush. Men det er det fortsatt et åpent spørsmål om toalettaerosolpymer utgjør en overføringsrisiko.

Selv om vi visuelt og kvantitativt var i stand til å beskrive hvordan aerosolfjær beveger seg og sprer seg, tar ikke arbeidet vårt direkte opp hvordan toalettfjær overfører sykdom, og dette er fortsatt et pågående aspekt av forskning.

Begrenser spredning av toalettfjær

Vår eksperimentelle metodikk gir et grunnlag for fremtidig arbeid med å teste en rekke strategier for å minimere risikoen for eksponering for sykdommer fra toalettspyling. Dette kan inkludere å vurdere endringer i aerosolfymer som kommer fra nye toalettskåldesign eller spyleventiler som endrer varigheten eller intensiteten til spylesyklusen.

I mellomtiden er det måter å redusere menneskelig eksponering for toalettfjær. En åpenbar strategi er å lukk lokket før spyling. Dette eliminerer imidlertid ikke aerosolfymer helt, og mange toaletter i offentlige, kommersielle og helsevesen har ikke lokk. Ventilasjon el UV desinfeksjon systemer kan også redusere eksponeringen for aerosolfymer på badet.

Om forfatteren

John Crimaldi, professor i sivil-, miljø- og arkitekturteknikk, University of Colorado Boulder

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker:

Kroppen holder poengsummen: Hjernens sinn og kropp i helbredelsen av traumer

av Bessel van der Kolk

Denne boken utforsker sammenhengene mellom traumer og fysisk og mental helse, og tilbyr innsikt og strategier for helbredelse og bedring.

Klikk for mer info eller for å bestille

Pust: The New Science of a Lost Art

av James Nestor

Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med å puste, og tilbyr innsikt og teknikker for å forbedre fysisk og mental helse.

Klikk for mer info eller for å bestille

Planteparadokset: De skjulte farene i "sunn" mat som forårsaker sykdommer og vektøkning

av Steven R. Gundry

Denne boken utforsker koblingene mellom kosthold, helse og sykdom, og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.

Klikk for mer info eller for å bestille

Immunitetskoden: Det nye paradigmet for ekte helse og radikal antialdring

av Joel Greene

Denne boken tilbyr et nytt perspektiv på helse og immunitet, og trekker på prinsipper for epigenetikk og tilbyr innsikt og strategier for å optimalisere helse og aldring.

Klikk for mer info eller for å bestille

Den komplette guiden til faste: Helbred kroppen din gjennom periodisk, vekslende dag og forlenget faste

av Dr. Jason Fung og Jimmy Moore

Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med faste og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.

Klikk for mer info eller for å bestille