Microbiological Hazards of Household Toilets: Droplet Production and the Fate of Residual Organisms

8/9/2019 Microbiological Hazards of Household Toilets: Droplet Production and the Fate of Residual Organisms

1/10

1975, 30(2):229.Appl. Microbiol.

MelnickCharles P. Gerba, Craig Wallis and Joseph L. Organisms

Production and the Fate of ResidualHousehold Toilets: DropletMicrobiological Hazards of

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on S e p t em b er 1 0 ,2 0 1 3 b y g u e s t

h t t p: / / a em. a s m. or g /

D ownl o a d e d f r om

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2/10

Appun

M I C R O B I O L O G Y , A u g . 1 9 7 5 ,

p .

2 2 9 - 2 3 7

C o p y r i g h t 0

1 9 7 5 A m e r i c a n

S o c i e t y

f o r

M i c r o b i o l o g y

V o l .

3 0 ,

N o . 2

P r i n t e d

i n

U . S . A .

M i c r o b i o l o g i c a l

H a z a r d s

o f H o u s e h o l d T o i l e t s :

D r o p l e t

P r o d u c t i o n

a n d

t h e F a t e

o f

R e s i d u a l

O r g a n i s m s

CHARLES

P . G ERB A, C RA IG

WALLIS,

AND JOSEPH

L .

MELNICK*

D e p a r t m e n t

o f

V i r o l o g y

a n d E p i d e m i o l o g y ,

B a y l o r

C o l l e g e o f

M e d i c i n e ,

H o u s t o n ,

T e x a s

7 7 0 2 5

R e c e i v e d f o r p u b l i c a t i o n

1 2 March

1 9 7 5

L a r g e

n u m b e r s

o f b a c t e r i a

a n d v i r u s e s

w h e n

s e e d e d

i n t o h o u s e h o l d t o i l e t s

were

s h o w n t o

r e m a i n i n

t h e b o w l

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f l u s h i n g ,

a n d even c o n t i n u a l

f l u s h i n g

c o u l d

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remove

a

p e r s i s t e n t

f r a c t i o n . T h i s was

f o u n d t o

b e

d u e t o

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o f

t h e

o r g a n i s m s

t o

t h e

p o r c e l a i n

s u r f a c e s

o f

t h e

b o w l ,

w i t h

g r a d u a l

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o c c u r r i n g

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f l u s h .

D r o p l e t s p r o d u c e d

b y f l u s h i n g

t o i l e t s were

f o u n d t o

h a r b o r b o t h

b a c t e r i a a n d

v i r u s e s

w h i c h h a d b e e n

s e e d e d .

The

d e t e c t i o n o f

b a c t e r i a

a n d

v i r u s e s

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s u r f a c e s

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b a t h r o o m s

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f l u s h i n g

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t h a t

t h e y

r e m a i n a i r b o r n e

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s e t t l e

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s u r f a c e s

t h r o u g h o u t

t h e

b a t h r o o m .

T h u s ,

t h e r e

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p o s s i b i l i t y

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an

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a e r o s o l

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b y

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T h e

t r a n s m i s s i o n

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b y

a e r o s o l s f r o m

t o i l e t s

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r e c e i v e d

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l i m i t e d

s t u d y .

I t

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b e e n

s u g g e s t e d

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a s i d e f r o m

c o u g h i n g

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s n e e z i n g ,

t h i s m u s t

b e

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common

p r o -

c e s s

i n v o l v e d i n t h e

g e n e r a t i o n

o f

i n f e c t i o u s

a e r o s o l s

( 6 ) .

D a r l o w a n d B a l e

( 6 ) d e m o n s t r a t e d

t h e

p r o d u c t i o n

o f

b a c t e r i a l

a e r o s o l s ,

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f r o m

f l u s h e d b o w l s

c o n t a i n i n g S e r r a t i a

m a r c e s c e n s .

T h e s e a e r o s o l s w e r e

f o u n d t o

p e r -

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1 2

m i n

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The

g e n e r a t i o n

o f a e r o s o l s

b y

t o i l e t s

s e e d e d w i t h

c o l i f o r m b a c t e r i a

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b y

B o u n d a n d

A t k i n s o n

( 3 )

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( 1 4 ) .

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m o n e l l a , h a v e

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( 6 ) .

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c o n t a i n i n g

p a t h o g e n s

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b a t h r o o m

s u r f a c e s

i s

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c o n c e r n ,

s i n c e

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c o n t a c t w i t h

c o n t a m i n a t e d

s u r f a c e s

c a n

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s e l f - i n o c u l a t i o n

b y

t o u c h i n g

o f

t h e n o s e

o r m o u t h

( 1 1 ) .

H u t c h i n s o n

( 1 2 )

t r a c e d t h e

s p r e a d

o f

S h i g e l l a

s o n n e i

i n

a

n u r s e r y

s c h o o l

t o

c o n t a m i n a t e d

t o i l e t

s u r f a c e s . C o n t a c t

w i t h

c o n -

t a m i n a t e d

s u r f a c e s h a s a l s o

b e e n s h o w n t o

b e

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i n

t h e

s p r e a d o f

a n i m a l

v i r u s e s

( 1 1 ) .

To

d a t e

n o

i n f o r m a t i o n

e x i s t s o n t h e

g e n e r a -

t i o n o f v i r a l

a e r o s o l s

b y

h o u s e h o l d t o i l e t s .

T h i s

s t u d y

w a s

c a r r i e d

o u t

t o

g a t h e r m o r e i n f o r m a -

t i o n

o n

t h e

f a t e o f b o t h

b a c t e r i a a n d

v i r u s e s

i n

f l u s h e d

t o i l e t s .

MATERIALS

AND

METHODS

V i r u s e s

a n d

v i r u s

a s s a y s .

