Les panaches d'aérosols des toilettes commerciales peuvent s'élever à 5 pieds au-dessus de la cuvette. John Crimeldi/Rapports scientifiques, CC BY-NC-ND
Chaque fois que vous tirez la chasse d'eau, cela libère des panaches de minuscules gouttelettes d'eau dans l'air autour de vous. Ces gouttelettes, appelées panaches d'aérosols, peuvent propager des agents pathogènes provenant des déchets humains et exposer les personnes se trouvant dans les toilettes publiques à des maladies contagieuses.
La compréhension scientifique de la propagation des panaches d'aérosols - et la sensibilisation du public à leur existence - a été entravée par le fait qu'ils sont normalement invisibles. Mes collègues Aaron Vrai, Karl Linden, Mark Hernandez, Lars Larson et Anna Pauls et moi avons pu utiliser des lasers de grande puissance pour éclairer ces panaches, nous permettant d'imager et de mesurer l'emplacement et le mouvement de propagation des panaches d'aérosols provenant des chasses d'eau des toilettes commerciales avec des détails saisissants.
Cette vidéo compare la visibilité d'un panache d'aérosol après un rinçage sans et avec des lasers dans un laboratoire.
Monter au lieu de descendre
Les toilettes sont conçues pour vider efficacement le contenu à l'intérieur de la cuvette par un mouvement vers le bas dans le tuyau de vidange. Dans le cycle de chasse, l'eau entre en contact avec force avec le contenu à l'intérieur de la cuvette et crée une fine pulvérisation de particules en suspension dans l'air.
Nous avons constaté qu'une toilette commerciale typique génère un puissant jet d'air ascendant avec des vitesses supérieures à 6.6 pieds par seconde (2 mètres par seconde), transportant rapidement ces particules jusqu'à 5 pieds (1.5 mètre) au-dessus de la cuvette dans les huit secondes suivant le début de la chasse d'eau.
Pour visualiser ces panaches, nous avons mis en place une toilette commerciale sans couvercle typique avec un vanne de type chasse d'eau trouvé partout en Amérique du Nord dans notre laboratoire. Les valves Flushometer utilisent la pression au lieu de la gravité pour diriger l'eau dans la cuvette. Nous avons utilisé des optiques spéciales pour créer une fine feuille verticale de lumière laser qui illuminait la région du haut du bol jusqu'au plafond. Après avoir tiré la chasse d'eau avec un déclencheur électrique à distance, les particules d'aérosol diffusent suffisamment de lumière laser pour devenir visibles, ce qui nous permet d'utiliser des caméras pour imager le panache de particules.
Même si nous nous attendions à voir ces particules, nous avons tout de même été surpris par la force du jet éjectant les particules du bol.
A étude connexe utilisé un modèle informatique d'une toilette idéalisée pour prédire la formation de panaches d'aérosols, avec un transport ascendant de particules à des vitesses au-dessus de la cuvette approchant 3.3 pieds par seconde (1 mètre par seconde), soit environ la moitié de ce que nous avons observé avec un vrai toilette.
Pourquoi les lasers ?
Les scientifiques ont connu depuis des décennies que les toilettes à chasse d'eau peuvent libérer des particules d'aérosol dans l'air. Cependant, études expérimentales se sont largement appuyés sur des appareils qui échantillonnaient l'air à des endroits fixes pour déterminer le nombre et la taille des particules produites par les toilettes.
Bien que ces approches antérieures puissent confirmer la présence d'aérosols, elles fournissent peu d'informations sur la physique des panaches : à quoi ils ressemblent, comment ils se propagent et à quelle vitesse ils se déplacent. Ces informations sont essentielles pour développer des stratégies visant à atténuer la formation de panaches d'aérosols et à réduire leur capacité à transmettre des maladies.
Cette vidéo montre Aaron True surveillant les données d'image en direct d'un panache de chasse d'eau sur un écran d'ordinateur.
En tant qu' professeur d'ingénierie dont les recherches portent sur les interactions entre la physique des fluides et les processus écologiques ou biologiques, mon laboratoire se spécialise dans l'utilisation de lasers pour déterminer comment différentes choses sont transportés par des écoulements fluides complexes. Dans de nombreux cas, ces choses sont invisibles jusqu'à ce que nous les éclairions avec des lasers.
Un avantage de l'utilisation de la lumière laser pour mesurer les débits de fluides est que, contrairement à une sonde physique, la lumière ne modifie ni ne perturbe la chose même que vous essayez de mesurer. De plus, l'utilisation de lasers pour rendre visibles des choses invisibles aide les gens, car créatures visuelles, mieux comprendre les complexités de l'environnement fluide dans lequel ils vivent.
Aérosols et maladies
Les particules d'aérosol contenant des agents pathogènes sont importantes vecteurs de maladies humaines. Les particules plus petites qui restent en suspension dans l'air pendant un certain temps peuvent exposer les personnes à des maladies respiratoires telles que grippe et COVID-19 par inhalation. Les particules plus grosses qui se déposent rapidement sur les surfaces peuvent propager des maladies intestinales comme norovirus par contact avec les mains et la bouche.
L'eau de la cuvette des toilettes contaminée par des matières fécales peut avoir des concentrations d'agents pathogènes qui persistent après des dizaines de bouffées de chaleur. Mais c'est encore une question ouverte si les panaches d'aérosols des toilettes présentent un risque de transmission.
Bien que nous ayons pu décrire visuellement et quantitativement comment les panaches d'aérosols se déplacent et se dispersent, notre travail n'aborde pas directement la façon dont les panaches de toilettes transmettent la maladie, et cela reste un aspect en cours de la recherche.
Limiter la propagation du panache des toilettes
Notre méthodologie expérimentale fournit une base pour les travaux futurs visant à tester une gamme de stratégies visant à minimiser le risque d'exposition aux maladies des toilettes à chasse d'eau. Cela pourrait inclure l'évaluation des changements apportés aux panaches d'aérosols émanant de nouvelles conceptions de cuvettes de toilettes ou de vannes de chasse qui modifient la durée ou l'intensité du cycle de chasse.
Pendant ce temps, il existe des moyens de réduire l'exposition humaine aux panaches des toilettes. Une stratégie évidente consiste à Ferme la couverture avant le rinçage. Cependant, cela n'élimine pas complètement les panaches d'aérosols et de nombreuses toilettes dans les établissements publics, commerciaux et de soins de santé n'ont pas de couvercle. Aération ou désinfection UV les systèmes pourraient également atténuer l'exposition aux panaches d'aérosols dans la salle de bain.
A propos de l'auteur
Jean Crimald, professeur de génie civil, environnemental et architectural, Université du Colorado à Boulder
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.
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