Τα λοφία αεροζόλ από εμπορικές τουαλέτες μπορούν να ανέβουν 5 πόδια πάνω από το μπολ. John Crimaldi/Scientific Reports, CC BY-NC-ND
Κάθε φορά που ξεπλένετε μια τουαλέτα, απελευθερώνει σωρούς μικροσκοπικών σταγονιδίων νερού στον αέρα γύρω σας. Αυτά τα σταγονίδια, που ονομάζονται λοφία αερολύματος, μπορεί να μεταδώσει παθογόνους παράγοντες από τα ανθρώπινα απόβλητα και να εκθέσει τους ανθρώπους στις δημόσιες τουαλέτες σε μεταδοτικές ασθένειες.
Η επιστημονική κατανόηση της εξάπλωσης των λοφίων αεροζόλ – και η ευαισθητοποίηση του κοινού για την ύπαρξή τους – έχει παρεμποδιστεί από το γεγονός ότι είναι συνήθως αόρατα. Οι συνάδελφοί μου Aaron True, Καρλ Λίντεν, Μαρκ Χερνάντεζ, ο Lars Larson και η Anna Pauls και εγώ μπορέσαμε να χρησιμοποιήσουμε λέιζερ υψηλής ισχύος για να φωτίζουν αυτά τα λοφία, επιτρέποντάς μας να απεικονίσουμε και να μετρήσουμε τη θέση και την κίνηση των πτερυγίων αερολύματος που εξαπλώνονται από τις εμπορικές τουαλέτες με έκπλυση με ζωηρές λεπτομέρειες.
Αυτό το βίντεο συγκρίνει την ορατότητα ενός νέφους αερολύματος μετά από έκπλυση χωρίς και με λέιζερ σε ένα εργαστήριο.
Ανεβαίνοντας αντί για κάτω
Οι τουαλέτες έχουν σχεδιαστεί για να αδειάζουν αποτελεσματικά το περιεχόμενο μέσα στο μπολ με μια κίνηση προς τα κάτω στον σωλήνα αποχέτευσης. Στον κύκλο έκπλυσης, το νερό έρχεται σε ισχυρή επαφή με το περιεχόμενο μέσα στο μπολ και δημιουργεί ένα λεπτό ψεκασμό σωματιδίων που αιωρούνται στον αέρα.
Βρήκαμε ότι μια τυπική εμπορική τουαλέτα παράγει έναν ισχυρό πίδακα αέρα προς τα πάνω με ταχύτητες που υπερβαίνουν τα 6.6 πόδια ανά δευτερόλεπτο (2 μέτρα ανά δευτερόλεπτο), μεταφέροντας γρήγορα αυτά τα σωματίδια έως και 5 πόδια (1.5 μέτρα) πάνω από το μπολ μέσα σε οκτώ δευτερόλεπτα από την έναρξη της το ξέπλυμα.
Για να οπτικοποιήσουμε αυτά τα λοφία, δημιουργήσαμε μια τυπική εμπορική τουαλέτα χωρίς καπάκι με α βαλβίδα τύπου κατακλυσμού που βρέθηκαν σε όλη τη Βόρεια Αμερική στο εργαστήριό μας. Οι βαλβίδες κατακλυσμού χρησιμοποιούν πίεση αντί της βαρύτητας για να κατευθύνουν το νερό στο μπολ. Χρησιμοποιήσαμε ειδικά οπτικά για να δημιουργήσουμε ένα λεπτό κάθετο φύλλο φωτός λέιζερ που φώτιζε την περιοχή από την κορυφή του μπολ μέχρι την οροφή. Αφού ξεπλύνετε την τουαλέτα με μια απομακρυσμένη ηλεκτρική σκανδάλη, τα σωματίδια αερολύματος διασκορπίζουν αρκετό φως λέιζερ για να γίνει ορατό, επιτρέποντάς μας να χρησιμοποιήσουμε κάμερες για να απεικονίσουμε το σωρό σωματιδίων.
Παρόλο που περιμέναμε να δούμε αυτά τα σωματίδια, ήμασταν έκπληκτοι από τη δύναμη του πίδακα που εκτοξεύει τα σωματίδια από το μπολ.
