آرسول های توالت فلوسینگ 12 10
 ستون های آئروسل از توالت های تجاری می توانند 5 فوت بالاتر از کاسه بلند شوند. جان کریمالدی/گزارش های علمی, CC BY-NC-ND

هر بار که توالت را بیرون می‌کشید، توالت‌های کوچکی از قطرات آب را در هوای اطرافتان رها می‌کند. این قطرات، به نام ستون های آئروسل، می تواند عوامل بیماری زا را از زباله های انسانی پخش کند و افراد را در دستشویی های عمومی در معرض بیماری های مسری قرار دهد.

درک علمی از گسترش توده های آئروسل - و آگاهی عمومی از وجود آنها - به دلیل این واقعیت که آنها معمولاً نامرئی هستند با مشکل مواجه شده است. همکاران من آرون درسته, کارل لیندن, مارک هرناندز، لارس لارسون و آنا پالز و من توانستیم استفاده کنیم لیزرهای پرقدرت برای روشن کردن این ستون ها، ما را قادر می سازد تا مکان و حرکت ستون های آئروسل پخش شده از سیفون توالت های تجاری را با جزئیات واضح تصویر و اندازه گیری کنیم.

این ویدیو میزان دید یک ستون آئروسل را پس از شستشو بدون لیزر و با لیزر در آزمایشگاه مقایسه می کند.

 

بالا رفتن به جای پایین

توالت ها طوری طراحی شده اند که محتویات داخل کاسه را از طریق یک حرکت رو به پایین در لوله تخلیه تخلیه کنند. در چرخه شستشو، آب به شدت با محتویات داخل کاسه تماس پیدا می کند و اسپری ریز ذرات معلق در هوا ایجاد می کند.


گرافیک اشتراک درونی


ما دریافتیم که یک توالت تجاری معمولی یک جت هوای قوی رو به بالا با سرعتی بیش از 6.6 فوت در ثانیه (2 متر در ثانیه) تولید می کند که به سرعت این ذرات را تا 5 فوت (1.5 متر) بالای کاسه در عرض هشت ثانیه از شروع کار حمل می کند. فلاش

برای تجسم این ستون‌ها، یک توالت تجاری معمولی بدون درپوش با یک توالت راه‌اندازی کردیم شیر فلاشومتر در سراسر آمریکای شمالی در آزمایشگاه ما یافت می شود. دریچه های فلاشومتر به جای نیروی جاذبه برای هدایت آب به داخل کاسه از فشار استفاده می کنند. ما از اپتیک های ویژه ای برای ایجاد یک صفحه عمودی نازک از نور لیزر استفاده کردیم که منطقه را از بالای کاسه تا سقف روشن می کرد. پس از شستشوی توالت با یک ماشه الکتریکی از راه دور، ذرات آئروسل به اندازه کافی نور لیزر را پراکنده می کنند تا قابل مشاهده باشند و به ما امکان می دهند از دوربین ها برای تصویربرداری از ستون ذرات استفاده کنیم.

با وجود اینکه انتظار داشتیم این ذرات را ببینیم، باز هم از قدرت جت در بیرون ریختن ذرات از کاسه شگفت زده شدیم.

A مطالعه مرتبط با آن از یک مدل محاسباتی یک توالت ایده‌آل برای پیش‌بینی تشکیل توده‌های آئروسل، با انتقال ذرات به سمت بالا با سرعت بالای کاسه نزدیک به 3.3 فوت در ثانیه (1 متر در ثانیه) استفاده کرد که تقریباً نیمی از چیزی است که ما با سرعت واقعی مشاهده کردیم. توالت.

چرا لیزر؟

دانشمندان دانسته اند برای چندین دهه که شستشوی توالت ها می تواند ذرات آئروسل را در هوا آزاد کند. با این حال، مطالعات تجربی تا حد زیادی به دستگاه‌هایی متکی هستند که از هوا در مکان‌های ثابت نمونه‌برداری می‌کنند تا تعداد و اندازه ذرات توالت را تعیین کنند.

در حالی که این رویکردهای قبلی می‌توانند حضور ذرات معلق در هوا را تأیید کنند، اطلاعات کمی در مورد فیزیک ستون‌ها ارائه می‌کنند: اینکه چگونه به نظر می‌رسند، چگونه پخش می‌شوند و با چه سرعتی حرکت می‌کنند. این اطلاعات برای توسعه استراتژی هایی برای کاهش تشکیل توده های آئروسل و کاهش ظرفیت آنها برای انتقال بیماری حیاتی است.

این ویدئو نشان می‌دهد که آرون ترو داده‌های تصویری زنده از سیلندر توالت را روی صفحه کامپیوتر نظارت می‌کند.

