Зарегистрироваться

Авторизоваться

забытый пароль

Забыли пароль? Пожалуйста, введите свой адрес электронной почты. Вы получите ссылку и создать новый пароль по электронной почте.

Добавить запись

Вы должны войти в систему, чтобы добавить запись .

Авторизоваться

Зарегистрироваться

Добро пожаловать в Scholarsark.com! Ваша регистрация даст вам доступ к использованию больше возможностей этой платформы. Вы можете задавать вопросы, вносить свой вклад или дать ответы, просматривать профили других пользователей и многих других. Зарегистрироваться!

Разрывные пузыри запустить бактерии из воды в воздух: Исследование показывает новый режим бактерий разгона.

Везде, где есть вода, обязательно должны быть пузырьки, плавающие на поверхности. Из стоячих луж, озера, и потоки, в бассейны, горячие ванны, общественные фонтаны, и туалеты, пузыри вездесущи, в помещении и снаружи. A new MIT study shows how bubbles contaminated with bacteria can act as tiny microbial grenades, bursting and launching microorganisms, including potential pathogens, out of the water and into the air.

В исследовании, published today in the journal Physical Review Letters, the researchers found that bacteria can affect a bubble’s longevity: A bacteria-covered bubble floating at the water’s surface can last more than 10 times longer than an uncontaminated one can, persisting for minutes instead of seconds. В течение этого времени, the cap of the contaminated bubble thins. The thinner the bubble, the higher the number of droplets it can launch into the air when the bubble inevitably bursts. A single droplet, the researchers estimate, can carry up to thousands of microorganisms, and each bubble can emit hundreds of droplets.

MIT researchers have found that bacteria can affect a bubble’s longevity. Image courtesy of the researchers

“We discovered bacteria can manipulate interfaces in a manner that can enhance their own water-to-air dispersal,” says Lydia Bourouiba, assistant professor of civil and environmental engineering and director of the Fluid Dynamics of Disease Transmission Laboratory.

Bourouiba’s co-author on the paper is graduate student Stephane Poulain.

Something in the water

Bourouiba has spent the past several years meticulously generating, imaging, and characterizing clean, uncontaminated bubbles, with the goal of establishing a baseline of normal bubble behavior.

“We first had to understand the physics of clean bubbles before we could add organisms like bacteria to see what effect they have on the system,” Bourouiba says.

As it happens, the researchers first noticed bacteria’s effect somewhat by accident. The team was in the midst of moving to a new lab space, and in the shuffle, a beaker of water had been left out in the open. When the researcher used it in subsequent experiments, the results were not what the team expected.

“The bubbles produced from this water lived much longer and had a peculiar thinning evolution compared to that of typical clean water bubbles,” Poulain says.

Bourouiba suspected the water had been contaminated, and the team soon confirmed her hypothesis. They analyzed the water and found evidence of bacteria that are naturally present indoors.

The juice effect

Для непосредственного изучения влияния бактерий на пузырьках, команда поставила эксперимент, в котором они заполнены колонке с раствором воды и различными видами бактерий, в том числе Е. палочка. Исследователи разработали систему образования пузырьков с воздушным насосом, один за раз, внутри колонны, для того, чтобы контролировать объем и размер каждого пузырька. Когда пузырь всплыла на поверхность, команда использовала высокоскоростной визуализации в сочетании с различными оптическими методами, чтобы захватить его поведение, на поверхности и, как он лопнет.

Исследователи отметили, что, once a bubble contaminated with Е. палочкаmade it to the water’s surface, its own surface, or cap, immediately started to thin, mostly by draining back into the water, like a melting shell of chocolate. This behavior was similar to that of uncontaminated bubbles.

But the contaminated bubbles remained on the surface more than 10 times longer than uncontaminated bubbles. And after a critical period of time, the bacteria-laden bubbles started thinning much faster. Bourouiba suspected that it might not be the bacteria themselves, but what they secrete, that holds the bubble in place for longer.

“Bacteria are alive, and like anything alive, they make waste, and that waste typically is something that potentially could interact with the bubble’s interface,” Bourouiba says. “So we separated the organisms from their ‘juice.’”

The researchers washed bacteria away from their secretions, then repeated their experiments, using the bacteria’s secretions. Just as Bourouiba suspected, the bubbles containing the secretions alone lasted much longer than clean bubbles. The secretions, the group concluded, must be the key ingredient in extending a bubble’s lifetime. But how?

Снова, Bourouiba had a hypothesis: Bacterial secretions may be acting to reduce a bubble’s surface tension, making it more elastic, more resistant to perturbations, and in the end, more likely to live longer on a water’s surface. This behavior, she noted, was similar to surface-active compounds, or surfactants, such as the compounds in detergents that make soap bubbles.

To test this idea, the researchers repeated the experiments, на этот раз путем замены бактерии для обычных синтетических поверхностно-активных веществ, и обнаружил, что они тоже получают более долговечные пузырьки, которые также значительно поредели после определенного периода времени. Этот эксперимент подтвердил, что выделения бактерий, в качестве поверхностно-активных веществ действуют продление срока службы загрязненных пузырьков.

Затем исследователи искали объяснение резкого изменения скорости загрязненного пузыря прореживания. В чистых пузырях, истончение колпачка в основном является результатом дренажа, as water in the cap mostly drains back into the fluid from which the bubble rose. Such bubbles live on the order of seconds, and their drainage speed continuously slows down as the bubble thins.

But if a bubble lasts past a critical time, evaporation starts playing a more dominant role than drainage, essentially shaving off water molecules from the bubble’s cap. The researchers concluded that, if a bubble contains bacteria, the bacteria and their secretions, сделать пузырь дольше на поверхности с водой - достаточно долго, что испарение становится более важным, чем дренаж в прореживании крышки пузыря.

Как крышка пузырьковой получает тоньше, капли будут разбрызгиваться, когда он неизбежно становится меньше очередей, Быстрее, и более многочисленными. Ученые обнаружили, что одна бактерию нагруженного пузыря может создать 10 раз больше капель, которые 10 раз меньше и выбрасываются 10 раз быстрее, чем чистый пузырек может производить. Это составляет сотни капель, которые измеряют только несколько десятков микрон, и выбрасывается со скоростью порядка 10 метров в секунду.

«Механизм [Bourouiba] identified is also at work when foam bubbles burst at the surface of the ocean,»Говорит Андреа Просперетти, профессор машиностроения в Университете Хьюстона, который не принимал участия в исследовании. “The size of these tiny film droplets determines how well they can be picked up and carried by the wind. This process has significant implications for climate and weather. The same basic process affects the health hazards of oil spills in the ocean: Крошечные капли пленок несут опасные химические вещества из масла, которые могут быть вдыхается людей и животных в прибрежных районах. Так, они смиренны, крошечные капли негабарит последствия во многих процессах решающего значения для жизни «.


Источник: HTTP://news.mit.edu, Дженнифер Чу

Около мари

Оставьте ответ

Исключительно безопасный и Студент-ориентированный Платформа обучения 2021