颗粒物防护口罩

用于过滤颗粒物的材料有矿物性纤维、天然纤维或合成纤维，滤料纤维将空气中的颗粒物过滤下来的机理有五种，它们可以综合起作用 ，分别是:

惯性撞击和拦截作用对大颗粒影响大，小颗粒更容易受扩散作用影响，综合作用的结果显示存在最具有穿透性的颗粒物粒径(MPPS，参见图6)，即空气动力学直径在0.3微米左右。单独提高流速会使惯性撞击发挥更大作用，使扩散作用降低，MPPS会变小 ，效率下降，气流阻力提高。使滤料纤维带有静电电荷(同时带正、负电荷)，可以在不增加气流阻力的前提下提高过滤效率，尤其是对MPPS的过滤效率。

虽然滤料纤维的材质并不决定过滤效率的高低，但会决定滤料制造工艺，最终影响滤料过滤效率和对气流的阻力。棉布仅能过滤粗颗粒，对气流的阻力也会比较低;玻璃纤维可以制成高效的过滤材料，经常用做布袋除尘器的滤袋，气流阻力比较高，需要借助大的过滤面积来使阻力降低;用作颗粒物防护口罩的滤料需兼顾高的过滤效率和低的气流阻力，受口罩过滤面积小的限制，大多数颗粒物防护口罩会使用以聚丙烯等物质为原料的熔喷纤维为滤料。

许多因素都会影响滤料的过滤效率。为确保颗粒物防护口罩具有足够的防护效果，标准会使用以下最苛刻的测试条件:

在我国，纱布口罩有很长的使用历史，2003年非典爆发期间，纱布口罩曾被用作医护人员的专用防护口罩，当时还制订了为纱布口罩国家标准，由于后期发生大量医护人员受到感染的事件，证明纱布口 罩不能防SARS，最后被N95口罩所替代，纱布口罩的国家标准也被废止。从2013年开始，环保部门开始公布我国各大城市的PM2.5的24小时监测浓度，提高了公众对空气污染的重视程度。在PM2.5浓度超标的日子里，仍会看到很多人外出戴纱布口罩，或各式各样的布口罩及一些一次性口罩来保护自己。这些口罩都不符合专业用防护口罩的标准，使用者对实际应用条件下的过滤效率也不清楚，下面介绍一种简便直观的方法来帮助大家了解。

超声波加湿器产生的水雾粒度在1至5微米范围，用一根粗的软管把普通家用加湿器产生的水雾气流导出来，将纱布口罩包在管子的出口，马上就会看到大量水雾透过口罩(参见图7)，说明纱布口罩对PM2.5，即粒径为2.5微米的细颗粒物的过滤效能很低，不足以提供防护。同样方法也可以用于其他的布口罩和一次性口罩等非专业用防护口罩。应注意，这一方法只用于鉴别低效的口罩，不能用于评判专业用防护口罩的过滤效率。

颗粒物防护口罩俗称防尘口罩。在工作中使用防护口罩保护劳动者的健康属于职业卫生的范畴。作为特种劳动防护用品，国内生产颗粒物防护口罩需要有工业产品生产许可证，产品应符合强制性国家标准GB2626-2006 ，此外，在工作中应用防护口罩还需遵照相关法律规定和标准，企业内应由有专业知识的人员负责管理，对劳动者提供培训 。普通公众使用颗粒物防护口罩防范空气污染，在PM2.5浓度超标的环境佩戴也是可行的，由于是自发性使用，使用者需主动了解产品信息，掌握相关的防护知识，避免错误使用。

识别颗粒物，认识其对身体的危害，是选择呼吸防护措施的第一步。颗粒物也称气溶胶，指空气中悬浮的固态的、液态的或固液混合态的颗粒状物质，是空气污染物存在的一种形态，在不同的语言环境中，受习惯用语的影响，也会用烟雾、烟气、烟尘、尘埃、灰尘、雾气等词语来描述，有些概念比较模糊，不利于对防护作用的理解，有时也容易被误导。2010年，国际标准化组织(ISO)颁布了ISO 16972标准(参见图2) ，这是呼吸防护专业领域使用的术语和定义标准，参照ISO标准对颗粒物的定义和解释，可把概念统一。

