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泡沫破裂推出的细菌从水到空气: 研究表明细菌传播的新模式.

只要有水, 有必然是气泡浮在表面. 从站在水坑, 湖泊, 和流, 到游泳池, 热水浴缸, 公共喷泉, 和厕所, 泡沫是无处不在, 室内和室外. 一项新的麻省理工学院的研究显示了如何泡细菌污染可作为微小微生物手榴弹, 爆破和发射微生物, 包括潜在的病原体, 出来的水并且进入空气.

在这项研究中, 今天发表在杂志上 物理评论快报, 研究人员发现,细菌会影响泡沫的长寿: 甲菌覆盖的泡沫浮在水的表面可以持续超过 10 倍未受污染的一个再也不能, 迁延分钟而不是秒. 在这段时间, 被污染的气泡变薄的盖. 较薄的泡沫, 液滴可以启动到空气中时的气泡必然突发数字越大. 一个滴, 研究人员估计,, 可携带多达数千个微生物, 和每个气泡可以发射数百液滴的.

麻省理工学院的研究人员发现,细菌会影响泡沫的长寿. 研究者提供图片

“我们发现细菌可以通过某种方式操纵界面,从而增强它们自身的水-空气扩散,”肥姐Bourouiba说, 疾病传播实验室流体动力学的土木与环境工程和导演的助理教授.

Bourouiba的纸张合着者是研究生斯特凡普兰.

一些在水中

Bourouiba已经度过了过去几年精心产生, 成像, 和表征干净, 未被污染的气泡, 与建立正常的泡沫行为基线的目标.

“我们首先必须了解清洁泡沫的物理,才可以添加细菌等微生物,看看他们对系统有什么影响,” Bourouiba说.

当它发生的时候, 研究人员首次发现细菌的效果有点意外. 该小组是移动到一个新的实验室空间之中, 而在洗牌, 水的烧杯中曾在公开被排除在外. 当研究人员用它在后续实验, 结果并没有什么球队预期.

“从这个水产生的气泡活更长的时间,有一个奇特的细化发展相比,典型的清水泡,”说普兰.

Bourouiba怀疑的水已被污染, 和球队很快证实了她的假说. 他们分析了水和发现的细菌是自然存在于室内的证据.

果汁效果

直接研究细菌对泡沫的影响, 球队成立于他们与水的溶液和各种菌种填充柱的实验, 包含 Ë. 大肠杆菌. 研究人员开发了一个系统,以产生与空气泵气泡, 一次一个, 塔内, 为了控制每个气泡的体积和尺寸. 当气泡上升到表面, 小组利用高速摄像加上一系列光学技术以捕获它的行为, 在表面处,当它爆裂.

研究人员观察到, 一旦一个气泡被污染 Ë. 大肠杆菌去到水面, 其自身的表面, 或盖, 立即开始瘦身, 主要由流回到入水, 像巧克力熔化壳. 这种行为是相似的未被污染的气泡.

但污染仍然气泡表面上超过 10 倍未被污染的气泡长. 和时间的关键时期后,, 细菌载货气泡开始变薄更快. Bourouiba怀疑这可能不是细菌本身, 但它们分泌什么, 保持所述泡沫就位更长.

“细菌是活, 和其它东西一样活着, 他们变废, 而垃圾通常是一些潜在的可能与泡沫的界面交互,” Bourouiba说. “因此,我们从他们分开生物体的果汁。”

研究人员冲洗细菌远离自己的分泌物, 然后重复他们的实验, 使用该细菌的分泌物. 正如Bourouiba怀疑, 仅含分泌物气泡持续时间超过干净气泡长得多. 分泌物, 该小组的结论, 必须是关键成分中延伸的气泡的寿命. 但如何?

再次, Bourouiba有一个假说: 细菌分泌物可以起作用以减少气泡的表面张力, 使其更有弹性, 扰动更耐, 并在最后, 更有可能长寿在水的表面. 此行为, 她指出, 类似于表面活性化合物, 或表面活性剂, 如在洗涤剂中,使肥皂泡化合物.

为了验证这一想法, 研究人员重复实验, 此时通过交换细菌共同合成表面活性剂, 并发现他们也产生更持久的气泡也一定时间后显着变薄. 本实验证实细菌的分泌物作为表面活性剂污染延长气泡的寿命.

接着,研究人员看了在变薄的污染气泡的速度急剧变化的解释. 在干净的泡沫, 帽变薄是排水的主要结果, 如在帽水大多排回到从该气泡上升的流体. 这种气泡住秒左右, 和它们的排水速度连续减慢随着气泡变薄.

但是,如果泡沫持续过去的关键时刻, 蒸发开始打得比排水更占主导地位, 基本上削去从气泡的帽的水分子. 研究人员认为,, 如果气泡含有细菌, 细菌及其分泌物, 使泡沫持续更长的时间在水的表面 - 足够长的时间蒸发稀化泡沫的帽子比引流更重要.

作为气泡的帽变薄, 液滴就会喷出来时,它不可避免地突发变得更小, 快点, 多的数不清. 研究小组发现,一个单一的细菌载货泡沫可以创造 10 倍液滴, 哪个是 10 次小,喷出 10 倍比干净的泡沫能产生更快. 这相当于数百个测量只有几十微米的液滴,并且在顺序的速度发射 10 米每秒.

“机制 [Bourouiba] 当泡沫气泡在海洋表面破裂时,识别出的也在起作用,”安德烈埃·普罗斯佩里蒂说, 在休斯顿大学机械工程学教授, 谁没有参与这项研究. “这些微小的薄膜液滴的大小决定了它们被风吹走和携带的程度. 这个过程对气候和天气有重大影响. 同样的基本过程会影响海洋漏油对健康的危害: 这种微小的薄膜滴携带危险化学品从所述油, 这可以通过在沿海地区人和动物吸入. 所以, 这些不起眼的, 小水珠已在许多流程至关重要的生活丰厚的后果“。


资源: HTTP://news.mit.edu, 詹妮弗楚

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