záchod

Foto: Univerzita v Coloradu, Boulderu/John Crimaldi

Vědci si posvítili na to, co se objeví, když spláchnete

Díky novému výzkumu vědci vidí dopad splachování záchodu ve zcela novém světle, napsal SciTechDaily. A nyní to můžete vidšt i vy. Inženýři provedli experiment, aby odhalili, jak drobné kapičky vody, neviditelné pouhým okem, jsou rychle vymrštěny do vzduchu, když se splachuje toaleta na veřejných záchodech bez víka. Tým vědců z Univerzity v Coloradu, použil k zachycení úžasných videí jasně zelené lasery a kamerové vybavení. Je to první studie, která přímo vizualizuje výsledný oblak aerosolu a měří v něm rychlost a šíření částic. To bylo zveřejněno 8. prosince v časopise Scientific Reports.

Je známo, že tyto aerosolizované částice přenášejí patogeny a mohly by představovat riziko pro návštěvníky veřejných toalet. Tato živá vizualizace potenciálního vystavení nemocem však také poskytuje metodologii, která ji pomůže snížit.

Výkonný zelený laser pomáhá vizualizovat oblaky aerosolu z toalety při splachování. Foto: John Crimaldi

„Pokud je to něco, co nevidíte, je snadné předstírat, že to neexistuje. Ale jakmile uvidíte tato videa, už nikdy nebudete přemýšlet o splachování záchodu stejným způsobem,“ řekl John Crimaldi, hlavní autor studie a profesor občanského, environmentálního a architektonického inženýrství. „Tím, že vytvoříme dramatické vizuální obrazy tohoto procesu, může naše studie hrát důležitou roli ve zprávách o veřejném zdraví.“

Vědci již více než 60 let vědí, že když je toaleta spláchnuta, pevné látky a kapaliny jdou dolů, jak bylo navrženo, ale do vzduchu se uvolňují také drobné neviditelné částice. Předchozí studie použily vědecké přístroje k detekci přítomnosti těchto vzduchem přenášených částic nad splachovanými toaletami a ukázaly, že větší mohou přistát na okolních površích, ale až dosud nikdo nechápal, jak vypadají nebo jak se tam částice dostaly.

Vlevo není pouhým okem nic vidět. Vpravo, výkonný zelený laser pomáhá vizualizovat oblaky aerosolu z toalety při splachování. Foto: John Crimaldi

Pochopení trajektorií a rychlostí těchto částic, které mohou transportovat patogeny, jako jsou E. coli, C. difficile, noroviry a adenoviry, je důležité pro zmírnění rizika expozice prostřednictvím dezinfekce a ventilačních strategií nebo vylepšeného designu toalet a splachování. Zatímco virus, který způsobuje COVID-19 ( SARS-CoV-2 ), je přítomen v lidském odpadu, v současné době neexistuje přesvědčivý důkaz, že se účinně šíří prostřednictvím toaletních aerosolů.

„Lidé věděli, že toalety vypouštějí aerosoly, ale nebyli schopni je vidět,“ řekl Crimaldi. „Ukazujeme, že tato věc je mnohem energičtější a rychle se šířící vlečka, než to pochopili i lidé, kteří o tom věděli.“

Výkonný zelený laser pomáhá vizualizovat oblaky aerosolu z toalety při splachování. Foto: Patrick Campbell / Univerzita Colorado Boulder

Studie zjistila, že tyto vzdušné částice vystřelují rychlostí 2 metry za sekundu a dosáhnou 1,5 metru nad toaletou během 8 sekund. Zatímco největší kapky mají tendenci se usazovat na površích během několika sekund, menší částice (aerosoly menší než 5 mikronů nebo jedna miliontina metru) mohou zůstat ve vzduchu po dobu minut nebo i déle.

Nejen o vlastní odpad se musí patroni koupelen starat. Mnoho dalších studií ukázalo, že patogeny mohou přetrvávat v míse po desítky spláchnutí, což zvyšuje potenciální riziko expozice.

