PM2.5日用防護(hù)口罩檢測技術(shù)探討

葉翔宇++楊志清++王倩++金環(huán)++韓高鋒

摘要：

本文以國家強(qiáng)制性口罩檢測標(biāo)準(zhǔn)GB 2626—2006《呼吸防護(hù)用品 自吸過濾式防顆粒物呼吸器》為主要依據(jù)，結(jié)合美國NIOSH 42CFR84—1995和歐洲EN 149—2001口罩檢測標(biāo)準(zhǔn)，與口罩檢測實(shí)踐中的思考，對(duì)口罩分級(jí)方式、預(yù)處理?xiàng)l件、過濾效率測試、呼吸阻力測試、泄漏性測試及檢測儀器等標(biāo)準(zhǔn)中的檢測技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行探討，并對(duì)將來日用、工業(yè)專用等口罩標(biāo)準(zhǔn)的制修訂提出建議。

關(guān)鍵詞：口罩分級(jí)；預(yù)處理；負(fù)載過濾效率；呼吸阻力；品質(zhì)因子；泄漏率

1 引言

在霧霾壓城的背景下，我國PM2.5防護(hù)口罩市場正處于爆炸性增長時(shí)期。與之相對(duì)的，則是口罩產(chǎn)品虛假宣傳現(xiàn)象突出，質(zhì)量參差不齊，價(jià)格相差懸殊，消費(fèi)者不知該如何選擇合適的產(chǎn)品。

我國與口罩相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要有：GB/T 12903—2008《個(gè)體防護(hù)裝備術(shù)語》，GB/T 18664—2002 《呼吸防護(hù)用品的選擇、使用與維護(hù)》，GB 2890—2009 《呼吸防護(hù) 自吸過濾式防毒面具》，GB 2626—2006 《呼吸防護(hù)用品 自吸過濾式防顆粒物呼吸器》，GB 19083—2010 《醫(yī)用防護(hù)口罩技術(shù)要求》，YY 0469—2011 《醫(yī)用外科口罩》以及YY/T 0969—2013 《一次性使用醫(yī)用口罩》等。目前在市面上銷售的PM2.5防護(hù)口罩性能判定主要依據(jù)GB 2626—2006《呼吸防護(hù)用品 自吸過濾式防顆粒物呼吸器》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，它由國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局提出，歸口于個(gè)體防護(hù)裝備標(biāo)委會(huì)，其目的是為了防止工人受到塵肺病等呼吸性侵害，屬于工業(yè)專用防塵口罩范疇。我國口罩標(biāo)準(zhǔn)制定主要參考了美國標(biāo)準(zhǔn)NIOSH 42CFR part 84-1995，ISO也正在開展呼吸器全球標(biāo)準(zhǔn)化工作。歐美口罩標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)的也是在惡劣工作環(huán)境下的勞動(dòng)者防護(hù)，而不是日常使用。我國尚沒有針對(duì)普通民眾日常使用防霧霾口罩的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，正在審定的有國家推薦性標(biāo)準(zhǔn)《日常防護(hù)型口罩技術(shù)規(guī)范》和行業(yè)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)《PM2.5防護(hù)口罩》，歸屬于產(chǎn)業(yè)用紡織品領(lǐng)域，具體要求應(yīng)根據(jù)中國各地區(qū)實(shí)際污染現(xiàn)狀來確定。

2 口罩檢測技術(shù)

2.1 口罩分級(jí)

