不同类型口罩对六氟化硫分解产物的防护效果评价(新)

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321

・论著・

不同类型口罩对六氟化硫分解产物的防护效果评价

朱啸川

卢玮

聂秀泉周敏张润博覃绍先

陈卫红

【摘要】目的评价两类N95型自吸过滤式13罩对六氟化硫(sF6)分解产物的过滤效果。方法

购买市场常用的普通N95型口罩(A)和N95型防酸13罩(B),实验室模拟现场条件测定两类口罩对SF6

分解产物——颗粒物、氟化氢和二氧化硫气体的过滤效率,1:3罩过滤颗粒物效果采用核凝计数器法测

定,离子选择电极法和甲醛缓冲液一盐酸副玫瑰苯胺分光光度法分别测定口罩内外空气中氟化氢和二氧化硫浓度。结果普通N95型口罩和N95型防酸口罩对颗粒物在10~95L/rain的流量下的过滤效果分别为97.50%。100.00%和99.83%~99.99%,均高于95%。0.00~1.99、2.00—3.99、>4.00mg/m3氟化物暴露<

1.5

h,N95型防酸口罩氟化氢气体的过滤效率分别为98.83%、99.08%和99.03%,明显高于普通N95型口

罩(48.44%、45.71%和47.31%),两种口罩过滤效率的差异有统计学意义(P<0.05);0.00—2.49、2.50,4.99、

5.00.9.99、>10.00

mg/m3二氧化硫暴露<1.5h后,N95型防酸El罩的过滤效率分别为95.73%、98.67%、

98.14%和97.78%。延长暴露时间(1.5—4h)后,口罩过滤效率分别下降为91.97%、82.28%、70.12%和58.56%,高浓度组下降更为显著。结论两类口罩对sF6分解产生颗粒物的过滤效率符合国家要求,N95防酸型13罩对氟化氢和二氧化硫的过滤效果明显高于普通口罩,随使用时间延长,口罩过滤效率下降,应及时更换。

【关键词】自吸过滤式口罩;氟化氢;二氧化硫;效率

PerformanceevaluationoftwoN95坷tering-facepiecerespirators

hexafluoride

ZhuXiaochuan*,£“形ei,NieXiuquan,Zhou

Weihong.*KeyLaboratory

on

decompositionproductsofsulfur

of

Environmentand

Min,ZhaugRunbo,OinShaoxian,Chen

Health.MinutryofEducation&Min蠡tryofEnvironmental

Health.School

mtection,Department

【Abstractl

andthe

ofOccupationaland

Environmental

of忍6如胁alth,乃埘i

Medwal

College。HuozhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan

To

43D田D。C.Ilina

Correspondingauthor:ChenWeihong(E.mail:wchen@mai厶.tjmu.edu.cn)

Objective

assess

thefiltrationefficiencyoftwoN95fihering-facepiecerespirators(FFRs)

forthedecompositionproductsofsulfurhexafluoride(SF6).MethodsTwotypesofN95FFRs(theparticulate

productsofSR,including

acid—proofrespirators)wereselectedinthisstudy.The

decomposition

particles,hydrogenfluoride(HF)andsulfurdioxide(S02),weremeasuredunderexperimentalconditionby

using偈I

efficiency

PortaCountPlus.fluorineion.selectiveelectrodesandspectrophotometer

was

separately.The

filtration

thencalculatedandcompared.ResultsBothtwomodelsofN95respiratorshadlowestfiltration

efficiencylargerthan95%forparticlesunderairflowrangedfrom10to95Umin.WhenexposedtodifferentconcentrationsofHF(10w:0.00—1.99mg/m3,middle:2.00~3.99mg/m3,high:>4mg/m3),theacid—proofN95respiratorwasmoreeffectivethantheparticulaterespirator(P<0.05)withafiltrationefficiencyof98.83%。99.08%,and99.03%versus48.44%,45.7l%,and47.31%.ForfourS02concentrationranges(0.00.2.49me--/m3,2.50-4.99mg/m3,5.00~9.99mg/m3,and>10.00

