Photo de bannière : Un puissant laser vert permet de visualiser la pulvérisation d’aérosol d’une toilette pendant la chasse d’eau. (Crédit : Patrick Campbell/CU Boulder)
Grâce aux nouvelles recherches de CU Boulder, les scientifiques étudient les effets des chasses d’eau d’une toute nouvelle manière – et maintenant, le monde le peut aussi.
À l’aide d’un laser vert vif et d’un équipement de caméra, l’équipe d’ingénieurs de CU Boulder a mené une expérience pour révéler comment de minuscules gouttelettes d’eau, invisibles à l’œil nu, sont rapidement éjectées dans l’air lorsqu’une toilette publique non couverte est tirée. Maintenant publié dans Rapport scientifiqueIl s’agit de la première étude à visualiser directement la colonne d’aérosol résultante et à mesurer la vitesse et la diffusion des particules qu’elle contient.
Ces particules volatiles sont connues pour transmettre des agents pathogènes et peuvent présenter un danger pour les visiteurs des bains publics. Cependant, une visualisation claire de l’exposition potentielle à ces maladies fournit également une méthodologie pour aider à les réduire.
« Si c’est quelque chose que vous ne pouvez pas voir, il est facile de prétendre que cela n’existe pas. Mais une fois que vous aurez regardé cette vidéo, vous ne penserez plus jamais à tirer la chasse d’eau de la même manière. Jean Krimaldi, auteur principal de l’étude et professeur de génie civil, environnemental et architectural. “En créant des visuels convaincants de ce processus, notre recherche peut jouer un rôle important dans les messages de santé publique.”
Les chercheurs savent depuis plus de 60 ans que lorsqu’une chasse d’eau se déclenche, des solides et des liquides s’échappent par conception, mais de minuscules particules invisibles sont également libérées dans l’air. Des études antérieures ont utilisé des outils scientifiques pour détecter la présence de ces particules en suspension dans l’air au-dessus des toilettes à chasse d’eau et ont montré que des particules plus grosses peuvent atterrir sur les surfaces environnantes, mais jusqu’à présent, personne ne comprenait à quoi ressemblaient ces amas ni comment ils y étaient arrivés. .
Comprendre la trajectoire et la vitesse de ces particules, qui peuvent transmettre des agents pathogènes tels que Escherichia coli, Clostridium difficile, norovirus et adénovirus, est important pour réduire le risque d’exposition grâce à des stratégies de désinfection et de ventilation, ou à de meilleures conceptions de toilettes et de chasses d’eau. Bien que le virus qui cause le COVID-19 (SRAS-CoV-2) soit présent dans les matières fécales humaines, il n’existe actuellement aucune preuve concluante qu’il se propage efficacement via un spray pour toilettes.
“Les gens connaissent les vaporisateurs de toilettes, mais ils ne peuvent pas le voir”, a déclaré Crimeldi. “Nous montrons qu’il s’agit d’une colonne beaucoup plus active et omniprésente que quiconque connaît le concept.”
L’étude a révélé que ces particules en suspension dans l’air se déplacent rapidement, à une vitesse de 6,6 pieds (2 mètres) par seconde, atteignant 4,9 pieds (1,5 mètre) au-dessus des toilettes en 8 secondes. Alors que les gouttelettes plus grosses ont tendance à se déposer sur les surfaces en quelques secondes, les particules plus petites (aérosols de moins de 5 microns, ou un millionième de mètre) peuvent persister dans l’air pendant plusieurs minutes ou plus.
Ce ne sont pas seulement leurs propres déchets dont les visiteurs des toilettes doivent s’inquiéter. Plusieurs autres études ont montré que les agents pathogènes peuvent survivre dans des conteneurs pendant des dizaines de flashs, augmentant ainsi le risque potentiel d’exposition.
“Le but d’une toilette est d’éliminer efficacement les déchets de la cuvette, mais aussi l’inverse, c’est-à-dire de pulvériser une grande partie de son contenu vers le haut”, explique M. Crmaldi. “Notre laboratoire a créé une méthodologie qui fournit la base pour améliorer et atténuer ce problème.”
