可大幅减少尿液飞溅的小便池设计

创新小便池设计可大幅减少尿液飞溅，提升公厕卫生，每天或节省千万升清洁用水。

Nautilus和Cornucopia的设计可以显著减少公共卫生间的尿液回溅

厌倦了公共卫生间地面总是湿漉漉、气味难闻？好消息来了！研究人员新近设计的两款小便池，或许能终结这种尴尬局面。科学家们表示，新设计有望大幅减少尿液外溅，让每天成千上万加仑本会洒落在地板上的尿液“安分守己”，从而显著改善公共卫生间的清洁状况。

据估计，在美国，仅仅因为现有小便池的设计缺陷，每天就有大约一百万升(约合 26.4 万加仑)的尿液最终不是流入下水道，而是飞溅到卫生间的地板和墙壁上。这不仅带来了糟糕的卫生状况，也是难闻异味的源头。

不过，改变或许就在眼前。就在本月(2025年4月8日)，发表在《PNAS Nexus》期刊上的一项新研究中，科学家们正式提出了一种全新的小便池设计方案。该设计有望从根本上大幅减少尿液外溅，从而提升公共卫生间的洁净度，并有效降低清洁维护的成本。

回溯历史，自 19 世纪在欧洲伴随着城市化进程和公共卫生改革兴起并普及以来，小便池的基本形态似乎就没经历过多少革新。研究人员在论文中提到，如今光是在美国，公共卫生间里安装的小便池数量就已高达约 5600 万个。

“小便池在公共空间里随处可见，但令人惊讶的是，它们的设计在一个多世纪里几乎没有任何实质性改变。”研究人员在报告中写道，“使用现有的小便池时，尿液冲击内壁产生的飞溅(即‘回溅’)现象非常普遍，细小的液滴会反弹到地板甚至使用者身上。”

这些飞溅出来的尿液无疑为细菌滋生提供了温床，这不仅是公共卫生间异味的主要来源，也潜藏着传播疾病的风险。

研究人员进一步补充道：“检测发现，小便池内壁表面的细菌浓度远超传统坐式马桶，而小便池周围的地板区域更是‘重灾区’，细菌含量最高。”

如此严重的尿液外溅问题，意味着需要更频繁的清洁工作。这不仅消耗大量水资源，对保洁人员来说也是一项既不愉快又繁重的工作，同时还大大增加了运营成本。

为了缓解这个问题，一些公共卫生间会采用小便池过滤网、防溅垫，或者是在小便池内贴上小图案(比如一只苍蝇)来引导使用者“瞄准”。例如，阿姆斯特丹的史基浦机场就曾通过在小便池里贴上苍蝇图案，成功将尿液外溅减少了 50% 至 80%，清洁成本也相应降低了 8%。但这终究是治标不治本。

为了从根本上解决问题，研究团队首先运用流体物理学原理，建立模型来分析液柱撞击类似小便池内壁的曲面时产生飞溅的具体过程。随后，他们通过实验进行验证，向不同角度和形状的表面喷射液体，仔细观察并记录飞溅情况。

在实验中，为了尽可能真实地模拟排尿过程，他们甚至制作了一个内部结构仿照人体尿道的“仿生喷嘴”。实验中使用的液体也经过染色，以便更清晰地追踪飞溅液滴的路径和分布范围。

研究的关键发现是：当液体流以小于 30 度的极小角度射向接触面时，产生的飞溅量急剧减少，仅为传统小便池设计所产生飞溅量的 1.4%！

基于这一发现和流体动力学模型，团队设计出了两款全新的小便池造型，并分别命名为 Cornucopia 和 Nautilus。形象地说，Cornucopia 的外形有点像一个开口的丰收羊角(或公共垃圾桶)，而 Nautilus 则拥有如同鹦鹉螺壳般的优雅曲线，即使摆放在前卫的家具设计店中也毫无违和感。

测试结果表明，研究人员设计的 Cornucopia 和 Nautilus 两款小便池都能极大地减少尿液飞溅，其中 Cornucopia 的防飞溅效果略胜一筹。但综合考虑，团队认为 Nautilus 是更优的设计。主要原因在于其较低的高度设计，更便于包括儿童、身材不高者以及轮椅使用者在内的各类人群使用；同时，它更宽大的开口不仅易于清洁，也能更好地“包容”不太精准的瞄准，这使得它同样适用于安装在颠簸的船只或飞机上。

研究人员估算，如果全美国现有的 5600 万个小便池都能替换成 Nautilus 设计，那么每天就能阻止近百万升的尿液溅到地板上。更进一步，如果按照清理飞溅尿液所需水量大约是尿液体积 10 倍来计算，这意味着每天可以节约高达一千万升(近 220 万加仑)的宝贵淡水资源！

研究人员最后总结道，这种新型小便池设计的广泛应用，“无疑将在人力资源、运营成本、清洁剂使用以及水资源消耗方面带来显著的节约。通过提升可持续性、改善卫生条件并增强设施的易用性，它将对现代社会产生深远且积极的影响。”

本文译自 Live Science，由 BALI 编辑发布。