不同國家口罩分級(jí)方式如表1所示。

我國PM2.5濃度普遍在100?g/m3～200?g/m3之間，嚴(yán)重時(shí)為500?g/m3，極少數(shù)極端情況可到1000?g/m3，GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定PM2.5的一級(jí)日平均濃度限值為35?g/m3，二級(jí)日平均濃度限值為75?g/m3 [4]。假設(shè)口罩與臉部密閉良好不發(fā)生泄漏情況，理論上KN95口罩可將霧霾爆表PM2.5濃度500?g/m3，過濾為PM2.5濃度25?g/m3的優(yōu)質(zhì)空氣吸入體內(nèi)，而KN100口罩可將PM2.5從1000?g/m3過濾到0.3?g/m3。對(duì)生產(chǎn)過程中的工人粉塵防護(hù)，因接觸的粉塵濃度很高，必須對(duì)過濾效率嚴(yán)格要求，不過這是在犧牲呼吸舒適性的前提下得到的。在日常使用中，建議對(duì)KN類口罩的分級(jí)范圍可更廣一些，但對(duì)呼吸舒適性要求提高。對(duì)KP類口罩，因廚房油煙初始濃度較高，佩戴時(shí)間短，過濾效率還須嚴(yán)格要求。也可參考?xì)W洲標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)檢測非油性和油性顆粒物過濾效率，并對(duì)日常使用和廚房使用等不同情景加以區(qū)分。

2.2 預(yù)處理

過濾效率、泄漏性、呼吸阻力等檢測項(xiàng)目，需對(duì)部分口罩樣品進(jìn)行預(yù)處理，不同項(xiàng)目對(duì)樣品數(shù)量要求有所不同，預(yù)處理?xiàng)l件類似。以過濾效率檢測為例，表2列舉了不同國家口罩預(yù)處理?xiàng)l件。

可以看到，國標(biāo)的預(yù)處理步驟就是美標(biāo)與歐標(biāo)的組合。在空氣過濾器檢測中，歐洲EN 779—2012條款規(guī)定，將濾材浸漬在異丙醇中完全消除靜電后再來檢測過濾性能[5]。實(shí)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將過濾效率超過95%的聚丙烯駐極熔噴無紡布在異丙醇中浸沒30min后取出置于通風(fēng)櫥中的防靜電平板上晾干，24h干燥消除靜電后再次測試，發(fā)現(xiàn)過濾效率降到50%，而過濾效率在90%的無紡布樣品消除靜電后，過濾效率降到35%。可見PM2.5防護(hù)口罩過濾性能的關(guān)鍵在于濾材經(jīng)駐極處理后對(duì)亞微米顆粒物的靜電吸附作用，建議在國標(biāo)中加入濾材靜電性能相關(guān)測試。

醫(yī)用防護(hù)口罩過濾效率檢測，參照GB 2626—2006進(jìn)行，預(yù)處理?xiàng)l件為在高溫干燥環(huán)境和低溫環(huán)境中放置[6]，而醫(yī)院中常用75%酒精消毒，空氣中酒精味道較重，為醫(yī)護(hù)工作者的健康考慮，醫(yī)用防護(hù)口罩需考慮乙醇蒸氣對(duì)口罩濾材靜電衰減和過濾效率的影響，建議除了中溫高濕預(yù)處理外，還需引入低濃度乙醇蒸氣預(yù)處理。

口罩過濾效率是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，為選取所有測試樣品中最低過濾效率為實(shí)測值進(jìn)行判定，建議可借鑒美標(biāo)，對(duì)所有口罩樣品進(jìn)行中溫高濕預(yù)處理。

2.3 過濾效率

2.3.1 顆粒物性質(zhì)與測試流量

口罩產(chǎn)品核心過濾材料多為聚丙烯駐極熔噴無紡布材料，其由聚丙烯纖維無規(guī)堆砌而成。單纖維對(duì)顆粒物的過濾有重力沉降、攔截、慣性碰撞、擴(kuò)散、靜電吸附等作用，對(duì)亞微米顆粒物，主要靠擴(kuò)散和靜電作用。若將纖維設(shè)想為孤立圓柱體，流場為黏性流，可單獨(dú)計(jì)算不同作用下的理論過濾效率，用串聯(lián)模式來考慮綜合過濾效率，發(fā)現(xiàn)存在一過濾效率最低值，其顆粒物動(dòng)力學(xué)直徑在0.3 ?m左右[7]。表3為不同國家用于口罩過濾效率檢測的顆粒物性質(zhì)，以此粒徑分布的高濃度顆粒物作為檢測介質(zhì)，可保證口罩實(shí)際過濾效果不低于實(shí)驗(yàn)室測試最低過濾效率。檢測過程中，每個(gè)樣品的過濾效率測試結(jié)果應(yīng)始終符合標(biāo)準(zhǔn)的過濾效率要求。