A σχετική μελέτη χρησιμοποίησε ένα υπολογιστικό μοντέλο μιας εξιδανικευμένης τουαλέτας για να προβλέψει τον σχηματισμό λοφίων αερολύματος, με ανοδική μεταφορά σωματιδίων σε ταχύτητες πάνω από το μπολ που πλησιάζει τα 3.3 πόδια ανά δευτερόλεπτο (1 μέτρο ανά δευτερόλεπτο), που είναι περίπου το μισό από αυτό που παρατηρήσαμε με ένα πραγματικό τουαλέτα.
Γιατί λέιζερ;
Οι επιστήμονες γνώριζαν για δεκαετίες ότι το ξέπλυμα των τουαλετών μπορεί να απελευθερώσει σωματίδια αερολύματος στον αέρα. Ωστόσο, πειραματικές μελέτες έχουν βασιστεί σε μεγάλο βαθμό σε συσκευές που έκαναν δειγματοληψία αέρα σε σταθερές τοποθεσίες για να καθορίσουν τον αριθμό και το μέγεθος των σωματιδίων που παράγουν οι τουαλέτες.
Ενώ αυτές οι προηγούμενες προσεγγίσεις μπορούν να επιβεβαιώσουν την παρουσία αερολυμάτων, παρέχουν λίγες πληροφορίες για τη φυσική των λοφίων: πώς μοιάζουν, πώς εξαπλώνονται και πόσο γρήγορα κινούνται. Αυτές οι πληροφορίες είναι κρίσιμες για την ανάπτυξη στρατηγικών για τον μετριασμό του σχηματισμού λοφίων αερολύματος και τη μείωση της ικανότητάς τους να μεταδίδουν ασθένειες.
Αυτό το βίντεο δείχνει τον Aaron True να παρακολουθεί τα δεδομένα ζωντανής εικόνας ενός νέφους τουαλέτας που ξεπλένεται σε μια οθόνη υπολογιστή.
ως καθηγητής μηχανικός της οποίας η έρευνα επικεντρώνεται στις αλληλεπιδράσεις μεταξύ της φυσικής των ρευστών και των οικολογικών ή βιολογικών διεργασιών, το εργαστήριό μου ειδικεύεται στη χρήση λέιζερ για να προσδιορίσει πόσο διάφορα πράγματα είναι μεταφέρονται με πολύπλοκες ροές υγρών. Σε πολλές περιπτώσεις, αυτά τα πράγματα είναι αόρατα μέχρι να τα φωτίσουμε με λέιζερ.
Ένα πλεονέκτημα της χρήσης φωτός λέιζερ για τη μέτρηση των ροών ρευστού είναι ότι, σε αντίθεση με έναν φυσικό ανιχνευτή, το φως δεν αλλάζει ούτε διαταράσσει το ίδιο το πράγμα που προσπαθείτε να μετρήσετε. Επιπλέον, η χρήση λέιζερ για να κάνει ορατά τα αόρατα πράγματα βοηθά τους ανθρώπους, όπως οπτικά πλάσματα, κατανοούν καλύτερα τις πολυπλοκότητες στο ρευστό περιβάλλον στο οποίο ζουν.
Αερολύματα και ασθένειες
Τα σωματίδια αερολύματος που περιέχουν παθογόνα είναι σημαντικά φορείς ανθρώπινων ασθενειών. Μικρότερα σωματίδια που παραμένουν αιωρούμενα στον αέρα για κάποιο χρονικό διάστημα μπορεί να εκθέσουν τους ανθρώπους σε αναπνευστικές ασθένειες όπως γρίπη και COVID-19 μέσω εισπνοής. Μεγαλύτερα σωματίδια που εγκαθίστανται γρήγορα στις επιφάνειες μπορούν να μεταδώσουν εντερικές ασθένειες όπως norovirus μέσω της επαφής με τα χέρια και το στόμα.
Το νερό της λεκάνης της τουαλέτας που έχει μολυνθεί από κόπρανα μπορεί να έχει συγκεντρώσεις παθογόνων που επιμένουν μετά από δεκάδες των εξάψεων. Αλλά είναι ακόμα μια ανοιχτή ερώτηση ως προς το εάν τα λοφία αεροζόλ τουαλέτας παρουσιάζουν κίνδυνο μετάδοσης.
