يمكن أن ترتفع سحابة الهباء الجوي 1.5 متر فوق حوض المرحاض. جون كريمالدي/ساينتفيك ريبورتس
إهداء هذه المقالة
هذه الميزة مخصصة للمشتركين يمكنهم مشاركة المواضيع بحد اقصى 10 مواد من كافة مواقع مجرة
في كل مرة تقوم بها بشطف المرحاض، فإنه يُطلق سحباً أو أعمدة من قطيرات المياه الصغيرة في الهواء من حولك. يمكن لهذه القطيرات الصغيرة، والتي تُدعى أعمدة الهباء الجوي، نشر مسببات الأمراض من الفضلات البشرية وتعريض الأشخاص الذين يستخدمون الحمامات العامة للأمراض المعدية. في الواقع، لقد تأخر الفهم العلمي لانتشار أعمدة الهباء الجوي- والوعي العام بوجودها- بالنظر إلى حقيقة أنها غير مرئية عادةً. تمكنت أنا وزملائي آرون ترو وكارل ليندن ومارك هيرنانديز ولارس لارسون وآنا بولز من استخدام أشعة الليزر عالية الطاقة لرؤية هذه الأعمدة، ما سمح لنا بتصوير وقياس موقع وحركة انتشار الهباء الجوي الناتجة عن شطف المراحيض العامة…
هذا المقال يحتوي معلومات مدققة علمياً لن تجدها في أي مكان آخر
في كل مرة تقوم بها بشطف المرحاض، فإنه يُطلق سحباً أو أعمدة من قطيرات المياه الصغيرة في الهواء من حولك. يمكن لهذه القطيرات الصغيرة، والتي تُدعى أعمدة الهباء الجوي، نشر مسببات الأمراض من الفضلات البشرية وتعريض الأشخاص الذين يستخدمون الحمامات العامة للأمراض المعدية.
في الواقع، لقد تأخر الفهم العلمي لانتشار أعمدة الهباء الجوي- والوعي العام بوجودها- بالنظر إلى حقيقة أنها غير مرئية عادةً. تمكنت أنا وزملائي آرون ترو وكارل ليندن ومارك هيرنانديز ولارس لارسون وآنا بولز من استخدام أشعة الليزر عالية الطاقة لرؤية هذه الأعمدة، ما سمح لنا بتصوير وقياس موقع وحركة انتشار الهباء الجوي الناتجة عن شطف المراحيض العامة بتفاصيل دقيقة مباشرة.
صُممت المراحيض لتقوم بتفريغ محتواها بكفاءة بحركة هبوطية في أنبوب التصريف. خلال دورة التصريف، يتلامس الماء المتدفق بشكل وثيق مع المحتويات الموجودة داخل المرحاض، ويخلق تدفقه رذاذاً ناعماً من الجسيمات العالقة في الهواء.
وجدنا أن المرحاض العام النموذجي يولد تياراً نفاثاً قوياً من الهواء الصاعد بسرعة تتجاوز 2 متراً في الثانية، حاملاً معه هذه الجسيمات إلى مسافة تصل إلى 1.5 متر فوق حوض المرحاض في ظرف 8 ثوانٍ من بداية الشطف.
للتمكن من رؤية أعمدة الهباء الجوي هذه، أنشأنا في مختبرنا مرحاضاً نموذجياً، مماثلاً لمعظم المراحيض المنتشرة في جميع أنحاء أميركا الشمالية، بدون غطاء مع صمام تصريف (سيفون). يعتمد صمام التصريف على الضغط بدلاً من الجاذبية لدفع الماء بقوة في المرحاض. واستخدمنا أدوات بصرية خاصة لإنشاء مسطح ضوئي رأسي من ضوء الليزر يمكنه إضاءة المنطقة الواقعة من أعلى حوض المرحاض وحتى السقف. بعد شطف المرحاض بواسطة أداة تحكم عن بعد كهربائية، كانت جزيئات الهباء الجوي في الهواء قادرة على تشتيت ما يكفي من ضوء الليزر لتصبح مرئية، ما سمح لنا بتصوير سحابة الهباء الجوي باستخدام الكاميرات.
على الرغم من أننا توقعنا رؤية جسيمات الهباء الجوي، فإننا ذُهلنا من قوة النفث التي تخرج بها هذه الجسيمات من المرحاض.
في دراسة ذات صلة، استُخدم نموذج حاسوبي لمرحاض نموذجي للتنبؤ بتكوين أعمدة الهباء الجوي، ووجدت الدراسة أن الجسيمات تنتقل للأعلى من المرحاض بسرعاتٍ تصل إلى متر واحد في الثانية، ما يعادل نحو نصف السرعة التي لاحظناها في دراستنا على المرحاض الحقيقي.
