原标题:实验证明戴合适的口罩的确能防霾,真不是心理安慰
Hi there! This is Thomas.我不是空气污染专家,但是我住在北京的时候开始担心空气污染对我身体健康的影响,所以我开始研究防护措施。
口罩有科学依据吗?我把这个问题分成三个更小的问题:
1. 口罩能捕捉那些特别小的颗粒吗?
有一位叫 Jeremy Langrish 的科学家发表了科学研究(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2662779/)。为了模仿街边的空气污染,他用了柴油发动机,然后让它的排气穿过不同的口罩。我做了一个非常非常专业的解释图:
最后用了一个检测仪看看出来的空气有多少颗粒物。他的测试仪能测到 0.007 微米的颗粒,比 2.5 微米小多了(他用的是 TSI 3022,比我的专业多了)。
他先测试了简单的棉布:
结果不太好,只捕捉了 28% 的颗粒。
后来他测试了普通的医用口罩:
很多人说这种口罩没用,但是科学测试发现能挡住 40-80% 的颗粒。在这次测试挡住了 80%;在密封测试,效果测试是 40-60%。
后来他测试了不同的自行车口罩:
自行车口罩也还行,差不多 80%。
后来他测试了简单的 3M N95 口罩:
结果都是 95% 以上。
结论:口罩能捕捉特别小的颗粒。
2. 实际戴上口罩的时候,是不是密封性不好,所以没用?
我听说很多人这么说:就算口罩能捕捉颗粒,我们戴上的时候密封性太低了,所以没用。其实我们不需要听别人瞎猜,我们可以看看测试。这种测试有点复杂因为需要特殊的机器让我们戴的时候做实时测试。幸亏我有机会做!
这样的测试能看到实际戴上的时候口罩里面和外面有多少颗粒。这种机器能测到 0.01 – 1 微米颗粒。
不错!我常用的 9332 口罩挡住了 99% 以上的颗粒!
来自美国的医生 Richard Saint Cyr 医生也做过这种测试。他的结果跟我的差不多:
结论:实际戴上的时候,口罩能挡住 90% 以上的颗粒。
自己戴上的时候,注意哪款最贴脸,适合自己的脸型。
3. 戴口罩对我们身体健康有帮助吗?
上面的科学家 Jeremy Langrish 也做了跟身体健康有关的实验。他让一部分人在北京走路:
有一次戴口罩,有一次不戴口罩。戴的是上面测试的 8812 型号,很简单的 3M 口罩。他们走路的时候,身上有机器记录心率、血压什么的。结果戴口罩的时候,心率更有规律(heart rate variability)而血压更低:
结论:戴口罩对我们身体有帮助。据我所知,这种实验不多,但是至少有一次实验说明戴口罩有实际作用。我希望科学家能做更多的这种实验。
所以下次遇到人说口罩没用,你可以跟他们说你看了科学研究,口罩确实有用!
Breathe safe!
上面的外国哥们用实验回答了有没有用,但是既然你要的是科学依据,那我告诉你为什么有用~
先上结论:
当颗粒非常微小的时候,物理的阻隔(类似与筛孔)将对颗粒物的去除几乎没有任何作用
这里的起作用的是颗粒物在通过滤层时,在布朗扩散,滤层拦截,惯性碰撞、重力沉降等等效应下,被过滤层所吸附了
你以为过滤是这样的:
但其实,过滤是这样:
这是一个柴油车的颗粒物过滤装置,这上面的孔很大的。多大,肯定比PM2.5平均直径(2.5um)大
过滤的时候,被过滤下来的物质会生成沉积层(cake),可以增强过滤效果。所以说口罩变脏过程中,过滤效果会变好
当颗粒非常微小的时候,物理的阻隔(类似与筛孔)将对颗粒物没有任何作用。而起作用的是及其微小的颗粒物在布朗扩散(颗粒物的无规则运动),拦截(来不及随着气流改变方向,正好撞上),碰撞(这里特别注意湍流的影响,比如说圆柱扰流的影响)、重力沉降等等过程中,撞上了过滤层的物质,被吸附了
为什么能够被吸附?各种微观的力起作用啦,主要是范德华力,别小看这个力,这个力对于细颗粒来说很大的,由于颗粒物本来就小,基本上撞上就会 aggregate,当然,可能还有电磁力等等
最最极端一个例子,用一个吸管吸空气,当吸管够长,气流够湍,有可能你一点颗粒物都吸不到哦
Anyway,这个学科属于气溶胶动力学(Aerosol Mechanics)
没啥参考文献,推荐这个网址,内容还不错:Aerosol Mechanics
图 234 是上学时候做的 ppt。随便取用~
客官,这篇文章有意思吗?
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