Ενώ μπορέσαμε οπτικά και ποσοτικά να περιγράψουμε πώς κινούνται και διασκορπίζονται τα λοφία αεροζόλ, η εργασία μας δεν εξετάζει άμεσα τον τρόπο με τον οποίο τα νέφη της τουαλέτας μεταδίδουν ασθένειες και αυτό παραμένει μια συνεχής πτυχή της έρευνας.
Περιορισμός της εξάπλωσης τουαλέτας
Η πειραματική μας μεθοδολογία παρέχει τη βάση για μελλοντικές εργασίες για τη δοκιμή μιας σειράς στρατηγικών για την ελαχιστοποίηση του κινδύνου έκθεσης σε ασθένειες από το ξέπλυμα των τουαλετών. Αυτό θα μπορούσε να περιλαμβάνει την αξιολόγηση αλλαγών στα λοφία αεροζόλ που προέρχονται από νέα σχέδια λεκάνης τουαλέτας ή βαλβίδες έκπλυσης που αλλάζουν τη διάρκεια ή την ένταση του κύκλου έκπλυσης.
Εν τω μεταξύ, υπάρχουν τρόποι να μειωθεί η ανθρώπινη έκθεση στα λοφία της τουαλέτας. Μια προφανής στρατηγική είναι να κλείστε το καπάκι πριν από το ξέπλυμα. Ωστόσο, αυτό δεν εξαλείφει εντελώς τα λοφία αεροζόλ και πολλές τουαλέτες σε δημόσιες, εμπορικές εγκαταστάσεις και χώρους υγειονομικής περίθαλψης δεν έχουν καπάκια. Αερισμός ή Απολύμανση UV Τα συστήματα θα μπορούσαν επίσης να μετριάσουν την έκθεση σε λοφία αερολύματος στο μπάνιο.
Σχετικά με το Συγγραφέας
John Crimaldi, Καθηγητής Πολιτικών, Περιβαλλοντικών και Αρχιτεκτόνων Μηχανικών, University of Colorado Boulder
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.
Σχετικές Βιβλία:
The Body Keeps the Score: Brain Mind and Body in the Healing of Trauma
από τον Bessel van der Kolk
Αυτό το βιβλίο διερευνά τις συνδέσεις μεταξύ του τραύματος και της σωματικής και ψυχικής υγείας, προσφέροντας ιδέες και στρατηγικές για τη θεραπεία και την ανάρρωση.
Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία
Breath: The New Science of a Lost Art
από τον James Nestor
Αυτό το βιβλίο διερευνά την επιστήμη και την πρακτική της αναπνοής, προσφέροντας ιδέες και τεχνικές για τη βελτίωση της σωματικής και ψυχικής υγείας.
Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία
Το παράδοξο των φυτών: Οι κρυμμένοι κίνδυνοι σε «υγιεινές» τροφές που προκαλούν ασθένειες και αύξηση βάρους
από τον Steven R. Gundry
Αυτό το βιβλίο διερευνά τους δεσμούς μεταξύ διατροφής, υγείας και ασθένειας, προσφέροντας ιδέες και στρατηγικές για τη βελτίωση της συνολικής υγείας και ευεξίας.
Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία
The Immunity Code: The New Paradigm for Real Health and Radical Anti-aging
από τον Joel Greene
Αυτό το βιβλίο προσφέρει μια νέα προοπτική για την υγεία και την ανοσία, βασιζόμενη στις αρχές της επιγενετικής και προσφέροντας ιδέες και στρατηγικές για τη βελτιστοποίηση της υγείας και της γήρανσης.
Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία
Ο πλήρης οδηγός νηστείας: Θεραπεύστε το σώμα σας μέσω διαλείπουσας, εναλλασσόμενης ημέρας και παρατεταμένης νηστείας
από τον Δρ Jason Fung και τον Jimmy Moore
Αυτό το βιβλίο διερευνά την επιστήμη και την πρακτική της νηστείας προσφέροντας ιδέες και στρατηγικές για τη βελτίωση της συνολικής υγείας και ευεξίας.