ISO标准对粉尘(dust)的定义突出了粉尘的三个特点:1)固态的;2)受机械力作用(如打磨、钻、切割等)由大颗粒破碎产生的; 3)粒度从肉眼可见到光学显微镜下不可见的气溶胶。

产生粉尘的机理比较简单，粉尘成分比较稳定，容易分辨，如煤尘、水泥尘、棉尘和木粉尘等，金属打磨尘是混合物，含有金属、金属氧化物和砂轮磨料等，岩尘则通常含硅酸盐、石英等。在形态上，粉尘有块状、薄片状或纤维状(如织物纤维尘)，有些还呈针状(如石棉尘)。受物料硬度和破碎方式等因素的影响，粉尘粒度分布很广，有些用肉眼就可以看到，在10微米以下的，用肉眼无法分辨的粉尘可以在光学显微镜下观察，更细小的用光学显微镜难以分辨的颗粒(约1~0.5微米以下 )需依靠电子显微镜来观察。图3是一张在电子显微镜下拍摄的煤尘照片，可以看到几组由不同粒度的煤尘所组成的颗粒链，也能看到一些单个的很细小的煤尘，换作光学显微镜观察，就无法看到单个细小的煤尘，而会把粉尘链当作大颗粒的粉尘 ，所以说，把粉尘当作粒径大于1微米的固态颗粒是错误的。

ISO标准将烟(fume)定义为固态的、由物质受热蒸发或气化后再凝结所形成的气溶胶 。形 成烟的方式比较多，例如在焊接和铸造条件下，金属受热会液化甚至气化，气态的金属分子在空气中与氧反应生成金属氧化物，温度降低后凝结成极其微小的固态颗粒，成为焊烟或铸造烟(参见图4)。自然界也存在烟的生成条件，除火山爆发时所喷发的物质中会含有大量的烟以外，在海风作用下，海水泡沫破裂所产生的微小液滴会飘散在空气中，先成为雾，雾的水分蒸发掉后凝结为极其微小的"盐核"。

辨别烟的成分，首先要了解烟的形成条件，否则就会判断错误。由于烟在形成中经常伴随化学反应，随化学反应条件和参与反应的元素不同，烟的成分会不同。烟的颗粒物都非常小，通常在纳米水平，烟在空气中会发生凝并，许多颗粒聚在一起，最终达到接近1微米的粒度(参见图4)。

雾(mist)是悬浮在空气中的液态颗粒。产生雾的机理也很多，如依靠机械力作用，或物质蒸发后的冷凝作用等。喷洒农药或喷漆所形成的一次颗粒--喷雾，就是在机械力作用下产生的;油漆雾由有机溶剂组成，会挥发出有机蒸气，蒸气在温度降低后又会重新冷凝成雾，成为二次颗粒，与此类似，汽车尾气中含有许多高沸点的有机物成分，遇到冷空气时就会凝结成雾状。在冬季，含湿量很高的空气会结雾，而燃煤、燃油排放到空气中的二氧化硫和氮氧化物气体也很容易和水结合形成酸雾;在光照作用下，碳氢化合物和氮氧化物等气态污染物还会通过光化学反应生成光化学烟雾，这些是生成烟或雾的更复杂的过程。

微生物是肉眼不可见或看不清的微小生物体，需要靠光学显微镜或电子显微镜才能看清楚。空气中存在的微生物有很多种类，如植物散发的花粉和孢子。许多人吸入花粉可引起花粉过敏，出现打喷嚏、流鼻涕、流眼泪等症状，还可能有更严重的反应。空气中还存在许多细菌和病毒等致病性微生物，有些就附着在空气中悬浮的其他颗粒物上，随气流运动，可以将疾病传播到很远的距离，肺结核就是由吸入结核分枝杆菌导致的呼吸道疾病，是通过空气传播的。

当口罩用于保护佩戴者，防范空气中的颗粒状污染物时，它必须具备两方面的功能，即足够高的过滤效率，和足够好的密合性，(图8)用于说明在佩戴状态下的口罩防护原理。

颗粒物防护口罩的面罩体是由过滤材料做成的，佩戴者靠自主呼吸克服滤料对气流的阻力，因此专业上称之为自吸过滤式呼吸器。吸气时，口罩内的低气压使气流进入口罩;呼气时口罩内气压高于环境气压，气流通过口罩排出。当口罩滤料符合标准的要求，而且面罩与使用者脸部足够密合时，绝大部分吸气气流会经过滤料过滤，从滤料穿透进入口罩的颗粒物的量是微乎其微的。

