只要有水，水面上就会有气泡漂浮。从站立的水坑、湖泊和溪流，到游泳池、热水浴缸、公共喷泉和厕所，泡沫无处不在，无论是室内还是室外。

麻省理工学院的一项新研究表明，被细菌污染的气泡可以充当微小的微生物手榴弹，破坏并将微生物(包括潜在的病原体)从水中释放到空气中。

在这项发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)杂志上的研究中，研究人员发现，细菌可以影响泡沫的持久性：漂浮在水面上的细菌覆盖的泡沫可以比未污染的泡沫长10倍以上，持续几分钟而不是几秒钟。在此期间，污染泡沫的帽子变薄。气泡越薄，当它不可避免地破裂时，可以释放到空气中的水滴就越多。研究人员估计，单个液滴可以携带多达数千个微生物，每个气泡可以释放数百个液滴。

"我们发现，细菌可以操纵界面，增强自身的水-空气扩散。土木与环境工程助理教授、疾病传播实验室流体动力学主任莉迪亚布鲁瓦说。

布鲁瓦& # 039；该论文的合著者是研究生夏羽普兰。

水里有东西

在过去的几年里，Bourouiba一直在小心翼翼地制作、成像和表征干净和未受污染的气泡，目标是建立一个正常气泡行为的基线。

"在添加细菌等生物之前，我们必须首先了解清洗气泡的物理特性，以了解它们对系统有何影响。布鲁瓦说。

事实上，研究人员首次发现细菌的影响是偶然的。这个团队正在向一个新的实验室转移。在洗牌时，打开一烧杯水。当研究人员在随后的实验中使用它时，结果并不符合团队的预期。

"与典型的清洁泡沫相比，这种水产生的泡沫具有更长的寿命，并且具有特殊的稀薄变化。普兰说。

Bourrouilh怀疑水已经被污染，研究小组很快证实了她的假设。他们分析了水，发现了室内自然存在细菌的证据。

果汁效应

为了直接研究细菌对气泡的影响，该团队进行了一项实验，他们在柱子中填充了水和各种细菌物种(包括大肠杆菌)。研究人员开发了一种系统，通过气泵在柱内一次产生一个气泡来控制每个气泡的体积和大小。当气泡上升到表面时，该团队使用高速成像和一系列光学技术来捕捉其表面和破裂时的行为。

研究人员观察到，一旦被大肠杆菌污染的气泡进入水面，它们自己的表面或帽子立即开始变薄，主要是通过排水和回流，就像融化的巧克力壳一样。这种行为类似于未被污染的气泡。

而被污染的气泡在表面的停留时间比未被污染的气泡长10倍以上。过了一个关键期，充满细菌的气泡开始变薄得更快。Bourouiba怀疑可能不是细菌本身，而是它们分泌的细菌，可以让泡沫保持更长时间。

"细菌是活的，就像生物一样，它们造成废物，废物通常与泡沫的界面相互作用，& quot布鲁瓦说。"所以我们把这个生物从& # 039；果汁& # 039；"

研究人员从他们的分泌物中去除细菌，然后用细菌分泌物重复实验。正如Bourrouilh所怀疑的，只含有分泌物的泡泡比清洁泡泡持续的时间长得多。该小组得出结论，分泌一定是延长泡沫寿命的关键因素。但是怎么样呢？

同样，Bourouiba有一个假设：细菌分泌可能在降低气泡的表面张力方面发挥作用，使它们更有弹性，更能抵抗扰动，最终，更有可能在水面上存活更长时间。她指出，这种行为类似于表面活性化合物或表面活性剂，如用于制作肥皂泡的洗涤剂中的化合物。

为了验证这个想法，研究人员重复了这些实验。这次通过更换常见合成表面活性剂的细菌，发现它们也会产生持续性的气泡，一段时间后也会急剧变稀。实验证实，细菌的分泌物起到了表面活性剂的作用，延长了污染气泡的寿命。

然后，研究人员寻找污染气泡变稀速度急剧变化的解释。在干净的气泡中，盖子变薄主要是排水的结果，因为盖子中大部分的水随着上升的泡沫被排放回液体中。这种气泡持续几秒钟，当气泡变细时，其排水速度变慢。

但如果泡沫持续的时间超过临界时间，蒸发就开始发挥比排水更重要的作用，基本上是把水分子从泡沫帽中切断。研究人员得出结论，如果气泡包含细菌、细菌及其分泌物，气泡将在水面上形成一段时间——足够长，以至于蒸发变得比排水更重要。

随着泡沫帽变得越来越薄，它不可避免地爆裂时喷出的液滴变得越来越小、越来越快、越来越多。研究小组发现，一个含有细菌的气泡可以产生10倍以上的液滴，比使用干净的气泡产生的液滴小10倍，喷射速度快10倍。这相当于几百个液滴，只有几十微米大小，以每秒10米的速度喷出。