Aerosolplymer från kommersiella toaletter kan stiga 5 fot över skålen. John Crimaldi/vetenskapliga rapporter, CC BY-NC-ND
Varje gång du spolar en toalett släpper den ut plymer av små vattendroppar i luften omkring dig. Dessa droppar kallas aerosolplymer, kan sprida patogener från mänskligt avfall och utsätta människor på offentliga toaletter för smittsamma sjukdomar.
Vetenskaplig förståelse av spridningen av aerosolplymer – och allmänhetens medvetenhet om deras existens – har hämmats av det faktum att de normalt sett är osynliga. Mina kollegor Aaron Sant, Karl Linden, Mark Hernandez, Lars Larson och Anna Pauls och jag kunde använda högeffektslasrar för att belysa dessa plymer, vilket gör det möjligt för oss att avbilda och mäta platsen och rörelsen för spridande aerosolplymer från spolning av kommersiella toaletter i levande detaljer.
Den här videon jämför synligheten av en aerosolplym efter en spolning utan och med lasrar i ett labb.
Att gå upp istället för ner
Toaletter är utformade för att effektivt tömma innehållet inuti skålen genom en nedåtgående rörelse in i avloppsröret. I spolcykeln kommer vatten i kraftfull kontakt med innehållet inuti skålen och skapar en fin spray av partiklar suspenderade i luft.
Vi fann att en typisk kommersiell toalett genererar en stark uppåtgående luftstråle med hastigheter som överstiger 6.6 fot per sekund (2 meter per sekund), som snabbt transporterar dessa partiklar upp till 5 fot (1.5 meter) över skålen inom åtta sekunder efter starten av spolningen.
För att visualisera dessa plymer sätter vi upp en typisk kommersiell toalett utan lock med en ventil av spolmätaretyp finns i hela Nordamerika i vårt labb. Flushometerventiler använder tryck istället för gravitation för att rikta vatten in i skålen. Vi använde speciell optik för att skapa ett tunt vertikalt ark av laserljus som belyste området från toppen av skålen till taket. Efter att ha spolat toaletten med en elektrisk avtryckare sprider aerosolpartiklarna tillräckligt med laserljus för att bli synliga, vilket gör att vi kan använda kameror för att avbilda partikelplymen.
Även om vi förväntade oss att se dessa partiklar, blev vi fortfarande förvånade över styrkan i strålen som stötte ut partiklarna från skålen.
A relaterad studie använde en beräkningsmodell av en idealiserad toalett för att förutsäga bildandet av aerosolplymer, med en uppåtgående transport av partiklar med hastigheter över skålen som närmar sig 3.3 fot per sekund (1 meter per sekund), vilket är ungefär hälften av vad vi observerade med en riktig toalett.
Varför laser?
Forskare har vetat i årtionden att spolningstoaletter kan släppa ut aerosolpartiklar i luften. I alla fall, experimentella studier har till stor del förlitat sig på anordningar som provtog luften på fasta platser för att bestämma antalet och storleken på partiklar som toaletter producerar.
Även om dessa tidigare tillvägagångssätt kan bekräfta förekomsten av aerosoler, ger de lite information om plymens fysik: hur de ser ut, hur de sprider sig och hur snabbt de rör sig. Denna information är avgörande för att utveckla strategier för att mildra bildandet av aerosolplymer och minska deras förmåga att överföra sjukdomar.
Den här videon visar Aaron True övervaka livebilddata från en spolande toalettplym på en datorskärm.
Som en ingenjörsprofessor vars forskning fokuserar på interaktioner mellan vätskefysik och ekologiska eller biologiska processer, mitt laboratorium specialiserat sig på att använda laser för att avgöra hur olika saker är transporteras av komplexa vätskeflöden. I många fall är dessa saker osynliga tills vi lyser upp dem med laser.
En fördel med att använda laserljus för att mäta vätskeflöden är att ljuset, till skillnad från en fysisk sond, inte förändrar eller stör det du försöker mäta. Att använda laser för att göra osynliga saker synliga hjälper dessutom människor, som visuella varelser, bättre förstå komplexiteten i den flytande miljö de lever i.
Aerosoler och sjukdomar
Aerosolpartiklar som innehåller patogener är viktiga mänskliga sjukdomsvektorer. Mindre partiklar som förblir svävande i luften under en tid kan utsätta människor för luftvägssjukdomar som influensa och covid-19 genom inandning. Större partiklar som lägger sig snabbt på ytor kan sprida tarmsjukdomar som norovirus genom kontakt med händer och mun.
Toalettskål vatten förorenat av avföring kan ha patogenkoncentrationer som kvarstår efter dussintals av spolningar. Men det är det fortfarande en öppen fråga om toalettaerosolplymer utgör en överföringsrisk.
Även om vi visuellt och kvantitativt kunde beskriva hur aerosolplymer rör sig och sprids, handlar vårt arbete inte direkt om hur toalettplymer överför sjukdomar, och detta är fortfarande en pågående aspekt av forskningen.
Begränsar spridning av toalettplym
Vår experimentella metodik ger en grund för framtida arbete med att testa en rad strategier för att minimera risken för exponering för sjukdomar från toalettspolning. Detta kan inkludera att bedöma förändringar av aerosolplymer som härrör från nya toalettskålsdesigner eller spolventiler som ändrar spolcykelns varaktighet eller intensitet.
Samtidigt finns det sätt att minska mänsklig exponering för toalettplymer. En självklar strategi är att stäng locket före spolning. Detta eliminerar dock inte helt aerosolplymer, och många toaletter i offentliga, kommersiella och hälsovårdsmiljöer har inte lock. Ventilation eller UV-desinfektion system kan också minska exponeringen för aerosolplymer i badrummet.
Om författaren
John Crimaldi, professor i bygg-, miljö- och byggnadsteknik, University of Colorado Boulder
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
Relaterade böcker:
Kroppen håller poängen: Hjärnans själ och kropp i läkningen av trauma
av Bessel van der Kolk
Den här boken utforskar sambanden mellan trauma och fysisk och mental hälsa, och erbjuder insikter och strategier för läkning och återhämtning.
Klicka för mer info eller för att beställa
Breath: The New Science of a Lost Art
av James Nestor
Den här boken utforskar vetenskapen och praktiken av andning, och erbjuder insikter och tekniker för att förbättra fysisk och mental hälsa.
Klicka för mer info eller för att beställa
Växtparadoxen: de dolda farorna i "hälsosam" mat som orsakar sjukdomar och viktökning
av Steven R. Gundry
Den här boken utforskar kopplingarna mellan kost, hälsa och sjukdomar, och erbjuder insikter och strategier för att förbättra övergripande hälsa och välbefinnande.
Klicka för mer info eller för att beställa
Immunitetskoden: Det nya paradigmet för verklig hälsa och radikal anti-aging
av Joel Greene
Den här boken erbjuder ett nytt perspektiv på hälsa och immunitet, som bygger på principer för epigenetik och erbjuder insikter och strategier för att optimera hälsa och åldrande.
Klicka för mer info eller för att beställa
Den kompletta guiden till fasta: läka din kropp genom intermittent, varannan dag och förlängd fasta
av Dr Jason Fung och Jimmy Moore
Den här boken utforskar vetenskapen och praktiken av fasta och erbjuder insikter och strategier för att förbättra övergripande hälsa och välbefinnande.