meCm3),theacid—proofrespiratorshowed

highfiltration

efficiencywithinexposureto1.5hours:95.73%,98.67%,98.14%,and97.78%.respectively。whenexposuredurationextendedto4hours,thefiltrationefficiencyoftheacid—proofrespiratordecreasedto91.97%.82.28%.70.12%,and58.56%,respectively.ConclusionBoththeparticulateandtheacid.proofN95FFRsmetnationalstandardsOiltheparticulatefiltrationefficiency.Theacid—proofN95respiratordemonstratestobemoreeffectiveinfilteringHFandS02thantheparticulaterespirator.Thefiltrationefficiencycoulddecreasetoanunsafeconditionunderlongerexposureduration,timelyreplacementofrespiratoriSrecommendedattheworkplace.

【Keywords】Fihering-facepiecerespirators;Hydrogenfluoride;Sulfurdioxide;Efficiency

DOI:10.3760/cma.j.issn.1001—9391.2016.05.001

基金项目:华中科技大学自主创新基金资助(2015ZZGH013)

作者单位:430030武汉,华中科技大学同济医学院公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学系,教育部和环保部环境与健康重点实验室(朱啸川、卢玮、聂秀泉、周敏、张润博、覃绍先、陈卫红);湖北省超能电力有限责任公司(覃绍先)

通信作者:陈卫红,Email:wehen@mails.tjmu.edu.ca

万方数据

坚量笪麴坐生坠些堑銎查垫!!堡!旦笙丝鲞笙!塑堡!堕』塑!旦竖坐型!堕!:塑型!!!!:坐!:丝!坠:!

纯净的六氟化硫(SF。)气体在常温下为无色、无嗅、基本无毒.化学性质非常稳定的肉素化合物ltl。其良好的绝缘性能和灭弧性能,使之从1940年作为绝缘介质开始被广泛应J+j于电器一r.业和输变电业。如高压断路器、高fK开关、高压变压器等:随着当今科技的发展,盯。涉及的领域不断扩展,被越来越多的基础领域和科技领域广泛应J}}j|2I..一般情况

下SR不发牛化学反应。然而,在大功率电弧、火花

放电和电晕放电作,}=}j下‘,SK发生分解反应,其分解产物与水反应义会产生氟化氢和二氧化硫等酸性气体:同时。sF。气体在高温电弧发生作用时还能与电极反应而生成ALF,、(:。-}11等同体颗粒物粉末川。吸入SK分解产生的酸性气体和颗粒物会对肺部造成严重损伤,巡检及维修’f:人需携带方便的呼吸防护用品进行防护㈠,本次研究通过评价两类自吸过滤式N95型【_J罩对SI'16分解的酸性气体和固体粉末

的防护效果,为接触SF6分解产物的丁人选择呼吸防护用品提供参考

对象与方法

1.对象:选择市场}:销量较大的一类自吸过滤式N95型普通口罩(A)和一类自吸过滤式N95型

防酸口罩(B).

2.口罩颗粒物过滤效率测试:颗粒物过滤效率

测定设备为本课题组前期自主设计的简化装置【5l,将口罩的周边密封在金属槽里,槽下.端网孔用管道连接抽气泵,用流量计凋节泵的流量。将美国特赛呼吸器密合度测试仪与抽气泵管道上端连接。测试时抽气泵抽气模拟吸气过程,流量计控制抽气流量,使用美同特赛呼吸器密合度测试仪测定口罩外与ILl罩内颗粒物比值,其倒数为口罩材料的穿透泄

漏率(%),口罩过滤效率(%)=l一穿透泄漏率(%):

SF6与电极材料反应产生的AIF,及CuF!等白色固体粉末状It州,本次研究采刷核凝汁数法测试两种口罩对空气颗粒物的过滤效率,以此评估t3罩对

SR分解产生颗粒物的过滤效果。根据国内外相关标

耀7-101,存85l,/lnin流量下,颗粒物滤过效率不低于

95%:

