沖水馬桶 aresols 12 10
 來自商業廁所的氣溶膠羽流可以上升到馬桶上方 5 英尺處。 約翰·克里馬爾迪/科學報告, CC BY-NC-ND

每次您衝馬桶時,它都會向您周圍的空氣中釋放出細小的水滴。 這些水滴,叫做 氣溶膠羽流,可以傳播人類排泄物中的病原體,並使公共廁所裡的人接觸傳染病。

由於氣溶膠羽流通常不可見,因此阻礙了對氣溶膠羽流傳播的科學理解以及公眾對其存在的認識。 我的同事們 亞倫真, 卡爾·林登, 馬克·埃爾南德斯, Lars Larson 和 Anna Pauls 以及我能夠使用 高功率激光照亮這些羽流,使我們能夠生動詳細地成像和測量從沖水商業廁所傳播的氣溶膠羽流的位置和運動。

該視頻比較了在實驗室中使用和不使用激光沖洗後氣溶膠羽流的可見性。

 

上升而不是下降

馬桶被設計成通過向下運動進入排水管有效地清空馬桶內的內容物。 在沖洗循環中,水與馬桶內的物品強力接觸,並產生懸浮在空氣中的細小顆粒噴霧。


內在自我訂閱圖形


我們發現,典型的商用馬桶會產生一股強烈的向上噴射氣流,速度超過每秒 6.6 英尺(每秒 2 米),在馬桶開始後的 5 秒內迅速將這些顆粒帶到馬桶上方 1.5 英尺(XNUMX 米)處同花順。

為了可視化這些羽流,我們設置了一個典型的無蓋商用馬桶 沖洗閥式閥門 在我們的實驗室中遍布北美。 沖洗閥使用壓力而不是重力將水導入便池。 我們使用特殊光學器件製作了薄薄的垂直激光片,照亮了從碗頂到天花板的區域。 在用遠程電觸發器沖洗馬桶後,氣溶膠顆粒會散射足夠多的激光以變得可見,從而使我們能夠使用相機對顆粒羽流進行成像。

儘管我們預計會看到這些顆粒,但我們仍然對從碗中噴出顆粒的射流強度感到驚訝。

A 相關研究 使用理想化馬桶的計算模型來預測氣溶膠羽流的形成,顆粒以接近每秒 3.3 英尺(每秒 1 米)的速度向上傳輸,大約是我們在真實馬桶中觀察到的速度的一半洗手間。

為什麼激光?

科學家們已經知道 幾十年 沖水馬桶會將氣溶膠顆粒釋放到空氣中。 然而, 實驗研究 很大程度上依賴於在固定位置對空氣進行採樣的設備來確定廁所產生的顆粒的數量和大小。

雖然這些較早的方法可以確認氣溶膠的存在,但它們提供的有關羽流物理特性的信息很少:它們的外觀、傳播方式以及移動速度。 該信息對於製定減輕氣溶膠羽流形成和降低其傳播疾病能力的策略至關重要。

這段視頻顯示 Aaron True 在電腦屏幕上監控沖水馬桶羽流的實時圖像數據。

 

作為一個 工程教授 其研究重點是流體物理學與生態或生物過程之間的相互作用, 我的實驗室 專門使用激光來確定各種事物的方式 由複雜的流體流動輸送. 在許多情況下,這些東西在我們用激光照亮它們之前是看不見的。

使用激光測量流體流動的一個優點是,與物理探頭不同,光不會改變或破壞您要測量的東西。 此外,使用激光使不可見的東西可見有助於人們,因為 視覺生物,更好地理解他們所處的流動環境中的複雜性。

氣溶膠和疾病

含有病原體的氣溶膠顆粒很重要 人類疾病載體. 懸浮在空氣中一段時間的較小顆粒會使人們患上呼吸系統疾病,例如 流感和 COVID-19 通過吸入。 快速沉積在表面的較大顆粒會傳播腸道疾病,例如 諾如病毒 通過手和嘴的接觸。

被糞便污染的馬桶水可能含有致病菌濃度 堅持幾十次 沖洗。 但它仍然是 一個開放性問題 至於廁所氣溶膠羽流是否存在傳播風險。

雖然我們能夠直觀地和定量地描述氣溶膠羽流如何移動和分散,但我們的工作並未直接解決廁所羽流如何傳播疾病,這仍然是研究的一個持續方面。

限制廁所羽流擴散

我們的實驗方法為未來的工作奠定了基礎,以測試一系列策略,以最大限度地減少因沖水馬桶而感染疾病的風險。 這可能包括評估新馬桶設計或沖洗閥產生的氣溶膠羽流變化,這些變化會改變沖洗週期的持續時間或強度。

同時,有一些方法可以減少人類接觸廁所羽流的機會。 一個明顯的策略是 蓋上蓋子 沖洗前。 然而,這並不能完全消除氣溶膠羽流,而且公共、商業和醫療機構中的許多廁所都沒有蓋子。 通風或 紫外線消毒 系統還可以減少暴露於浴室中的氣溶膠羽流。談話

關於作者

約翰克里馬爾迪, 土木、環境和建築工程教授, 科羅拉多大學博爾德分校

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

相關書籍:

身體記錄分數:創傷癒合中的大腦和身體

作者:Bessel van der Kolk

這本書探討了創傷與身心健康之間的聯繫,提供了治療和恢復的見解和策略。

點擊了解更多信息或訂購

呼吸:失落藝術的新科學

通過詹姆斯·內斯特

這本書探討了呼吸的科學和實踐,提供了改善身心健康的見解和技巧。

點擊了解更多信息或訂購

植物悖論:導致疾病和體重增加的“健康”食品中的隱患

通過 Steven R. Gundry

這本書探討了飲食、健康和疾病之間的聯繫,提供了改善整體健康狀況的見解和策略。

點擊了解更多信息或訂購

免疫密碼:真正健康和徹底抗衰老的新範式

喬爾·格林

這本書提供了一個關於健康和免疫的新視角,借鑒了表觀遺傳學的原理,並提供了優化健康和衰老的見解和策略。

點擊了解更多信息或訂購

完整的禁食指南:通過間歇性、隔日和延長禁食來治愈您的身體

作者:Jason Fung 博士和 Jimmy Moore

本書探討了禁食的科學和實踐,提供了改善整體健康和保健的見解和策略。

點擊了解更多信息或訂購