常用口罩对PM2.5的防护效果模拟比对*

2015-04-24张先宝

环保科技 2015年3期

张先宝邱坚陈诚

(1.镇江市环境监测中心站，江苏镇江 212000;2.江苏省环境监测中心，南京 210036)

0 引言

2013年环保部实施GB 3095—2012《环境空气质量标准》新标准，其中增加对空气中PM2.5的评价控制要求，对照新标准，在秋冬季，我国京津冀、长三角、珠三角等地区雾霾天气多发，雾霾天气持续时间长，影响范围广，引起社会各届关注。霾天气主要形成原因是受高浓度细颗粒物(以下简称PM2.5)的影响，大众渐渐认识到 PM2.5对人体健康的危害，增加了防护要求。

PM2.5指空气动力学直径小于或等于2.5μm的颗粒物，也被称为可吸入肺颗粒物。由于PM2.5颗粒粒径小，表面吸附着细菌、重金属等大量有毒、有害物质，且在大气中停留时间长、输送距离远，对人体健康和大气环境的影响非常大［1－4］。医学研究表明，颗粒物直径越小，对人体健康的危害越大，因为直径越小，进入呼吸道的部位越深。10μm直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，2μm以下的可深入到细支气管和肺泡。细颗粒物进入人体肺泡后，直接影响肺的通气功能，使人体容易处于缺氧状态，颗粒物上附着的有害物质也会对人体健康产生影响;并且，这种细小颗粒物一旦吸附在肺泡上，就很难排出，所以这种吸附是不可逆的［5－6］。

而解决雾霾是一项长期而艰巨的任务，现阶段如何做好个人防护成为群众关心的主要问题，因此，多数民众考虑雾霾天如何加强对PM2.5的防护。目前，民众室外对PM2.5防护主要手段为佩带口罩。

空气重污染天气频发引发了多数群众外出佩带口罩，目前市面上口罩品种繁多，如何正确选择PM2.5防护口罩比较困难。为此，笔者拟对多种常用口罩对室外PM2.5防护效果进行全天候模拟试验，以期为群众选择防PM2.5口罩提供一些参考。

1 实验方法与材料

1.1 研究思路及实验方法

本实验首次尝试采用非标方法，在实际环境空气中模拟试验。对市场上比较常见易于购买的5种口罩，利用两台同样的PM2.5监测仪，一台正常监测，一台在切割头的后端增加1层口罩，按每小时同步监测1次的频次，全天24 h测量。将口罩放置于切割器后滤膜前的采样管内，可以针对PM2.5阻挡情况模拟比对，选择不同污染天进行多元化研究，务必尽可能的接近实际。此方法由我站十多年空气自动监测工作经验积累总结而得，该方法优点是可了解真实环境中口罩对室外PM2.5防护效果，缺点是监测仪器泵的气体流速较人实际呼吸的流速大，在口罩全面过滤的情况下，监测结果略低于实际效果，但不影响效果分析。

1.2 实验设施和研究过程

PM2.5监测仪:TH－2000颗粒物监测仪(带DHS补偿)2台、EPA认证的PM2.5切割头2个。在实验之前已经对2台设备进行了性能比测，在同等环境和时间下，2台设备的监测结果误差小于2%(小于5%表明两设备能力相当［7］)，可以用于本实验的监测。性能比测结果见表1。

表1 实验用机性能比测结果

口罩种类:本次研究选择5种常用口罩，具体为普通一次性口罩(无纺布)、3层医用口罩(无纺布)、12层棉纱布口罩(面纱布)、N90口罩(特殊材料)、N95口罩(特殊材料)。

研究地点选择一环境空气监测国控站点，在原有PM2.5自动监测仪旁，加装1台同样型号的 PM2.5自动监测仪，在加装仪器切割头的后端增加1层研究用口罩，同时对当地环境空气中PM2.5进行测量，每一类口罩比对监测24 h。原有PM2.5自动监测仪测量的是空气中PM2.5含量，加装口罩的是经口罩过滤后的 PM2.5含量，两项比较得出口罩对 PM2.5防护效果。

2 结果与讨论

经过6 d的监测，采集得到118个有效数据，实验期间天气及污染状况见表2。按照防护效果为经口罩过滤后空气中 PM2.5浓度与空气中 PM2.5浓度比值的百分比，得到各口罩对PM2.5浓度的防护效果，详见图1和表3。模拟试验结果表明:N95口罩对PM2.5防护效果最好，最高达到了98.57%，平均达到70.98%;N90 口罩对 PM2.5防护效果也不错，最高达到了79.81%，平均达到65.71%;按照空气质量等级评价，经专业防PM2.5口罩能将空气质量提升两个等级。普通纱布口罩对PM2.5几乎没有防护效果，同时还发现，监测初期还出现数据“倒置”现象(即经口罩过滤后的PM2.5监测浓度大于空气中的浓度)纱布层数越多，“倒置”现象越严重。

表2 实验期间天气及污染状况

图1 各类口罩阻挡效率比较

表3 各类口罩阻挡效率

对棉纱布口罩测量会产生“倒置”现象，通过查阅部分资料，以及拆解棉纱布口罩进行分析发现，全新棉纱布口罩内附有少量棉絮状物质，由于采样泵抽力，在实验过程中可能会被吸出来，这个可能是产生“倒置”的主要原因。为了验证这一情况，我们以“倒置”现象最突出的12层棉纱布口罩实验，重新挑选未使用过的12层棉纱布口罩，放入超声波清洗器中荡洗，烘干后重新进行1次实验。12 h的实验结果(表4)显示:12层棉纱布口罩的防护效果在－4.24% ～6.23%之间，平均效果 1.99%，与未清洗前相比，“倒置”现象明显好转，但防护效果仍不明显。