防毒面具的小知识

这一段时间，新型冠状病毒成了全国最重要的话题，防治疫情成了全国的头等大事。为了预防感染，不仅外科口罩、N95 1860口罩严重缺货，甚至有的人拿出了防毒面具，以为“防毒面具毒气都能过滤，那么病毒也能过滤了吧”。其实，这个思想是不正确的，那么就让我们看一下，防毒面具的发展历史和防御原理。

防毒面具和毒气息息相关。在一百年前的第一次世界大战中，同盟国和协约国约有120万人被毒气弹杀伤，凡尔登绞肉机有三分之一的炮弹都是毒气弹，迄今凡尔登地区还掩埋着数百万未爆炸的毒气弹，很多区域被宣布封闭500年以等毒气自然分解。因此各国都开始研究防止毒气的方法，最早的防毒面具就是上图所示的Black Vei（黑色面纱）防毒面具。

这种防毒面具主要针对氯气袭击。由于德军使用氯气时英军几乎毫无准备，因此John Scott Haldane 在1915年利用军服生产剩下的棉花制造了一种厚口罩，填充次硫酸钠，碳酸钠，甘油（作为水分保持剂），在看到黄绿色的氯气飘过来时就将其用水（或者尿）浸湿，这样氯气接触水之后就会形成次氯酸和盐酸，被碳酸钠和次硫酸钠中和吸收掉。但是早期的这种棉布口罩不仅缺乏护目镜，而且在干燥后都会失去效用，因此很快就被淘汰了。

由于沙俄军队装备低劣，训练也很差，因此在东线战斗中俄军深受化学武器毒害。为了对抗毒气战，沙俄一方面进口英国的“hood”式防毒面罩和“小盒”式防毒面具，一方面开始自己研发防毒面具，便是下图所示的Avalov mask，由Nikolai D. Zelinsky设计过滤器，Mikhail I. Kummant 设计橡胶头套，这个设计也成为了世界上第一款真正意义的防毒面具。

Avalov mask开创了很多沿用至今的防毒面具的基本结构：可更换的活性炭过滤罐、吸气和呼气两个独立空气阀门以及能够保护整个头部的橡胶头套。这样的设计配合全身大衣，可以有效遮挡一战常用的光气、芥子气和氯气对人的杀伤。由于设计非常成功，100年来的防毒面具无论是外观还是整体结构都和Avalov mask大同小异。

但是，这种防毒面具也不是没有缺点：

1、由于供氧仍然是从环境中获取，因此在毒气浓度过高或者在火灾现场，使用该类型防毒面具无法有效提供使用者足够的氧气；

2、活性炭属于吸附类材料，在所有的吸附表面耗尽后，将会丧失吸附效果，需要替换或者再生（水洗、高温烘干等）。

因此，单纯的活性炭并不适合吸附病毒，因为病毒在不彻底消灭的情况下，可能仍残留在活性炭的气孔中，放置于屋内或者垃圾桶中仍然有可能释放出病毒粒子。

随着毒气和生物武器的威胁进一步加大，现代的防毒面具结构比起一战更加复杂。

现代防毒面具最重要的增加物是过滤罐的预过滤网。为了尽可能降低活性炭的老化时间，防毒面具口部会增加若干层极细的防尘网，一般都能达到N95或更高等级，先把一部分大颗粒阻挡在吸附层之外，这样更换的成本就会下降很多。但增加过滤网也有代价——呼吸难度进一步增加。2020年1月，在新京报采访北京大学王月丹教授时，教授特别提到了使用N95口罩的误区：

王月丹特别提到，预防此次冠状病毒不推荐使用带通气阀的口罩，因为其可能会让病毒在局部聚集。要想更有效地避免冠状病毒感染，使用N95的口罩较好。佩戴N95口罩时，一次时间不能超过4个小时，如果长时间持续使用N95口罩，会造成肺部损伤，可能会引起肺气肿之类的问题。

因此，为了对抗直接泄露的毒气罐、火灾现场救援中的缺氧环境，必须使用这种防毒面具——供氧式防毒面具。

供气式防护服由于自己携带氧气瓶，不再需要人费力吸取空气中的气体，因此携带它的时候呼吸会顺畅很多。但是由于氧气瓶的限制，一般情况不会使用超过20分钟，用于短期的严重污染环境的突击任务。

当然，考虑到一般人的家庭环境，是不可能为一般家庭配备氧气瓶供气的全身防护服的，一般我们用于抵挡雾霾和病毒感染，使用恰当的口罩（如外科口罩和1860 N95医用口罩）就足够降低暴露在危险区域的风险了。并且，此次新冠肺炎的冠状病毒是飞沫传播，而不是如同流感的空气传播，只要不近距离接触患者和携带者，就可以大幅降低被感染区域，这就是隔离的意义。

最后祝全国人民身体健康，平安度过2020年肺炎疫情！

6月回来补充：经过中国人民不懈努力，中国初步取得了抗击肺炎疫情的阶段性胜利，口罩供应不再短缺，但遍观世界疫情态势，还没到我们能够彻底长舒一口气的时刻。提高警惕，保卫祖国人民！