國標(biāo)對(duì)顆粒物性質(zhì)的規(guī)定參照美標(biāo)，為保證測試過程中儀器運(yùn)行良好，建議將測試環(huán)境溫度控制在（25±5）oC，對(duì)環(huán)境濕度可不做要求，因?yàn)閮x器所需的高壓氣體已預(yù)先經(jīng)過除水干燥處理，而在檢測過程中氣溶膠發(fā)生器與檢測組件均處于密封狀態(tài)。

中美標(biāo)準(zhǔn)測試流量為85 L/min，若有多重過濾元件，則按比例降低測試流量，歐標(biāo)測試流量為95 L/min。職業(yè)人員在中等勞動(dòng)強(qiáng)度下的平均通氣量為30L/min，人呼吸時(shí)氣流速度呈正弦波狀，吸氣峰值流量為其2.5～3.9倍，采用峰值呼吸量作為過濾效率檢測流量，可模擬最壞使用情況[8]。普通民眾在以2.5km/h速度步行時(shí)，通氣量為20L/min，平靜狀態(tài)下通氣量為13L/min，因此日常使用口罩的測試流量可降低。測試流量對(duì)過濾阻力影響較大，對(duì)過濾效率影響較小[9]。對(duì)無紡布?jí)毫挡捎煤暧^分析法，因流動(dòng)為層流，由達(dá)西公式可知阻力與無紡布厚度與氣體速度的一次方成正比，過濾阻力隨流量增加線性增大[10]；若減少樣品測試面積，則阻力值按面積減小比例增加。紡織品透氣性測試儀，測試面積20cm2，固定壓差，得到透氣率數(shù)據(jù)，可計(jì)算出流量數(shù)值作為對(duì)比。過濾阻力數(shù)值必須在相同測試面積和測試流量下，才具有可比性。實(shí)測結(jié)果也發(fā)現(xiàn)多層無紡布的過濾行為，符合阻力線性疊加，過濾效率按串聯(lián)方式計(jì)算。

2.3.2 檢測儀器

國外儀器主要有美國TSI 8127自動(dòng)濾料測試儀、TSI 8130自動(dòng)濾料測試儀、TSI 3160自動(dòng)濾料分級(jí)測試儀，日本SIBATA公司AP-9000型過濾效率測試儀，德國PALAS公司MFP3000濾料測試系統(tǒng)；國內(nèi)儀器主要有KZNJ-1型高效口罩效率檢測臺(tái)，蘇州華達(dá)LZC-H濾料綜合性能測試臺(tái)，蘇州蘇信濾料測試臺(tái)以及北京勞保所和朝暉過濾公司共同開發(fā)的口罩過濾效率測試儀等。儀器自帶測試夾具為圓環(huán)，測試面積100 cm2，在測試過濾效率的同時(shí)給出壓力降?P數(shù)值。國標(biāo)規(guī)定過濾效率測試中顆粒物檢測器的動(dòng)態(tài)范圍為0.001mg/m3～200mg/m3，精度為1%，以質(zhì)量濃度變化計(jì)算過濾效率。國內(nèi)儀器多檢測數(shù)量濃度，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性稍遜于進(jìn)口儀器，價(jià)格相對(duì)低廉，常被口罩、熔噴無紡布生產(chǎn)企業(yè)以及高校研究院所采購用于實(shí)時(shí)監(jiān)測生產(chǎn)情況，調(diào)整工藝參數(shù)和材料研發(fā)。

TSI 8130和8127自動(dòng)濾料測試儀20世紀(jì)90年代在美國研制成功，是目前國內(nèi)外第三方檢測機(jī)構(gòu)最常用儀器。本試驗(yàn)所用測試儀器如圖1所示。