E . c o l i

b a c t e r i o p h a g e

MS-2

a n d a

p l a q u e - p u r i f i e d

l i n e

o f

t y p e

1

p o l i o v i r u s

( s t r a i n

L S c ) w e r e u s e d

i n t h i s

s t u d y . M S - 2 ,

l i k e

p o l i o v i r u s , i s

a

s m a l l ( 2 5 - n m

d i a m e t e r )

i c o s a h e d r a l

r i b o n u c l e i c

a c i d

v i r u s . A l l

b a c t e r i o p h a g e a s s a y s w e r e

d o n e

b y

a m o d i f i c a t i o n

o f

t h e

a g a r

o v e r l a y m e t h o d a s

d e s c r i b e d

b y

Adams

( 1 ) . O v e r l a y a g a r a n d

b r o t h u s e d

f o r


s a m p l e s

w e r e

p r e p a r e d

a c c o r d i n g

t o

D a v i s

a n d

S i n s h e i m e r ( 8 ) .

S t o c k

p o l i o v i r u s w a s g r o w n

i n

b a b o o n

k i d n e y

c e l l s ,

c o n c e n t r a t e d

1 0 - f o l d , a n d

p a r t i a l l y

p u r i f i e d

b y

m e m b r a n e

c h r o m a t o g r a p h y

( 2 2 ) .

P o l i o v i r u s

s a m p l e s

w e r e

d i l u t e d

i n

t r i s ( h y d r o x y -

m e t h y l ) a m i n o m e t h a n e - b u f f e r e d

s a l i n e

c o n t a i n i n g

p e n i c i l l i n

( 1 0 0 U / m l )

a n d

s t r e p t o m y c i n

( 1 0 0

g g / m l ) .

P o l i o v i r u s

a s s a y s w e r e

m a d e

w i t h B S C - 1

c e l l s

b y

t h e

p l a q u e - f o r m i n g u n i t

m e t h o d a s

u s e d

i n

t h i s

l a b o r a t o r y

( 2 0 ) .

B a c t e r i a

a n d

b a c t e r i a l

a s s a y s . A s t r a i n

o f E . c o l i

i s o l a t e d f r o m

d o m e s t i c

s e w a g e

w a s u s e d ( i d e n t i f i c a -

t i o n

b a s e d o n

I m V i c

t e s t ) .

A l l

c o l i f o r m

a s s a y s w e r e

p e r f o r m e d o n

L e v i n e

e o s i n

m e t h y l e n e

b l u e

( E M B )

a g a r . T o t a l

a e r o b i c

b a c t e r i a l

c o u n t s w e r e

p e r f o r m e d

o n

S t a n d a r d

M e t h o d s a g a r ( B B L ,

C o c k e y s v i l l e , M d . ) .

C u l t u r e s

o f

E .

c o l i

u s e d i n

s e e d i n g e x p e r i m e n t s

w e r e

g r o w n

o v e r n i g h t

i n

T r y p t i c a s e s o y b r o t h

( T S B ) ( B B L ,

C o c k e y s v i l l e ,

M d . ) .

A l l

b a c t e r i a l

s a m p l e s

w e r e

d i l u t e d

i n

t r i s ( h y d r o x y m e t h y l ) a m i n o m e t h a n e - b u f f e r e d s a -

l i n e .

T o i l e t s .

S t a n d a r d

h o u s e h o l d t a n k o r

v a l v e

t o i l e t s

w e r e

u s e d . T h e t a n k

t o i l e t s h a d a r e s e r v o i r

c o n t a i n i n g

a p p r o x i m a t e l y

2 0

l i t e r s ,

o f

w h i c h

1 3 . 7 l i t e r s

w a s

r e l e a s e d

d u r i n g

a

f l u s h , u n l e s s

o t h e r w i s e n o t e d .

T h e

b o w l

o f t h e

t a n k - t y p e

t o i l e t

c o n t a i n e d

a

v o l u m e

o f 3 . 5

l i t e r s

u n l e s s

i n d i c a t e d o t h e r w i s e .

T h e

b o w l

v o l u m e o f

t h e

v a l v e

t o i l e t

w a s

a p p r o x i m a t e l y 4 . 2

l i t e r s ,

w i t h a

s t a n d a r d

b u t

u n d e t e r m i n e d

a m o u n t o f

w a t e r r e -

l e a s e d

d u r i n g

a

f l u s h . I n

t h e

v a l v e t o i l e t

u s e d , t h e

2 2 9

on S e p t em b er 1 0 ,2 0 1 3 b y g

u e s t



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3/10

2 3 0 GERBA,

W A L L I S ,

A N D MELNICK

a m o u n t

o f

w a t e r r e l e a s e d w a s

d e p e n d e n t

o n t h e

w a t e r

l i n e

p r e s s u r e i n t h e b u i l d i n g ,

w h i c h

w a s

u s u a l l y

c o n s t a n t .

B e f o r e b e i n g

s e e d e d

w i t h b a c t e r i a

o r

v i r u s e s

t h e t o i l e t s w e r e

c l e a n e d

w i t h

c o m m e r c i a l l y

a v a i l a b l e

c h l o r i n e - c o n t a i n i n g c l e a n s e r

a n d f l u s h e d

r e p e a t e d l y

t o

e l i m i n a t e a n y

b a c t e r i a

o r

v i r u s e s

n a t u r a l l y

p r e s e n t .

A s o l u t i o n

o f 5

g

o f s o d i u m

t h i o s u l f a t e

p e r

l i t e r

w a s

t h e n

a d d e d

t o

i n a c t i v a t e

a n y

c h l o r i n e

p r e s e n t

i n

t h e

w a t e r , a t

a

r a t i o

o f

1 m l o f

s o l u t i o n

t o

1

l i t e r o f

t a p w a t e r . A t a n k - t y p e

t o i l e t

w a s u s e d

i n

a l l

e x p e r i -

m e n t s u n l e s s

i n d i c a t e d

o t h e r w i s e .

