Aerosolpluimen van commerciële toiletten kunnen 5 meter boven de kom uitsteken. John Criminaldi/Wetenschappelijke rapporten, CC BY-NC-ND
Elke keer dat je een toilet doorspoelt, laat het pluimen van kleine waterdruppeltjes los in de lucht om je heen. Deze druppels, genaamd aerosol pluimen, ziekteverwekkers uit menselijk afval kunnen verspreiden en mensen in openbare toiletten kunnen blootstellen aan besmettelijke ziekten.
Wetenschappelijk begrip van de verspreiding van aërosolpluimen - en het publieke bewustzijn van hun bestaan - wordt belemmerd door het feit dat ze normaal gesproken onzichtbaar zijn. Mijn collega's Aäron is waar, Karel Linden, Mark Hernández, Lars Larson en Anna Pauls en ik konden gebruiken krachtige lasers om deze pluimen te verlichten, waardoor we de locatie en beweging van zich verspreidende aerosolpluimen van doorspoelende commerciële toiletten in levendige details kunnen afbeelden en meten.
Deze video vergelijkt de zichtbaarheid van een aerosolpluim na een spoeling zonder en met lasers in een laboratorium.
Omhoog in plaats van naar beneden
Toiletten zijn ontworpen om de inhoud in de pot efficiënt te legen door een neerwaartse beweging in de afvoerpijp. Tijdens de spoelcyclus komt het water krachtig in contact met de inhoud in de kom en ontstaat er een fijne nevel van in de lucht zwevende deeltjes.
We ontdekten dat een typisch commercieel toilet een sterke opwaartse luchtstraal genereert met snelheden van meer dan 6.6 meter per seconde, waardoor deze deeltjes snel tot 2 meter boven de pot worden getransporteerd binnen acht seconden na het begin van het toilet. de spoeling.
Om deze pluimen te visualiseren, hebben we een typisch commercieel toilet zonder deksel opgezet met een ventiel in de vorm van een spoelmeter gevonden in heel Noord-Amerika in ons lab. Flushometer-kleppen gebruiken druk in plaats van zwaartekracht om water in de kom te leiden. We gebruikten speciale optica om een dunne verticale laag laserlicht te creëren die het gebied van de bovenkant van de schaal tot aan het plafond verlichtte. Na het doorspoelen van het toilet met een elektrische trigger op afstand, verstrooien de aerosoldeeltjes voldoende laserlicht om zichtbaar te worden, waardoor we camera's kunnen gebruiken om de pluim van deeltjes in beeld te brengen.
Hoewel we verwachtten deze deeltjes te zien, waren we nog steeds verrast door de kracht van de straal die de deeltjes uit de kom uitstootte.
A gerelateerde studie gebruikten een computermodel van een geïdealiseerd toilet om de vorming van aërosolpluimen te voorspellen, met een opwaarts transport van deeltjes met snelheden boven de kom van bijna 3.3 voet per seconde (1 meter per seconde), wat ongeveer de helft is van wat we waarnamen met een echte toilet.
Waarom laseren?
Wetenschappers hebben geweten al decenia dat bij het doorspoelen van toiletten aerosoldeeltjes in de lucht kunnen vrijkomen. Echter, experimentele studies hebben grotendeels vertrouwd op apparaten die de lucht op vaste locaties bemonsterden om het aantal en de grootte van de deeltjes die toiletten produceren te bepalen.
Hoewel deze eerdere benaderingen de aanwezigheid van aerosolen kunnen bevestigen, geven ze weinig informatie over de fysica van de pluimen: hoe ze eruit zien, hoe ze zich verspreiden en hoe snel ze bewegen. Deze informatie is van cruciaal belang om strategieën te ontwikkelen om de vorming van aerosolpluimen te verminderen en hun vermogen om ziekten over te dragen te verminderen.
Deze video laat zien hoe Aaron True de live beeldgegevens van een doorspoelende toiletpluim op een computerscherm bewaakt.
Als hoogleraar techniek wiens onderzoek zich richt op interacties tussen vloeistoffysica en ecologische of biologische processen, mijn laboratorium is gespecialiseerd in het gebruik van lasers om te bepalen hoe verschillende dingen zijn getransporteerd door complexe vloeistofstromen. In veel gevallen zijn deze dingen onzichtbaar totdat we ze met lasers verlichten.