TSI 8130發(fā)生的氯化鈉顆粒物濃度在20 mg/m3左右，油性顆粒物濃度在90mg/m3～110mg/m3之間，接近或超過國家對(duì)工業(yè)廢氣排放的最新要求（20 mg/m3，原先為50mg/m3），遠(yuǎn)超嚴(yán)重污染天氣（0.5mg/m3），建議參考?xì)W標(biāo)，對(duì)日常使用的口罩檢測顆粒物濃度范圍加以限定。

2.3.3 負(fù)載過濾效率

美國標(biāo)準(zhǔn)測試流程文件分別對(duì)N類、R類和P類元件的過濾效率檢測進(jìn)行了詳細(xì)說明，測試時(shí)若發(fā)現(xiàn)20個(gè)樣品中有一個(gè)不符合要求，即可中斷測試，但初測不合格樣品，必須重新放置再測試一次，以確保不是因?yàn)樾孤?dǎo)致的不合格[11]。

負(fù)載過濾測試為TSI 8130的Load Test模式，儀器每隔1min自動(dòng)取樣測試、記錄并打印出流量、過濾效率、壓力降數(shù)據(jù)和測試時(shí)間；另有Flow Adjustment模式，可在顯示屏上實(shí)時(shí)讀取數(shù)據(jù)，缺點(diǎn)是儀器不會(huì)自動(dòng)記錄打印。從佩戴使用時(shí)間考慮，假設(shè)人處于嚴(yán)重污染情況PM2.5濃度500 ?g/m3，呼吸通氣量20L/min，口罩過濾效率100%計(jì)算，那么達(dá)到200mg的顆粒物負(fù)載量，可連續(xù)使用時(shí)間為333h，以一天佩戴8h計(jì)算，可用40多天，明顯超出實(shí)際使用壽命。對(duì)日常使用的口罩而言，以口罩佩戴一周計(jì)算，建議顆粒物負(fù)載量為40mg，測試時(shí)間約25min。以兩種不同初始過濾效率（80%和97%）的聚丙烯駐極熔噴無紡布樣品進(jìn)行氯化鈉顆粒物負(fù)載試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)隨測試時(shí)間的延長，過濾效率均表現(xiàn)出上升趨勢，而壓力降呈指數(shù)式迅速增加，如圖2、圖3所示。

負(fù)載過濾行為

無紡布負(fù)載過濾性能的變化是顆粒物沉積靜電屏蔽和顆粒物過濾兩者共同作用的結(jié)果，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，性能較好的聚丙烯熔噴無紡布，包括經(jīng)駐極處理和消靜電處理的樣品，均表現(xiàn)出過濾效率上升的趨勢，為典型的含塵濾料的非穩(wěn)態(tài)過濾過程。初始過濾效率為97%的無紡布樣品，經(jīng)20min負(fù)載測試之后，壓力降大于350Pa，已超出中美標(biāo)準(zhǔn)對(duì)吸氣阻力的要求?？諝膺^濾器用覆膜濾料，當(dāng)壓力降增加到1000Pa時(shí)，可通過高壓脈沖反吹過程使濾料再生；而對(duì)于口罩，沉積在濾材內(nèi)部的顆粒物很難吹除，且多為一次性使用，壓降超過350Pa時(shí)的顆粒物負(fù)載量已達(dá)到使用極限，進(jìn)一步輔證負(fù)載過濾測試時(shí)間在25min左右較為合理。

負(fù)載測試后無紡布樣品測試部位明顯發(fā)白，用SEM觀察濾料迎塵面和背塵面的形貌（美國Phenom Pro臺(tái)式掃描電鏡SEM，樣品噴金處理，背散射電子成像），如圖4、圖5所示，發(fā)現(xiàn)迎塵面有大量顆粒存在，含較多幾微米大小的顆粒物，大部分為亞微米顆粒，背塵面大顆粒物數(shù)量較少，說明其不易穿透至濾料深層，濾料內(nèi)部沉積了大量顆粒物，這也是壓力降迅速增加的原因。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，油性顆粒物過濾后，濾材形貌不會(huì)發(fā)生變化[16]，無紡布可將油性顆粒物吸收，預(yù)期油性顆粒物負(fù)載測試對(duì)壓力降數(shù)值影響較小，靜電衰減作用有可能導(dǎo)致過濾效率明顯下降，過濾效率增加可能性小。

R類過濾元件，要求對(duì)20個(gè)樣品全部進(jìn)行負(fù)載測試，鄰苯二甲酸二辛酯顆粒物，檢測應(yīng)一直持續(xù)到過濾效率達(dá)到了最低點(diǎn)為止，或者持續(xù)到負(fù)載顆粒物質(zhì)量為（200±5）mg，若有多重過濾元件，則按比例降低顆粒物負(fù)載量，要求所有樣品的最低過濾效率測試數(shù)據(jù)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

P類過濾元件的負(fù)載測試要求最高，要求對(duì)20個(gè)樣品全部進(jìn)行負(fù)載測試，顆粒物負(fù)載量要求如表4所示。除過濾效率外，P類元件還必須滿足過濾效率帶寬限定，只有兩者同時(shí)滿足才能判定通過測試。帶寬，指負(fù)載過濾效率測試曲線上某區(qū)域（連續(xù)n個(gè)測試點(diǎn)）過濾效率最大值和最小值之差。

歐標(biāo)過濾效率測試分為penetration test（即初始過濾效率）、exposure test（即負(fù)載過濾效率），對(duì)可重復(fù)使用的口罩還有storage test（即儲(chǔ)存測試）。負(fù)載過濾效率測試要求檢測應(yīng)持續(xù)到負(fù)載顆粒物質(zhì)量為120mg為止，連續(xù)記錄過濾效率，以最小效率數(shù)值為實(shí)測值，采樣間隔不超過5min。對(duì)于氯化鈉顆粒物，如果連續(xù)5個(gè)采樣點(diǎn)的過濾效率增加或者過濾效率連續(xù)增加5min，則可提前終止試驗(yàn)，判定通過測試。

對(duì)日常使用的KN類口罩，建議先檢測5個(gè)樣品的初始過濾效率，再檢測5個(gè)樣品的負(fù)載過濾效率，負(fù)載時(shí)間為25min，根據(jù)負(fù)載測試結(jié)果，決定剩下5個(gè)樣品的測試方法。有一個(gè)樣品不符合要求，并已確認(rèn)不是因夾具泄漏引起，即可提前終止試驗(yàn)。KP類口罩測試可參照進(jìn)行，但測試流程、負(fù)載時(shí)間、過濾效率帶寬等具體細(xì)節(jié)還有待進(jìn)一步研究明確。美國標(biāo)準(zhǔn)測試流程文件還提到，對(duì)于一些形狀特殊的口罩樣品，可能要在頭模上測試或由口罩生產(chǎn)商提供測試夾具。中國標(biāo)準(zhǔn)要求用適當(dāng)?shù)膴A具將口罩或過濾元件氣密連接在檢測裝置上。

需要注意的是，由同樣過濾材料制成的平面型和杯型口罩，假設(shè)儀器自帶圓形夾具能滿足氣密性要求，因杯型口罩實(shí)際過濾面積大，理論上其測試壓力降數(shù)值會(huì)明顯降低，過濾效率略有增加。測試過程中，若口罩因氣流沖擊易發(fā)生變形坍塌，會(huì)影響測試結(jié)果準(zhǔn)確性和重復(fù)性。

2.4 呼吸阻力

中美標(biāo)準(zhǔn)要求，在85L/min流量下，口罩總吸氣阻力應(yīng)不大于350Pa，總呼氣阻力應(yīng)不大于250Pa，用頭模佩戴口罩樣品進(jìn)行測試，抽氣泵用作吸氣阻力測試氣流，空氣壓縮機(jī)用作呼氣阻力測試氣流。歐標(biāo)測試流量不同且對(duì)不同等級(jí)口罩有不同的呼吸阻力要求，如表4所示。

呼吸阻力大小決定口罩佩戴舒適性?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)因是工業(yè)用防塵口罩，強(qiáng)調(diào)防護(hù)性能，但高呼吸阻力的口罩，并不適合普通民眾的日常使用，特別是老年人、體弱病者、小孩和存在呼吸系統(tǒng)疾病的患者，如果長時(shí)間佩戴極易因缺氧出現(xiàn)頭暈等不適現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成肺損傷，往往口罩呼吸阻力達(dá)到100Pa以上時(shí)就會(huì)呼吸困難。