RESULTS

R e s i d u a l

i n f e c t i o u s

m a t e r i a l

i n

t o i l e t

b o w l s .

T h e

f i r s t

g r o u p

o f

e x p e r i m e n t s

w a s

c o n d u c t e d t o

d e t e r m i n e

t h e

f a t e

o f

i n f e c t i o u s

a g e n t s

i n

t o i l e t

w a t e r s a f t e r

f l u s h i n g

o f a

t y p i c a l

d o m e s t i c t o i l e t .

T o i l e t

b o w l s

w e r e f i r s t c l e a n e d

a s

d e s c r i b e d

i n

M a t e r i a l s

a n d M e t h o d s a n d

t h e n s e e d e d

w i t h

e i t h e r

a n

o v e r n i g h t

c u l t u r e

o f

E . c o l i o r

MS-2

p h a g e .

I n

b o t h

c a s e s t h e

o r g a n i s m s w e r e

s u s p e n d e d

i n

1 0 0

m l

o f

TSB

t o

s i m u l a t e t h e

p r e s e n c e

o f

o r g a n i c

m a t t e r f o u n d

i n

a c t u a l f e c a l

m a t e r i a l .

A f t e r

t h e

b o w l

w a t e r

w a s m i x e d , a b a s e l i n e s a m p l e

w a s

o b t a i n e d .

T h e

t o i l e t w a s

t h e n

f l u s h e d ,

a n d t h e t o i l e t

w a t e r

w a s

s a m p l e d

f o r r e s i d u a l

o r g a n i s m s .

T h i s

p r o c e -

d u r e w a s

r e p e a t e d

s e v e r a l

t i m e s ,

a n d

t h e r e s u l t s

o f

a

t y p i c a l e x p e r i m e n t

f o r b o t h b a c t e r i a

a n d

v i r u s e s c a n b e

s e e n

i n

F i g .

1 .

A s

a n t i c i p a t e d ,

t h e

i n i t i a l f l u s h e l i m i n a t e d

t h e

m a j o r

p r o p o r t i o n

o f

e x o g e n o u s l y a d d e d

o r g a n i s m s . H o w e v e r ,

a f t e r

r e p e a t e d

f l u s h e s ,

i n s t e a d o f

d i m i n i s h i n g ,

t h e r e

w a s o f t e n

a n

i n c r e a s e

i n t h e

n u m b e r

o f

r e s i d u a l

o r g a n i s m s

d e t e c t e d

i n

t h e

b o w l .

I n t h e

c a s e

o f

b o t h

b a c t e r i a

a n d

v i r u s e s ,

t h e

n u m b e r

o f

o r g a -

n i s m s

i n

t h e

b o w l r e a c h e d a

p l a t e a u

b e l o w

w h i c h

t h e i r

n u m b e r

c o u l d n o t b e

r e d u c e d ,

e v e n

a f t e r

r e p e a t e d

f l u s h i n g .

F r o m

t h i s

e v i d e n c e , i t

a p p e a r e d

t h a t

s i g n i f i c a n t n u m b e r s

o f

b a c t e r i a

a n d

v i r u s e s w e r e

b e i n g a d s o r b e d

t o

t h e

t o i l e t

p o r c e l a i n

a n d t h e n e l u t e d

d u r i n g

t h e

f l u s h i n g

a c t i o n .

T o t e s t t h i s

s p e c u l a t i o n ,

t h e

p r e v i o u s e x p e r i -

ment w a s

r e p e a t e d , a n d , a f t e r

t h e

t h i r d f l u s h ,

T w e e n

8 0 ,

a n o n i o n i c

d e t e r g e n t ,

w a s a d d e d

t o

y i e l d

a

f i n a l c o n c e n t r a t i o n

o f 0 . 1 i n

t h e b o w l

w a t e r .

T h e

s i d e s

o f

t h e

b o w l

w e r e

t h e n

s c r u b b e d

w i t h a

b r u s h , a n d a

s a m p l e w a s

o b t a i n e d

f o r

a s s a y .

T h e

r e s u l t s

o f

t h i s

e x p e r i m e n t f o r

E . c o l i

a r e s h o w n

i n

F i g .

2 . A

1 0 , 0 0 0 - f o l d

i n c r e a s e i n

t h e

b a c t e r i a l

c o u n t

o c c u r r e d a f t e r t h e

T w e e n

8 0

t r e a t m e n t , i n d i c a t i n g

t h a t

b a c t e r i a

w e r e

a d -

s o r b i n g

t o t h e

p o r c e l a i n

s u r f a c e s

a n d c o u l d

b e

e l u t e d

b y s c r u b b i n g

i n t h e

p r e s e n c e

o f a n

e l u e n t

s u c h

a s

T w e e n 8 0 . When

t h e t o i l e t w a s

f l u s h e d

a f t e r t h e T w e e n 8 0

t r e a t m e n t , a l m o s t

a l l

o f

t h e

b a c t e r i a

w e r e r e m o v e d f r o m

t h e

b o w l

w a t e r

A P P L .

M I C R O B I O L .

1 2

- J

I -

w

I - -

z

c r

w

- J

0

0

0

- J

1 1

1 0

9

8

7 -

6

5

4 -

3

0

0

i 2

3

4

5

6

7

NUMBER

OF FLUSHES

F I G .

1 . E f f e c t

o f

f l u s h i n g

o n

r e m o v a l

o f e x o g e -

n o u s l y a d d e d b a c t e r i a

a n d

v i r u s e s t o

t h e t o i l e t b o w l .

T h e

l o g , ,

n u m b e r o f o r g a n i s m s i n d i c a t e d a b o v e

w a s

a d d e d t o

t h e

t o i l e t b o w l

w a t e r , a n d

w a t e r

s a m p l e s

w e r e r e m o v e d f r o m t h e

b o w l

f o r a s s a y

a f t e r

e a c h f l u s h .