防护口罩无法100%地与人脸密合，这受脸型、皮肤光滑程度和是否有毛发垫在口罩下面等诸多因素的影响。密合的口罩只允许少部分气流泄漏进入面罩，但泄漏量会明显大于滤料的穿透量，可以说，戴颗粒物防护口罩所吸入的大部分颗粒物是来自泄漏，所以防护口罩的密合性极其重要，是确保高效滤料发挥作用的关键。为降低泄漏，防护口罩必须设计成立体的结构，靠头带和鼻夹施加一定压力使口罩与脸紧密地贴合。标准对颗粒物防护口罩在佩戴状态下的泄漏有限制性要求，在真人佩戴口罩的情况下测试泄漏量(总泄露率)。

纱布口罩、布口罩和许多一次口罩不仅过滤效率低，口罩也无法与脸部密合，所以不提供呼吸防护。除了明显的、不考虑密合的口罩设计外，有些口罩看起来虽是立体的，但由于固定的带子过于松懈，或者鼻梁处的密封不严，或者按照图9所显示的设计，在口罩内插入的滤材过滤面积小于呼吸区或不覆盖整个呼吸区，气流就会从这些部位泄露或穿透进入口罩，因为，那些部位的气流阻力最低!在图9中，用透明的材料按1:1的比例来呈现一类常见口罩的内部结构，以便能从正面、侧面和下方观察插在布料内层的白色滤片的实际覆盖面积，显示在侧面和下巴区域没有防护到，当用加湿器产生的水雾去穿透口罩下巴的区域时，就会看到水雾穿透口罩，说明在整体上这样的口罩是没有防护效果的(图10)。

虽然许多低效的口罩缺少防护效果，但透气性好，佩戴时不需要密合，戴完后脸上不会留压痕，这些好处会使许多人愿意戴这种口罩，而对颗粒物防护口罩心存芥蒂。改善颗粒物防护口罩的佩戴舒适性，只能以不降低安全防护性能为前提，在口罩上设呼气阀(参见图1)就是一个很有效的方法。呼气阀是一个单向开启的阀门，吸气阶段口罩内的负压使呼气阀自动关闭，呼气时口罩内的正压使呼气阀自动开启，将湿热呼气直接排出，降低阻力，让脸部感觉凉爽，对提高舒适性是很有帮助的。

过滤材料在清洗过程中会受到损坏，使效率下降，也会使口罩变形，增加泄漏。在缺少专用设备对清洗后口罩的防护性能重新检测的情况下，使用者水洗口罩会面临不可控的风险，这在国内外都是禁止的。受到这一制约，防护口罩的设计使用寿命通常为一个工作班(如8小时)，当口罩变脏，带有异味，有破损，或者口罩上积累的粉尘使呼吸阻力上升，感觉明显憋气时，就应整体废弃，更换新口罩，所以这类口罩也被称作是随弃式面罩。

颗粒物防护口罩的应用环境各异，使用人群的习惯或喜好也不同，为满足不同需求，这类产品在设计上各有特点(参见图11)，简要介绍如下:

表1符合GB2626-2006标准的防颗粒物口罩的分类和分级含义以及标识方法

表2美国标准NIOSH 42CFR84对防颗粒物口罩的分类和分级的含义和标识方法

表3欧洲标准EN149-2001对防颗粒物口罩的分级含义和标识方法

2. 是否需要防油性颗粒物:参见表1、表2和表3，典型的油性颗粒物举例见表1下方对KP的注释。

3.医院专用:口罩外表面材料具有阻挡有压力体液喷溅和穿透的能力，满足医用性要求，应符合GB19083-2010。

4. 杯罩式或折叠式:折叠式口罩便于携带，折叠后体积小，便于存放;杯罩式面部空间可能比较大些，面罩不容易塌，是传统设计。

5. 是否带呼气阀:呼气阀可以帮助降低呼气阻力，便于排出口罩内的湿热空气，舒适性更好，更适合高强度作业者使用，或在闷热环境下使用。在做手术过程中禁止使用带呼气阀的口罩。

