flusing toilet aresols 12 10
 Kepulan aerosol dari tandas komersial boleh naik 5 kaki di atas mangkuk. John Crimaldi/Laporan Saintifik, CC BY-NC-ND

Setiap kali anda menyiram tandas, ia mengeluarkan titisan air kecil ke udara di sekeliling anda. Titisan ini, dipanggil kepulan aerosol, boleh menyebarkan patogen daripada najis manusia dan mendedahkan orang ramai di tandas awam kepada penyakit berjangkit.

Pemahaman saintifik tentang penyebaran bulu aerosol - dan kesedaran awam tentang kewujudan mereka - telah dihalang oleh fakta bahawa ia biasanya tidak kelihatan. Rakan sekerja saya Harun Benar, Karl Linden, Mark Hernandez, Lars Larson dan Anna Pauls dan saya dapat menggunakan laser berkuasa tinggi untuk menerangi kepulan ini, membolehkan kami menggambarkan dan mengukur lokasi serta gerakan penyebaran kepulan aerosol daripada tandas komersial yang disiram dengan terperinci yang jelas.

Video ini membandingkan keterlihatan kepulan aerosol selepas siram tanpa dan dengan laser dalam makmal.

 

Naik bukannya turun

Tandas direka bentuk untuk mengosongkan kandungan di dalam mangkuk dengan cekap melalui gerakan ke bawah ke dalam paip longkang. Dalam kitaran siram, air bersentuhan kuat dengan kandungan di dalam mangkuk dan menghasilkan semburan halus zarah terampai di udara.


grafik langganan dalaman


Kami mendapati bahawa tandas komersial biasa menghasilkan pancutan udara ke atas yang kuat dengan halaju melebihi 6.6 kaki sesaat (2 meter sesaat), dengan pantas membawa zarah ini sehingga 5 kaki (1.5 meter) di atas mangkuk dalam masa lapan saat dari permulaan siram.

Untuk menggambarkan kepulan ini, kami menyediakan tandas komersial tanpa penutup biasa dengan a injap gaya flushometer ditemui di seluruh Amerika Utara di makmal kami. Injap flushometer menggunakan tekanan dan bukannya graviti untuk mengarahkan air ke dalam mangkuk. Kami menggunakan optik khas untuk mencipta kepingan cahaya laser menegak nipis yang menerangi kawasan dari bahagian atas mangkuk ke siling. Selepas menyiram tandas dengan pencetus elektrik jauh, zarah aerosol menyerakkan cahaya laser yang mencukupi untuk menjadi kelihatan, membolehkan kami menggunakan kamera untuk menggambarkan kepulan zarah.

Walaupun kami menjangkakan untuk melihat zarah ini, kami masih terkejut dengan kekuatan jet yang mengeluarkan zarah dari mangkuk.

A kajian berkaitan menggunakan model pengiraan tandas ideal untuk meramalkan pembentukan kepulan aerosol, dengan pengangkutan zarah ke atas pada kelajuan di atas mangkuk menghampiri 3.3 kaki sesaat (1 meter sesaat), iaitu kira-kira separuh daripada apa yang kami perhatikan dengan sebenar tandas.

Mengapa laser?

Para saintis telah mengetahui selama beberapa dekad bahawa tandas membilas boleh membebaskan zarah aerosol ke udara. Walau bagaimanapun, kajian eksperimen sebahagian besarnya bergantung pada peranti yang mengambil sampel udara di lokasi tetap untuk menentukan bilangan dan saiz zarah yang dihasilkan oleh tandas.

Walaupun pendekatan awal ini boleh mengesahkan kehadiran aerosol, ia memberikan sedikit maklumat tentang fizik bulu: rupa mereka, cara ia merebak dan berapa pantas ia bergerak. Maklumat ini penting untuk membangunkan strategi untuk mengurangkan pembentukan kepulan aerosol dan mengurangkan kapasiti mereka untuk menghantar penyakit.

Video ini menunjukkan Aaron True memantau data imej langsung bagi tandas yang menyiram pada skrin komputer.

 

Sebagai profesor kejuruteraan yang penyelidikannya memfokuskan pada interaksi antara fizik bendalir dan proses ekologi atau biologi, makmal saya pakar dalam menggunakan laser untuk menentukan bagaimana pelbagai perkara diangkut oleh aliran bendalir kompleks. Dalam banyak kes, perkara ini tidak dapat dilihat sehingga kita meneranginya dengan laser.

