Nie każda maska antysmogowa chroni skutecznie
Jak dowodzą ostatnie badania naukowców z University of Massachusetts Amherst popularne maski antysmogowe wykonane z tkaniny noszone w celu zmniejszenia narażenia na zanieczyszczone powietrze różnią się między sobą znacząco pod względem skuteczności filtrowania niebezpiecznych cząstek zawartych w powietrzu. Okazuje się, że ich zakładanie szczególnie przez mieszkańców terenów o szczególnie dużym zanieczyszczeniu powietrza może dawać złudne poczucie bezpieczeństwa.
Przeprowadzony przez Richarda Peltiera, Kabindry Shakya i współpracowników eksperyment jest pierwszą analizą opartą na rygorystycznej metodologii naukowej oceniającą skuteczność jednorazowych masek chirurgicznych oraz tkaninowych masek przeciwpyłowych powszechnie stosowanych w Azji oraz Azji Południowo-Wschodniej w osobistej ochronie przed zanieczyszczeniami powietrza. Wynik badania dowodzi, że noszenie takich masek jedynie w pewnym stopniu zmniejsza ekspozycję na substancje szkodliwe zawarte w zanieczyszczonym powietrzu. Dlatego w opinii badaczy ich użytkownicy, szczególnie w krajach rozwijających się, nie powinni zakładać, że będą one gwarantem skutecznej ochrony przeciwpyłowej. Przedmiotowe badanie opublikowano na łamach Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology.
Inspiracja do jego przeprowadzenia zrodziła się podczas pobytu naukowego dwójki badaczy w Katmandu oraz innych regionach Azji. Peltiera i Shakya’e zaskoczyła ogromna liczba ludzi noszących na ulicach maski chirurgiczne oraz zwykłe, tkaninowe maski przeciwpyłowe w celu ochrony przed zanieczyszczonym powietrza.
Tab. 1. Europejski system standaryzacyjne dla masek przeciwpyłowych
Źródło: Opracowanie na podstawie: http://statekkosmiczny.pl/blog/wp-content/uploads/2014/11/standardy2.jpg
Tab. 2. Amerykański systemy standaryzacyjne dla masek przeciwpyłowych (NIOSH)
Źródło: Opracowanie na podstawie: http://statekkosmiczny.pl/blog/wp-content/uploads/2014/11/standardy2.jpg
Jakość powietrza w Katmandu jest bardzo zła z uwagi na powszechne używanie starych, wyeksploatowanych silników benzynowych i diesla oraz powszechną praktykę spalania w paleniskach domowych śmieci czy opon. Dla porównania: w Los Angeles w dniach o wysokim stopniu zanieczyszczenia powietrza stwierdza się ok. 100 mikrogramów pyłu PM10 na metr sześcienny, podczas gdy w Katmandu poziom zanieczyszczeń może wynosić nawet 800 mikrogramów na metr sześcienny.
Badacze zaczęli zastanawiać się, na ile niezwykle popularne w krajach azjatyckich tanie maski antysmogowe zapewniają realną ochronę przed zanieczyszczeniami powietrza. W odpowiedzi na to pytanie postanowili zaprojektować i przeprowadzić eksperyment spełniający wszystkie rygory metodologii badania naukowego. Już na samym początku sporym zaskoczeniem dla badaczy okazały się trudności z wyszukaniem innych badań oceniających efektywność tanich i powszechnie dostępnych masek przeciwsmogowych. Wydawało się to jeszcze bardziej niezrozumiałe w kontekście standardowej maski higienicznej typu N95 posiadającej dużo lepszą ewidencję naukową. Jednak dla większości mieszkańców rozwijających się krajów azjatyckich pozostaje ona wciąż zbyt kosztowna – cena na poziomie 3 - 4 dolarów za maskę tego typu w porównaniu z 10-15 centami za najtańszą maskę wykonaną z tkaniny, którą po praniu można używać jeszcze wiele miesięcy, wydaje się zwyczajnie zbyt duża.
