Het doorspoelen van een toilet kan, afhankelijk van het ontwerp, grote hoeveelheden microbe-bevattende aerosolen genereren, waterdruk of spoelkracht van het toilet. Een verscheidenheid aan pathogenen wordt meestal zowel in stilstaand water als in urine aangetroffen, ontlasting en braaksel. Wanneer wijd verspreid door aerosolisatie, deze ziekteverwekkers kunnen ebola veroorzaken, norovirus dat leidt tot gewelddadige voedselvergiftiging, evenals COVID-19 veroorzaakt door SARS-CoV-2.

Ademhalingsdruppels zijn de meest prominente bron van overdracht van COVID-19, echter, Er kunnen alternatieve routes bestaan, gezien de ontdekking van kleine aantallen levensvatbare virussen in urine- en ontlastingsmonsters. Openbare toiletten zijn vooral zorgwekkend voor de overdracht van COVID-19 omdat ze relatief beperkt zijn, zwaar voetverkeer ervaren en mogelijk niet over voldoende ventilatie beschikken.

Een team van wetenschappers van het College of Engineering and Computer Science van Florida Atlantic University heeft de fysica van vloeistoffen opnieuw op de proef gesteld om druppeltjes te onderzoeken die worden gegenereerd door het doorspoelen van een toilet en een urinoir in een openbaar toilet onder normale ventilatieomstandigheden. Om de druppels te meten, ze gebruikten een deeltjesteller die op verschillende hoogtes van het toilet en het urinoir was geplaatst om de grootte en het aantal druppeltjes die bij het doorspoelen werden gegenereerd vast te leggen.

Resultaten van de studie, gepubliceerd in het tijdschrift Fysica van vloeistoffen , demonstreren hoe openbare toiletten kunnen dienen als broeinesten voor de overdracht van ziekten via de lucht, vooral als ze niet voldoende geventileerd zijn of als toiletten geen deksel of deksel hebben. De meeste openbare toiletten in de Verenigde Staten zijn vaak niet uitgerust met wc-brildeksels en urinoirs zijn niet bedekt.

Voor de studie, onderzoekers verkregen gegevens uit drie verschillende scenario's:toilet doorspoelen; overdekte toiletspoeling en urinoirspoeling. Ze onderzochten de gegevens om de toename van de aerosolconcentratie te bepalen, het gedrag van druppeltjes van verschillende grootte, hoe hoog de druppels stegen, en de impact van het afdekken van het toilet. De aërosolniveaus in de omgeving werden gemeten voor en na het uitvoeren van de experimenten.

"Na ongeveer drie uur testen met meer dan 100 flushes, we vonden een aanzienlijke toename van de gemeten aerosolniveaus in de omgeving, waarbij het totale aantal druppeltjes dat bij elke spoeltest werd gegenereerd opliep tot tienduizenden, " zei Siddhartha Verma, doctoraat, co-auteur en een assistent-professor in FAU's Department of Ocean and Mechanical Engineering. "Zowel het toilet als het urinoir produceerden grote hoeveelheden druppeltjes kleiner dan 3 micrometer groot, een aanzienlijk overdrachtsrisico vormen als ze besmettelijke micro-organismen bevatten. Door hun kleine formaat, deze druppeltjes kunnen lang blijven hangen."

De druppeltjes werden gedetecteerd op hoogtes tot 1,5 meter gedurende 20 seconden of langer na het starten van de spoeling. Onderzoekers ontdekten een kleiner aantal druppeltjes in de lucht wanneer het toilet werd doorgespoeld met een gesloten deksel, hoewel niet veel, wat suggereert dat vernevelde druppeltjes ontsnapten door kleine openingen tussen de hoes en de stoel.

"De aanzienlijke opeenhoping van door spoeling gegenereerde aerosoldruppels in de loop van de tijd suggereert dat het ventilatiesysteem niet effectief was om ze uit de afgesloten ruimte te verwijderen, ook al was er geen waarneembaar gebrek aan luchtstroom in het toilet, " zei Masoud Jahandar Lashaki, doctoraat, co-auteur en een assistent-professor in FAU's Department of Civil, Milieu- en geomaticatechniek. "Op lange termijn, deze aerosolen kunnen opstijgen met opwaartse luchtstromen die worden gecreëerd door het ventilatiesysteem of door mensen die zich in het toilet verplaatsen."

Er was een toename van 69,5 procent in gemeten niveaus voor deeltjes met een grootte van 0,3 tot 0,5 micrometer, een toename van 209% voor deeltjes met een grootte van 0,5 tot 1 micrometer, en een toename van 50 procent voor deeltjes met een grootte van 1 tot 3 micrometer. Afgezien van de kleinste aerosolen, relatief grotere aerosolen vormen ook een risico in slecht geventileerde ruimtes, ook al ondervinden ze een sterkere gravitatiebezinking. Ze ondergaan vaak een snelle verdamping in de omgeving en de resulterende afname in grootte en massa, of de uiteindelijke vorming van druppelkernen, kunnen ervoor zorgen dat microben enkele uren in suspensie blijven.

"De studie suggereert dat het opnemen van adequate ventilatie in het ontwerp en de werking van openbare ruimtes zou helpen bij het voorkomen van aërosolaccumulatie in ruimtes met een hoge bezettingsgraad, zoals openbare toiletten, " zei Manhar Dhanak, doctoraat, co-auteur, voorzitter van FAU's Department of Ocean and Mechanical Engineering, en professor en directeur van SeaTech. "Het goede nieuws is dat het misschien niet altijd nodig is om het hele systeem te reviseren, aangezien de meeste gebouwen zijn ontworpen volgens bepaalde codes. Het kan gewoon een kwestie zijn van het omleiden van de luchtstroom op basis van de indeling van het toilet."

Tijdens de 300 seconden durende bemonstering, het toilet en urinoir werden vijf verschillende keren handmatig doorgespoeld bij de 30-, 90-, 150-, 210-, en 270 seconden, met de spoelhendel gedurende vijf opeenvolgende seconden ingedrukt. Het toilet werd 24 uur voorafgaand aan het uitvoeren van de experimenten grondig schoongemaakt en gesloten, terwijl het ventilatiesysteem normaal werkt. De temperatuur en relatieve vochtigheid in het toilet waren 21 graden Celsius (69,8 graden Fahrenheit) en 52 procent, respectievelijk.

"Vernevelde druppeltjes spelen een centrale rol bij de overdracht van verschillende infectieziekten, waaronder COVID-19, en dit laatste onderzoek door ons team van wetenschappers levert aanvullend bewijs om het risico van infectieoverdracht in besloten en slecht geventileerde ruimtes te ondersteunen, " zei Stella Batalama, doctoraat, decaan van het College of Engineering and Computer Science.