Ci-dessus : le chercheur postdoctoral Aaron True (à gauche) et John Crimeldi posent avec l’appareil. Ci-dessous : un puissant laser vert aide à visualiser l’aérosol sortant des toilettes pendant la chasse d’eau. (Crédit : Patrick Campbell/CU Boulder)
Ne perdez pas de temps
Crmaldi exécute le fichier Laboratoire de dynamique des fluides environnementaux à CU Boulder, spécialisée dans l’utilisation d’appareils à base de laser, de colorants et de réservoirs de liquides géants pour tout étudier, de Comment l’odeur parvient-elle à notre nez ? sur la façon dont les produits chimiques se déplacent dans les masses d’eau turbulentes. L’idée d’utiliser la technologie de laboratoire pour suivre ce qui se passe dans l’air après une chasse d’eau est une question de commodité, de curiosité et de circonstance.
Lors d’une semaine libre en juin dernier, des collègues professeurs Carl Linden Et Marc Hernandez du programme de génie de l’environnement, et plusieurs étudiants diplômés du laboratoire Crimeldi se sont joints à lui pour mettre en place et diriger l’expérience. Aaron True, co-auteur des deux études et partenaire de recherche du laboratoire Crimaldi, a joué un rôle déterminant dans l’exécution et l’enregistrement des mesures au laser pour l’étude.
Ils ont utilisé deux lasers : l’un qui brillait en continu au-dessus des toilettes et l’autre qui envoyait un faisceau de lumière rapide sur la même zone. Un laser stationnaire détecte où se trouvent les particules en suspension dans l’espace, tandis qu’un laser pulsé peut mesurer leur vitesse et leur direction. Pendant ce temps, deux caméras prennent des photos haute résolution.
La toilette elle-même était du même type que celle que l’on voit généralement dans les toilettes publiques en Amérique du Nord : une unité sans couvercle accompagnée d’un mécanisme de chasse d’eau cylindrique – manuel ou automatique – caché derrière le mur, connu sous le nom de valve de type chasse d’eau. Les toilettes propres sont simplement remplies d’eau du robinet.
Ils savaient que cette expérience soudaine pouvait être une perte de temps, mais au lieu de cela, la recherche a créé une grande impulsion.
“Nous nous attendions à ce que ces aérosols flottent, mais ils sont sortis comme des fusées”, a déclaré Crimeldi.
Les molécules d’eau énergétiques dans l’air se dirigent principalement vers le haut et vers le mur du fond, mais leur mouvement est imprévisible. Le puits s’est également élevé jusqu’au plafond du laboratoire, et sans autre but, il est sorti du mur et s’est propagé vers l’avant, dans la pièce.
La configuration expérimentale n’incluait aucun déchet solide ni papier hygiénique dans la cuvette, et il n’y avait ni stalles ni personnes en mouvement. Toutes ces variables du monde réel peuvent exacerber le problème, dit Crimeldi.
Ils mesurent également les particules en suspension dans l’air à l’aide d’un compteur optique de particules, un appareil qui prélève un échantillon d’air à travers un petit tube et éclaire celui-ci, ce qui lui permet de compter et de mesurer les particules. Les particules plus petites restent non seulement dans l’air plus longtemps, mais elles peuvent également s’échapper des poils du nez et pénétrer plus profondément dans les poumons d’une personne, ce qui les rend plus dangereuses pour la santé humaine. Il est donc également important de connaître le nombre et la taille des particules.
Bien que ces résultats puissent être préoccupants, cette étude fournit aux experts en plomberie et en santé publique un moyen cohérent de tester de meilleures conceptions de plomberie, des stratégies de désinfection et de ventilation, afin de réduire le risque d’exposition aux agents pathogènes dans les toilettes publiques.
“Aucune de ces améliorations ne peut être apportée efficacement sans savoir comment la colonne d’aérosols évolue et comment elle se déplace”, explique Crimaldi. “Pouvoir voir ces piliers invisibles change la donne.”
Parmi les autres auteurs de cette publication figurent : Aaron True, Carl Linden, Mark Hernandez, Lars Larsson et Anna Pauls du Département de génie civil, environnemental et architectural.
