Reklamjuostės nuotrauka: galingas žalias lazeris padeda vizualizuoti aerozolio stulpelius iš tualeto, kai jis nuplaunamas. (Kreditas: Patrick Campbell / CU Boulder)

Dėl naujų CU Boulder tyrimų mokslininkai tualeto nuplovimo efektą mato visiškai nauja šviesa – dabar tai gali padaryti ir pasaulis.

Naudodama ryškiai žalius lazerius ir fotoaparatų įrangą, CU Boulder inžinierių komanda atliko eksperimentą, siekdama atskleisti, kaip plika akimi nematomi mažyčiai vandens lašeliai greitai išsviedžiami į orą, kai nuleidžiamas viešasis tualetas be dangčio. Dabar jis paskelbtas m Moksliniai pranešimaiTai pirmasis tyrimas, skirtas tiesiogiai vizualizuoti gautą aerozolio kolonėlę ir išmatuoti joje esančių dalelių greitį ir difuziją.

Yra žinoma, kad šios lakiosios dalelės perneša patogenus ir gali kelti pavojų viešųjų pirčių lankytojams. Tačiau ši ryški galimo ligos poveikio vizualizacija taip pat suteikia metodiką, padedančią ją sumažinti.

„Jei tai yra kažkas, ko nematote, lengva apsimesti, kad jo nėra. Tačiau pažiūrėję šiuos vaizdo įrašus niekada nebegalvosite apie tualeto nuleidimą taip pat.” Džonas Krimaldis, pagrindinis tyrimo autorius ir civilinės, aplinkos ir architektūros inžinerijos profesorius. „Mūsų tyrimas gali atlikti svarbų vaidmenį visuomenės sveikatos pranešimuose, sukurdamas įdomius šio proceso vaizdus.”

Tyrėjai jau daugiau nei 60 metų žino, kad nuleidžiant tualetą pagal konstrukciją iškrenta kietos medžiagos ir skysčiai, tačiau į orą patenka ir mažos, nematomos dalelės. Ankstesni tyrimai naudojo mokslinius įrankius, kad nustatytų šių ore sklindančių dalelių buvimą virš tualetų, kuriuose nuleidžiamas vanduo, ir parodė, kad didesnės dalelės gali nukristi ant aplinkinių paviršių, tačiau iki šiol niekas nesuprato, kaip atrodo šie stulpeliai ir kaip dalelės ten pateko.

Suprasti šių dalelių, kurios gali perduoti patogenus, tokius kaip Escherichia coli, Clostridium difficile, norovirusas ir adenovirusus, trajektorijas ir greitį, svarbu sumažinti poveikio riziką taikant dezinfekcijos ir vėdinimo strategijas arba patobulintą tualeto ir vandens nuleidimo konstrukciją. Nors viruso, sukeliančio COVID-19 (SARS-CoV-2), yra žmonių atliekose, šiuo metu nėra įtikinamų įrodymų, kad jis veiksmingai plinta per tualetinį purškalą.

„Žmonės žinojo, kad tualetai skleidžia purslų, bet jie to negalėjo matyti“, – sakė Crimaldi. „Mes parodome, kad šis dalykas yra daug aktyvesnis ir platesnis rubrikas nei net žmonės, kurie žinojo apie šią koncepciją.”

Tyrimas parodė, kad šios ore esančios dalelės sklinda greitai, 6,6 pėdos (2 metrų) per sekundę greičiu ir per 8 sekundes pasiekia 4,9 pėdos (1,5 metro) virš tualeto. Nors didesni lašeliai linkę nusėsti ant paviršių per kelias sekundes, mažesnės dalelės (mažiau nei 5 mikronai arba milijoninės metro dalies aerozoliai) gali likti ore kelias minutes ar ilgiau.

Vonios lankytojai turi jaudintis ne tik dėl savo atliekų. Keletas kitų tyrimų parodė, kad patogenai kraujagyslėje gali išlikti dešimtis blyksnių, padidindami galimo poveikio riziką.

„Tualeto tikslas yra efektyviai pašalinti atliekas iš dubens, tačiau jis taip pat veikia priešingai, ty išpurkšti daug turinio į viršų“, – sakė Crimaldi. „Mūsų laboratorija sukūrė metodiką, kuri suteikia pagrindą šiai problemai tobulinti ir sušvelninti“.