Kelebihan menggunakan cahaya laser untuk mengukur aliran bendalir ialah, tidak seperti probe fizikal, cahaya tidak mengubah atau mengganggu perkara yang anda cuba ukur. Tambahan pula, menggunakan laser untuk menjadikan perkara yang tidak kelihatan dapat dilihat membantu orang ramai, seperti makhluk visual, lebih memahami kerumitan dalam persekitaran bendalir yang mereka tinggali.

Aerosol dan penyakit

Zarah aerosol yang mengandungi patogen adalah penting vektor penyakit manusia. Zarah yang lebih kecil yang kekal terampai di udara untuk satu tempoh masa boleh mendedahkan orang ramai kepada penyakit pernafasan seperti influenza dan COVID-19 melalui penyedutan. Zarah yang lebih besar yang mendap dengan cepat pada permukaan boleh menyebarkan penyakit usus seperti norovirus melalui sentuhan dengan tangan dan mulut.

Air mangkuk tandas yang tercemar oleh najis boleh mempunyai kepekatan patogen yang berterusan selepas berpuluh-puluh daripada siram. Tetapi ia masih soalan terbuka sama ada kepulan aerosol tandas menimbulkan risiko penghantaran.

Walaupun kami dapat secara visual dan kuantitatif untuk menerangkan cara kepulan aerosol bergerak dan tersebar, kerja kami tidak secara langsung menangani cara bulu tandas menghantar penyakit, dan ini kekal sebagai aspek penyelidikan yang berterusan.

Mengehadkan penyebaran kepulan tandas

Metodologi percubaan kami menyediakan asas untuk kerja masa hadapan untuk menguji pelbagai strategi untuk meminimumkan risiko pendedahan kepada penyakit daripada tandas buang air. Ini mungkin termasuk menilai perubahan pada bulu aerosol yang terpancar daripada reka bentuk mangkuk tandas baharu atau injap siram yang mengubah tempoh atau keamatan kitaran siram.

Sementara itu, terdapat cara untuk mengurangkan pendedahan manusia kepada kepulan tandas. Strategi yang jelas adalah untuk tutup penutup sebelum dibilas. Walau bagaimanapun, ini tidak menghapuskan kepulan aerosol sepenuhnya, dan banyak tandas di tempat awam, komersil dan penjagaan kesihatan tidak mempunyai penutup. Pengudaraan atau Pembasmian kuman UV sistem juga boleh mengurangkan pendedahan kepada kepulan aerosol di dalam bilik mandi.Perbualan

Tentang Pengarang

John Crimaldi, Profesor Kejuruteraan Awam, Alam Sekitar dan Seni Bina, Universiti Colorado Boulder

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.

Buku berkaitan:

Badan Mengekalkan Skor: Otak Minda dan Badan dalam Penyembuhan Trauma

oleh Bessel van der Kolk

Buku ini meneroka hubungan antara trauma dan kesihatan fizikal dan mental, menawarkan pandangan dan strategi untuk penyembuhan dan pemulihan.

Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan

Nafas: Sains Baharu Seni yang Hilang

oleh James Nestor

Buku ini meneroka sains dan amalan pernafasan, menawarkan pandangan dan teknik untuk meningkatkan kesihatan fizikal dan mental.

Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan

The Plant Paradox: Bahaya Tersembunyi dalam Makanan "Sihat" Yang Menyebabkan Penyakit dan Berat Badan

oleh Steven R. Gundry

Buku ini meneroka kaitan antara diet, kesihatan dan penyakit, menawarkan pandangan dan strategi untuk meningkatkan kesihatan dan kesejahteraan keseluruhan.

Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan

Kod Kekebalan: Paradigma Baharu untuk Kesihatan Sebenar dan Anti-Penuaan Radikal

oleh Joel Greene

Buku ini menawarkan perspektif baharu tentang kesihatan dan imuniti, menggunakan prinsip epigenetik dan menawarkan pandangan serta strategi untuk mengoptimumkan kesihatan dan penuaan.

Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan

Panduan Lengkap Puasa: Sembuhkan Tubuh Anda Melalui Puasa Selang Selang, Hari Bergantian dan Berpanjangan

oleh Dr. Jason Fung dan Jimmy Moore

Buku ini meneroka sains dan amalan berpuasa yang menawarkan pandangan dan strategi untuk meningkatkan kesihatan dan kesejahteraan keseluruhan.

Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan