I pennacchi di aerosol dei bagni commerciali possono salire di 5 piedi sopra la ciotola. John Crimaldi/Rapporti scientifici, CC BY-NC-ND
Ogni volta che tiri lo sciacquone, rilascia pennacchi di minuscole goccioline d'acqua nell'aria intorno a te. Queste goccioline, chiamate pennacchi di aerosol, può diffondere agenti patogeni dai rifiuti umani ed esporre le persone nei bagni pubblici a malattie contagiose.
La comprensione scientifica della diffusione dei pennacchi di aerosol - e la consapevolezza pubblica della loro esistenza - è stata ostacolata dal fatto che sono normalmente invisibili. I miei colleghi Aron Vero, Carlo Tiglio, Mark Hernandez, Lars Larson e Anna Pauls e io siamo stati in grado di utilizzare laser ad alta potenza per illuminare questi pennacchi, consentendoci di visualizzare e misurare la posizione e il movimento dei pennacchi di aerosol che si diffondono dallo sciacquone dei bagni commerciali con dettagli vividi.
Questo video confronta la visibilità di un pennacchio di aerosol dopo un lavaggio senza e con i laser in un laboratorio.
Salire invece di scendere
I servizi igienici sono progettati per svuotare in modo efficiente il contenuto all'interno della tazza attraverso un movimento verso il basso nel tubo di scarico. Nel ciclo di risciacquo, l'acqua entra in contatto forzato con il contenuto all'interno della tazza e crea un sottile spruzzo di particelle sospese nell'aria.
Abbiamo scoperto che una tipica toilette commerciale genera un forte getto d'aria verso l'alto con velocità superiori a 6.6 piedi al secondo (2 metri al secondo), trasportando rapidamente queste particelle fino a 5 piedi (1.5 metri) sopra la tazza entro otto secondi dall'inizio del il rossore.
Per visualizzare questi pennacchi, abbiamo allestito una tipica toilette commerciale senza coperchio con a valvola a flussometro trovato in tutto il Nord America nel nostro laboratorio. Le valvole Flushometer utilizzano la pressione anziché la gravità per dirigere l'acqua nella tazza. Abbiamo utilizzato un'ottica speciale per creare un sottile foglio verticale di luce laser che illuminava la regione dalla parte superiore della ciotola al soffitto. Dopo aver tirato lo sciacquone con un grilletto elettrico remoto, le particelle di aerosol diffondono abbastanza luce laser da diventare visibili, permettendoci di utilizzare le telecamere per visualizzare il pennacchio di particelle.
Anche se ci aspettavamo di vedere queste particelle, siamo rimasti comunque sorpresi dalla forza del getto che espelleva le particelle dalla ciotola.
A studio correlato utilizzato un modello computazionale di una toilette idealizzata per prevedere la formazione di pennacchi di aerosol, con un trasporto verso l'alto di particelle a velocità sopra la tazza che si avvicina a 3.3 piedi al secondo (1 metro al secondo), che è circa la metà di quello che abbiamo osservato con un vero gabinetto.
Perché i laser?
Gli scienziati hanno saputo per decenni che lo sciacquone dei servizi igienici può rilasciare particelle di aerosol nell'aria. Tuttavia, studi sperimentali si sono affidati in gran parte a dispositivi che campionavano l'aria in postazioni fisse per determinare il numero e la dimensione delle particelle prodotte dai bagni.
Sebbene questi primi approcci possano confermare la presenza di aerosol, forniscono poche informazioni sulla fisica dei pennacchi: che aspetto hanno, come si diffondono e quanto velocemente si muovono. Queste informazioni sono fondamentali per sviluppare strategie per mitigare la formazione di pennacchi di aerosol e ridurre la loro capacità di trasmettere malattie.
Questo video mostra Aaron True che monitora i dati dell'immagine dal vivo di un pennacchio di sciacquone sullo schermo di un computer.
Come professore di ingegneria la cui ricerca si concentra sulle interazioni tra la fisica dei fluidi e i processi ecologici o biologici, il mio laboratorio è specializzato nell'uso dei laser per determinare come sono le varie cose trasportati da flussi fluidi complessi. In molti casi, queste cose sono invisibili finché non le illuminiamo con i laser.
Un vantaggio dell'utilizzo della luce laser per misurare i flussi di fluidi è che, a differenza di una sonda fisica, la luce non altera o interrompe proprio l'oggetto che si sta tentando di misurare. Inoltre, usare i laser per rendere visibili le cose invisibili aiuta le persone, come creature visive, comprendere meglio le complessità dell'ambiente fluido in cui vivono.
Aerosol e malattia
Le particelle di aerosol contenenti agenti patogeni sono importanti vettori di malattie umane. Le particelle più piccole che rimangono sospese nell'aria per un periodo di tempo possono esporre le persone a malattie respiratorie come influenza e COVID-19 per inalazione. Le particelle più grandi che si depositano rapidamente sulle superfici possono diffondere malattie intestinali come norovirus attraverso il contatto con le mani e la bocca.
L'acqua del water contaminata dalle feci può avere concentrazioni di agenti patogeni che persistono dopo dozzine di vampate. Ma è ancora una domanda aperta se i pennacchi di aerosol delle toilette presentino un rischio di trasmissione.
Sebbene siamo stati in grado di descrivere visivamente e quantitativamente come i pennacchi di aerosol si muovono e si disperdono, il nostro lavoro non affronta direttamente il modo in cui i pennacchi dei bagni trasmettono malattie, e questo rimane un aspetto in corso della ricerca.
Limitare la diffusione del pennacchio della toilette
La nostra metodologia sperimentale fornisce una base per il lavoro futuro per testare una serie di strategie per ridurre al minimo il rischio di esposizione a malattie dovute allo sciacquone dei servizi igienici. Ciò potrebbe includere la valutazione delle modifiche ai pennacchi di aerosol emanati da nuovi modelli di water o valvole di scarico che modificano la durata o l'intensità del ciclo di scarico.
Nel frattempo, ci sono modi per ridurre l'esposizione umana ai pennacchi dei bagni. Una strategia ovvia è quella di chiudi il coperchio prima del lavaggio. Tuttavia, ciò non elimina completamente i pennacchi di aerosol e molti servizi igienici in ambienti pubblici, commerciali e sanitari non dispongono di coperchi. Ventilazione o Disinfezione UV i sistemi potrebbero anche mitigare l'esposizione ai pennacchi di aerosol nel bagno.
Circa l'autore
Giovanni Crimaldi, Professore Ordinario di Ingegneria Civile, Ambientale e Architettonica, University of Colorado Boulder
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.
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