后大流行时期的生活197——口罩·其七【起雾意味着口罩漏气吗？】

背景：对于一些佩戴眼镜或者护目镜的读者来说，不管在什么季节可能都会在佩戴口罩后发现镜片上出现雾气，并以此作为判断口罩是否漏气的依据，甚至会因为无法消除镜片上的雾气而对口罩本身的密合度产生强烈怀疑。随着冬季气温降低，这个问题显得尤为明显。但镜片上出现的雾气是否一定和气密性有关呢，本期就综合现有的一些研究来和大家分享一下相关内容。

结论：虽然雾气可以作为检验口罩是否漏气的一个粗指标，但由于呼出的一部分水汽本身可以正常穿过口罩，所以存在雾气并不说明口罩一定漏气。

建议：可以通过佩戴装有呼吸阀的口罩来减少雾气的影响，但在冬季请注意呼吸阀因水汽冻结可能产生的额外风险；也可以使用水蒸气通过率更低的口罩来减少影响；同时也可以使用防雾喷雾提前对镜片进行擦拭或直接更换带有防雾涂层的镜片。

本期分享主要有以下内容：

• 呼出的水蒸气

• 水蒸气能否穿过口罩的过滤层
  

• 水蒸气如何穿过口罩的过滤层

• 应用中的一些建议

一、呼出的水蒸气

一般来说正常的成年人单次呼出的气体量大约为500ML，主要为氧气、二氧化碳、氮气和水蒸气[1]。比较常见的比例为：

• 氮气：78~79%

• 氧气：13~16.%

• 水蒸气：5.0~6.3%

• 二氧化碳：4.0~5.3%

如果在寒冷的环境下用嘴呼出的空气，当中的水蒸气就会凝结成肉眼可见的云或雾，也就是我们在北方冬季常见的“哈气”。这些“哈气”如果附着在护目镜或者眼镜的镜片上，就会造成形成我们说“起雾”。

二、水蒸气能否穿过口罩的过滤层

以我们常用的PP材质口罩来说，由于其具有较强的疏水性，所以在惯性思维中我们很容易认为呼出的水汽无法通过口罩的过滤层。为了研究佩戴口罩过程中的实际情况，有研究人员通过加热线圈实现了水蒸气的可视化，并在确保口罩气密性的前提下进行了相关实验[2]。

从实验照片中我们可以看到在没有口罩时会呼出大量水蒸气，佩戴FFP1级别口罩时观测到部分水蒸气，佩戴FFP3级口罩时仍能观测到少量水蒸气。

而在更换成装有呼吸阀的口罩后，能观测到水蒸气将主要从呼吸阀的位置喷出。所以从结论上来说，呼出的水蒸气能够穿PP材质透口罩的过滤层。

三、水蒸气如何穿过口罩的过滤层

既然呼出的水蒸气可以穿透PP材质口罩的过滤层，那这则引申出了其他问题，首选是水蒸气是如何穿透过，另一个是水蒸气能否穿透其他材质的口罩。

（一）水蒸气穿透过滤层的原理

由于水分子的尺寸是纳米级的存在，所以本身就存在口罩过滤层无法捕获所有呼出的水蒸气的事实，会有少量水蒸气成功逃逸。而另一方面，在相关实验中，研究人员发现在佩戴口罩进行呼吸时，口罩内部会进行一个“吸收-解放”的循环[3]。即当随着反复呼吸使得口罩呼吸腔中的湿度达到饱和时，口罩的纤维会开始吸收水分，然后在吸入干燥的空气后发生蒸发。温度越低，湿度的增加也就越明显。

（二）水蒸气穿过其他材质的过滤层

关于水蒸气是否能够有效穿过其他材质口罩的过滤层这个问题，在一项测试口罩舒适度的实验中也提供了部分解答[4]，研究人员共选取了七种口罩进行了实验测试，在这些参与实验的口罩中，除了样品B以外，其余口罩的颗粒物过滤水平均≥95%。

• 样品A：一次性外科口罩

• 样品B：棉布口罩

• 样品C：M-壳聚糖口罩

• 样品D：远红外金属纱线口罩

• 样品E：铜线口罩

• 样品F：纳米纤维口罩

• 样品G：CU低密度纤维和铜线复合口罩

这些口罩被放置于在固定32°C环境温度和50%环境湿度的情况下8个小时，根据重量变化每隔30分钟测量一次水蒸气的通过率。

结果上来说，水蒸气可以穿过所有参与实验的口罩，斜率越陡意味着通过率越高。

四、应用中的一些建议

综合前文的内容，我们可以确定镜片上雾气的出现与口罩是否漏气本身并不直接相关，所以“起雾”仅适合作为一项在检查口罩气密性时的参考项目，具体的情况还需要进行更完善的测试。

不过在冬季，透过口罩的水蒸气仍然会给我们的工作和生活带来一定的困扰，所以为了减少水蒸气的影响可以采取以下部分措施：

• 佩戴装有呼吸阀的口罩，通过呼吸阀出口方向来减少雾气的影响。但在冬季请注意呼吸阀因水汽冻结可能产生的额外风险。
• 佩戴更高过滤水平的口罩，减少水蒸气的逃逸。
  
• 佩戴水蒸气透过率更低的口罩，减少水蒸气的逃逸。
• 额外佩戴一个外科口罩，拦截部分水蒸气。但请注意气密性的影响。
• 使用防雾喷雾/湿巾对镜片进行提前处理，减少雾气的影响。
• 更换带有防雾涂层的镜片，，减少雾气的影响。

虽然起雾本身并不一定意外着口罩漏气，但不管怎样还是希望读者们能够免于冬季眼镜起雾的困扰。

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（[e-mail]）

（文中所有图片均来自网络公开渠道）

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参考资料：

• [1]Dhami, P. S.; Chopra, G.; Shrivastava, H. N. (2015). A Textbook of Biology. Jalandhar, Punjab: Pradeep Publications. pp. V/101.

• [2]T.J. Stubington, R.S. Sahota, N. Mottacki, M.N. Johnston, O. Judd,Face masks release water vapour but where does it go? An early observational study.https://doi.org/10.1101/2020.08.09.20154435

• [3]Courtney JM, Bax A. Hydrating the Respiratory Tract: An Alternative Explanation Why Masks Lower Severity of COVID-19 Disease. medRxiv [Preprint]. 2020 Dec 26:2020.12.23.20248671. doi: 10.1101/2020.12.23.20248671. Update in: Biophys J. 2021 Feb 12;: PMID: 33398291; PMCID: PMC7781334.

• [4]Lee KP, Yip J, Kan CW, Chiou JC, Yung KF. Reusable Face Masks as Alternative for Disposable Medical Masks: Factors that Affect their Wear-Comfort. Int J Environ Res Public Health. 2020 Sep 11;17(18):6623. doi: 10.3390/ijerph17186623. PMID: 32932918; PMCID: PMC7558362.