Naukowcy zaplanowali serię eksperymentów, w których uczestniczyli oni sami, dwoje asystentów oraz specjalistyczny manekin. Badacze wzięli pod lupę cztery rodzaje masek przeciwpyłowych: jedną pofałdowaną typu chirurgicznego, dwa typy masek z tkaniny i jedną maskę stożkową z tkaniny oraz z zaworami wydechowymi. Analizę przeprowadzono pod kątem zróżnicowania i skuteczności filtrowania pięciu różnych
rozmiarów cząstek aerozolu syntetycznego oraz trzech rozmiarów cząstek rozcieńczonych spalin silników wysokoprężnych, co miało symulować warunki rzeczywiste. Spośród masek tkaninowych dość dobrą filtrację zanieczyszczeń powietrznopochodnych (80-90% cząstek syntetycznych i ok. 57% cząstek spalin z silników Diesla) zaobserwowano w przypadku masek z zaworami wydechowymi. Zwykłe maski tkaninowe były „tylko nieznacznie korzystne” w zakresie ochrony ludzi przed cząstkami poniżej 2,5 mikrometrów, często uważanymi za bardziej szkodliwe, niż większe cząstki, z uwagi na możliwość głębszego przenikania do płuc. Najtańsze maski wykonane z tkaniny izolowały 39-65% standardowych cząstek zanieczyszczeń o rozmiarach 30-, 100- i 500 nanometrów oraz 1- i 2,5 mikrometrów. Jednocześnie wszystkie rodzaje masek mniej nadawały się do wychwytywania cząstek spalania oleju napędowego w porównaniu do cząstek monodyspersyjnych. Skuteczność filtracji masek wykonanych z tkaniny dla cząstek emitowanych ze spalania oleju napędowego wahała się bowiem od 15 do 57% dla całkowitego stężenia cząstek (o rozmiarach 30-, 100- i 500-nanometrów) i 13 do 40% dla całkowitej masy cząstek stałych. Stwierdzono także, że maski tkaninowe wyposażone w zawory wydechowe charakteryzowały się lepszymi wynikami w porównaniu do masek z tkaniny pozbawionych takich zaworów.
Jak zauważają badacze dwa rodzaje masek, które w przeprowadzonym badaniu uzyskały najmniejszą skuteczność filtracyjną, to produkty tanie, wielokrotnego użytku i szeroko stosowane w krajach rozwijających się. I to właśnie one stanowią pierwszy wybór konsumenta. Okazało się również, że na efektywność izolowania cząstek zanieczyszczeń obecnych w powietrzu ma wpływ także kształt maski i jej zdolność dokładnego przylegania do powierzchni twarzy. Odpowiednio dopasowana maska chirurgiczna w kształcie stożka posiada większą skuteczność filtracyjną, niż maska o luźnej formacji. Zdaniem autorów wynik ich badania z jednej strony może prowadzić do konkluzji, że ludzie noszący tanie i najbardziej popularne maski antysmogowe powinni mieć świadomość ograniczonej ochrony przed zanieczyszczeniami powietrza. Z drugiej jednak strony na aktualności nie traci nigdy prawda, że „cokolwiek jest lepsze, niż nic”.
Źródło:
Kabindra M Shakya, Alyssa Noyes, Randa Kallin, Richard E Peltier. Evaluating the efficacy of cloth facemasks in reducing particulate matter exposure. Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology, 2016; ScienceDaily.com
Inspiracja do jego przeprowadzenia zrodziła się podczas pobytu naukowego dwójki badaczy w Katmandu oraz innych regionach Azji. Peltiera i Shakya’e zaskoczyła ogromna liczba ludzi noszących na ulicach maski chirurgiczne oraz zwykłe, tkaninowe maski przeciwpyłowe w celu ochrony przed zanieczyszczonym powietrza.
Tab. 1. Europejski system standaryzacyjne dla masek przeciwpyłowych
| EN 149: filtry jednorazowe (półmaski filtrujące) | Skuteczność | EN 143: filtry wymienne do masek | Skuteczność |
| FFP1 |
Filtry wychwytujące 80% zanieczyszczeń z powietrza | P1 |
Filtry wychwytujące 80% zanieczyszczeń z powietrza |
| FFP2 |
Filtry wychwytujące 94% zanieczyszczeń z powietrza | P2 |
Filtry wychwytujące 94% zanieczyszczeń z powietrza |
| FFP3 |
Filtry wychwytujące 99% zanieczyszczeń z powietrza | P3 |
Filtry wychwytujące 99,95% zanieczyszczeń z powietrza |
Źródło: Opracowanie na podstawie: http://statekkosmiczny.pl/blog/wp-content/uploads/2014/11/standardy2.jpg
Tab. 2. Amerykański systemy standaryzacyjne dla masek przeciwpyłowych (NIOSH)
| Klasa | Skuteczność |
| N95 |
Filtry wychwytują 95% zanieczyszczeń z powietrza |
| N99 |
Filtry wychwytują 99% zanieczyszczeń z powietrza |
| N100 |
Filtry wychwytują 99,97% zanieczyszczeń z powietrza |
Źródło: Opracowanie na podstawie: http://statekkosmiczny.pl/blog/wp-content/uploads/2014/11/standardy2.jpg
Jakość powietrza w Katmandu jest bardzo zła z uwagi na powszechne używanie starych, wyeksploatowanych silników benzynowych i diesla oraz powszechną praktykę spalania w paleniskach domowych śmieci czy opon. Dla porównania: w Los Angeles w dniach o wysokim stopniu zanieczyszczenia powietrza stwierdza się ok. 100 mikrogramów pyłu PM10 na metr sześcienny, podczas gdy w Katmandu poziom zanieczyszczeń może wynosić nawet 800 mikrogramów na metr sześcienny.