L o g , 1

v a l u e s

o f o r g a n i s m s r e p r e s e n t t h e

n u m b e r

p r e s e n t

i n

t h e e n t i r e v o l u m e c o n t a i n e d i n t h e

t o i l e t

b o w l .

S y m b o l s : 0 , MS-2 p h a g e ;

0

E .

c o l i .

( F i g .

2 ) .

I n o t h e r

e x p e r i m e n t s i t w a s f o u n d t h a t

s i m p l e m i x i n g

o f

T w e e n

8 0

i n t o

t h e

b o w l

w a t e r

o r

s c r u b b i n g t h e

b o w l

w i t h

a

b r u s h

w i t h o u t

a d d i t i o n o f Tween 8 0

w e r e

e q u a l l y e f f i c i e n t

i n

t h e r e m o v a l o f

b a c t e r i a f r o m t h e s i d e s o f

t h e

t o i l e t b o w l .

When t h e

same

e x p e r i m e n t

w a s

p e r f o r m e d

w i t h

p o l i o v i r u s o r

MS-2 p h a g e

( F i g .

3 ) ,

a n

i n c r e a s e

i n t h e n u m b e r

o f v i r u s e s

w a s

a l s o

n o t e d

a f t e r T w e e n

8 0

t r e a t m e n t ,

b u t

s u b s e q u e n t

f l u s h i n g r e s u l t e d

i n

o n l y a g r a d u a l

l o s s o f v i r u s

f r o m

t h e b o w l

w a t e r .

T h u s ,

i t

d i d

n o t a p p e a r

t h a t a l l

o f t h e

v i r u s e s w e r e e l u t e d

f r o m

t h e b o w l

s u r f a c e s

b y

t h e

Tween

8 0

t r e a t m e n t . P e r h a p s

v i r u s e s a r e

m o r e

d i f f i c u l t

t o

d e s o r b

f r o m

t h e

p o r o u s

s u r f a c e

o f t h e

p o r c e l a i n

t h a n

b a c t e r i a .

To

d e t e r m i n e t h e n u m b e r o f

b a c t e r i a u s u a l l y

p r e s e n t

i n

t o i l e t s ,

t o i l e t

b o w l s w e r e

m o n i t o r e d

i n

r e s t a u r a n t s ,

s e r v i c e

s t a t i o n s , e t c . T o i l e t s

w e r e

t r e a t e d w i t h Tween

8 0 a n d

a g i t a t e d

t o

e l u t e

b a c t e r i a f r o m

t h e b o w l

s u r f a c e s .

A

s a m p l e o f

b o w l

w a t e r

w a s t h e n

r e m o v e d a n d

p l a t e d

o n

b o t h EMB

a g a r a n d

T r y p t i c a s e s o y

a g a r .

T h e

r e s u l t s o f

t h e s e

e x p e r i m e n t s

a r e

s h o w n

i n

T a b l e

1 .

A e r o b i c

b a c t e r i a

w e r e p r e s e n t a t l e v e l s f r o m

on S e p t em b er 1 0 ,2 0 1 3 b y g

u e s t





4/10


5/10


6/10


7/10


8/10

MICROBIOLOGICAL

HAZARDS

OF HOUSEHOLD

TOILETS

2 3 5

T A B L E 9 .

Number

o f

MS-2

p h a g e

f a l l i n g

o u t

o n

b a t h r o o m

s u r f a c e s a f t e r

t o i l e t

f l u s h i n g

T o t a l

T o t a l n o .

o f PF U E s t i m a t e d

PFU a f t e r

n o . o f

PF U

T i m e

e l u t e d c o r r e c t i o n

o n

f l o o r

V e n t i -

a f t e r f r o m a l l f o r e f -

s u r f a c e

l a t i o n c

g a u z e

f i c i e n c y

a r e a o f

p a d s a

o f

b a t h r o o m

e l u t i o n '

0 - 2

4 , 1 0 7 5 , 1 7 5

3 5 , 4 6 8

C l o s e d

2 - 4

2 4 4

3 0 7 2 , 5 3 2

C l o s e d

4 - 6

0

0

0 C l o s e d

0 - 2

2 0 9

2 6 3

1 , 5 4 0

O p e n

2 - 4 0

0 0 O p e n

4 - 6

0 0

0

O p e n

' R e p r e s e n t s t h e

a v e r a g e o f f i v e

t o s i x e x p e r i m e n t s

f o r e a c h

2 - h

p e r i o d . I n e a c h , a p p r o x i m a t e l y 4

x 1 0

p l a q u e - f o r m i n g u n i t s

( P F U )

o f M S - 2

p h a g e w e r e

a d d e d t o t h e b o w l

b e f o r e f l u s h i n g . E l u a t e

f r o m

e i g h t

g a u z e

p a d s w a s

p o o l e d b e f o r e a s s a y .

T h e

l o c a t i o n

o f

t h e

g a u z e

p a d s

i n

t h e

b a t h r o o m

c a n

b e

s e e n

i n

F i g .

5 .

T h e

a v e r a g e

e f f i c i e n c y o f e l u t i o n w a s a p p r o x i -

m a t e l y

7 9 .

e

c

T h e

v e n t i l a t i o n

o f

t h e r o o m w a s c o n s i d e r e d

c l o s e d

w h e n a l l a i r v e n t s i n t h e

r o o m w e r e s e a l e d a n d t h e

b a t h r o o m d o o r r e m a i n e d

c l o s e d .

