水洗トイレで水を流すと数万の液滴がまき散らされるという研究結果

2020年に発表された、エアロゾルの動きをコンピューターでシミュレーションする研究により、「水洗トイレを流すと便器から大量のエアロゾル粒子が舞い上がる」ことが示唆されました。さらに、実際に公衆トイレのエアロゾルを測定した新たな研究で、人がよく使う公衆トイレでは「数万ものエアロゾルが便器から飛び散り広範囲に拡散する」ことが確認されたと報告されています。

Aerosol generation in public restrooms: Physics of Fluids: Vol 33, No 3
https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0040310

FAU | Flushing a Public Toilet? Don’t Linger, Since Aerosolized Droplets Do
https://www.fau.edu/newsdesk/articles/flushing-aerosols-study.php

新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)は、感染者のせきやくしゃみなどで発生したエアロゾルを介して感染が拡大することが知られています。また、新型コロナウイルス感染症(COVID-19)患者の便からもSARS-CoV-2が検出されていることから、COVID-19は感染者の糞便に含まれたウイルスが他の人の口腔を介して感染する、糞口経路によって感染が広がる可能性も指摘されています。

新型コロナウイルスは糞便を介して感染している可能性があると判明 - GIGAZINE

「公衆トイレは人の出入りが激しく、換気も不十分な閉所であることが多い」ということに着目したフロリダ・アトランティック大学(FAU)の研究チームは、実際に公衆トイレにエアロゾルを測定する機器を設置する実験を行いました。

以下のムービーを再生すると、研究チームが行った実験の様子を見ることができます。

Research Footage of Study Exploring Toilet Flushing Power to Test Risk of COVID-19 Transmission - YouTube


公衆トイレの個室にある便器の前に、測定機器を設置する研究スタッフ。機器の設置場所は、床から5フィート(約1.52メートル)の高さでした。

測定を開始して数秒間待つと、トイレを流す前から粒径が0.3～1マイクロメートル(µm)の粒子が多数検出されました。さらに、スタッフがトイレを流すと……

粒子の個数が急増しました。増加率は、0.3〜0.5µmの粒子で69.5％、0.5〜1µmの粒子で209％、1～3µmの粒子で50％でした。粒径が1µmの粒子の検出数の推移を示した右上のグラフを見ると、比較的大きなサイズの粒子の数が水を流した直後に急増していることが分かります。

その後、粒子の検出数は数十秒間かけて落ち着きました。

実験結果について、FAUのSiddhartha Verma助教授は、「約3時間で100回以上水を流すテストを実施したところ、便器周辺のエアロゾル濃度が大幅に上昇し、各テストで発生した飛まつの総量は数万個にも達しました。また、男性用の小便器でも、3µm未満の液滴が大量に発生しました。こうした飛まつはごく小さいので、長時間にわたって空気中を浮遊します。その中に感染性のある微生物が含まれていれば、感染症が発生する危険性があります」と述べました。

実験中にトイレを流すと、水が流れ始めてから20秒以上にわたって、最大5フィート(約1.52メートル)の高さまで液滴が舞い上がったことが確認されました。また、便器のフタを閉めると液滴の数が減少したものの、フタを開けた時とそれほど大きな差はなかったことから、フタの隙間から飛まつが飛び出しているのではないかと考えられるそうです。

論文の共著者であるManhar Dhanak氏は「この研究により、公共スペースの設計と運営に『適切な換気』を採り入れれば、公衆トイレなど利用者が多い場所におけるエアロゾルの滞留を防ぐことが可能だと示唆されました」と述べて、換気の重要性を改めて強調しました。

なお、日本建築学会や空気調和・衛生工学会が公開した「COVID-19対策の換気のやり方」は以下の記事を読むとよく分かります。

新型コロナウイルス対策として「換気」はどうやって行えばいいのか？ - GIGAZINE