一颗关于口罩、空净和电子罗盘的定心丸
文摘
2024-09-18 06:59
日本
刚刚过完中秋佳节，今天就不贩卖焦虑了，搬运一篇定心丸呗。关于病毒气溶胶的传播特性，以及口罩的防护作用，布里斯托大学气溶胶物理学家Al Haddrell老师最近发了一些推文，回答了口罩爱好者门比较关注的几个细节问题，下面搬运过来，希望能帮到大家。
Haddrell老师今次的内容，其实是对他自己去年年底发的某个大篇的太长不看版总结。![]()
↑ 大篇的标题翻译成人话：《上呼吸道呼出气溶胶的替代物微观物理学研究》，各位感兴趣的话可以自己去啃原文。doi.org/10.1080/02786826.2023.2299214
Haddrell老师的太长不看版总结如下：
首先，由上呼吸道呼出（并可能携带有病毒颗粒的）气溶胶，在呼出之后会脱水并同时缩小粒径，具体的脱水速度和最终稳态粒径取决于环境相对湿度，详见下图。- 环境相对湿度低于45%时，呼出物将迅速发生盐结晶，比如40%相对湿度时，呼出物在五秒钟左右即完成盐结晶；
- 相对湿度68%时，呼出物粒径在不到10秒时间内从25+um缩小到5um左右并达到一个粘稠相稳态；
- 相对湿度84%和90%时达到稳态的时间分别是15秒和30秒左右。
呼出物脱水进入稳态后主要保留三类成分——盐、糖和蛋白质（病毒颗粒刚好就是蛋白质）。其中盐在气溶胶将形成晶体。结晶完成之前的气溶胶则处于由糖、蛋白质和水组成的粘稠相。与之前的研究结果相反的是，盐结晶过程完成之后，保留在盐结晶内部的病毒颗粒将继续保持活性，而其他病毒颗粒将快速失活。
所以，综上（划重点！）：最终处于稳态并具有活性的病毒颗粒，是以盐性颗粒物的形态存在的，且粒径范围主要分布在1-5um。↑ 上图横轴是呼出物气溶胶的典型粒径范围，其中“viral”即病毒颗粒附着的气溶胶，粒径主要分布在1um到5um范围内。粒径1-5um的盐性颗粒物，这正好是所有高等级口罩和面罩的sweet spot!
那么到底有多少气溶胶颗粒物处于1-5um这一范围呢？↑ Haddrell老师表示，决定传播风险的并不是“颗粒物多少”……其实粒径更小的颗粒物数量更多，但决定传播风险的是颗粒物体积（和浓度）而不是计数。或者说以上图为例，跟病毒载量（即传播风险）成正比的，应该是整条曲线的AUC（曲线下面积）。- 咱们用电子罗盘时其实不用过于在意PM0.5及以下的计数了；
- 而且似乎可以用H11级别滤芯实现很高的单次病毒过滤效率，毕竟H11和H12的滤效差距主要体现在0.5um及以下的颗粒物，大一点的颗粒物其实还好啦（漂老板狂喜！）。
最后，处于盐结晶保护下的病毒颗粒仍然会逐渐失活，具体速度受到盐结晶稳定程度影响，而后者又受到环境PH值和湿度影响。这部分之前已经搬运过了，就不再重复了（详见这里）……直接复读结论吧：改善通风、降低室内二氧化碳浓度可以有效降低气溶胶传播风险。
——最后请品鉴：↑ 以上是Haddrell老师的原话，翻译翻译啊：- “N95等级的口罩就足以有效应对病毒气溶胶传播风险相关的粒径范围啦”……
- “至于在N95等级基础上继续层层加码？倒也没啥坏处，但需要知道那些更高等级的呼吸防护装备是为粒径更小的污染物准备的（言下之意就是价格和阻力可能更高）”。
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