T A B L E 1 0 . D e t e c t i o n o f

n a t u r a l l y

o c c u r r i n g

c o l i f o r m s

o n

b a t h r o o m

s u r f a c e s

N o .

o f

a g a r

M a x i -

p l a t e s m u m

No

f

on

S a m -

n o . o f

S u r f a c e

sam-

w h i c h

p l e a

c o l i f o r m s

pc o l i - p o s i t i v e

d e t e c t e d

p l e a

om

p o s i t i v e

o

f o r m s on

a

w e r e

s i n g l e

d e -

p l a t e

t e c t e d

W a l l s

5 4 1 1

2 0

5

F l o o r

1 2 0

3 1

2 6 > 1 0 0

S e a t ,

t o i l e t

7 0 2 7

3 8

1 5

R i m ,

t o i l e t 3 5

1 0

2 8

> 6 0

F l u s h h a n d l e

9 1 1 1

2

B a t h t u b s , s i n k s ,

1 2 5

6

5

>

1 0 0

c a b i n e t s ,

e t c .

a

R o d a c

p l a t e s

o f EMB

a g a r

w e r e

u s e d .

p u b l i c

b a t h r o o m s

were

s a m p l e d

f o r t h e

presence

o f c o l i f o r m s .

T h e r e s u l t s

are

s u m m a r i z e d i n

T a b l e

1 0 .

O v e r

2 0

b a t h r o o m s were t e s t e d

a n d

c o l i f o r m s were d e t e c t e d

i n

a l l ,

i n d i c a t i n g

t h a t

s u r f a c e c o n t a m i n a t i o n i n

t h e b a t h r o o m

i s

com-

mon.

DISCUSSION

C o n s i d e r a b l e

n u m b e r s

o f

b a c t e r i a

a n d

v i r u s e s

were s h o w n

t o

r e m a i n

i n t h e b o w l w a t e r

a f t e r

f l u s h i n g , a n d

e v e n c o n t i n u a l

f l u s h i n g c o u l d

n o t

r e m o v e

a

p e r s i s t e n t

f r a c t i o n . T h i s wa s a t t r i b -

u t e d t o

t h e a d s o r p t i o n o f t h e

o r g a n i s m s

t o

t h e

p o r c e l a i n s u r f a c e s o f t h e b o w l , w i t h

g r a d u a l

e l u t i o n o c c u r r i n g

a f t e r e a c h

f l u s h . T h i s a d -

s o r b e d f r a c t i o n

c o u l d

e x p l a i n t h e h e a v y

b a c t e -

r i a l

a e r o s o l s d e t e c t e d

b y

D a r l o w a n d

B a l e

( 6 )

a f t e r

t h e

s e c o n d

f l u s h

o f

t o i l e t s

s e e d e d w i t h

b a c t e r i a . I n

t o i l e t

b o w l

w a t e r s t e s t e d

b y

u s ,

c h l o r i n e

w a s u s u a l l y

a b s e n t

o r w a s

p r e s e n t

i n

v e r y

s m a l l

a m o u n t s ( < 1

m g / l i t e r ) ,

p r o b a b l y

d u e

t o i t s

r a p i d l o s s

t o t h e

a t m o s p h e r e .

I n

a d d i t i o n ,

o r g a n i c

m a t t e r

i n

t h e

s t o o l w o u l d c o m b i n e

w i t h

a n y f r e e c h l o r i n e

t h a t

m i g h t b e p r e s e n t .

T h u s , a

g r a d u a l b u i l d - u p o f b o t h b a c t e r i a a n d v i r u s e s

i n

t o i l e t s c o u l d

o c c u r

d u r i n g r e g u l a r u s e .

D r o p l e t s p r o d u c e d

b y f l u s h i n g

t o i l e t s

w e r e

f o u n d t o h a r b o r

b o t h b a c t e r i a a n d

v i r u s e s

p l a c e d i n

t h e

t o i l e t

b e f o r e f l u s h i n g .

T h e

a v e r a g e

human

s t o o l

w e i g h s

a p p r o x i m a t e l y

1 0 0

g a n d

c o n t a i n s a

t o t a l

o f

a b o u t

1 0 l 2

b a c t e r i a

( 1 8 ) ,

o f

w h i c h

1 0 i 0

o r m o r e

a r e

c o l i f o r m s ( 1 9 ) . I n i n -

f e c t e d

p e r s o n s , u p

t o

1 0 1

S a l m o n e l l a

( 1 9 )

a n d

1 0 8

t o 1 0 1 S h i g e l l a

( 1 4 )

h a v e

b e e n

d e t e c t e d

i n

t h e

s t o o l .

C o n c e n t r a t i o n s

a s

h i g h

a s 1 0 i 0

S a l m o -

n e l l a

p a r a t y p h i B

p e r

g o f

f e c e s h a v e b e e n

d e t e c t e d i n

c a r r i e r s

( 1 9 ) .

T h e n u m b e r o f

p o l i o -

v i r u s e s

p r e s e n t

i n

t h e s t o o l

o f i n f e c t e d

p e r s o n s

c a n

b e

a s

h i g h

a s

1 0 6 p e r

g o f

f e c e s , g i v i n g

a

t o t a l

o f 1 0 . i n t h e s t o o l

( 1 6 ) .

F o r t h e s e

v a l u e s ,

t h e

n u m b e r

o f i n f e c t i o u s

o r g a n i s m s e j e c t e d

f r o m

t h e

b o w l

w o u l d

r a n g e

f r o m

1 , 0 0 0

t o

o v e r

1 0 , 0 0 0

b a s e d

o n

d a t a

o b t a i n e d i n

t h i s

s t u d y .

O r g a n i s m s

c o l l e c t e d

o n

t h e

g a u z e

p r o b a b l y

r e p r e s e n t

t h o s e

c o n t a i n e d i n t h e

l a r g e r - s i z e d

d r o p l e t s

t h a t

q u i c k l y

s e t t l e o u t o n

s u r f a c e s

i n

t h e b a t h r o o m a n d d o n o t t a k e i n t o

a c c o u n t t h e

o r g a n i s m s p r e s e n t

i n

s m a l l e r

d r o p l e t s

w h i c h

ma y

b e a i r b o r n e f o r c o n s i d e r a b l e

l e n g t h s o f

t i m e .