لماذا ضوء الليزر؟
لقد عرف العلماء منذ عقود أن شطف المرحاض يمكن أن يطلق جزيئات الهباء الجوي في الهواء. ومع ذلك، فقد اعتمدت الدراسات التجريبية في هذا الصدد إلى حدٍ كبير على الأجهزة التي تأخذ عينات من الهواء في مواقع ثابتة لتحديد عدد وحجم الجزيئات التي تنتجها المراحيض.
على الرغم من أن هذه الأساليب السابقة يمكن أن تؤكد وجود الهباء الجوي، فإنها لا تقدم معلومات كافية حول فيزياء أعمدة الهباء الجوي، مثل كيف تبدو وكيف تنتشر ومدى سرعة انتقالها، وهذه المعلومات مهمة لابتكار استراتيجيات يمكنها الحد من تكوين هذه الأعمدة وتقليل قدرتها على نقل الأمراض.
بصفتي أستاذاً جامعياً في الهندسة أركز في أبحاثي على التفاعلات بين فيزياء السوائل والعمليات البيئية أو البيولوجية، لذلك فإن مختبري متخصص في استخدام الليزر لتحديد كيفية انتقال الجسيمات المختلفة خلال التدفقات المعقدة للسوائل. في كثير من الحالات، تكون هذه الجسيمات غير مرئية ولا يمكن اكتشافها إلا من خلال إضاءتها بالليزر.
من ميزات ضوء الليزر في مجال قياس تدفق السوائل أنه، وبعكس المجسات المادية، لا يغير أو يتداخل مع الشيء الذي تحاول قياسه. وبالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام الليزر لإظهار الأشياء غير المرئية يساعد الناس، بصفتهم مخلوقاتٍ بصرية، في فهم التعقيدات في بيئات السوائل التي يتعاملون معها كل يوم بشكل أفضل.
تعد جزيئات الهباء الجوي التي تحتوي على مسببات الأمراض ناقلات مهمة للأمراض التي تصيب الإنسان. يمكن للجسيمات الصغيرة التي تظل معلقة في الهواء لفترة من الوقت أن تعرض الناس لأمراض الجهاز التنفسي مثل الإنفلونزا وكوفيد-19 عبر استنشاقها، كما يمكن للجسيمات الكبيرة التي سرعان ما تستقر على الأسطح نشر الأمراض المعوية، مثل عدوى النوروفيروس، من خلال ملامسة اليدين والفم.
على الرغم من أننا كنا قادرين على توصيف كيفية انتقال أعمدة الهباء الجوي وانتشارها من الناحية البصرية والكمية، فإن عملنا لا يُظهر بشكل مباشر كيفية نقل أعمدة الهباء الجوي للأمراض، ولا تزال هذه القضية جانباً بحثياً مستمراً.
الحد من انتشار عمود الهباء الجوي
توفر منهجيتنا التجريبية أساساً للعمل المستقبلي لاختبار مجموعة من الاستراتيجيات لتقليل مخاطر التعرض للأمراض الناتجة عن شطف المراحيض. يمكن أن يشمل ذلك تقييم التأثيرات على عمود الهباء الجوي من خلال ابتكار تصميمات جديدة لأحواض المرحاض أو صمامات التدفق (السيفون)، والتي يمكنها تغيير مدة دورة الشطف أو شدتها.
في غضون ذلك، هناك طرق لتقليل تعرض الإنسان لأعمدة الهباء الجوية المنبعثة من المراحيض. أسهل طريقة هي إغلاق غطاء المرحاض قبل الشطف، ولكنها مع ذلك لا تقضي تماماً على أعمدة الهباء الجوي، كما أن العديد من المراحيض في الأماكن العامة لا تحتوي على أغطية. بشكلٍ عام، يمكن لأنظمة التهوية أو التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية التقليل من التعرض لأعمدة الهباء الجوي في المراحيض.
نستخدم ملفات تعريف الارتباط لتحسين تجربتك، استمرار استخدامك للموقع يعني موافقتك على ذلك. سياسة الخصوصيةأوافقX
Privacy & Cookies Policy
Privacy Overview
This website uses cookies to improve your experience while you navigate through the website. Out of these cookies, the cookies that are categorized as necessary are stored on your browser as they are essential for the working of basic functionalities of the website. We also use third-party cookies that help us analyze and understand how you use this website. These cookies will be stored in your browser only with your consent. You also have the option to opt-out of these cookies. But opting out of some of these cookies may have an effect on your browsing experience.
Necessary cookies are absolutely essential for the website to function properly. This category only includes cookies that ensures basic functionalities and security features of the website. These cookies do not store any personal information.
Any cookies that may not be particularly necessary for the website to function and is used specifically to collect user personal data via analytics, ads, other embedded contents are termed as non-necessary cookies. It is mandatory to procure user consent prior to running these cookies on your website.
تمت
عملية الاشتراك بنجاح
عذراً،
عذرا،أنت مشترك مسبقاً بالنشرة البريدية