6. 佩戴方法:口罩设有上下两根带子的为头带式，在左右设两根带子的为耳带式。耳带式设计为迎合亚洲人的佩戴习惯，对发型影响小，但容易使耳根部受压，不如头带式舒适。还有一种颈带式设计，既可以解决耳带对耳朵的压迫问题，又解决头带式口罩需要摘下帽子才能摘口罩的不便(参见图12)。

7. 分号型:如果防护口罩有不同的号型，小脸型或大脸型者可能更容易和口罩密合。

8. 不使用金属部件:绝大多数防护口罩的鼻夹都使用金属，还许多口罩用钉子固定头带，在一些特殊应用环境(如防放射性气溶胶)，在对废弃口罩进行处理时，金属部件可能会增加处理的难度。有些聚合物材料可以用于鼻夹，还可以用焊接方式把头带固定在面罩上，但有可能提高口罩成本。

9. 附带减除异味:在滤料内使用少量活性炭，帮助吸附空气中的一些有难闻味道的、低浓度的气态物质，达到减除异味，提高舒适性的目的，但不增加对颗粒物的防护效果，并可能增加呼吸阻力。

10. 焊接专用:口罩外表使用抗火花烧穿的材料，提高口罩使用寿命，再配上呼气阀和/或增加活性炭层，降低闷热感，并减少吸入焊接中产生的臭氧对呼吸道的刺激。

11. 固定带材质:口罩的固定带都有弹性，除裸露的弹性橡筋外，也可以使用外表有编织物缠绕的橡筋，提高头带在脸部的舒适感。

12. 固定带长度可调:如果头带是可以调节长短的，对大脸型使用者会更加有利，减少头带过紧造成的不适感。

13. 在鼻部设密封垫:有些可改善鼻梁处的密封性，有些还利于吸汗。

14. 带面部密封圈:在口罩内侧贴脸部位增加密封圈(参见图11)，有可能提高密封性，或者便于擦拭、清洁，利于保持口罩卫生，延长使用时间。

15. 颜色:白色最普遍，灰色比较耐脏，也有其他颜色供选择，满足不同喜好。

颗粒物防护口罩和医用防护口罩在权威检测机构进行认证检测过程中，面罩的泄漏率是经过测试的，但由于测试人员数量有限，测试合格并不保证每个使用者都会和口罩有很好的适合性，所以在选配口罩时，使用者需要和口罩做一对一的"适合性"检验。

适合性检验有定性和定量两种方法。定性方法依靠口罩佩戴者对测试用颗粒物试剂的味觉判断口罩的密合性是否合格，比较简单，易于掌握和操作(参见图9)，适用于各类颗粒物防护口罩或医用防护口罩。定量方法使用的设备比较复杂，对操作者的知识和测试条件要求都较高，测试结果是量化的(参见图10)，还可以检验全面具的适合性。GB/T 18664-2002《呼吸防护用品的选择、使用与维护》的附录E对适合性检验有详细的介绍，包括方法的适用性、标准操作程序、合格的检验工具和注意事项等。

如果在工作中需要使用防护口罩，应由雇主向雇员提供适合性检验。雇员每次使用一种新型号的防护口罩时，用适合性检验来判断是否足够密合，以后还要定期重复做(如每年一次)，便于发现体重变化等因素导致的不适合。适合性检验也是非常有效的培训过程，会帮助使用者学习正确佩戴和调整口罩的方法，深刻理解口罩的防护效果。我国对适合性检验虽有标准，但尚未作强制性要求，而在美国、英国等国家，做适合性检验是强制性的。

由于外科口罩不提供呼吸防护，所以口罩在设计时不会考虑和使用者脸部密合，会存在明显的泄漏，这一点可以借助适合性检验来证明，佩戴者在吸气过程中会发现口罩有明显的泄漏，而对于纱布口罩、布口罩以及其他类型的非专业用口罩，也都可以利用适合性检验来帮助了解口罩密合性的重要和差别。