呼吸阻力測試國標(biāo)規(guī)定的檢測方法是將被測樣品佩戴在匹配的試驗(yàn)頭模上，調(diào)整面罩的佩戴位置及頭帶的松緊度，確保面罩與試驗(yàn)頭模的密合，再將通氣量調(diào)節(jié)至（85±1） L/min，測定并記錄阻力。簡單給出呼吸阻力限定值有一定問題，因?yàn)榭谡殖叽鐚?duì)呼吸阻力影響較大，按標(biāo)準(zhǔn)方法測試，用同樣材料制成的成人款口罩其阻力測定值必定小于兒童款口罩。試驗(yàn)頭模尺寸參考國標(biāo)附錄B的要求，分大號(hào)、中號(hào)和小號(hào)三種號(hào)型，但均為成年人面型，不適合兒童。此外，也無法判定試驗(yàn)過程中面罩與試驗(yàn)頭模一直密合良好。按GB 19083—2010中的規(guī)定，采用儀器同時(shí)測過濾效率和吸氣阻力，而對(duì)呼氣阻力沒有要求，也不需要用頭模。建議采用未經(jīng)縫制的口罩面料或?qū)⒖谡旨糸_后鋪平，并用TSI 8130或紡織品透氣性測試儀測試，呼吸阻力只需改變面料放置方向即可。

對(duì)于帶有呼氣閥的口罩，國標(biāo)中規(guī)定必須測試呼氣閥氣密性和呼氣閥蓋受軸向拉力下穩(wěn)定性（注：醫(yī)用防護(hù)口罩基本要求規(guī)定不應(yīng)有呼氣閥）。在進(jìn)行過濾效率測試時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)要求將呼吸閥完全密封防止顆粒物泄漏，問題是假若測試流量下呼氣閥無法保證密封，會(huì)導(dǎo)致實(shí)測吸氣阻力較低，而對(duì)過濾效率測試無影響。一個(gè)性能優(yōu)異的口罩，必須是過濾效率高而呼吸阻力小，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)呼吸阻力的規(guī)定，應(yīng)基于同樣的測試條件，才更有可比性；對(duì)不同過濾效率等級(jí)的口罩，可借鑒歐標(biāo)，對(duì)呼吸阻力可有不同的要求。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的呼吸阻力值是強(qiáng)制要求的參考值，實(shí)際使用過程中，因口罩樣式、呼氣閥等的不同，會(huì)有不同的佩戴舒適性，由消費(fèi)者自主選擇。

用TSI 8130測試平整樣品，可忽略口罩樣式、尺寸大小等細(xì)節(jié)，得到可橫向比較的過濾效率和壓力降（吸氣阻力）數(shù)值，進(jìn)一步可計(jì)算得到過濾品質(zhì)因子（Quality Factor），數(shù)值越大代表材料過濾性能越好[12]，表5給出了部分樣品數(shù)據(jù)。

在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上，可將90%～95%和95%～99.97%過濾效率區(qū)間內(nèi)的口罩根據(jù)品質(zhì)因子根據(jù)進(jìn)行二次分級(jí)，具體數(shù)值有待大量樣品測試后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析確定。品質(zhì)因子也可用于指導(dǎo)熔噴無紡布的生產(chǎn)實(shí)踐，如樣品1雖然過濾效率不滿足90%標(biāo)準(zhǔn)要求，但品質(zhì)因子高于樣品5和樣品6，說明樣品1的生產(chǎn)工藝優(yōu)于樣品5和樣品6；樣品2的品質(zhì)因子數(shù)值最高，可改變樣品克重，制備不同級(jí)別的過濾元件，也是下一步工藝參數(shù)微調(diào)的基準(zhǔn)。

