激光揭示了为什么冲水前需要盖上盖子

马桶的设计是通过向下的运动将碗里的东西排入排水管，从而有效地排空。在冲水的过程中，水与碗里的东西猛烈接触，形成悬浮在空气中的微粒喷射。

我们发现，一个典型的商用厕所会产生一股强劲的向上气流，速度超过每秒6.6英尺(每秒2米)，在冲水开始后的8秒内，将这些颗粒迅速带到碗上方5英尺(1.5米)的地方。

为了使这些羽状物形象化，我们设置了一个典型的无盖商用马桶flushometer-style阀在我们的实验室里发现的。冲水阀利用压力而不是重力将水引导到碗中。

我们使用特殊的光学设备制造了一层垂直的激光薄片，从碗的顶部一直照亮到天花板。在用远程电触发器冲马桶后，气溶胶颗粒散射出足够多的激光，使我们能够用相机拍摄到粒子羽流。

尽管我们预计会看到这些粒子，但我们仍然对从碗中喷射出粒子的喷射强度感到惊讶。

一个相关的研究使用一个理想厕所的计算模型来预测气溶胶羽状物的形成，在碗上方，粒子向上移动的速度接近每秒3.3英尺(每秒1米)，这大约是我们在真正厕所观察到的速度的一半。

科学家已经知道几十年来,冲水的厕所会向空气中释放气溶胶颗粒。18新利最新登入然而,实验研究主要依靠对固定地点的空气进行采样的设备来确定厕所产生的颗粒的数量和大小。

虽然这些早期的方法可以证实气溶胶的存在，但它们提供的关于羽状物的物理信息很少:它们是什么样子的，它们是如何扩散的，以及它们移动的速度有多快。18luck手机登录18新利最新登入这一信息对18luck手机登录于制定减轻气溶胶羽流形成和降低其传播疾病能力的战略至关重要。

作为一个工程学教授他的研究重点是流体物理和生态或生物过程之间的相互作用，我的实验室擅长用激光判断各种事物的状态18新利最新登入通过复杂的流体流动来运输的．在许多情况下，这些东西是看不见的，直到我们用激光照射它们。

使用激光测量流体流动的一个优点是，与物理探针不同，光不会改变或破坏你要测量的东西。此外，使用激光使不可见的东西可见有助于人们，如视觉动物更好地理解他们所处的流动环境的复杂性。

含有病原体的气溶胶颗粒很重要人类疾病载体．在空气中悬浮一段时间的小颗粒会使人们感染呼吸道疾病，比如流感和COVID-19通过吸入。较大的颗粒迅速附着在物体表面会传播肠道疾病，比如诺瓦克病毒通过手和嘴的接触。

被粪便污染的马桶水病原体浓度可能达到坚持几十次冲水。但它仍然悬而未决的问题至于厕所气溶胶是否有传播风险。

虽然我们能够直观和定量地描述气溶胶羽流是如何移动和分散的，但我们的工作并没有直接解决厕所羽流是如何传播疾病的，这仍然是18新利最新登入一项正在进行的研究。

我们的实验方法为未来的工作提供了基础，以测试一系列策略，以最大限度地减少因冲水厕所而暴露于疾病的风险。这可能包括评估新马桶设计或改变冲洗周期持续时间或强度的冲水阀所产生的气溶胶羽状物的变化。

与此同时，有一些方法可以减少人类暴露在厕所的烟羽中。一个明显的策略是盖上盖子在冲洗之前。18新利最新登入然而，这并不能完全消除气溶胶羽流，许多公共、商业和卫生保健场所的厕所都没有盖子。新利国际网站品牌官网通风或紫外线消毒该系统还可以减少暴露在浴室的气溶胶羽状物中。

约翰·克里马尔迪(John Crimaldi)是科罗拉多大学博尔德分校的土木、环境和建筑工程教授。他获得了美国国家科学基金会、美国国立卫生研究院和美国陆军DEVCOM化学生物中心的资助。新利国际网站品牌官网

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