雾霾天,戴口罩真的有用吗?

面对超标的PM2.5,我们不得不开始做些「防护」,比如雾霾严重的时候,戴上口罩。

但这也开始让我们去思考一个问题:口罩真的有用吗?

 

雾霾严重,戴口罩有用吗?

从那时,我已经开始给中国各地数以百计的人做过演讲,分享如何保护自己免受空气污染危害的知识。

在这些演讲活动中,我听到了一些很有想法,也抱持着怀疑精神的人们的质疑。

在这里我想回答这些疑问,因为很幸运的是,聪明又有怀疑精神的科学家们(再加上我这个献身科学的书呆子),已经用实验数据回答了这些问题。

 

 1.  “戴口罩没用,口罩不能过滤那些非常小的颗粒”

怀疑派说:

“最小的颗粒是最危险的。但是口罩这么薄,怎么可能阻挡最小的颗粒呢?”

 

 实验派却说:

爱丁堡大学的研究人员测试了不同种类的常用口罩他们用了柴油发电机来模拟汽车排气装置,向不同口罩排放废气,然后用一个粒子计数器测出有多少颗粒穿透了口罩。

一个重要的细节:他们使用的粒子计数器能够测量到0.007微米的颗粒。所以我们现在讨论的真的是的微小颗粒!

 

首先他们用一个简单的棉质手帕做了测试。我在中国看到一些骑自行车的人会戴着这种手帕。

口罩过滤颗粒物效果对比 棉质手帕

 

结果不是很好,这种棉质的手帕过滤了28%的颗粒。

棉质手帕过滤效果:⭐️

***

下一个测试的是便宜的医用口罩,结果怎么样?

口罩过滤颗粒物效果对比 医用口罩

 

效果还不错,比想象中好很多,过滤了80%的颗粒物!

虽然在密封性测试中它的表现会有些差(继续往下看),但是已经比大部分人们“感觉”的结果好很多了

医用口罩过滤效果:⭐️⭐️⭐️⭐️

***

然后他们又测试了一些骑行用口罩:

口罩过滤颗粒物效果对比 自行车口罩

 

结果发现,大部分的骑行口罩达到80%的阻挡效果。

骑行用口罩过滤效果:⭐️⭐️⭐️⭐️

***

接下来,再测试一些便宜的3M口罩:

口罩过滤颗粒物效果对比 3M

 

这些口罩的都过滤了95%以上的颗粒。效果真的不错!

便宜的3M口罩过滤效果:⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️

 

我们得到的结论是:

即使是非常微小的颗粒,口罩也能过滤掉。

 

好,进入下一个问题。

 

2.    “好吧,就算口罩能够过滤小颗粒,但如果脏空气从口罩边缘溜进去呢?”

 

怀疑派说:

“理论上口罩是管用的,但是这些测试不是在真人脸上做的。所以,当你戴的口罩不能和你的脸完美 贴合时,它们还是没用。”

实验派却说: 

这个问题更难回答,因为你必须在真的戴着口罩的时候测试效果。想要做的这一点,你需要一个非常昂贵的密封性测试仪器

幸运的是,在我好几周的请求下,3M公司终于愿意让我借用他们在北京的实验室。

 

口罩密封性测试 Smart Air聪明空气实验

 

蓝色的管子采集口罩外的空气,白色的管子从口罩内采集空气(密封测试细节)。

Smart Air 聪明空气的创始人Anna,和生活在北京的Richard Saint Cyr医生做了口罩密封测试所以我把我们的数据整理了一下。
这是不同口罩在我们脸上的效果:

 

各种口罩的密封性测试效果对比

你会发现,在我们三个人的脸上,这些口罩的密封效果,都还是不错的。

 

∇ 口罩对大多数人都有用吗?每个人戴口罩的效果都很好吗?

要明确一点:在我脸上做的测试不一定适用于其他人。但是,也有更广泛的实验数据。

香港的研究者测试了22位中国人,结果发现3M口罩在他们脸上平均效果达到了99.5%。这个结果相当于Saint Cyr医生和我的测试中最好的效果了。所以实验数据说明,在中国人的脸上,口罩也可以达到很高的密封性。

 

∇ 贵的口罩=高效吗?

下面的图是口罩测试结果和价格的对比。

各种口罩的效果和价格对比

 

幸好,效果很好的口罩并不需要花很多钱。

 

∇ 口罩可以抵挡气体污染吗?