在對(duì)聚丙烯原料、熔噴參數(shù)、駐極處理等優(yōu)化組合后，可得到過濾效率超過90%，而呼吸阻力在65Pa的過濾材料，說明標(biāo)準(zhǔn)對(duì)呼吸阻力的要求還有較大提升空間，不同等級(jí)過濾元件的測試流量和呼吸阻力具體數(shù)值有待進(jìn)一步研究確定。

2.5 泄漏性

國標(biāo)規(guī)定必須對(duì)口罩進(jìn)行泄漏性（也可稱作密合性）檢測，要求如表6所示。

泄漏性檢測要求用真人檢測，選擇10名刮凈胡須的受試者（隨棄式口罩10個(gè)樣品，5個(gè)為未處理樣品，5個(gè)為經(jīng)溫濕度預(yù)處理），其臉型應(yīng)屬該類產(chǎn)品的有代表性的使用者，并考慮面型和性別的不同，但不應(yīng)包括臉型明顯異常者，并記錄受試者的形態(tài)面長和面寬數(shù)據(jù)。受試者在檢測艙內(nèi)順序做5個(gè)動(dòng)作，包括靜止、左右轉(zhuǎn)動(dòng)頭部、抬頭低頭、大聲閱讀文字、靜止等，每個(gè)動(dòng)作2min，模擬正常使用情況。在進(jìn)行每個(gè)動(dòng)作時(shí)，同時(shí)檢測檢測艙和口罩內(nèi)顆粒物質(zhì)量濃度，一般只測定每個(gè)動(dòng)作最后100s時(shí)間區(qū)段域，每個(gè)動(dòng)作檢測5個(gè)數(shù)據(jù)，并取算術(shù)平均值作為該動(dòng)作結(jié)果。

現(xiàn)行泄漏性/適合性測試存在的問題：采用真人測試，如果口罩密合性差，則會(huì)危害檢測人員身體健康，在口罩過濾效率測試滿足標(biāo)準(zhǔn)需求的前提下，建議適合性測試時(shí)采用低濃度顆粒物，滿足儀器測試精度即可；建議在泄漏性測試中引入提前中斷測試條款，提高檢測效率；10名受試者是否有足夠的代表性不知，因有男性/女性、成人/兒童、青年人/老年人、成年人有不同臉型如長臉、長窄臉、中型臉、短臉、短寬臉等[11]；不同機(jī)構(gòu)的檢測人員，同一機(jī)構(gòu)的不同批檢測人員，泄漏率測試結(jié)果可能存在偏差，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，容易引起口罩送檢企業(yè)的爭議；機(jī)構(gòu)檢測人員均為成年人，兒童款口罩沒法檢測泄漏率。

為提高測試數(shù)據(jù)可靠性和重現(xiàn)性，建議用頭模代替真人進(jìn)行測試，通過呼吸模擬器來模擬呼吸過程，通過調(diào)整呼吸量來模擬不同狀態(tài)，或者用機(jī)器人仿真頭模，可做不同面部動(dòng)作。頭模選擇要有足夠代表性，口罩尺寸分級(jí)也需更細(xì)致，研究表明影響口罩適合性的因素是頭面部尺寸（形態(tài)面長、兩耳屏點(diǎn)間頜下弧長）和口罩型號(hào)[12]，口罩設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮我國人群的面部尺寸特點(diǎn)。中國人臉型有GB/T 2428—1998成年人和GB/T 26160—2010 未成年人[13]，應(yīng)從國家層面對(duì)不同地區(qū)、不同性別、不同年齡的中國人臉尺寸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)重新修訂，以符合當(dāng)前實(shí)際情況，并統(tǒng)一設(shè)計(jì)有代表性的成年人、兒童頭模，方便口罩生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行呼吸防護(hù)用品的設(shè)計(jì)及第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測工作?？谡职b上應(yīng)有詳細(xì)的佩戴說明，避免消費(fèi)者因佩戴方式不正確引起泄漏而起不到防護(hù)作用。鼻塞式的隱形口罩，只能防護(hù)鼻子，對(duì)嘴巴則暴露在空氣中，也沒有合適的過濾效率檢測夾具，不建議防護(hù)使用。