Badacze zaczęli zastanawiać się, na ile niezwykle popularne w krajach azjatyckich tanie maski antysmogowe zapewniają realną ochronę przed zanieczyszczeniami powietrza. W odpowiedzi na to pytanie postanowili zaprojektować i przeprowadzić eksperyment spełniający wszystkie rygory metodologii badania naukowego. Już na samym początku sporym zaskoczeniem dla badaczy okazały się trudności z wyszukaniem innych badań oceniających efektywność tanich i powszechnie dostępnych masek przeciwsmogowych. Wydawało się to jeszcze bardziej niezrozumiałe w kontekście standardowej maski higienicznej typu N95 posiadającej dużo lepszą ewidencję naukową. Jednak dla większości mieszkańców rozwijających się krajów azjatyckich pozostaje ona wciąż zbyt kosztowna – cena na poziomie 3 - 4 dolarów za maskę tego typu w porównaniu z 10-15 centami za najtańszą maskę wykonaną z tkaniny, którą po praniu można używać jeszcze wiele miesięcy, wydaje się zwyczajnie zbyt duża.
Naukowcy zaplanowali serię eksperymentów, w których uczestniczyli oni sami, dwoje asystentów oraz specjalistyczny manekin. Badacze wzięli pod lupę cztery rodzaje masek przeciwpyłowych: jedną pofałdowaną typu chirurgicznego, dwa typy masek z tkaniny i jedną maskę stożkową z tkaniny oraz z zaworami wydechowymi. Analizę przeprowadzono pod kątem zróżnicowania i skuteczności filtrowania pięciu różnych
rozmiarów cząstek aerozolu syntetycznego oraz trzech rozmiarów cząstek rozcieńczonych spalin silników wysokoprężnych, co miało symulować warunki rzeczywiste. Spośród masek tkaninowych dość dobrą filtrację zanieczyszczeń powietrznopochodnych (80-90% cząstek syntetycznych i ok. 57% cząstek spalin z silników Diesla) zaobserwowano w przypadku masek z zaworami wydechowymi. Zwykłe maski tkaninowe były „tylko nieznacznie korzystne” w zakresie ochrony ludzi przed cząstkami poniżej 2,5 mikrometrów, często uważanymi za bardziej szkodliwe, niż większe cząstki, z uwagi na możliwość głębszego przenikania do płuc. Najtańsze maski wykonane z tkaniny izolowały 39-65% standardowych cząstek zanieczyszczeń o rozmiarach 30-, 100- i 500 nanometrów oraz 1- i 2,5 mikrometrów. Jednocześnie wszystkie rodzaje masek mniej nadawały się do wychwytywania cząstek spalania oleju napędowego w porównaniu do cząstek monodyspersyjnych. Skuteczność filtracji masek wykonanych z tkaniny dla cząstek emitowanych ze spalania oleju napędowego wahała się bowiem od 15 do 57% dla całkowitego stężenia cząstek (o rozmiarach 30-, 100- i 500-nanometrów) i 13 do 40% dla całkowitej masy cząstek stałych. Stwierdzono także, że maski tkaninowe wyposażone w zawory wydechowe charakteryzowały się lepszymi wynikami w porównaniu do masek z tkaniny pozbawionych takich zaworów.
Jak zauważają badacze dwa rodzaje masek, które w przeprowadzonym badaniu uzyskały najmniejszą skuteczność filtracyjną, to produkty tanie, wielokrotnego użytku i szeroko stosowane w krajach rozwijających się. I to właśnie one stanowią pierwszy wybór konsumenta. Okazało się również, że na efektywność izolowania cząstek zanieczyszczeń obecnych w powietrzu ma wpływ także kształt maski i jej zdolność dokładnego przylegania do powierzchni twarzy. Odpowiednio dopasowana maska chirurgiczna w kształcie stożka posiada większą skuteczność filtracyjną, niż maska o luźnej formacji. Zdaniem autorów wynik ich badania z jednej strony może prowadzić do konkluzji, że ludzie noszący tanie i najbardziej popularne maski antysmogowe powinni mieć świadomość ograniczonej ochrony przed zanieczyszczeniami powietrza. Z drugiej jednak strony na aktualności nie traci nigdy prawda, że „cokolwiek jest lepsze, niż nic”.
Źródło:
Kabindra M Shakya, Alyssa Noyes, Randa Kallin, Richard E Peltier. Evaluating the efficacy of cloth facemasks in reducing particulate matter exposure. Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology, 2016; ScienceDaily.com
