Les scientifiques mettent en lumière ce qui se passe lorsque vous tirez la chasse (vidéo)

Grâce à une nouvelle recherche de l’Université du Colorado à Boulder, les scientifiques voient l’impact de la chasse d’eau sous un tout nouveau jour – et maintenant, le monde le peut aussi.

À l’aide de lasers vert vif et d’un équipement de caméra, une 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 sans couvercle est rincée. Publié dans Rapports scientifiquesil s’agit de la première étude à visualiser directement le panache d’aérosol résultant et à mesurer la vitesse et la propagation des particules en son sein.

Ces particules en aérosol sont connues pour transporter des agents pathogènes et pourraient présenter un risque d’exposition pour les clients des toilettes publiques. Cependant, cette visualisation vivante de l’exposition potentielle à la maladie fournit également une méthodologie pour aider à la 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 vu ces vidéos, vous ne penserez plus jamais à une chasse d’eau de la même manière”, a déclaré John Crimeldi, auteur principal. sur l’étude et professeur de génie civil, environnemental et architectural. “En créant des images visuelles spectaculaires de ce processus, notre étude 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 est tirée, les solides et les liquides descendent comme prévu, mais de minuscules particules invisibles sont également libérées dans l’air. Des études antérieures ont utilisé des instruments 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 les plus grosses peuvent atterrir sur les surfaces environnantes, mais jusqu’à présent, personne ne comprenait à quoi ressemblaient ces panaches ni comment les particules y arrivaient.

Comprendre les trajectoires et les vitesses de ces particules – qui peuvent transporter des agents pathogènes tels que E. coli, C. difficile, les norovirus et les adénovirus – est important pour atténuer le risque d’exposition grâce à des stratégies de désinfection et de ventilation, ou à une conception améliorée des toilettes et des chasses d’eau. Bien que le virus qui cause le COVID-19 (SARS-CoV-2) soit présent dans les déchets humains, il n’existe actuellement aucune preuve concluante qu’il se propage efficacement par les aérosols des toilettes.

“Les gens savaient que les toilettes émettaient des aérosols, mais ils n’ont pas pu les voir”, a déclaré Crimeldi. “Nous montrons que cette chose est un panache beaucoup plus énergique et qui se propage rapidement que même les personnes qui étaient au courant de cela ne l’ont compris.”

L’étude a révélé que ces particules en suspension dans l’air jaillissent rapidement, à des vitesses 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 plus grosses gouttelettes 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 rester en suspension dans l’air pendant des minutes ou plus.

Ce ne sont pas seulement leurs propres déchets dont les clients des toilettes doivent s’inquiéter. De nombreuses autres études ont montré que les agents pathogènes peuvent persister dans la cuvette pendant des dizaines de bouffées de chaleur, augmentant ainsi le risque d’exposition potentiel.

“Le but des toilettes est d’éliminer efficacement les déchets de la cuvette, mais c’est aussi le contraire, qui pulvérise beaucoup de contenu vers le haut”, a déclaré Crimeldi. “Notre laboratoire a créé une méthodologie qui fournit une base pour améliorer et atténuer ce problème.”

Pas une perte de temps

Crimeldi dirige le laboratoire de dynamique des fluides écologiques à CU Boulder, qui se spécialise dans l’utilisation d’instruments à base de laser, de colorants et de réservoirs de fluides géants pour tout étudier, de la façon dont les odeurs atteignent nos narines à la façon dont les produits chimiques se déplacent dans des plans d’eau turbulents. L’idée d’utiliser la technologie du laboratoire pour suivre ce qui se passe dans l’air après la chasse d’eau des toilettes était une question de commodité, de curiosité et de circonstance.

Au cours d’une semaine libre en juin dernier, ses collègues professeurs Karl Linden et Mark Hernandez du programme de génie environnemental et plusieurs étudiants diplômés du laboratoire de Crimeldi l’ont rejoint pour mettre en place et diriger l’expérience.

Ils ont utilisé deux lasers : l’un brillait en continu sur et au-dessus des toilettes, tandis que l’autre envoyait des impulsions lumineuses rapides sur la même zone. Le laser constant a révélé où se trouvaient les particules en suspension dans l’espace, tandis que le laser pulsé pouvait mesurer leur vitesse et leur direction. Pendant ce temps, deux caméras ont pris des images haute résolution.

Les toilettes elles-mêmes étaient du même type que celles que l’on voit couramment dans les toilettes publiques nord-américaines : une unité sans couvercle accompagnée d’un mécanisme de chasse d’eau cylindrique, manuel ou automatique, qui se dresse à l’arrière près du mur, connu sous le nom de valve de type chasse d’eau. Les toilettes flambant neuves et propres n’étaient remplies que d’eau du robinet.

Ils savaient que cette expérience impulsive pourrait être une perte de temps, mais au lieu de cela, la recherche a fait sensation.

“Nous nous attendions à ce que ces particules d’aérosol flottent en quelque sorte, mais elles sont sorties comme une fusée”, a déclaré Crimeldi.

Les particules d’eau énergétiques en suspension dans l’air se dirigeaient principalement vers le haut et vers l’arrière vers le mur arrière, mais leur mouvement était imprévisible. Le panache s’est également élevé jusqu’au plafond du laboratoire et, n’ayant nulle part où aller, s’est déplacé vers l’extérieur 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 étals ni personnes se déplaçant. Ces variables de la vie réelle pourraient toutes aggraver le problème, a déclaré Crimeldi.

Ils ont également mesuré les particules en suspension dans l’air avec un compteur optique de particules, un appareil qui aspire un échantillon d’air à travers un petit tube et éclaire dessus, lui permettant de compter et de mesurer les particules. Les particules plus petites flottent non seulement dans l’air plus longtemps, mais peuvent également s’échapper des poils du nez et pénétrer plus profondément dans les poumons, ce qui les rend plus dangereuses pour la santé humaine. Il était donc également important de connaître le nombre de particules et leur taille.

Bien que ces résultats puissent être déconcertants, l’étude fournit aux experts en plomberie et en santé publique un moyen cohérent de tester la conception améliorée de la plomberie et les 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 réalisée efficacement sans savoir comment le panache d’aérosols se développe et comment il se déplace”, a déclaré Crimeldi. “Pouvoir voir ce panache invisible change la donne.”

Parmi les autres auteurs de cette publication figurent : Aaron True, Karl Linden, Mark Hernandez, Lars Larson et Anna Pauls du Département de génie civil, environnemental et architectural.