Lo sciacquone di una toilette può generare grandi quantità di aerosol contenenti microbi a seconda del design, pressione dell'acqua o potere di sciacquone della toilette. Una varietà di agenti patogeni si trova solitamente nell'acqua stagnante e nelle urine, feci e vomito. Quando disperso ampiamente attraverso l'aerosol, questi agenti patogeni possono causare Ebola, norovirus che provoca intossicazione alimentare violenta, così come il COVID-19 causato da SARS-CoV-2.

Le goccioline respiratorie sono la fonte di trasmissione più importante per COVID-19, però, possono esistere percorsi alternativi data la scoperta di un piccolo numero di virus vitali nei campioni di urina e feci. I bagni pubblici sono particolarmente preoccupanti per la trasmissione di COVID-19 perché sono relativamente limitati, subire un intenso traffico pedonale e potrebbe non avere una ventilazione adeguata.

Un team di scienziati del College of Engineering and Computer Science della Florida Atlantic University ha ancora una volta messo alla prova la fisica dei fluidi per studiare le goccioline generate dallo sciacquone di una toilette e un orinatoio in un bagno pubblico in normali condizioni di ventilazione. Per misurare le gocce, hanno usato un contatore di particelle posizionato a varie altezze del water e dell'orinatoio per catturare le dimensioni e il numero di goccioline generate durante lo sciacquone.

Risultati dello studio, pubblicato sulla rivista Fisica dei fluidi , dimostrare come i bagni pubblici possano fungere da focolai per la trasmissione di malattie trasmesse per via aerea, soprattutto se non hanno un'adeguata ventilazione o se i servizi igienici non hanno un coperchio o una copertura. La maggior parte dei bagni pubblici negli Stati Uniti spesso non sono dotati di coperchi dei sedili del water e gli orinatoi non sono coperti.

Per lo studio, i ricercatori hanno ottenuto dati da tre diversi scenari:sciacquone; sciacquone wc coperto e sciacquone orinatoio. Hanno esaminato i dati per determinare l'aumento della concentrazione di aerosol, il comportamento di goccioline di diverse dimensioni, quanto alte sono salite le goccioline, e l'impatto di coprire la toilette. I livelli di aerosol ambientale sono stati misurati prima e dopo aver condotto gli esperimenti.

"Dopo circa tre ore di test che hanno coinvolto più di 100 vampate, abbiamo riscontrato un aumento sostanziale dei livelli di aerosol misurati nell'ambiente ambientale con il numero totale di goccioline generate in ogni test di lavaggio che vanno fino a decine di migliaia, " disse Siddhartha Verma, dottorato di ricerca, co-autore e assistente professore nel Dipartimento di Ocean and Mechanical Engineering della FAU. "Sia il water che l'orinatoio hanno generato grandi quantità di goccioline di dimensioni inferiori a 3 micrometri, presentano un rischio di trasmissione significativo se contengono microrganismi infettivi. A causa delle loro piccole dimensioni, queste goccioline possono rimanere sospese per molto tempo."

Le goccioline sono state rilevate ad altezze fino a 5 piedi per 20 secondi o più dopo aver iniziato il lavaggio. I ricercatori hanno rilevato un numero inferiore di goccioline nell'aria quando il water veniva tirato fuori con un coperchio chiuso, anche se non di molto, suggerendo che le goccioline di aerosol fuoriuscivano attraverso piccoli spazi tra il rivestimento e il sedile.

"Il significativo accumulo di goccioline di aerosol generate dal flusso nel tempo suggerisce che il sistema di ventilazione non è stato efficace nel rimuoverle dallo spazio chiuso anche se non c'era una percettibile mancanza di flusso d'aria all'interno del bagno, " disse Masoud Jahandar Lashaki, dottorato di ricerca, co-autore e assistente professore nel Dipartimento di Civile della FAU, Ingegneria ambientale e geomatica. "Oltre il lungo termine, questi aerosol potrebbero sollevarsi con correnti ascensionali create dal sistema di ventilazione o da persone che si muovono nel bagno".

C'è stato un aumento del 69,5% nei livelli misurati per particelle di dimensioni da 0,3 a 0,5 micrometri, un aumento del 209 percento per particelle di dimensioni comprese tra 0,5 e 1 micrometri, e un aumento del 50 percento per particelle di dimensioni comprese tra 1 e 3 micrometri. A parte gli aerosol più piccoli, aerosol relativamente più grandi rappresentano anche un rischio in aree scarsamente ventilate, anche se subiscono una sedimentazione gravitazionale più forte. Spesso subiscono una rapida evaporazione nell'ambiente ambientale e le conseguenti diminuzioni di dimensioni e massa, o l'eventuale formazione di nuclei di goccioline, può consentire ai microbi di rimanere sospesi per diverse ore.

"Lo studio suggerisce che l'incorporazione di un'adeguata ventilazione nella progettazione e nel funzionamento degli spazi pubblici aiuterebbe a prevenire l'accumulo di aerosol nelle aree ad alta occupazione come i bagni pubblici, " disse Manhar Dhanak, dottorato di ricerca, coautore, presidente del Dipartimento di ingegneria oceanica e meccanica della FAU, e professore e direttore di SeaTech. "La buona notizia è che potrebbe non essere sempre necessario rivedere l'intero sistema, poiché la maggior parte degli edifici è progettata secondo determinati codici. Potrebbe essere solo una questione di reindirizzare il flusso d'aria in base alla disposizione del bagno."

Durante il campionamento di 300 secondi, il water e l'orinatoio sono stati sciacquati manualmente cinque volte diverse a 30-, 90-, 150-, 210-, e marchio di 270 secondi, con la maniglia di risciacquo premuta per cinque secondi consecutivi. Il bagno è stato pulito a fondo e chiuso 24 ore prima di condurre gli esperimenti, con il sistema di ventilazione che funziona normalmente. La temperatura e l'umidità relativa all'interno del bagno erano di 21 gradi Celsius (69,8 gradi Fahrenheit) e del 52 percento, rispettivamente.

"Le goccioline aerosolizzate svolgono un ruolo centrale nella trasmissione di varie malattie infettive tra cui COVID-19, e quest'ultima ricerca del nostro team di scienziati fornisce ulteriori prove a sostegno del rischio di trasmissione di infezioni in spazi confinati e scarsamente ventilati, " ha detto Stella Batalama, dottorato di ricerca, preside della Facoltà di Ingegneria e Informatica.