钟晓雯:死磕一下——戴口罩能防雾霾吗

来源:观察者网

2015-12-17 14:15

钟晓雯

钟晓雯作者

科技观察者,独立撰稿人

高血压、吸烟(包括二手烟)、肥胖、糖尿病、高盐饮食、饮食中缺乏水果、环境空气污染、室内空气污染……以上是知名医学期刊《柳叶刀》今年下半年一篇论文中列出的人类十大“杀手榜”。在中国,“过量饮酒”还要排到空气污染之前。

或许因为空气污染是我们唯一无法采取主动的“杀手”,民众对雾霾的焦虑不断攀升。就在本周二(15日),上海空气指数达到305,创下两年内最高值。前些日子北京雾霾红色警报期间,朋友圈中灰蒙蒙照片就没断过。网图里,帝都人民头戴“731日军同款”面罩,一脸生无可恋——那么戴口罩能防雾霾吗?我们索性拿出科学精神,最后一次死磕一下这个问题。

北京公交上戴有“731日军同款”口罩的乘客

当然有用!

要谈口罩有没有用,先要理解口罩阻挡颗粒物的原理。简而言之——见下图。

口罩起到类似筛子的作用,只要颗粒物比筛孔大,就会被挡在口罩外面。不论应对多小的颗粒,我们需要的也只是一把称手的“筛子”。

自PM2.5概念为人熟悉之日起,对各种口罩的测(rou)试(lin)就从未结束。实验设备基本长这样:

口罩被绑在入风口上,通过风机模拟吸入空气的过程,测量通过口罩的空气质量来判断口罩的效果。

第一组实验:用点燃线香烟尘模拟污染物,模拟环境中,PM2.5浓度约为600微克/立方米,使用激光粉尘仪进行检测。得到以下数据:

参加实验的口罩画风是这样的:

咦?怎么只有一个貌似专业的口罩?别急~~第二组实验来了。在30平米的密闭房间里点燃香烟模拟污染物。1支香烟燃尽后,室内PM2.5浓度达到152微克/立方米上下。

这些口罩轮番上阵,得到下列数据。

这还没完,知乎外国网友Thomas Talhelm也饶有兴致地参与了一把,他引用Jeremy Langrish的实验,使用柴油发动机模拟污染源,用到的检测仪能测出直径在0.007微米的颗粒。这组实验中更多样化的口罩成为实验对象。数据分析结果如下——即便是最简陋的棉布手帕,也阻挡住28%的空气污染物。

下一个问题是,口罩密封效果不如实验条件怎么破?上面的外国友人再次献身,做了如下实验,通过测试口罩内外空气质量,验证实际佩戴时的使用效果。

小哥使用的都是立体结构的防颗粒物口罩,看到飙高的柱状图上,相信你已经懂了。类似的实验美国的医生Richard Saint Cyr采用了更常规的口罩,结论也相似。

看了那么多实验(——心疼口罩),不难看出,想要买到完全防不住PM2.5的口罩实在需要人品爆发才行。

有X用?

但常人都不可能长时间佩戴口罩,室内空气质量才是决定健康的主要因素。

室外雾霾条件下,室内空气质量如何?上海同济大学机械与能源工程学院的实验结果如下:

可以看到,一天内不同时间段,室内PM2.5浓度均略低于室外,并且有一定滞后性,总体趋势不容乐观。那么寻常人的一天,会吸入多少颗粒物?佩戴口罩时又能拦截多少颗粒呢?

媒体计算,假设普通人早上8点出门,9点到达办公室,晚上5点下班,6点到家。路上一半的时间在地铁或者其他封闭交通工具里。上班时户外步行30分钟,下班步行30分钟,中午室外活动30分钟。其他时间在办公室或者在家里。吸入的雾霾量,应该是不同活动时长乘以颗粒物浓度——即暴露量。同时假设所戴口罩过滤效率为95%,漏风率为20%。(该媒体在此处有个小bug:上文的实验证明N95口罩漏风率极低,但由于佩戴时间不长,对实验最终结果影响不显著。)

计算得下表。

如果在户外的全部时间戴了N95的口罩,新的暴露值是多少?

可见,戴口罩和不戴口罩对雾霾暴露总值的影响不大。

上述实验仅仅是一个样本,生活中还有各种场合,室内空气质量分分钟可能爆表。在上海环境监测中心工作人员的协助下,我们简单测量了一下室内环境随条件变化的PM10变化情况。

PM10数据固然不能完全等同于PM2.5,但也足以证明——有个烟民在家,什么口罩都没有X用啊。

有用,但你有钱吗?

先不要绝望,毕竟室内环境还是可控的。只要关上窗,把家里和办公室都配上靠谱的空气净化器(此处承接广告),再加上车载空调强大的滤芯,完全可以保障室内空气质量。

——如果你真的有这条件,我们重新回到口罩的问题上。选什么样的口罩最合适?这就牵涉到口罩的制造标准和防护对象。

绝大多是所谓的“防PM2.5口罩”并非为PM2.5而生,他们的诞生是为特殊工种进行劳动防护。在化工、油漆、电焊等行业中,工作环境比重度雾霾天气恶劣地多,对人体有害的颗粒物质直径也小得多。其中最刁钻的是直径在0.3微米的颗粒物,大于或小于这个尺寸都没它那么“作”。正因为如此,过滤PM0.3的效率成为了检验口罩的标准之一。以此得出的实验结果对PM2.5自然也适用。

3M官方网站上给出的口罩分类如下。

你一定留意到“非油性颗粒物”和“油性颗粒物”这一栏,又晕了?

由于城市雾霾普遍认为由二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物构成,而可吸入颗粒物来源多说是来自煤炭燃烧、汽车尾气等排放——也就是说,只要选择可过滤油性颗粒物的口罩就能万无一失。

综上所述,想要保障室外活动空气清新、保护周全,强迫症、处女座、不追求完美会死星人的最佳选择是:一枚KP100口罩。搜索淘宝,这货长这样:

或者是P100系列的口罩,当然也美观不到哪儿去。

价格折衷一些也可以选欧洲标准的FFP3口罩。

以上只是“极致惜命的土豪套装”,其实平时只要用上N95级别的口罩已经足够。只是要注意,过滤效率越高,呼吸阻力越大。

说了那么多,关于口罩有没有用这事儿大家应该都心里有数了。回到开头那个话题,大家不如先把烟戒了、肥减了、重口味改了、多吃点水果,把空气污染之前的几位杀手撂倒了,咱再细细地谈?我去跑步了,拜拜。

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责任编辑:钟晓雯
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