 

به عنوان یک استاد مهندسی که تحقیقاتش بر تعاملات بین فیزیک سیالات و فرآیندهای اکولوژیکی یا بیولوژیکی متمرکز است، آزمایشگاه من متخصص در استفاده از لیزر برای تعیین اینکه چقدر چیزهای مختلف هستند توسط جریان های پیچیده سیال منتقل می شود. در بسیاری از موارد، این چیزها تا زمانی که آنها را با لیزر روشن نکنیم، نامرئی هستند.

مزیت استفاده از نور لیزر برای اندازه‌گیری جریان سیال این است که برخلاف یک کاوشگر فیزیکی، نور چیزی را که می‌خواهید اندازه‌گیری کنید تغییر نمی‌دهد یا مختل نمی‌کند. علاوه بر این، استفاده از لیزر برای قابل مشاهده کردن چیزهای نامرئی به مردم کمک می کند موجودات بصری، پیچیدگی های موجود در محیط سیالی که در آن زندگی می کنند را بهتر درک کنند.

آئروسل ها و بیماری ها

ذرات آئروسل حاوی پاتوژن مهم هستند ناقلان بیماری های انسانی. ذرات کوچکتری که برای مدتی در هوا معلق می مانند می توانند افراد را در معرض بیماری های تنفسی مانند آنفولانزا و COVID-19 از طریق استنشاق ذرات بزرگتر که به سرعت روی سطوح می نشینند می توانند بیماری های روده ای مانند نورو ویروس از طریق تماس با دست و دهان.

آب کاسه توالت آلوده به مدفوع می تواند دارای غلظت پاتوژن باشد پس از ده ها پابرجاست از فلاش ها اما هنوز هست یک سوال باز در مورد اینکه آیا توالت های آئروسل خطر انتقال دارند یا خیر.

در حالی که ما قادر بودیم به صورت بصری و کمی نحوه حرکت و پراکندگی ستون‌های آئروسل را توصیف کنیم، کار ما مستقیماً به چگونگی انتقال بیماری توسط توالت‌های توالت نمی‌پردازد و این یک جنبه تحقیقاتی مداوم است.

محدود کردن پخش ستون توالت

روش‌شناسی تجربی ما پایه‌ای برای کار آینده برای آزمایش طیف وسیعی از استراتژی‌ها برای به حداقل رساندن خطر قرار گرفتن در معرض بیماری‌های ناشی از شستشوی توالت‌ها فراهم می‌کند. این می تواند شامل ارزیابی تغییرات در ستون های آئروسل ناشی از طرح های جدید کاسه توالت یا شیرهای فلاش باشد که مدت یا شدت چرخه فلاش را تغییر می دهد.

در همین حال، راه هایی برای کاهش قرار گرفتن انسان در معرض توالت وجود دارد. یک استراتژی واضح این است که درب را ببند قبل از شستشو با این حال، این به طور کامل پرهای آئروسل را از بین نمی برد و بسیاری از توالت ها در محیط های عمومی، تجاری و مراقبت های بهداشتی درب ندارند. تهویه یا ضد عفونی UV سیستم‌ها همچنین می‌توانند قرار گرفتن در معرض توده‌های آئروسل را در حمام کاهش دهند.گفتگو

درباره نویسنده

جان کریمالدیاستاد مهندسی عمران، محیط زیست و معماری، دانشگاه کلرادو در بولدر

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.

کتاب های مرتبط:

بدن امتیاز را حفظ می کند: ذهن و بدن مغز در درمان تروما

توسط بسل وان در کلک

این کتاب به بررسی ارتباط بین تروما و سلامت جسمی و روانی می پردازد و بینش ها و استراتژی هایی را برای بهبود و بهبودی ارائه می دهد.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

نفس: علم جدید یک هنر گمشده

توسط جیمز نستور

این کتاب علم و تمرین تنفس را بررسی می کند و بینش ها و تکنیک هایی را برای بهبود سلامت جسمی و روانی ارائه می دهد.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

پارادوکس گیاهی: خطرات پنهان در غذاهای "سالم" که باعث بیماری و افزایش وزن می شوند

توسط استیون آر گاندری

این کتاب به بررسی پیوندهای بین رژیم غذایی، سلامتی و بیماری می پردازد و بینش ها و استراتژی هایی را برای بهبود سلامت و تندرستی کلی ارائه می دهد.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

کد ایمنی: پارادایم جدید برای سلامت واقعی و ضد پیری رادیکال

توسط جوئل گرین

این کتاب با تکیه بر اصول اپی ژنتیک و ارائه بینش ها و استراتژی هایی برای بهینه سازی سلامت و پیری، دیدگاه جدیدی در مورد سلامت و ایمنی ارائه می دهد.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

راهنمای کامل روزه داری: بدن خود را از طریق روزه متناوب، متناوب و طولانی شفا دهید

توسط دکتر جیسون فانگ و جیمی مور

این کتاب علم و عمل روزه داری را بررسی می کند و بینش ها و استراتژی هایی را برای بهبود سلامت و تندرستی کلی ارائه می دهد.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید