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防護口罩過濾效率測試標準的思考

2019/10/14

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隨著冶金、電力、能源、化學、鋼鐵、紡織印染等工業的高速發展,大量的有毒、有害物質被排放,加上各類交通工具在運行過程中向大氣中排放的大量尾氣等,造成了空氣環境的大范圍污染。我國近幾年遭遇了極其嚴重的霧霾侵擾,其發生頻率之 高、波 及 面 之 廣、污 染 程 度 之 嚴 重, 前 所未有。
在此背景下,我國防護口罩尤其是 PM2. 5 防護口罩受到了社會大眾的廣泛重視,其市場處于急速增長期。 然而,由于相關標準不完備,導致這類產品的質量參差不齊,部分產品的防護效果不盡如人意,甚至可能損害消費者的身體健康。
目前,國內與防護口罩相關的標準主要有 GB2626—2006《呼吸防護用品 自吸過濾式防顆粒物呼吸器》
[1]、GB 19083—2010 《醫用防護口罩技術要求》 、 YY 0469—2011 《 醫 用 外 科 口 罩》 、 YY/ T0969—2013《一次性使用醫用口罩》 、TAJ 1001—2015《PM2. 5 防護口罩》
[2] 和 GB / T 32610—2016《日常防護型口罩技術規范》 等。 其中,部分測試標準主要針對醫用口罩等產品,市售的民用防護口罩則主要按照 GB 2626—2006 《 呼吸防護用品自吸過濾式防顆粒物呼吸器》 進行測試。 團體標準 TAJ 1001—2015《PM2. 5 防護口罩》和國家推薦性標準 GB / T 32610—2016《日常防護型口罩技術規范》 ,是為有效保護和評估民用防護口罩的性能而發布的。
 
1 口罩分類及用途
1. 1 普通紙口罩
這類口罩為一次性用品,只能夠阻擋尺寸較大的微粒,隔離病菌和病毒的能力有限,可以在電子制造業、無塵車間、食品加工、學校等場合使用。
1. 2 防塵口罩
這類口罩只能夠過濾粒徑較大的顆粒,較適合于平時做清潔等相關工作時使用。
1. 3 外科口罩
外科口罩主要由 3 層無紡布構成,可阻擋 90%以上粒徑為 5. 000 μm 的顆粒,需每天及時更換,主要適合有呼吸道疾病的人群使用或在醫院、電影院等不通風的場所使用。
1. 4 活性碳口罩
這類口罩常被用來吸附有毒、有害化學物質或粉塵,通常不具備殺菌功能,主要適合在噴漆或噴灑農藥時使用。
1. 5 N95 口罩
這類口罩符合美國國家職業安全及健康協會標準(NIOSH)N95 的要求,能夠阻隔的顆粒物直徑可小至 0. 300 μm。 這類口罩通常呼吸阻力較高,可在霧霾較嚴重時供人們短時間佩戴。
 
2 國內外相關標準的過濾效率測試條件
目前國外防護口罩的測試標準主要有美國NIOSH 42 CFR-84《呼吸防護裝置》
[3]、歐盟 BS EN
149:2001《呼吸防護裝置 顆粒防護用過濾半面罩要求、測試和標簽》
[4] 和澳洲 AS / NZS 1716:2003《呼吸防護裝置》
[5] 等。 此外,日本在 2005 年頒布了 0207006 號法令,也規定了防塵口罩的測試條件。表 1 列出了美國和歐盟的口罩分級及過濾效率測試條件。 由表 1 可以看出,美國針對防護對象類型,將防護裝置的過濾元件分為 3 類,即 N、R和 P 系列。 其中,N 系列適用于防護非油性顆粒物,R 和 P 這兩個系列則可用于防護油性或非油性顆粒物。 歐盟對過濾元件未進行分類。 在考量過濾元件的過濾效率時,美國和歐盟分別按照不同的預處理條件和測試條件進行分級評定。 與美國標準相似,日本標準也針對過濾元件,按照過濾非油性顆粒(RS 系列) 和過濾油性及非油性顆粒(RL 系列) 進行了分類,RS1 / RL1 的過濾效率≥80. 00% , RS2 / RL2 的 過 濾 效 率 ≥95. 00% , RS3 /RL3 的過濾效率≥99. 90% 。 澳洲標準則直接將過濾元件分為 3 個等級 P1、P2 和 P3,P1 的過濾效率≥80. 00% ,P2 的過濾效率≥94. 00% ,P3 的過濾效率≥99. 95% 。
國內同樣針對防護口罩出臺了一系列的標準,并隨著口罩材料的發展和社會需求的變化,不斷地更新和完善相關標準。 目前,針對防護口罩的過濾效率測試,主要參照 GB 2626—2006 《呼吸防護用品 自吸過濾式防顆粒物呼吸器》進行。 該標準在顆粒物檢測方面、在技術要求和測試方法上,都較其替代標準有較大程度的提高,對測試對象的分類也更加具體、有效。 但是,由于防護口罩與人的口鼻存在直接接觸,因此在測試民用防護口罩時還需要考慮微生物、pH 值、可分解致癌芳香胺染料等項目,以更加有效地保障佩戴符合該標準要求的防護口罩的普通群眾的身體健康。 基于此,行業協會和國家分別發布了 TAJ 1001—2015 《 PM2. 5 防 護 口 罩》 和 GB/ T32610—2016《日常防護型口罩技術規范》2 個標準。表 2 給出了 3 個國內標準的口罩分級及過濾效率測試條件。 新出臺的 2 個標準均不對過濾元件進行分類,而且對過濾元件的過濾效率進行了調整,并重新命名了過濾等級,但對過濾效率的預處理條件和測試條件的修改不大。 值得一提的是,2 個新標準將過濾元件的最大加載量由(200 ± 5)mg 調整為 30 mg。
 
除此之外,新發布的 2 個標準更加關注安全環保方面的項目,增加了色牢度、pH 值、甲醛含量、可分解致癌芳香胺染料、環氧乙烷殘留量和微生物等項目。GB/ T 32610—2016《日常防護型口罩技術規范》還根據口罩的防護性能,將防護效果由高到低分為 A 級(嚴重污染)、B 級(嚴重及以下污染)、C 級(重度及以下污染)和 D 級(中度及以下污染),各級在對應的空氣污染環境中應均能滿足使用者吸入的 PM2. 5 的濃度值降低至≤75 μg / m3(空氣質量指數類別良及以上)的要求。 其中,針對不同級別的口罩的防護效果,要求 過 濾 效 率: A 級 ≥90. 00% 、 B 級 ≥85. 00% 、C 級≥75. 00% 、D 級≥65. 00% 。 2 個新標準在這個部分進行了細分,能夠更好地評價口罩的防護效果,有利于指導消費者在霧霾程度不同的天氣下佩戴合適過濾效率和呼吸阻力的防護口罩。
 
3 對現行國內標準的思考
盡管目前國內制定了防護口罩尤其是民用防護口罩的標準,并不斷根據實際情況加以完善,同時制定并發布新的標準,但是對于國內現行標準體系來說,在有些方面仍然需要繼續改善。
3. 1 濕度
在防護口罩的實際使用過程中,由于區域性和季節性的差異,溫度和濕度的變化范圍較寬,按照標準中的測試條件,難以準確地模擬防護口罩在實際使用中的過濾效率和防護效果,從而影響消費者的使用感官體驗和實際防護效果。 因此,可以在防護效果項目測試中增加溫濕度尤其是濕度變化的因素,以正確考察防護口罩的防護能力。
3. 2 舒適性
針對目前防護口罩的使用范圍廣泛的特點,應該進一步細分終端產品的應用分類,進而在保證足夠的防護效果時,能夠兼顧使用者佩戴過程中的舒適性( 低 的 呼 吸 阻 力)。 比 如 在 日 常 使 用 中, 對KN 類口罩可適當提高呼吸舒適性的要求。 又如在廚房使用中,由于廚房內顆粒物的初始濃度較高,口罩佩戴時間也較短,對 KP 類口罩需嚴格要求其過濾效率。 因此,需要對不同使用環境下的防護口罩的性能要求進行細化、區分。
3. 3 二次污染
使用者佩戴防護口罩后,呼吸時所攜帶的水汽容易附著在口罩內壁上,可能使得 PM2. 5 中附著的細菌和病毒獲得滋養,使防護口罩成為細菌和病毒的培養皿,從而受到二次污染的威脅。 因此,可以考慮增加模擬此種情況的測試條件。
3. 4 測試頭模代表性
防護口罩涉及與人體面部貼合的漏氣性和呼吸透氣性指標,因此測試頭模的選擇要有足夠的代表性,口罩尺寸分級也要更細致。 也就是說,測試頭模設計需要充分考慮國內使用人群的面部尺寸特點。對此可進行大范圍調研,設計出更具代表性的成年人和兒童的測試頭模,以利于防護口罩生產企業進行呼吸防護用品的設計,以及第三方檢測機構開展相關的測試工作。
3. 5 呼吸阻力
有呼吸系統疾病的人和老年人不宜佩戴呼吸阻力較大的防護口罩。 由于兒童的身體特征差異較大,有關呼吸阻力影響他們成長的醫學數據還不完善。因此,單獨、簡單地設置兒童用防護口罩的呼吸阻力限定值就顯得不那么客觀和實際。 可按照歐洲標準對不同等級的防護口罩設定不同的呼吸阻力要求。
 
4 結語
本文通過比對分析了國內外尤其是國內有關防護口罩的測試標準,提出了在標準體系建設中需要考慮和重視的方面,有助于為進一步細分防護口罩標準提供一定的參考,從而為保障佩戴者的健康提供更適合的依據。

更多關于:口罩過濾效率測試儀

 


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