Kaupallisten wc-tilojen aerosolipiiput voivat nousta 5 jalkaa kulhon yläpuolelle. John Crimaldi / Tieteelliset raportit, CC BY-NC-ND
Joka kerta kun huuhtelet wc:n, se päästää pieniä vesipisaroita ympärilläsi olevaan ilmaan. Nämä pisarat ns aerosolipiiput, voivat levittää taudinaiheuttajia ihmisjätteistä ja altistaa julkisissa käymälöissä olevat ihmiset tarttuville taudeille.
Tieteellistä ymmärrystä aerosolipilvien leviämisestä – ja yleisön tietoisuutta niiden olemassaolosta – on vaikeuttanut se, että ne ovat yleensä näkymättömiä. Minun kollegani Aaron True, Karl Linden, Mark Hernandez, Lars Larson ja Anna Pauls ja minä pystyimme käyttämään suuritehoisia lasereita valaisemaan näitä pilviä, jonka avulla voimme kuvata ja mitata huuhtelevista kaupallisista käymälöistä leviävien aerosolipiippujen sijainnin ja liikkeen eloisasti.
Tämä video vertailee aerosolipilven näkyvyyttä huuhtelun jälkeen ilman laseria ja laserilla laboratoriossa.
Nouseminen alas sijaan
WC:t on suunniteltu tyhjentämään tehokkaasti kulhon sisältö alaspäin viemäriputkeen. Huuhtelujaksossa vesi joutuu voimakkaaseen kosketukseen kulhon sisällä olevan sisällön kanssa ja muodostaa hienojakoisen suihkeen ilmaan suspendoituneita hiukkasia.
Havaitsimme, että tyypillinen kaupallinen wc tuottaa voimakkaan ylöspäin suuntautuvan ilmasuihkun, jonka nopeus ylittää 6.6 metriä sekunnissa ja kuljettaa nämä hiukkaset nopeasti jopa 2 metrin korkeuteen kulhon yläpuolella kahdeksan sekunnin sisällä väri.
Näiden pölyjen visualisoimiseksi rakensimme tyypillisen kannettoman kaupallisen wc:n, jossa on a huuhtelumittarin tyylinen venttiili löytyy kaikkialta Pohjois-Amerikasta laboratoriossamme. Huuhtelumittarin venttiilit käyttävät painetta painovoiman sijasta veden ohjaamiseksi kulhoon. Loimme erikoisoptiikan avulla ohuen pystysuoran laservalolevyn, joka valaisi alueen kulhon yläosasta kattoon. Kun wc on huuhdeltu kaukosäätimellä toimivalla sähköliipasimella, aerosolihiukkaset sirottavat tarpeeksi laservaloa tullakseen näkyviin, jolloin voimme käyttää kameroita hiukkastulvan kuvaamiseen.
Vaikka odotimme näkevämme nämä hiukkaset, olimme silti yllättyneitä hiukkasia kulhosta poistavan suihkun voimasta.
A liittyvä tutkimus käytti idealisoidun wc:n laskennallista mallia ennustaakseen aerosolipilvien muodostumista, jolloin hiukkasten kulkeutuminen ylöspäin kulhon yläpuolella olevalla nopeudella lähestyi 3.3 jalkaa sekunnissa (1 metri sekunnissa), mikä on noin puolet siitä, mitä havaitsimme todellisella WC.
Miksi laserit?
Tiedemiehet ovat tienneet Vuosikymmenten ajan että wc-istuin voi päästää aerosolihiukkasia ilmaan. Kuitenkin, kokeelliset tutkimukset ovat suurelta osin luottaneet laitteisiin, jotka ottivat ilmasta näytteitä kiinteistä paikoista määrittääkseen wc-tilojen tuottamien hiukkasten määrän ja koon.
Vaikka nämä aikaisemmat lähestymistavat voivat vahvistaa aerosolien olemassaolon, ne tarjoavat vain vähän tietoa pillien fysiikasta: miltä ne näyttävät, kuinka ne leviävät ja kuinka nopeasti ne liikkuvat. Nämä tiedot ovat tärkeitä kehitettäessä strategioita, joilla vähennetään aerosolipilvien muodostumista ja vähennetään niiden kykyä välittää tauteja.
Tämä video näyttää, että Aaron True tarkkailee suoraa kuvaa huuhtelevasta wc-pilvystä tietokoneen näytöltä.
Kuten tekniikan professori joiden tutkimus keskittyy nestefysiikan ja ekologisten tai biologisten prosessien välisiin vuorovaikutuksiin, minun laboratoriosi on erikoistunut lasereiden käyttöön eri asioiden määrittämiseen kuljetetaan monimutkaisilla nestevirroilla. Monissa tapauksissa nämä asiat ovat näkymättömiä, kunnes valaistamme ne lasereilla.