T h e

d e t e c t i o n

o f c o l i f o r m

b a c t e r i a

a n d

v i r u s e s

f a l l i n g

o u t

o n t o

s u r f a c e s

i n

t h e

b a t h r o o m

a f t e r

f l u s h i n g

i n d i c a t e d t h a t

t h e s e

o r g a n i s m s

r e m a i n a i r b o r n e

l o n g e n o u g h

t o

s e t t l e o n s u r -

f a c e s

t h r o u g h o u t

t h e b a t h r o o m .

T h e

n u m b e r

o f

E . c o l i

d e t e c t e d o n t h e a g a r

p l a t e s i s p r o b a b l y

a

m i n i m a l

v a l u e s i n c e a i r b o r n e b a c t e r i a a r e

d a m -

a g e d

d u r i n g

a e r o s o l i z a t i o n

a n d

b y

e n v i r o n m e n -

t a l

s t r e s s e s , m a k i n g

g r o w t h

o n

s e l e c t i v e m e d i a

m o r e

d i f f i c u l t ( 1 3 ) .

T h e s e

d a t a a l s o d o

n o t

t a k e

i n t o

a c c o u n t

t h e

a c c u m u l a t i o n o f o r g a n i s m s

o n

t h e w a l l s

a n d

o t h e r

s u r f a c e s

o f

t h e b a t h r o o m .

T h e n u m b e r o f

v i r u s e s c a l c u l a t e d t o

b e

f a l l i n g

o u t

o n t o

t h e f l o o r

s u r f a c e

o f

t h e b a t h r o o m w a s

f o u n d t o b e o v e r a

l o g

g r e a t e r t h a n t h a t d e t e c t e d

w h e n

t h e

g a u z e

w a s

h e l d o v e r t h e

b o w l . T h i s

may

b e d u e t o

l a r g e n u m b e r s

o f v i r u s

b e i n g

p r e s e n t

i n

s m a l l e r - s i z e d

d r o p s

w h i c h d o

n o t

V O L .

3 0 ,

1 9 7 5

on S e p t em b er 1 0 ,2 0 1 3 b y g

u e s t





9/10

2 3 6 GERBA,

W A L L I S , A N D

MELNICK

i m p a c t

o n t o t h e g a u z e

d u r i n g

f l u s h i n g .

W h e r e a s

t h e n u m b e r

o f

b o t h

b a c t e r i a

a n d v i r u s e s

d e t e r -

m i n e d

t o b e

i m p a c t i n g

o n s u r f a c e s

w a s

l e s s

w h e n

t h e

b a t h r o o m

d o o r

a n d

v e n t s

w e r e l e f t

o p e n , i t

s h o u l d

b e p o i n t e d

o u t

t h a t

t h e o r g a -

n i s m s

n o t

s e t t l i n g

o u t

i n

t h e

r o o m

u n d e r t h e s e

c o n d i t i o n s

a r e

p r o b a b l y

b e i n g

c a r r i e d

t o

o t h e r

l o c a t i o n s

b y

a i r

c u r r e n t s .

T h e p r e s e n c e

o f

f e c a l

o r g a n i s m s

o n

b a t h r o o m

s u r f a c e s

i s

u n d o u b t e d l y

w i d e s p r e a d ,

a s e v i -

d e n c e d

b y t h e i s o l a t i o n

o f

c o l i f o r m b a c t e r i a

o n

s u r f a c e s

i n a l l

o f

t h e

b a t h r o o m s

s a m p l e d .

H u t c h i n s o n

( 1 2 ) d e t e c t e d

t h e p r e s e n c e

o f S h i -

g e l l a

s o n n e i

o n

b a t h r o o m

f l o o r s

a n d t o i l e t

s e a t s .

He

a l s o

f o u n d

t h a t t h i s

o r g a n i s m

c o u l d

p e r s i s t

f o r

a s

l o n g a s

1 7

d a y s

o n w o o d e n

w a t e r

c l o s e t

s e a t s .

Newsom

( 1 4 )

r e p o r t e d

t h a t

S a l m o n e l l a

s u r v i v e d f o r

1 1

d a y s

a f t e r

d e s i c c a t i o n

w h e n

s u s p e n d e d

i n

e i t h e r t a p w a t e r

o r

f e c e s .

I n

t h i s

p r e s e n t

s t u d y ,

l a r g e

n u m b e r s

o f c o l i f o r m

b a c t e -

r i a

w e r e

f o u n d o n

s e v e r a l

o c c a s i o n s

u n d e r

s h a m -

p o o b o t t l e s

i n b a t h r o o m s ,

w h i c h

m i g h t i n d i c a t e

t h a t r e g r o w t h

o r

p r o l o n g e d

p e r s i s t e n c e

o f

t h e s e

o r g a n i s m s

ma y

o c c u r

w h e r e

o r g a n i c

m a t e r i a l

h a s

a c h a n c e

t o

a c c u m u l a t e .

I n

a d d i t i o n ,

e n -

t e r o v i r u s e s , a s

w e l l a s

m e m b e r s

o f t h e

a d e n o v i -

r u s

a n d

r e o v i r u s

g r o u p s ,

h a v e

b e e n f o u n d

t o

s u r v i v e

d e s i c c a t i o n

o n s u r f a c e s

( 4 ) .

D o s e s o f

l e s s t h a n

1 0 2

S h i g e l l a f l e x n e r i

h a v e

b e e n f o u n d

t o

b e

c a p a b l e

o f

i n i t i a t i n g i n f e c t i o n

i n

ma n ( 9 ) .

