Gesundheit / Wissen · 23. November 2023

Aerosolplume bei Spülung von kommerziellen Toiletten

DMZ – WISSENSCHAFT ¦ Sarah Koller ¦ Verbreitung von Partikeln während des Spülvorgangs. (Bildquelle: Scientific Reports (Sci Rep))

Die Verwendung von öffentlichen Toiletten, insbesondere in kommerziellen Einrichtungen, hat während der COVID-19-Pandemie zu erhöhtem Bewusstsein und Bedenken in Bezug auf die potenzielle Verbreitung von Viren und Keimen geführt. Eine Ende 2022 durchgeführte Studie hat ergeben, dass kommerzielle Toiletten bei der Spülung einen "Aerosolplume*" erzeugen, der weitreichender und energischer ist, als viele es sich vorgestellt haben.

Wissenschaftler der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) untersuchten die Dynamik von Aerosolplumes, die bei der Spülung von kommerziellen Toiletten entstehen. Die Ergebnisse dieser Studie wurden im Fachmagazin "Microbes and Infection" veröffentlicht.

Die Forscher fanden heraus, dass das Spülen einer kommerziellen Toilette einen turbulenten Luftstrom erzeugt, der kleine Tröpfchen und Aerosole in die Luft freisetzt. Diese Aerosole können Höhen von mehr als 1,5 Metern erreichen und stellen ein erhöhtes Risiko für die Verbreitung von Keimen und Krankheiten dar.

Besonders besorgniserregend ist, dass die größeren Tröpfchen innerhalb von Sekunden zu Boden sinken, aber kleinere Aerosole in der Luft schweben bleiben. Darüber hinaus können sich Keime an den Innenwänden der Toilettenschüssel und im Toilettenwasser ansiedeln, was zu einer anhaltenden Kontamination führt.

Die Forscher verwendeten probiotische Laktobazillen, um den Biofilm von Keimen, der bei der Spülung erzeugt wird, zu bekämpfen. Diese Laktobazillen sind bioverträglich und erzeugen ein saures Milieu, das die unerwünschten Keime abtötet. In Labortests zeigte sich, dass das Material mit den integrierten Milchsäurebakterien in der Lage war, den typischen Biofilm von Erregern zu zerstören.

Turbulente Strömungsfelder, die für den Transport des Aerosolplumes verantwortlich sind. Zeitfolge von durch das Partikelbildpaar berechneten instantaen (sofortigen) Geschwindigkeiten, die während der gleichen Spülsequenz wie in Abbildung 3 gezeigt erzeugt wurden. Die Flussrichtung wird innerhalb der Plumenhüllen durch schwarze Pfeile angezeigt, und die Geschwindigkeitsmagnitude wird durch die Pfeillänge und auch durch die Farbkarte angezeigt. Die turbulenten Geschwindigkeitsfelder zeigen jetartige Strukturen (rot), die sich während des Spülens rasch hin und her bewegen. Die Farbkarte für die Geschwindigkeitsmagnitude beginnt bei 0,125 m/s, was typisch ist für Umgebungsströmungsgeschwindigkeiten im Labor, in dem die Messungen durchgeführt wurden.

Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass die Gestaltung von Toiletten und Spülsystemen möglicherweise angepasst werden muss, um die Verbreitung von Aerosolen zu reduzieren und das Risiko der Übertragung von Krankheitserregern zu minimieren. Die Forschung könnte auch dazu beitragen, zukünftige Desinfektionsstrategien zu entwickeln und die Luftqualität in öffentlichen Toiletten zu verbessern.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Experimente unter kontrollierten Laborbedingungen durchgeführt wurden und die tatsächlichen Bedingungen in öffentlichen Toiletten variieren können. Dennoch liefern die Ergebnisse wichtige Erkenntnisse über die Verbreitung von Aerosolen beim Spülen von Toiletten in kommerziellen Einrichtungen.

Größe und Anzahl der ausgestoßenen Aerosolpartikel. (A) Ein Luftpartikelzähler wird verwendet, um Partikelmessungen an den angegebenen Positionen durchzuführen; Die Positionen 1 und 2 sind auch in Abbildung 3 zur Referenz dargestellt. Die menschliche Figur dient als Maßstab und ist 1,62 m groß, was der durchschnittlichen Größe einer erwachsenen amerikanischen Frau entspricht. (B) Die Partikelzahlen werden über die angegebenen 37-s-Intervalle gemittelt, eins vor dem Spülen (graue Balken) und zwei nach dem Spülen (rote und blaue Balken). (C) Die Ergebnisse des Partikelzählers werden in drei Größenkategorien für jede der drei Positionen unterteilt. Die Balken im Histogramm repräsentieren den Durchschnitt aus fünf Wiederholungen, und die aufgeführten Größenbereiche entsprechen Mikrometern.

Die Forscher betonen die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen, um das Verständnis der Aerosolplume-Dynamik zu vertiefen und geeignete Maßnahmen zur Reduzierung des Risikos der Keimübertragung zu entwickeln.

*"Aerosolplume" kann im Deutschen als "Aerosolwolke" oder "Aerosolwolkenbildung" übersetzt werden. Dies bezieht sich auf die Ausbreitung von feinen Partikeln oder Aerosolen in der Luft, beispielsweise bei der Freisetzung von Sprays oder bei anderen Prozessen, bei denen feine Partikel in der Luft verteilt werden.

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