Laservalon käytön etuna nestevirtausten mittaamiseen on se, että toisin kuin fyysinen koetin, valo ei muuta tai häiritse juuri sitä, mitä yrität mitata. Lisäksi lasereiden käyttäminen näkymättömien asioiden tekemiseen näkyväksi auttaa ihmisiä mm visuaalisia olentoja, ymmärtävät paremmin monimutkaisia ongelmia nesteympäristössä, jossa he elävät.
Aerosolit ja sairaudet
Patogeeneja sisältävät aerosolihiukkaset ovat tärkeitä ihmisen sairauksien vektorit. Pienemmät hiukkaset, jotka pysyvät ilmassa jonkin aikaa, voivat altistaa ihmiset hengityselinsairauksille, kuten influenssa ja COVID-19 hengityksen kautta. Suuremmat hiukkaset, jotka laskeutuvat nopeasti pinnoille, voivat levittää suolistosairauksia, kuten norovirus kosketuksen kautta käsiin ja suuhun.
Ulosteen saastuttamassa wc-istuimen vedessä voi olla taudinaiheuttajapitoisuuksia, jotka jatkuvat kymmenien vuosien jälkeen aalloista. Mutta se on silti avoin kysymys siitä, aiheuttavatko wc-aerosolipiiput tartuntariskin.
Vaikka pystyimme visuaalisesti ja kvantitatiivisesti kuvaamaan, kuinka aerosolipilvet liikkuvat ja leviävät, työmme ei suoraan käsittele sitä, kuinka WC-piiput levittävät sairauksia, ja tämä on edelleen jatkuva osa tutkimusta.
Rajoittaa wc-tulvan leviämistä
Kokeellinen metodologiamme tarjoaa perustan tulevalle työlle, jolla testataan erilaisia strategioita, joilla minimoidaan wc-huuhtelun aiheuttamille sairauksille altistumisriski. Tähän voisi sisältyä uusien wc-kulhojen tai huuhteluventtiileiden aiheuttamien muutosten arvioiminen aerosolipilveissä, jotka muuttavat huuhtelujakson kestoa tai intensiteettiä.
Samaan aikaan on olemassa tapoja vähentää ihmisten altistumista wc-pilveille. Ilmeinen strategia on sulje kansi ennen huuhtelua. Tämä ei kuitenkaan täysin poista aerosolipilviä, ja monissa julkisissa, kaupallisissa ja terveydenhuollon tiloissa olevissa käymälöissä ei ole kantta. Ilmanvaihto tai UV-desinfiointi järjestelmät voivat myös vähentää altistumista aerosolipilveille kylpyhuoneessa.
Author
John Crimaldi, rakennus-, ympäristö- ja arkkitehtuuritekniikan professori, University of Colorado Boulder
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.
Liittyvät kirjat:
Keho pitää pisteet: Aivomieli ja keho trauman paranemisessa
esittäjä (t): Bessel van der Kolk
Tämä kirja tutkii trauman ja fyysisen ja henkisen terveyden välisiä yhteyksiä ja tarjoaa oivalluksia ja strategioita paranemiseen ja palautumiseen.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Breath: kadonneen taiteen uusi tiede
Kirjailija: James Nestor
Tämä kirja tutkii hengityksen tieteitä ja käytäntöjä ja tarjoaa oivalluksia ja tekniikoita fyysisen ja henkisen terveyden parantamiseksi.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Kasviparadoksi: "terveellisten" elintarvikkeiden piilotetut vaarat, jotka aiheuttavat sairauksia ja painonnousua
Kirjailija: Steven R. Gundry
Tämä kirja tutkii ruokavalion, terveyden ja sairauksien välisiä yhteyksiä ja tarjoaa oivalluksia ja strategioita yleisen terveyden ja hyvinvoinnin parantamiseksi.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Immunity Code: Uusi paradigma todelliselle terveydelle ja radikaalille ikääntymisen estämiselle
Kirjailija: Joel Greene
Tämä kirja tarjoaa uuden näkökulman terveyteen ja immuniteettiin, hyödyntäen epigenetiikan periaatteita ja tarjoaa oivalluksia ja strategioita terveyden ja ikääntymisen optimoimiseksi.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Täydellinen opas paastoon: paranna kehosi jaksoittaisella, vuorotellen ja pitkällä paastolla
Tohtori Jason Fung ja Jimmy Moore
Tämä kirja tutkii paastoamisen tiedettä ja käytäntöä ja tarjoaa oivalluksia ja strategioita yleisen terveyden ja hyvinvoinnin parantamiseksi.