颗粒物防护口罩、医用防护口罩和医用外科口罩都分别有强制性国家标准或行业标准，标准信息参见表1。

表1:我国已发布的专业用防护口罩产品标准

根据GB19083-2010，医用防护口罩设有三个过滤效率级别，分别是95%、99%和99.97%，都只适用于非油性的颗粒物，这符合医院环境防护的颗粒物不具有油性物质的特点。GB2626-2006是颗粒物防护口罩工业产品生产许可证认证管理所依据的强制性国家标准，也有三个过滤效率级别，分别是90%、95%和99.97%，滤料分KN和KP两个类别(参见表2)，这些都与GB19083有一定区别，但两个标准在过滤效率的测试方法方面具有可比性。

表2 GB2626-2006对防颗粒物呼吸器过滤元件的分类、分级和标识要求

除国产的、符合国标的产品，在国内市场上还有许多进口的，符合国外标准的颗粒物防护口罩产品，也可以使用。表3和表4分别对符合美国标准和欧洲标准的产品分类、分级和标识要求做了汇总。根据国家安全生产监督管理局的有关规定，颗粒物防护口罩属于特种劳动防护产品，当在工作中使用时，无论国产或进口产品，都必须符合GB2626-2006，必须有"劳动安全"标志(即LA标志)和认证证书。

表3美国标准NIOSH 42CFR84对防颗粒物呼吸器过滤元件的分类和分级

表4欧洲标准EN149-2001对防颗粒物口罩的分级

戴口罩体现两方面的目的，为保护佩戴者，或为保护环境。戴任何口罩都会阻挡说话或咳嗽产生的唾液飞沫，这对别人或环境是有保护作用的;绝大多数人戴口罩还是为了保护自己，如防范空气中的污染物，或降低一些受传染性的风险，这才是专业用防护口罩的主要用途。在国内外，专业用防护口罩主要以颗粒物防护口罩(过去俗称防尘口罩)、医用外科口罩和医用防护口罩为代表，分别有适用的国家标准或行业标准，产品要经过检测认证才允许在工作中使用。在防护作用和应用方法方面，不同口罩间会存在一些交叉和重叠，各有特点。

颗粒物防护口罩(particlerespirator)的用途是防护空气中悬浮的各类颗粒状的空气污染物，给佩戴者提供呼吸防护。颗粒物防护口罩是应用最广泛的专业用防护口罩(参见图3)

除了在传统的工业和工程建设中使用外，也广泛用于农业、科研和教学，可防护各类矿尘、煤尘、矽尘、铸造烟尘、焊接烟尘、药尘、粮食尘、油雾、酸雾及放射性的气溶胶和生物性气溶胶，也可用于各种空气传播的致病微生物的防护，如结核分枝杆菌或SARS病毒等。

国内外对颗粒物防护口罩都建立了强制性的产品认证标准，如中国的GB2626-2006、美国的42CFR 84和欧共体的EN 149-2001等【】。由于标准会对产品的防护级别有不同的要求，为便于使用者选用和政府的监管，这些标准都要求在口罩表面和包装中，对防护或过滤效率级别做明确的标识，并提供产品的认证信息，便于核查。标准会通过两个最关键性的技术指标，即颗粒物的过滤效率(体现于口罩的过滤材料)和口罩与佩戴者脸部之间的密合性(体现在口罩的设计结构和固定方式的可靠性)，来规范防护口罩的基本安全防护性能;标准也会对呼吸阻力加以限制，避免阻力过大对使用者健康产生不利的影响。

N95口罩特指在美国经过美国国家职业安全健康研究所(NIOSH)认证的，防护级别为N95，效率达到95%的颗粒物防护口罩。一些N95口罩获得了美国药监局(FDA)的许可，满足医用的特殊性要求，作为医用的N95口罩在手术中使用。在2003年SARS爆发时，N95口罩变得非常知名，许多美国以外的企业，包括中国的企业，都去申请NIOSH的认证，认证合格的产品会标注"NIOSH N95"的字样，但也有一些厂商，借N95的名气为自己的产品做宣传，自行将"N95"做成商标，或变成自己产品的名称，误导消费者，这是错误的和不规范的行为。在我国的产品标准中，都不以"N95"作为防护级别的标识，为的就是便于和进口产品区分，防止混淆。

医用外科口罩(surgical mask)是医务人员在有创操作过程中所佩戴的，为接受处理的患者及实施有创操作的医务人员提供防护，阻止血液、体液和飞溅物传播的口罩。在我国现有医疗器械管理体系 中，医用外科口罩属于II类医疗器械，生产商应具备医疗器械生产许可证，产品应有医疗器械产品注册证，必须符合医药行业标准YY0469-2004()，在口罩的包装和使用说明中，会对产品类别做明确的说明。

