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你买的口罩达标了吗?看看实验怎么说?

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  伴随着供暖季到来之后越来越频繁的雾霾天气,由国家质检总局、国家标准化管理委员会发布的《日常防护型口罩技术规范》已从2016年11月1日起正式实施。新国标落地前,很多口罩以“过滤效率”来表示其防雾霾性能,且常常自称“过滤效率达90%以上”。实际上,“过滤效率”并不能完全反映口罩的防护能力。即使滤芯的过滤效率真的能达到99%,如果口罩与面部接触部分的密封性不好,其防护能力也要大打折扣。因此,新国标对口罩性能的规定使用了“防护效果”这样的综合指标,以“佩戴口罩后吸入体内的空气质量”这种直观效果来界定口罩的性能。

  不过,新规虽然明确了防护效力等方面的标准,给企业提供了技术规范、也便于消费者更加精准地选择适合的口罩,却不针对旧款口罩进行淘汰。那么,这些没有被淘汰的旧口罩能否经受得住新标准的考验呢?北京科技报社记者独家走访了国家劳动保护用品质量监督检验中心(北京),实测了口罩的防护效果。

  实验时间:

  2016年11月8日上午10点

  实验地点:

  国家劳动保护用品质量监督检验中心(北京)

  实验目的:

  通过模拟实验,了解口罩防护性能检测的全过程,并确定样本口罩的防护效果。

  实验指导:

  刘基 博士

  实验器材:

  3种防霾口罩(一次性口罩、呼吸阀口罩、头戴式无呼吸阀口罩)、仿人呼吸机、仿人头部模型、防护效果试验仓、气溶胶发生装置、2个气溶胶浓度检测装置。

△3种你可能使用过的防霾口罩,猜猜哪种防护效果最好?

  实验步骤:

  1. 用气溶胶发生装置给防护效果试验仓输入一定量的测试介质,模拟典型的雾霾天气。仓内颗粒物的浓度近似PM2.5的浓度。

△气溶胶发生装置可以向试验仓中输入测试介质

  2. 通过仿人头部模型和仿人呼吸机可以模拟正常人的呼吸状态。

△防护效果试验仓、仿人头部模型与仿人呼吸机

  3. 当给头模佩戴上口罩后,通过气溶胶浓度监测装置,就可以分别测出吸入人体气体的PM2.5浓度(即口罩内的PM2.5浓度)和环境中的PM2.5浓度。不过,试验中首先要做一个不戴口罩的对照实验。理论上,下图中两个监测设备上的数据应完全一致,但防护仓内气溶胶气体分布不均可能会导致轻微的差别。

  △不戴口罩的对照试验,两个气溶胶浓度检测装置分别用于测量仓内环境和吸入鼻腔的颗粒物浓度

  4. 在各设备正常的情况下,实验员进入防护效果试验仓,给模型头部先后带上三款防护口罩,随后记录气溶胶浓度监测装置上的数据。

△戴上测试口罩(带呼吸阀)后的头部模型

△刘基博士在防护效果实验仓内给防人头模带防护口罩

  5. 通过对比头部模型吸入的PM2.5浓度和试验仓环境中的PM2.5浓度,就能得到口罩的防护效果。

  具体计算公式是:“防护效果”=1-口罩内PM2.5浓度÷环境中PM2.5浓度

  实验结论:不同材料、不同款式的防护口罩,防护效果差异很大。

  新国标中D、C、B、A各级口罩对应的防护效果分别为不低于65%、75%、85%、90%。但本次测试中“实验样本一”——一次性口罩的防护效果只有28.8%,明显低于最低防护效果65%,说明这款口罩基本起不到防护的作用。

  实验样本二:带呼吸阀的口罩防护效果是85.9%,防护效果相对较好,防护效果为B级,适合严重污染天气佩戴。

实验样本三:头戴式无呼吸阀门的口罩防护效率75.6%,防护效果属于C级,适合在重度污染天气下佩戴。

  补充说明:

