作者：Corinne Purtill，《洛杉矶时报

 

实验室对冲水产生的气溶胶羽流进行照明和成像。(A）使用冲水量计型（每次冲水 1.6 加仑）商用马桶进行的实验室实验。在所有实验中，马桶内都装有不含任何固体或添加剂的纯净自来水，并用自来水冲洗。冲水阀（位于后墙后面）由 60 磅/平方英寸的电源供应，并通过按钮电动启动。(B) 我们使用连续和脉冲激光器产生薄薄的光片，照亮碗中心线上方垂直平面上的羽流。(C) 在冲洗循环期间和之后，气溶胶颗粒散射的激光由相机拍摄。(D) 以 20 次冲洗重复（灰线）的碗内平均声压级（红线）为指标，显示冲洗周期强度和持续时间的时间历史。时间 t=0 相当于按下冲水按钮的瞬间。资料来源：《科学报告》（2022 年）。DOI: 10.1038/s41598-022-24686-5

科罗拉多大学博尔德分校的工程师们证实了我们这些细菌恐惧症患者长期以来的猜测：商用马桶冲水时会释放出类似维苏威火山的微小水滴和气溶胶颗粒云雾，这些云雾会到达马桶盖上方 5 英尺处。

 

虽然肉眼看不见，但在绿色激光的照射下，这团云雾就像在世界上最恶心的派对上扔出的一阵微小纸屑，由微小的水滴和马桶里的其他东西组成。

 

这项研究于 12 月发表在《科学报告》（Scientific Reports）杂志上，完全是流体力学方面的探索。研究小组只冲洗了装有洁净水的马桶，并没有研究水柱中可能存在的任何微粒的传染性。

 

但他们的工具证实，每次冲水都会比我们大多数人认为的冲得更远。

 

"这项研究的第一作者约翰-克里马尔迪（John Crimaldi）说："我们都大吃一惊。"我说："哦，天哪，这就是发生的事情？

 

Crimaldi 是一名水文学教授，专门研究流体力学，特别是空气和水如何输送其他随之流动的物质。他研究过洋流如何分配精子和卵子使珊瑚受精，以及气味粒子如何通过空气向动物传递信息。

 

在他的博尔德大学同事和合著者卡尔-林登（Karl Linden）的敦促下，他把注意力转向了厕所。

 

在为基于紫外线的表面消毒剂的理想测试案例集思广益时，林登首先想到了一些肮脏的地方。

 

"我们在哪里会接触到病毒，又在哪里会接触到病原体？林登说。"我的一个想法是，"那么，厕所里发生了什么？

 

"林登特别想到了商用马桶：公共厕所隔间里的无水箱、无盖子马桶。北美的大多数公共厕所都安装了所谓的冲水量计式阀门，这种阀门依靠压力而不是重力迫使水流通过马桶。

结果，大功率的冲水会留下一团团细小的水蒸气--就像每根木头从迪斯尼乐园的水花山最后一跃而下时，在木头上方升起的水雾一样，规模较小，不那么令人愉悦。

 

以前的研究已经证实，公共厕所周围的表面往往是粪便细菌的温床。林登认为，紫外线可能是一种有效的消毒剂，但首先，他需要更好地了解微小病原体是如何在空间中移动的。

 

 

左图中，肉眼看不到任何东西。右图中，强大的绿色激光有助于观察冲洗马桶时产生的气溶胶羽流。图片来源：约翰-克里马尔迪

他向 Crimaldi 求助，Crimaldi 的实验室利用激光将人眼无法察觉的流体运动可视化。Crimaldi 的流体力学实验室每年夏天都有一个传统，那就是在没有经费和发表论文压力的情况下，用一周时间解决一个小科学挑战。厕所问题是一个完美的选择。

 

"Crimaldi说："我们说，'也许不会有什么结果，也许我们会得到很酷的东西'。

 

研究小组没有把设备搬到最近的卫生间，而是在实验室里安装了一个工作马桶，马桶安装在一个可以与激光对准的金属框架上。然后，他们校准了水管的水压，使其与典型的商用厕所的水压相匹配。

 

他们知道激光会使一些气溶胶显现出来。但他们没有准备好迎接第一次冲水时的轻微爆炸。

 

"就像火山爆发一样，"Crimaldi 说。"我们中的一些人被吓得鸦雀无声。有些人则因难以置信而大笑起来，还有点像'哦，天哪，我们真的有发现了'"。

 

随后，研究小组用脉冲激光和一对科学相机对喷雾进行了训练，以测量其速度。