最近几天关于负离子和光触媒可能会因为影响口罩的静电驻留情况而进一步降低口罩过滤效率，从而影响感染风险的说法，引起了很多读者的关注，也有读者分别提供了“有影响”和“没影响”的“证据”。光触媒我们先暂且不谈（主要是我也不了解光触媒），但其实关于负离子对口罩过滤效果的影响，其实早就有了实验结果，我们不必太过焦虑，特别是使用负离子设备的读者。这就是为什么我在《三个消毒手01》当中没有将读者投稿中对负离子的质疑进行展示的原因（不过我猜你们没看）。
在正式开始本期内容前，我先将结论列出，即：有影响，但一般情况下负离子不会降低口罩的过滤效果，而是会提高实际使用效果。如果只想要一个结论的读者可以结束本期阅读了，但如果想了解具体原因以及什么是“一般情况”之外的读者可以继续阅读。口罩的防护原理
为什么选择静电吸附
负离子与口罩的过滤效果
“一般情况”之外
如果要讨论负离子对口罩过滤效果，首先需要回顾一下口罩的防护原理。
口罩之所以能够有效防病毒，关键在于它们的核心过滤层均由一层或多层熔喷布，熔喷布是一种以聚丙烯为材料，由许多纵横交错的纤维以随机方向层叠而成的膜。所以纤维的直径、纤维的孔洞和纤维的厚度都会影响口罩过滤的效果。
根据CDC的介绍，纤维膜拦阻颗粒主要是依靠以下四种方式：惯性撞击：尺寸或质量具有太大惯性的颗粒无法跟随气流，因为它会绕着过滤纤维转移。该机制负责收集较大的颗粒。
拦截：大颗粒靠近过滤纤维时，会因半径过大而被纤维拦截。该机制负责收集较大的颗粒。
扩散：小颗粒在空气中会被不断撞击，这导致它们偏离气流并与过滤纤维接触而被阻拦。该机制负责收集较小的颗粒。
静电吸引：熔喷布纤维层带有一定的静电，会吸附空气中带相反电荷的颗粒。
在日常的使用中，这四种机制是共同起作用的，从而应对各种不同尺寸的颗粒，被阻拦的颗粒会由于分子间的作用力影响而固定在口罩上。这也就是为什么在气密性能够得到保障的前提下，符合标准的口罩可以起到阻隔病毒的原因。在实际观察中，研究人员发现较大的颗粒物是可以很轻易地通过惯性、拦截和扩散机制被拦截下来的，但是并不能非常有效地阻挡0.1~0.4μm的颗粒物。尽管可以通过将熔喷纤维的空隙做的更小的方式来提高过滤效果，但这也会显著提升呼吸阻力，为了解决这个问题，科学家们最终选择了静电。众所周知，当物体带有静电时是可以吸附周边较为轻巧的物体的，科学家们通过在聚丙烯熔喷布注入电荷，从而使得熔喷布最终带上了静电，并能够在一段时间之内保持这一“带电”状态。从而使得在不提高呼吸阻力的前提下，通过“静电吸附”提升了整体的过滤效率。
如何给口罩注入电荷与本期主旨无关，所以这里并不展开介绍。但由于电荷是存在正负之分的（正电荷，负电荷）的，所以在理论上口罩上带有的静电可能是负的，也可能是正的。只不过从相关研究来看，负电荷的在口罩上的滞留效果更为稳定，可以使得口罩的保质期更长（部分品牌的口罩静电可以保存长达10年之久），所以很少有厂商会选择使用正电荷技术来给口罩“充电”，我们能买到的用于过滤颗粒物的口罩基本都是带负电荷的（工业有正电口罩）。
由于口罩无法保证100%的过滤掉病原体，所以出于降低感染风险的角度，2004年的时候专门有研究人员进行过相关实验来观察单极离子对口罩过滤效果的影响。在这项研究中研究人员选用了一款美国ELPI的空气离子发生器（发射负离子），在距离模型20cm的位置上开启，用以测试对N95口罩和一次性外科口罩的影响（口罩紧贴在假人面部），同时通过不断抽气来确保颗粒物可以飘向模型所在的位置。实验在无人且不通风的室内测试室（3.78m×2.44m×2.64m=24.3m³）中进行，通过测量颗粒物的穿透情况来观察实际效果。
从结果上来看，当没有引入负离子时，N95口罩的颗粒物穿透率约为1.8%。颗粒大小并没有显著影响N95口罩过滤器的渗透性。当负离子开始释放时排放开始，在最初的3分钟内，渗透率降至了0.27%。在第12分钟时，渗透率进一步降至了0.11%。对于外科口罩，初始穿透效率从18.7%~11.1%不等（外科确实不行）在负离子开始释放后，外科口罩的平均穿透效率从15.4%下降到0.19%（12分钟）。
N95口罩(a)和外科口罩(b)
也许有读者会发出质疑，有没有可能是因为负离子的沉降效果使得范围内的颗粒物发生了沉降，从而减少了颗粒物总量而让穿透率好像发生了变化。答案是否定的，因为研究人员在离子发生器开始工作后就立即观测到了明显的变化。经过分析和对比发现，口罩性能增强的真实原因可归因于静电效应（通过计算口罩附近静电相互作用引起的颗粒物迁移速度，然后与通过口罩的气流流速进行对比，最终发现发现颗粒迁移速度超过了由呼吸区中的吸入产生的空气流速，表明单极带电粒子和口罩表面之间的排斥力的实际效果要大于空气动力。）。
负离子发生器所释放的负离子以及空气中这些离子所携带的颗粒物会在口罩上产生显著的负电荷。这就形成了所谓的“静电屏蔽”，可以减少颗粒物向实验模型移动，互斥的力减少了可以接近口罩的颗粒物的数量（同性相斥）。这种情况下穿透力的变化与口罩原本的惯性、拦截、扩散和静电影响效果无关，所以也并不会使得口罩的呼吸阻力发生变化。概括一下结论就是，负离子不会降低口罩的过滤效果，反而会提升口罩在实际使用中的效果。介绍完了一般情况，再来说一下之外的情况。其实很简单，就是当使用的口罩为“正电荷”口罩时，由于不同极性的电荷的影响，会造成口罩过滤水平的下降；或者当离子发生器会释放正电荷时，也有可能影响口罩的过滤效果。但实际的影响程度，仍需进一步验证。
这里涉及到一个实际应用的问题，那就是能否使用便携式负离子发生器来进一步降低感染风险。如果回顾实验条件，可以注意到该实验的验证条件是发生在封闭、无人也无风的室内，且负离子发生器正对口罩且距离仅为20cm。在之前《后流62-脖挂式空气净化器》中我们也提到过，小型负离子发生器的应用非常容易受到环境的影响，即便是人员走动产生气流或者空调的横风都会影响其实际效果（根据留言，我知道你们还是没看）。也就是说要实现降低风险的效果，需要在一些特殊环境中才能够生效，并不具有泛用性。不过鉴于负离子并不会降低口罩的过滤效果，读者们仍旧可以继续使用脖挂式负离子发生器。以上就是本期分享的全部内容，如果有什么问题欢迎给我留言，也可以给我发送邮件（dzdyzj@126.com）
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驻极体.2001.科学出版社
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IEEE Transactions on Dielectrics & Electrical Insulation, 2017, 24(5):3038-3046.
doi: 10.1016/j.jaerosci.2004.05.006