„Cílem toalety je efektivně odstraňovat odpad z mísy, ale dělá to i opačně, což znamená rozstřikování velkého množství obsahu nahoru,“ řekl Crimaldi. „Naše laboratoř vytvořila metodiku, která poskytuje základ pro zlepšení a zmírnění tohoto problému.“

Moglo by Vás zajímat:

• Trysky černé díry mají nesmírnou sílu, výkon odpovídá energii 10 000 Sluncí
• První klonované hříbě úspěšného sportovního koně
• Světlo uvnitř těla? Tohle je nová technologie nejen ultrazvuku, má to ale háček
• Co je to za duhovou bublinu uprostřed vesmíru?
• Fermilab přepisuje fyziku magnetické anomálie v „prázdném“ prostoru

Není to ztráta času

Crimaldi provozuje Ekologickou laboratoř dynamiky tekutin na CU Boulder, která se specializuje na používání laserových přístrojů, barviv a obřích nádrží na tekutiny, ke studiu všeho možného od toho, jak se pachy dostávají do našich nosních dírek, až po to, jak se chemikálie pohybují v turbulentních vodních plochách. Myšlenka použít laboratorní technologii ke sledování toho, co se děje ve vzduchu po spláchnutí toalety, byla jedna z výhod, zvědavosti a okolností.

Během volného týdne loňského června se k němu připojili kolegové, profesoři Karl Linden a Mark Hernandez, z Programu environmentálního inženýrství a několik postgraduálních studentů z Crimaldiho laboratoře, aby připravili a provedli experiment.

Použili dva lasery: Jeden nepřetržitě svítil na toaletu a nad ní, zatímco druhý vysílal rychlé pulsy světla do stejné oblasti. Konstantní laser odhalil, kde v prostoru jsou částice ve vzduchu, zatímco pulzující laser mohl měřit jejich rychlost a směr. Mezitím dvě kamery pořídily snímky ve vysokém rozlišení.

Výkonný zelený laser pomáhá vizualizovat oblaky aerosolu z toalety při splachování. Foto: Patrick Campbell / University of Colorado Boulder

Samotná toaleta byla stejného druhu, jaký se běžně vyskytuje na veřejných toaletách: jednotka bez víka doprovázená válcovým splachovacím mechanismem, ať už ručním nebo automatickým, který trčí zezadu u stěny, známý jako ventil ve stylu splachovače. Zcela nový, čistý záchod byl naplněn pouze vodou z kohoutku.

Věděli, že tento experiment může být ztrátou času, ale místo toho výzkum vyvolal velký rozruch.

„Očekávali jsme, že tyto aerosolové částice vyletí nahoru, ale ony vylétly jako raketa,“ řekl Crimaldi. Energické částice vody ve vzduchu mířily většinou nahoru a dozadu k zadní stěně, ale jejich pohyb byl nepředvídatelný. Vláček také stoupal ke stropu laboratoře, a když neměl kam jít, přesunul se od stěny a rozšířil se dopředu do místnosti.

Experimentální uspořádání nezahrnovalo v míse žádný pevný odpad ani toaletní papír a v okolí se nepohybovali žádní lidé. Tyto proměnné v reálném životě by všechny mohly tento problém zhoršit, řekl Crimaldi.

Aaron True, postdoktorandský výzkumník (vlevo) a John Crimaldi pózují pro fotografii s vybavením. Foto: Patrick Campbell / University of Colorado Boulder

Také měřili částice ve vzduchu pomocí optického počítače částic, zařízení, které nasává vzorek vzduchu skrz malou trubici a posvítí na něj světlem, což mu umožňuje počítat a měřit částice. Menší částice nejenže plavou ve vzduchu déle, ale mohou uniknout chlupům v nose a dostat se hlouběji do plic, což je činí více nebezpečnými pro lidské zdraví, takže bylo také důležité vědět, kolik částic a jakou mají velikost.

I když tyto výsledky mohou být znepokojující, studie poskytuje odborníkům v oblasti instalatérství a veřejného zdraví konzistentní způsob testování zdokonaleného designu vodovodního potrubí a strategií dezinfekce a ventilace, aby se snížilo riziko expozice patogenům na veřejných toaletách.

„Žádné z těchto vylepšení nelze efektivně provést, aniž bychom věděli, jak se aerosolový oblak vyvíjí a jak se pohybuje,“ řekl Crimaldi. „Být schopen vidět tento neviditelný chochol mění hru.“