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雾霾天是否需要戴口罩
许鹏
每当雾霾天来临的时候，大街上行色匆匆的人群纷纷开始戴上了口罩。然而戴口罩毕竟有很多不便，尤其是冬天戴眼镜的人时常被呼出的水雾困扰。人们通常的习惯是在室外行走的时候戴上口罩，到了室内，比如回到家，或者到达办公室摘下口罩。那么口罩是否真的可以对人体产生有效的保护呢？我们外出出行是否必须戴口罩呢？
要想搞明白这些问题，首先需要明白的是暴露（exposure）这个概念。暴露是衡量一个污染环境对人体的健康程度影响的指标。 它的计算公式是：
暴露 = 污染物浓度 X 暴露时间
对于PM2.5而言，暴露的单位是微克/立方米•小时
这个道理很容易明白，就是对健康的影响不单单是雾霾浓度的指标，还需要考虑你暴露在雾霾中的时间。即使浓度很高，如果暴露时间很短，对健康的影响并不大。另外一方面哪怕浓度不高，但是暴露时间很长，那么对健康影响也会很大。因为最终影响健康的是吸入肺部的PM2.5的总量。上面公式是假设人体的呼吸频率不变。如果你在奔跑状态，那么还需要乘上一个修正系数来计算暴露总量。
决定是否戴口罩，首先涉及的是口罩的空气过滤性能。稍有常识的人都会知道，普通的纱布、棉布口罩对PM2.5基本上是没有任何过滤效果的。小颗粒物在这些口罩面前可以长驱直入，这些口罩除了让你感觉好一点之外，没有任何帮助。这些口罩是没有用的，不在我们这里的讨论之列。
那么那些针对PM2.5的口罩的呢？市面上最常见的就是N95口罩。对于这类性能非常好的口罩，商家一般都会把N95作为大大的标志放在口罩包装上。N95口罩是根据美国国家职业安全卫生研究所National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) 的规范，对0.3微米以上粒径的空气污染物，有95%的过滤效率。就是只有百分之5%可以透过过滤纸。
但是口罩还有漏风系数。全脸和半脸的口罩如果想到达其设计的过滤效果，一般需要做RESPIRATOR FIT TESTING, 就是脸部和口罩的边界吻合测试。普通人群我从来没有观察到有人做这样的测试。一般就是商店口罩买一个戴上就行了。所以一般会有漏风现象。取决于口罩和你的脸的吻合度，普通口罩漏风率在20-30%之间。
如果考虑95%的过滤效率，和20%的漏风率。那么普通N95口罩的综合过滤效率就是76%。
下图是学者在上海观测到的一个连续三天雾霾天情况下，每个小时室内浓度和室外浓度的变化情况。之前是雨天，雾霾情况基本没有，第三天出现200微克/立方米以上的重雾霾。在这张图里面，这个房子的密闭性还是比较好的。室内的雾霾随着室外的雾霾升高而升高，但是浓度值比室外要来得低，而且峰值有比较明显的滞后。
根据这个数据我来估算一下一个人一天的暴露情况是怎样的。暴露其实就是曲线下面的面积。
我们按照一个人早上8点出门，9点到达办公室，晚上5点下班，6点到家。路上一半的时间在地铁或者其他封闭交通工具里。早上上班的外出街上的步行时间为30分钟，晚上下班同样街上的步行时间是30分钟来考虑。中午在室外活动30分钟。其他时间或者在办公室，或者在家里。这在大多数人是比较典型的生活方式。
那么我们来看一下三段时间的总雾霾暴露值是多少和占总暴露的比重。
| 暴露值 （微克/立方米•小时） | 占总暴露比重 | |
| 居家（晚6点-早8点） | 1542 | 53% |
| 办公室（早9点-晚5点） | 1042 | 36% |
| 户外（不戴口罩） | 303 | 11% |
| 总暴露值 | 2887 |
如果在户外的全部时间戴了N95的口罩，新的暴露值是多少
| 暴露值 （微克/立方米•小时） | 占总暴露比重 | |
| 居家（晚6点-早8点） | 1542 | 58% |
| 办公室（早9点-晚5点） | 1042 | 39% |
| 户外（戴口罩） | 72 | 3% |
| 总暴露值 | 2656 |
可见，戴口罩和不戴口罩对雾霾暴露总值的影响不大，总暴露值从2887降低到2656，差别只有8%。主要原因是因为大部分的暴露都是室内。居家的总暴露是1542，办公室的暴露是1042，分别占总暴露的53%和36%.
这个计算结果其实和室外的雾霾浓度关系不大，只取决于室内外的浓度差别，和你在室外的时间。即使北京最近这样450微克/立方米的重度污染，结论也是一样的。因为室内PM2.5的浓度总是室外的50-90%之间。
如前文所述，大部分建筑室内雾霾情况比室外好不到哪里去。所以如果室内雾霾环境没有有效改善的情况下，短暂室外出行期间戴口罩意义是不大的。除非你是长时间室外工作的人。这也是很多人觉得雾霾天，即使戴了口罩还是一样会喉咙发痒咳嗽的原因。但是如果你关注家庭环境，将室内雾霾降低到国际标准25微克/立方米，那么室外的这些暴露就变得异常重要了。
总结一下，回到一开始的问题，雾霾天是否需要戴口罩？纱线和棉布口罩是没有什么用的，即使N95的口罩，对你的帮助也是杯水车薪。当然你可以说戴总比不戴要好。对于大部分朝九晚五的工薪族而言，降低雾霾对你健康的危害，最重要的是你家里的室内环境，其次是办公环境，最后才是你在室外是否需要戴口罩的问题。戴口罩可以降低室外的暴露，但是如果室内的雾霾浓度值很高，室外的这点变化就变得相对不重要。雾霾天如果只关心是否出行戴口罩，忘了室内雾霾的话，那么就是舍本取末。好比一个一天一包烟的人，其实他们什么口罩都不需要戴。
如果你觉得雾霾实在可怕，又无力改善室内环境，那么雾霾天在室内也必须坚持戴口罩。无论是办公室还是居家。上面这些都是冰冷的浓度数字，那么我们室内雾霾情况到底有多糟糕，对健康有多大影响呢？请听下一篇分解。
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