2.6 其他

GB 2626—2006中還存有檢測方法語焉不詳問題，比如要求直接與面部接觸的材料對(duì)皮膚應(yīng)無害，可參考GB 18401—2010《國家紡織產(chǎn)品基本安全技術(shù)規(guī)范》B類要求進(jìn)行，或進(jìn)行皮膚刺激性檢測。醫(yī)用防護(hù)口罩有微生物指標(biāo)測試，要求大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等不得檢出，在使用過程中，滿足標(biāo)準(zhǔn)過濾要求的口罩可將細(xì)菌過濾在外[14]，但其內(nèi)層需考慮是否增加殺菌性指標(biāo)[15]，特別是發(fā)生如非典、甲流等傳染性公共衛(wèi)生事件時(shí)。

TSI 8130自動(dòng)濾料測試儀，只有出廠計(jì)量證書。美國NIOSH過濾效率標(biāo)準(zhǔn)測試流程文件中提到[14]，儀器在用于檢測前必須通過檢測實(shí)驗(yàn)室的計(jì)量檢定或校準(zhǔn)，但是國內(nèi)目前并沒有現(xiàn)行相關(guān)計(jì)量規(guī)程。TSI公司提供過濾效率近100%的玻纖濾紙對(duì)儀器氣溶膠濃度進(jìn)行稱重法測定，提供金屬孔板對(duì)壓力降數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證，用標(biāo)準(zhǔn)濾紙得到的測試數(shù)據(jù)驗(yàn)證顆粒物的粒徑分布是否符合要求（原先采用掃描粒徑譜儀測試顆粒物粒徑分布）[17]，并提供了不同層數(shù)（1層到5層）標(biāo)準(zhǔn)濾紙對(duì)氯化鈉顆粒物和油性顆粒物的理論過濾效率—壓力降曲線與±25%允差范圍，具有95%置信度。美標(biāo)中推薦的標(biāo)準(zhǔn)濾紙有TSI green line filter、HE1071 grade、H&V brand、P/N 813010等，并建議檢測過程中每8h分別用2層和5層green line filter對(duì)儀器進(jìn)行準(zhǔn)確性驗(yàn)證，但上述標(biāo)準(zhǔn)濾紙均沒有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書，國內(nèi)也沒有機(jī)構(gòu)能提供這些標(biāo)準(zhǔn)濾紙。據(jù)儀器商介紹，全球過濾效率比對(duì)試驗(yàn)由國外公司組織實(shí)施。其他的檢測設(shè)備，如TSI 8038和TSI 8530也遇到了國內(nèi)機(jī)構(gòu)無法量傳的問題。

3 展望

PM2.5防護(hù)口罩檢測，還需從以下幾個(gè)方面繼續(xù)努力：

1）標(biāo)準(zhǔn)方面，基于我國國情與檢測工作實(shí)踐，修訂現(xiàn)有檢測標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，新制定差別化口罩標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用場景進(jìn)行細(xì)分，如日用、專用口罩等，并建立不同分類評(píng)級(jí)規(guī)則；

2）儀器方面，研發(fā)更加穩(wěn)定可靠的國產(chǎn)檢測儀器和標(biāo)準(zhǔn)濾紙，制定儀器計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)程；

3）檢測方面，加強(qiáng)對(duì)油性顆粒物過濾效率檢測方法和過濾行為的研究；建立更客觀的檢測方法，排除人為因素干擾，提高數(shù)據(jù)可比性；設(shè)計(jì)有代表性的成年人和兒童頭模，提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，杜絕對(duì)受試者的傷害；

4） 檢測工作與材料研發(fā)聯(lián)動(dòng)，檢測結(jié)果用于指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)出過濾效率更高、阻力更低、舒適性更好的空氣過濾材料。

[致謝：聚丙烯熔噴無紡布樣品由紹興葉鷹紡化有限公司友情提供；感謝提賽環(huán)科儀器貿(mào)易（北京）有限公司劉興隆工程師在過濾效率檢測方面的有益探討]

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（作者單位：浙江省紡織測試研究院）