Een voordeel van het gebruik van laserlicht om vloeistofstromen te meten, is dat licht, in tegenstelling tot een fysieke sonde, niet verandert of verstoort wat u probeert te meten. Bovendien helpt het gebruik van lasers om onzichtbare dingen zichtbaar te maken mensen, zoals visuele wezens, een beter begrip van de complexiteit van de veranderlijke omgeving waarin ze leven.
Aerosolen en ziekte
Aerosoldeeltjes met ziekteverwekkers zijn belangrijk menselijke ziektevectoren. Kleinere deeltjes die gedurende een bepaalde tijd in de lucht blijven hangen, kunnen mensen blootstellen aan luchtwegaandoeningen zoals griep en COVID-19 door inademing. Grotere deeltjes die zich snel op oppervlakken nestelen, kunnen bijvoorbeeld darmziekten verspreiden norovirus door contact met de handen en mond.
Door ontlasting verontreinigd toiletwater kan concentraties van ziekteverwekkers bevatten die blijven na tientallen van spoelingen. Maar het is nog steeds een open vraag of toiletaerosolpluimen een transmissierisico vormen.
Hoewel we visueel en kwantitatief konden beschrijven hoe aërosolpluimen bewegen en zich verspreiden, gaat ons werk niet rechtstreeks in op hoe toiletpluimen ziekten overbrengen, en dit blijft een doorlopend aspect van onderzoek.
Beperking van verspreiding van toiletpluimen
Onze experimentele methodologie biedt een basis voor toekomstig werk om een reeks strategieën te testen om het risico van blootstelling aan ziekten door het doorspoelen van toiletten te minimaliseren. Denk hierbij aan het beoordelen van veranderingen in aerosolpluimen die voortkomen uit nieuwe ontwerpen van toiletpotten of spoelkleppen die de duur of intensiteit van de spoelcyclus veranderen.
Ondertussen zijn er manieren om de blootstelling van mensen aan toiletpluimen te verminderen. Een voor de hand liggende strategie is om sluit het deksel voor het spoelen. Hiermee worden aerosolpluimen echter niet volledig geëlimineerd, en veel toiletten in openbare, commerciële en gezondheidszorginstellingen hebben geen deksel. Ventilatie of UV-desinfectie systemen kunnen ook de blootstelling aan aerosolpluimen in de badkamer verminderen.
Over de auteur
Johannes Crimaldi, hoogleraar Civiele Techniek, Milieutechniek en Bouwkunde, Universiteit van Colorado Boulder
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
Related Books:
Het lichaam houdt de score bij: Brain Mind and Body in the Healing of Trauma
door Bessel van der Kolk
Dit boek onderzoekt de verbanden tussen trauma en fysieke en mentale gezondheid en biedt inzichten en strategieën voor genezing en herstel.
Klik voor meer info of om te bestellen
Adem: de nieuwe wetenschap van een verloren kunst
door James Nestor
Dit boek verkent de wetenschap en praktijk van ademhalen en biedt inzichten en technieken voor het verbeteren van de fysieke en mentale gezondheid.
Klik voor meer info of om te bestellen
De plantenparadox: de verborgen gevaren van 'gezond' voedsel dat ziekten en gewichtstoename veroorzaakt
door Steven R. Gundry
Dit boek onderzoekt de verbanden tussen voeding, gezondheid en ziekte en biedt inzichten en strategieën om de algehele gezondheid en het welzijn te verbeteren.
Klik voor meer info of om te bestellen
De immuniteitscode: het nieuwe paradigma voor echte gezondheid en radicale antiveroudering
door Joël Greene
Dit boek biedt een nieuw perspectief op gezondheid en immuniteit, gebaseerd op principes van epigenetica en biedt inzichten en strategieën voor het optimaliseren van gezondheid en veroudering.
Klik voor meer info of om te bestellen
De complete gids voor vasten: genees uw lichaam door middel van intermitterend, afwisselende dagen en langdurig vasten
door dr. Jason Fung en Jimmy Moore
Dit boek onderzoekt de wetenschap en praktijk van vasten en biedt inzichten en strategieën voor het verbeteren van de algehele gezondheid en welzijn.