  在做实验时,气溶胶浓度应该在20-30毫克每立方米。同时,要在测试过程中气溶胶浓度变化低于10%的条件下稳定测试1个小时、选取测试过程中的最小值,才能准确测算口罩防护效果。“选取最小值”,通俗的理解就是口罩内部进入颗粒物最多时的数值,这也代表了口罩最低的防护能力。为何不是选平均值测算?因为在呼吸的过程中,一些颗粒物会吸附在口罩上,随着口罩的使用时间加长,这些颗粒可能就会影响口罩的防护能力。本次实验只选取了三款口罩一瞬间的数据进行测算,只能供读者参考,并不能代表该款口罩最准确的防护效果。

  不过,一般日常空气中PM2.5的数值最高也不超过300-500微克每立方米,而本次实验防护仓内的浓度是日常的50-100倍。正因如此,在防护仓测试口罩防护能力1个小时,就相当于在实际雾霾天气里暴露50-100个小时。本实验中测试合格的口罩,在实际生活中佩戴是非常安全的。

  实验思考:

  1. 对口罩进行全方位测试

  值得指出的是,未来所有明确按照《规范》新国标生产的口罩,上市之前除了和本次实验一样需要测试“防护效果”外,还需要其他更多严格的相关测试。比如:由于人体呼出的是一个高湿的气体,因此为了检测口罩对环境的抵抗能力,吸入气体还需要经过高温、高湿度的预处理过程;针对大气污染物中的油性和固体颗粒物,还要分别使用油性介质和盐性介质(氯化钠)进行测试;对于口罩本身的pH值、甲醛残留等参数也需要检测。

  △新国标除了颗粒物过滤标准,还有其他严格的安全要求(图片由中国产业用纺织品行业协会提供)

  视野指标:考虑到佩戴者在行走中需要随时观察路面情况(如路面是否平整、有无路障和台阶等),新国标规定了口罩下方视野不能低于60°,以避免鼻梁部位设计过高而影响视线。

  △大型视野计。模型的双眼实际上是发光的灯泡,给模型带上口罩后,便可测算口罩对光的遮挡程度

  pH 值指标:考虑到口罩要与面部接触,pH值过高或过低都可能造成人体的不适,因此规定了pH 值范围应为4.0-8.5。测试时,检验员首先取少量剪碎后的口罩样本,在100毫升的去离子水中振荡浸泡2个小时后取出一定量的浸泡液,用台式pH计测试。

  △台式pH计,可测口罩的pH值。

  甲醛指标:甲醛对人体的危害早已广为人知。新国标中要求,防护口罩的甲醛含量小于等于20mg/kg。测试时,检验者同样要先制备口罩萃取液,用乙酰丙酮显色,再用分光光度计测定显色后溶液的吸光度值,计算甲醛的含量。

  △分光光度计,可测甲醛含量。

  实验思考2:买到了新国标,就可以放心出门了吗?

  指导实验的刘基博士表示,目前的防霾口罩主要起到过滤颗粒物的作用,至于是否能防护臭氧等其他空气污染物还需要再测试。一般来说,气体与颗粒物防护是两个不同的机理。对于颗粒物,通过阻隔、碰撞、吸附等手段就可以防护。气体分子的粒径更小,难以通过阻隔和碰撞机理去除。

  △空气污染物不只是可被过滤的PM2.5(来源:北京市环境保护监测中心11月10日18时监测数据)

  不过实际上,目前的空气质量监控参数中,二氧化硫、氮氧化物等气体对人体虽然有危害,但是这些气体的浓度常常很低且没有超过各国公认的人体暴露限值,因此这些气体对人体的危害还不显著,可以先不考虑。在当前的环境下,我们更需要关注的,还是颗粒物对健康的危害。

  (文并摄/记者 李荔)

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标签: 雾霾 空气污染物