A l s o ,

D a r l o w

e t a l . ( 7 )

h a v e

s h o w n

t h a t

t h e

l e t h a l

d o s e o f

S a l m o n e l l a

t y p h i m u r i u m

i n m i c e

w a s

l o w e r w h e n

t h e y

w e r e i n f e c t e d

b y

i n h a l a t i o n r a t h e r

t h a n

i n g e s t i o n .

W i t h

v i r u s ,

h o w e v e r ,

t h e

m i n i m a l

i n f e c t i o u s

d o s e

f o r

h u -

m a n s may

b e a s

l o w

a s

o n e t i s s u e c u l t u r e

i n f e c t i o u s

d o s e

( 1 5 ) .

T h u s ,

i t w o u l d a p p e a r

t h a t

t h e n u m b e r s

o f b a c t e r i a

a n d v i r u s e s

e j e c t e d

f r o m

t h e t o i l e t

a r e

s u f f i c i e n t l y

l a r g e

t o i n i t i a t e

i n f e c t i o n ,

e s p e c i a l l y

i n

t h e

c a s e

o f v i r u s e s .

I n

a

s t u d y

o f

a i r b o r n e


o f

c o x s a c k -

i e v i r u s t y p e 2 1 ,

C o u c h

e t

a l .

( 5 )

d e t e c t e d

o n l y

1

5 0

t i s s u e

c u l t u r e

i n f e c t i o u s

d o s e

p e r

3 . 5

f t 3

( 0 . 1 0

m i )

i n

a b a r r a c k s

i n w h i c h

a e r o s o l

t r a n s -

m i s s i o n

o f

t h e

v i r u s

b e t w e e n

h u m a n s

o c c u r r e d .

I n a n a r m y

b a r r a c k s

i n

w h i c h


o f

a d e n o v i r u s

w a s

o c c u r r i n g ,

a i r

s a m p l i n g

r e v e a l e d

t h e

p r e s e n c e

o f

o n l y

1

5 0

t i s s u e

c u l t u r e

i n f e c t i o u s d o s e

i n 9 2 0

f t 3

( 2 5 . 7 6 m i n )

o f

a i r

( 2 ) .

T h e r e s u l t s

o f

o u r

s t u d y

w o u l d

s e e m

t o i n d i c a t e

t h a t

g r e a t e r

c o n c e n t r a t i o n s

o f

v i r u s

w o u l d

e x i s t

a s

a e r o s o l s

i n

b a t h r o o m s

i n w h i c h

i n f e c t i o u s

m a t e r i a l

h a s

b e e n f l u s h e d .

T h e s p r e a d

o f

v i r a l

d i s e a s e

b y

a e r o s o l s

f r o m

t o i l e t s may

t a k e

o n

a d d e d

i m p o r t a n c e

i n t h o s e

v i r a l

d i s e a s e s

i n

w h i c h

l o w n u m b e r s

o f v i r u s e s

a r e

e x c r e t e d

i n

n a s o p h a r y n g e a l

s e c r e t i o n s

a s c o m p a r e d

t o

t h e

a m o u n t

e x c r e t e d

i n t h e f e c e s .

I n

a d d i t i o n ,

t h e

A P P L . M I C R O B I O L .

o v e r a l l

i m p o r t a n c e

o f e n t e r i c

v i r u s


b y r e s p i r a t o r y

s e c r e t i o n s

i s s t i l l

i n

d i s p u t e .

F o r

e x a m p l e ,

t h e

s p r e a d

o f

p o l i o v i r u s

w i t h i n

f a m i

l i e s

w h e n

p h a r y n g e a l

e x c r e t i o n

o c c u r r e d

d i f -

f e r e d

l i t t l e

f r o m

t h a t f o l l o w i n g

p u r e l y

f e c a l

e x c r e t i o n

( 1 0 ) .

A l s o ,

r e c e n t

s t u d i e s

w i t h

a d e n o -

v i r u s t y p e

4 i n d i c a t e

t h a t f e c a l

s o u r c e s

ma y

b e

m o r e

i m p o r t a n t

t h a n

r e s p i r a t o r y

s o u r c e s

i n

t h e

s p r e a d

o f t h i s

v i r u s

( 1 0 ) .

T h e

s i g n i f i c a n c e

o f

e n t e r i c

v i r u s

d i s e a s e


b y

c o n t a c t

w i t h

s u r f a c e s h a r b o r i n g

i n f e c t i o u s

m a t e r i a l

s h o u l d

n o t

b e o v e r l o o k e d ,

a s

e v i d e n c e d

b y

t h e

r e c e n t

f i n d i n g s

o f

H e n d l e y

e t

a l . ( 1 1 )

o n t h e


o f

r h i n o v i r u s

f r o m

f o m i t e s

t o t h e

h a n d s

a n d s e l f - i n o c u l a t i o n

o f

t h e

e y e s

a n d n o s e .

A d d i t i o n a l

e v i d e n c e

w o u l d

b e

n e c e s s a r y

t o

s u b s t a n t i a t e

t h e

r o l e

o f

a e r o s o l s

i n

t h e e p i d e m i o l o g y

o f d i s e a s e

t r a n s m i s s i o n b y

t o i l e t s ,

b u t t h e

r e s u l t s

o f t h i s s t u d y

i n d i c a t e

t h a t

i t

a p p e a r s

t o

b e

a d i s t i n c t

p o s s i b i l i t y .

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r o u t e

w i t h

S a l m o -

n e l l a t y p h i m u r i u m .

J .

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5 9 : 3 0 3 - 3 0 8 .

8 . D a v i s ,

J .

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R .

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1 9 6 3 . T h e

r e p l i c a t i o n

o f


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I . T r a n s f e r

o f

p a r e n t a l

n u c l e i c

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t o

p r o g e n y

p h a g e .

J . M o l . B i o l . 6 : 2 0 3 - 2 0 7 .

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D u P o n t ,

H .

L . ,

R . B . H o r n i c k ,

M .

J . S n y d e r ,

J .

P .

L i b o n a t i ,

S .

