آفاق علمية وتربوية موقع متخصص بالثقافة العلمية والتربوية
اجرى فريق من الباحثين في جامعة كولورادو بقيادة ” جون كريمالدي” تجربة على مرحاض حمام حيث تم تثبيت نظام ليزري عليه يبث ضوء اخضر وقد تمت مراقبة ماذا يحدث عند انسكاب الماء في المرحاض والغطاء مفتوح.
حيث انه في حال حدوث خروج أي جسيمات دقيقة من المرحاض فسيتم رصدها بواسطة شعاع الليزر.
يقول كريمالدى “لقد أذهلنا جميعًا”. “لقد رأينا هذه الجسيمات النشيطة بشكل لا يصدق تتصاعد نحو السقف.”
حيث التقط ليزرهم سحابة ، أو عمودًا ، من الجسيمات المتطايرة في الهواء والتي انتشرت في المكان من داخل المرحاض غير المغطى.
وفي دراسة نُشرت مؤخرا في مجلة Scientific Reports ، يصف فريق كريمالدى من جامعة كولورادو كيف يصور جهاز الليزر الخاص بهم أعمدة المراحيض بدون غطاء بتفاصيل أكثر من أي وقت مضى.
أفاد العلماء الذين يدرسون الجسيمات غير المرئية المحمولة في الهواء منذ أكثر من عقد من الزمان أن المراحيض العامة بدون غطاء يمكنها إخراج قطرات صغيرة تحتوي على البول والبراز ومسببات الأمراض التي يحتمل أن تكون خطرة في البيئة المحيطة. لكن ليس من الواضح بالضبط كيف ينهار هذا التبادل القذر.
الآن ، هذه الدراسة الجديدة هي من بين أولى الدراسات التي تغوص في تلك المياه الموحلة. لقد سمح جهاز الليزر للفريق ليس فقط برؤية العمود ومشاهدة شكله يتطور بمرور الوقت ، ولكن أيضًا لحساب وقياس سرعة اندفاع الجسيمات المحمولة جواً.
ويبين الباحثون أنه تبدأ كل تأثيرات الهباء الجوي المزعجة بتدفق الماء. في الحمامات العامة بأمريكا الشمالية ، يتم تشغيل التدفق بواسطة مقياس تدفق ، وهو محول ميكانيكي يقوم بإخلاء المياه واستبدالها بدون خزان.
ويمكن للفيروسات والبكتيريا ، مثل SARS-CoV-2 وغيرها ، أن تنتشر عبر الهباء الجوي الذي ينتقل من المؤخرة إلى المرحاض إلى الرئة. حتى إذا كانت مياه المرحاض لا تحتوي على بول أو براز ، فقد تحتوي على الليجيونيلا ، والتي يمكن أن تسبب التهابات رئوية حادة.
يقول كريمالدي: “تحتوي مياه المرحاض على مستويات مرتفعة من مسببات الأمراض لعشرات الهبات بعد أن تم وضع البراز الملوث هناك”. من خلال دراسة هذه الأعمدة العامة بتفاصيل دقيقة ، يمكن للباحثين المساعدة في التخفيف من انتشار الأمراض الناجمة من المراحيض.
هذا وتسلط التجربة الأخيرة الضوء على المسافة التي يمكن أن تنتقل بها الجسيمات بعيدا وتسبب المرض. يقول إيفان فلويد ، خبير حفظ الصحة الصناعية وعالم الصحة البيئية في مركز العلوم الصحية بجامعة أوكلاهوما ، والذي لم يشارك في الدراسة الجديدة: “الرؤية هي تصديق”. بعد كل شيء ، يمكن للجمهور الأكثر معرفة أن يكون جمهورًا أكثر صحة. “هذا مهم حقًا ، وربما يكون هناك الكثير من القيمة لذلك.”
يمكن أن توجه هذه النتائج أيضًا التغييرات في تصميم المراحيض ، وتشغيل المرحاض ، والسباكة ، أو حتى التهوية ، وفقًا لكريمالدي ، وتحسين الصرف الصحي في المباني المزدحمة مثل المدارس والمكاتب والمستشفيات ، حيث يمكن أن تنتشر مسببات الأمراض المميتة بسرعة.
قد تتساءل: لماذا لا يكون للمراحيض العامة أغطية فقط؟ يؤدي إغلاق الغطاء قبل الشطف إلى تقليل عمود المرحاض بشكل كبير. لكن إضافة سطح آخر للتعقيم – سطح آخر يلمسه الناس – يزيد من خطر انتقال العدوى عن طريق المخلفات البشرية.
حتى الآن ، لا يزال فهمنا لفيزياء الأعمدة المتدفقة قليلا . في السنوات الأخيرة ، أبلغ العلماء عن فيديو عالي السرعة للقطرات ومحاكاة حاسوبية للفيزياء المعنية. لكن لا تصور ولا تحدد ما يحدث مع أصغر جزيئات المرحاض.
ما فعلوه باستخدام مرحاض تجاري يعمل بمقياس التدفق ، سعى مختبر كريمالدي إلى الحصول على رؤية شاملة لأعمدة المراحيض (بدون البراز المعتاد). نبضات الليزر التي يبلغ طولها 5 نانوثانية تنفجر كل 100 مللي ثانية أو نحو ذلك ، إلى حد ما مثل الوميض الأخضر.
قام العلماء بقياس كيفية تطور شكل العمود بمرور الوقت من خلال التقاط صور للهباء الجوي المضيء كل بضع ثوانٍ بعد التنظيف.
قدمت كل نبضة ليزر تم التقاطها بواسطة الكاميرا إطارًا متجمدًا من الهباء الجوي ، والذي يمكنهم تحليله باستخدام خوارزمية خاصة لرسم سرعات الجسيمات في جميع أنحاء العمود.
للتعرف على هذه التجربة شاهد المقطع المصور التالي