虽然口罩的测试结果很好,但是要注意:这些测试都是关于颗粒污染的。

市面上大部分的口罩都不能用来过滤二氧化氮(NO2)或者臭氧(O3),所以口罩并不是我们100%的保护伞。

 

 

  3. 有实验证明戴口罩有利于健康吗?

怀疑派说:

“口罩的过滤和密闭效果很好,但真的对健康有帮助吗?”

实验派却说:

这可能是最难回答的一个问题了。但还是可以参考两个很靠谱儿的研究。

研究人员在北京随机分配两组人,分别戴着/不戴口罩在北京中心城区附近不行2个小时,然后测量他们的心率和血压12

北京雾霾天戴口罩与不戴口罩的实验

 

数据表明:戴着口罩的受测者,他们的血压更低,而且心率更有规律。

 

在北京雾霾天,戴口罩与不戴口罩的血压对比

 

所以,针对口罩自身和对我们的保护效果,我们一定要说,戴口罩吧各位!

口罩可以过滤非常小的颗粒,能达到很高的密封性,且有专业研究结果表明戴着口罩有利于身体健康。

这些应该足够让怀疑派们相信,雾霾严重的时候,戴口罩是有用的!

 

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Charlene

Can masks made with coffee filters double lined help? How do they compare with N95 masks?

Ethel - Smart Air

Hey Charlene, we’re working on testing coffee filters and should have a follow-up article out soon!

Mona

Thank you for this thorough post and data. It’s been the most informative out of the 10 articles I just read through on effectiveness of masks.

Heidi

Hi Thomas and Team,

Thank you for sharing this interesting data.

Could you share the specs of the surgical mask you used in your study please? It is the most accessible mask for the general population and there are many different types (e.g. 2ply vs 3ply, BFE vs PFE vs VFE). Many westerners just do not believe they are useful at all for tackling the spread of / preventing catching coronavirus. Your sharing of the specs of the surgical mask used would help clearing the uncertainty that many have.

Many thanks!

Great question Heidi! The surgical mask tested in these experiments was a ‘Weijian’ (稳健)… Read more »

Heidi

Hi Paddy,

Thank you very much for your reply!

Indeed, the US, together with Japan and Korea, probably have the most stringent requirements. On the other hands, the EU standard EN:14683 only specify BFE but no PFE, even though it is similar to ASTM F2100 as claimed by Nelson’s lab (https://www.nelsonlabs.com/en14683-harmonizes-bacterial-filtration-efficiency-and-differential-pressure-with-astm-f2100/). I am based in Europe hence my interested in the specs of your masks 🙂

One more question, are specs of the surgical masks tested here the same as the one from this experiment of yours (https://smartairfilters.com/en/blog/coronavirus-pollution-masks-n95-surgical-mask/?fbclid=IwAR0d3W-g6zl_G9cRygwCYt2J2PAfYYzg1cV9toacjwn6WBTt_mFqbyB1ikE)?

Many thanks!

No problem Heidi, I’m glad the data and info is useful to you! Yes, the specs of the surgical mask tested in that 2nd article you link to are the same. They’re all part of the same fit-test experiment undertaken by Smart Air and Dr Richard Cyr (a doctor in Beijing). Here’s a link to his original test results where he gives the specifications of all the masks. ‘Weijian’ is the surgical mask brand: http://www.myhealthbeijing.com/children/my-personal-fit-testing-heres-the-best-pollution-mask-for-me/

Dion

Can you share how long each of the masks in your test last? I hear the cheaper 3M masks, whilst they are very effective, can only be used once.

Hey Dion, we’ve actually done these tests. We’ve tested an 11 day old mask to see if it lasts, as well as a 20 and 30 day old masks to see if they are still effective. Check out those posts for more information!

samchrisp

Hey Thomas & team,

Richard Saint Cyr says, “The other major issue here is fit: even a small amount of air leaking around the corners makes any mask basically worthless.”
http://www.myhealthbeijing.com/children/pollution-masks-children-n95/

It sounds like you disagree, and you’re saying that even with small air leaks, a good mask is still probably cutting out a decent amount (say 50%) of pollution. Is that right?

Hey Sam, Paddy here – I’ll reply on behalf of Thomas as he’s out running nerdy tes… Read more »