可以认为，医用外科口罩的用途是在Paul Berger所发明的口罩应用的基础上发展起来的，不仅用于保护手术中的患者，也增加了对医护人员的一些保护作用。YY0469-2004标准通过规定口罩的尺寸大小和测试口罩对大颗粒细菌的过滤效率(细菌过滤效率)，来体现口罩对口罩佩戴者产生的飞沫的阻挡作用，用具有一定压力的合成血喷溅测试，对口罩阻挡体液瞬时渗透导致传染的作用进行评价。

图4显示的是几种常见的外科口罩式样，有些和颗粒物防护口罩也有几分相像。国内外的外科口罩标准对口罩与佩戴者面部之间的密合性都没有要求，因为外科口罩不用于预防经空气传播的疾病，对佩戴者不提供呼吸防护，这是它和医用防护口罩的主要区别。

医用防护口罩同时具备了外科口罩和颗粒物防护口罩的防护性能，是在医院中使用的，能过滤空气中的颗粒物，并阻隔飞沫、血液、体液和分泌物的防护口罩，也属于II类医疗器械产品，必须符合国家强制性标准GB19083-2010。

第一版的GB19083是2003年SARS爆发期间紧急制订的，2010年对旧版标准做了修订。GB19083对口罩的过滤效率和密合性都有明确要求，在这一点是和GB2626-2006类似的;医用防护口罩同时也是外科口罩，因此不允许设置呼气阀，避免佩戴者产生的飞沫经呼气阀排出污染手术创面;

许多医用防护口罩外表使用图5所示的蓝绿色，这只是医疗行业的一个习惯，而口罩外表面的材料会对体液喷溅有阻隔作用，在这方面，非医用的颗粒物防护口罩通常都不会考虑。

表面上看，一次性口罩和医用外科口罩很难区分。医院内专用的一次性口罩(图6)属于I类医疗器械，产品有医疗产品注册证，医药行业对这类产品没有标准，生产企业只依据企业标准生产。医用一次性口罩没有阻 挡体液喷溅的防护功能，对飞沫的过滤效能也不确定，不能用于手术操作。

一次性口罩使用无纺布材料制作，非常轻薄，佩戴时不需要和脸紧密贴合，对气流阻力很低，佩戴舒适性很高，也很便宜，通常在用过后就被丢弃，广泛用于食品加工和一些电子器件的生产，可防止操作工对食品或工件的污染;在医院，医护人员会给呼吸道传染病患者提供一次性医用口罩，供他们进出公共区域时使用，可帮助降低疾病传播的风险。随着公众对防护流感的意识加强，有越来越多的人已经认识到，当自己得了感冒，或传染流感后，佩戴一次性口罩可减少将疾病传染给家人和同事的风险，是值得提倡的。

目前市场上常见的两种产品是有机物异味减除的口罩(参见图7)和酸性气体异味减除的口罩(图8)。专业用的异味减除口罩首先是颗粒物防护口罩，能和脸部密合，滤料内的少量活性炭吸附剂可吸附一些低浓度的、无害的，但会让人感觉不舒适的气态物质，对一些腐败物质散发的臭味儿，或有些胶水散发出难闻味道会有一定的效果。由于这类口罩只用于无害的环境，所以也不需要用标准对异味减除效果做具体的要求，全凭佩戴者的主观感觉，使用者可以用一些安全的有机液体(如食用白醋，即高纯度醋酸，或医用酒精)来鉴别有机物异味减除的效果。

使用者应仔细阅读异味减除口罩的使用说明，确定适用性。有机物异味是指常温、常压下为液态的有机物所挥发出来的有味道的有机物，这类有机物的沸点会高于室温，所以有机异味减除的口罩对甲醛是不适用的。甲醛的沸点是 -19ºC，福尔马林是甲醛的水溶液，并不是液态的甲醛，和甲烷一样，甲醛也属于有机气体，普通的活性炭对有机气体是没有什么过滤效果的，只能使用专防甲醛的防毒面具。当有异味儿的环境中气态污染物的浓度超过了健康标准时，就不能使用异味减除口罩了，应选用防毒面具。