B . F o r m a l ,

a n d

E . J . G a n g a r o s a .

1 9 7 2 .

I m m u n i t y

i n

s h i g e l l o s i s .

I I . P r o t e c t i o n

i n d u c e d

b y

o r a l

l i v e v a c c i n e

o r

p r i m a r y

i n f e c t i o n .

J .

I n f e c t .

D i s .

1 2 5 : 1 2 - 1 6 .

1 0 .

F o x ,

J .

P . 1 9 7 3 .

I n t r o d u c t i o n a n d s p r e a d

o f


v i r a l

p a t h o g e n s

i n

f a m i l i e s ,

p .

4 8 7 - 4 9 3 .

I n

J .

F .

H e r s

a n d

K .

C .

W i n k l e r

( e d . ) ,

A i r b o r n e


a n d

a i r b o r n e

i n f e c t i o n . J .

W i l e y

a n d

S o n s ,

New

Y o r k .

1 1 . H e n d l e y ,

J .

O . ,

R .

P .

W e n z e l ,

a n d J .

M.

G w a l t n e y ,

J r .

1 9 7 3 . T r a n s m i s s i o n

o f

r h i n o v i r u s

c o l d s

b y

s e l f - i n o c u l a -

t i o n .

New E n g l .

J . M e d . 2 8 8 : 1 3 6 1 - 1 3 6 4 .

1 2 . H u t c h i n s o n ,

R . I . 1 9 5 6 . S o m e

o b s e r v a t i o n s

o n t h e

m e t h o d

o f

t h e

s p r e a d

o f s o n n e

d y s e n t e r y .

M o n .

B u l l .

M i n i s t .

H e a l t h

P u b l i c

H e a l t h

L a b .

S e r v .

1 5 : 1 1 0 - 1 1 8 .

1 3 .

K i n g s o n ,

D . 1 9 7 1 .

S e l e c t i v e

m e d i a

i n a i r

s a m p l i n g :

a

r e v i e w .

J .

A p p l .

B a c t e r i o l .

3 4 : 2 2 1 - 2 3 2 .

1 4 . N e w s o m ,

S .

W.

B .

1 9 7 2 .

M i c r o b i o l o g y

o f

h o s p i t a l

t o i l e t s .

L a n c e t i i : 7 0 0 - 7 0 3 .

1 5 . P l o t k i n ,

S .

A . ,

a n d

M .

K a t z . 1 9 6 7 .

M i n i m a l

i n f e c t i v e

d o s e s

o f

v i r u s e s

f o r

ma n

b y

t h e

o r a l

r o u t e , p .

1 5 1 - 1 5 6 .

I n

G .

B e r g ( e d . ) ,

T r a n s m i s s i o n

o f

v i r u s e s

b y

t h e

w a t e r

on S e p t em b er 1 0 ,2 0 1 3 b y g

u e s t





10/10

MICROBIOLOGICAL

HAZARDS

OF

HOUSEHOLD

TOILETS

2 3 7

r o u t e .

J .

W i l e y

a n d

S o n s ,

New

Y o r k .

1 6 .

S a b i n , A . B .

1 9 5 5 .

B e h a v i o r

o f

c h i m p a n z e e - a v i r u l e n t

p o l i o m y e l i t i s

v i r u s e s

i n

e x p e r i m e n t a l l y

i n f e c t e d

human

v o l u n t e e r s .

Am .

J .

M e d . S c i .

2 3 0 : 1 - 8 .

1 7 .

S o b s e y , M.

D . , C .

W a l l i s ,

M .

H e n d e r s o n ,

a n d J .

L .

M e l n i c k .

1 9 7 3 . C o n c e n t r a t i o n

o f

e n t e r o v i r u s e s f r o m

l a r g e

v o l u m e s

o f w a t e r . A p p l . M i c r o b i o l .

2 6 : 5 2 9 - 5 3 4 .

1 8 .

S t a n i e r , R .

Y . ,

M.

D o u d o r o f f ,

a n d

E . A .

A d e l b e r g .

1 9 7 0 .

T h e

m i c r o b i a l w o r l d .

P r e n t i c e - H a l l ,

E n g l e w o o d

C l i f f s ,

N . J .

1 9 .

T h o m s o n , S .

1 9 5 4 . T h e

n u m b e r

o f

b a c i l l i

h a r b o u r e d

b y

e n t e r i c

c a r r i e r s .

J .

H y g . 5 2 : 6 7 - 7 0 .

2 0 .

W a l l i s , C . ,

S .

G r i n s t e i n ,

J .

L

M e l n i c k ,

a n d J .

E .

F i e l d s .

1 9 6 9 .

C o n c e n t r a t i o n

o f

v i r u s e s

f r o m

sewage a n d

e x c r e t a

on

i n s o l u b l e

p o l y e l e c t r o l y t e s .

A p p l .

M i c r o b i o l .

1 8 : 1 0 0 7 - 1 0 1 4 .

2 1 .

W a l l i s ,

C . ,

M .

H e n d e r s o n ,

a n d

J .

L .

M e l n i c k .

1 9 7 2 .

E n t e r o v i r u s

c o n c e n t r a t i o n

on

c e l l u l o s e

m e m b r a n e s .

A p p l .

M i c r o b i o l .

2 3 : 4 7 6 - 4 8 0 .

2 2 .

W a l l i s ,

C . ,

a n d

J .

L .

M e l n i c k .

1 9 6 7 .

C o n c e n t r a t i o n

o f

e n t e r o v i r u s e s

on

m e m b r a n e

f i l t e r s .

J . V i r o l .

1 : 4 7 2 - 4 7 7 .

V O L .

3 0 , 1 9 7 5

on S e p t em b er 1 0 ,2 0 1 3 b y g

u e s t



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Microbiological Hazards of Household Toilets: Droplet Production and the Fate of Residual Organisms