Ne laiko švaistymas

Crimaldi paleidžia failą Aplinkos skysčių dinamikos laboratorija CU Boulder, kurio specializacija yra lazerinių prietaisų, dažų ir milžiniškų skysčių rezervuarų naudojimas, siekiant ištirti viską nuo Kaip kvapai pasiekia mūsų nosį? apie tai, kaip chemikalai juda neramiuose vandens telkiniuose. Idėja naudoti laboratorines technologijas, siekiant sekti, kas vyksta ore po to, kai tualetas nuplaunamas, kilo dėl patogumo, smalsumo ir aplinkybių.

Per laisvą savaitę praėjusį birželį kolegos profesoriai Karlas Lindenas Ir Markas Hernandezas iš Aplinkos inžinerijos programos, o keli absolventai iš Crimaldi laboratorijos prisijungė prie jo, kad nustatytų ir vykdytų eksperimentą. Aaronas True, antrasis tyrimo autorius ir tyrimų partneris Crimaldi laboratorijoje, padėjo atlikti ir įrašyti lazeriu pagrįstus tyrimo matavimus.

Jie naudojo du lazerius: vieną, kuris nuolat švietė virš tualeto ir virš jo, o kitą siųsdavo greitus šviesos impulsus toje pačioje srityje. Stacionarus lazeris aptiko, kur erdvėje yra ore esančios dalelės, o pulsuojantis lazeris galėjo išmatuoti jų greitį ir kryptį. Tuo tarpu didelės raiškos nuotraukas darė dvi kameros.

Pats tualetas buvo tokio paties tipo, kuris paprastai matomas viešuosiuose tualetuose Šiaurės Amerikoje: be dangčio įrengtas cilindrinis nuplovimo mechanizmas – rankinis arba automatinis – įdubęs gale prie sienos, žinomas kaip praplovimo matuoklio tipo vožtuvas. Naujasis švarus tualetas buvo užpildytas tik vandeniu iš čiaupo.

Jie žinojo, kad šis staigus eksperimentas gali būti laiko švaistymas, bet vietoj to tyrimai suteikė didžiulį postūmį.

„Tikėjomės, kad šie aerozoliai tarsi plūduriuos, bet jie pasirodė kaip raketa“, – sakė Crimaldi.

Energingos, ore sklindančios vandens molekulės daugiausia judėjo aukštyn ir atgal link galinės sienelės, tačiau jų judėjimas buvo nenuspėjamas. Šachta taip pat pakilo iki laboratorijos lubų ir neturėdama niekur kitur pajudėjo nuo sienos ir pasklido į priekį, į kambarį.

Eksperimentinėje sąrangoje į dubenį nebuvo įtrauktos kietos atliekos ar tualetinis popierius, taip pat nebuvo prekystalių ar žmonių. Visi šie realaus pasaulio kintamieji gali pabloginti problemą, sakė Crimaldi.

Jie taip pat matavo ore esančias daleles naudodami optinį dalelių skaitiklį – prietaisą, kuris per nedidelį vamzdelį įsiurbia oro mėginį ir apšviečia jį, leidžiantį skaičiuoti ir matuoti daleles. Smulkesnės dalelės ne tik ilgiau sklando ore, bet ir gali ištrūkti iš nosies plaukelių ir patekti giliau į plaučius, todėl jie tampa pavojingesni žmonių sveikatai, todėl žinoti dalelių skaičių ir dydį taip pat buvo svarbu.

Nors šios išvados gali kelti nerimą, tyrimas suteikia santechnikos ir visuomenės sveikatos ekspertams nuoseklų būdą išbandyti patobulintą vandentiekio dizainą, dezinfekcijos ir vėdinimo strategijas, kad būtų sumažinta patogenų poveikio viešuosiuose tualetuose rizika.

„Nė vienas iš šių patobulinimų negali būti efektyviai atliktas nežinant, kaip vystosi aerozolio kolonėlė ir kaip ji juda“, – sakė Crimaldi. „Galimybė pamatyti šį nematomą ramstį gali pakeisti žaidimą.

Papildomi šio leidinio autoriai: Aaronas True’as, Carlas Lindenas, Markas Hernandezas, Larsas Larssonas ir Anna Pauls iš Civilinės, aplinkos ir architektūros inžinerijos katedros.