3.对氟化氢气体过滤效率的测试:T作场所空气中氟化氢气体的职业接触限值为最高容许浓度:2

mg[m31nI,L,vl此,我们存实验密封测试箱中设置低于限值、限值附近和高于限值的3个浓度范同,分

别为0.00~1.99、2.00~3.99和>4.00lllg/ln3:用测试口

罩覆盖采样器人口,分别测试口罩内外的氟化氢浓

万方数据

度。过滤效率(%)=1一口罩内与口罩外氟化氢气体浓度的比值。口罩内外氟化氢气体的浓度按照T作

场所空气中氟化物的Gt3Z/T160,36.2004(<r作场所

空气有毒物质测定一氟化物》”!I测定。

4.对二氧化硫气体过滤效率测试:TI作空气中二氧化硫气体的职业接触限值为时间加权浓度:5mg/m3,短时间接触浓度:10mg/m1“t,冈此,实验密封

箱设置0,00~2.49、2.50~4.99、5.00~9.99和>10.00

mg/m3

4个浓度范同。测试过程同氟化氢,过滤效率

(%)=1一口罩内与口罩外氟化氢气体浓度的比值。口罩内外二氧化硫浓度按照T作场所空气中二氧化硫气体的GBZ/T160.33.2004《<1-.作场所空气有毒物质测定一硫化物》¨3l测定一

5.统计学分析:每个实验.t-3N试3个以j二口罩,过滤效率以中位数表示,浓度以x±s表示,采用配对t检验分别分析口罩内外气体浓度的差异,用秩和检验分别分析不同浓度组之间f_]罩过滤效率的差

异。检验水准a=0.05:HjSAS

9.4统计软件进行统计

学分析。

1.两类口罩对颗粒物的过滤效率:如表l所示,本实验测试的A、B两型N95型口罩在10、30、

85

L/min的流量下对空气颗粒物过滤效率均在95%

以上,达到同家标准要求的N95型口罩滤尘水平,

表l

两种L1革颗粒物过滤效率的测试结果

口罩类型流量

堕塑兰

e-,lfR

《ldrain)

注:颢村物过滤效二簪均俯为ff『位数值

2.两型I-I罩对氟化氢气体的过滤效率:由表2

可以看出,短时闯(<i.5h)暴露存O.00~1.99、2.00—

3.99、>4.00mg/m3

3个浓度范同内,两型口罩外空气

中氟化氢浓度都高于口罩内氟化氢浓度,口罩内外

浓度的差异有统汁学意义(P<0.05):其中A型口罩

对氟化氢气体的过滤效率均小于50%,不同浓度组

间的过滤效率的差异无统计学意义(P>O.05)。B型

口罩对氟化氢气体的过滤效率均大二F95%,不同浓

度组间过滤效率的差异无统计学意义(P>0.05)。防

!!!堡蒸垫里生墼些堑蓥查!Q!垒笙!旦笙丝鲞箜i塑鱼坐!』!鲤旦埋Q!!业旦i!!丛型!Q!!!!!!:丝:盟!:!

酸N95型口罩过滤效率明显高于普通N95型口罩,义(P<0.05);各组间两两比较发现,>10.00、5.00~

差异有统计学意义(P<0.05)。

9.99和2.50~4.99mg]m3浓度时的过滤效率均低于

表2两型Vl罩对氟化氢气体的过滤效率测试结果

0.00。2.49

mg/m3时的过滤效率,差异有统计学意义

(P<0.05)。暴露时间<1.5h时,>10.00、5.00~9.99和

2.50~4.99

mg/m,浓度时的过滤效率均大于暴露1.5。4.0

h时的过滤效率,差异均有统计学意义(P<

0.05)(表3)。

3。使用时间对防酸口罩过滤效率的影响:进一步分析,使用时间对防酸N95型口罩过滤二氧化硫效果的影响,我们观察了不同时间下口罩对低于限

注:过滤效率为中位数值;与口罩外比较,“P<O.05;与普通N95值浓度(0.OO~4.99mg/m,)和高于限值浓度(>5.00口罩比较,bp<0.05

mg/m,)--氧化硫的过滤效率。由图1可以看出,随着2.防酸型N95口罩对二氧化硫气体过滤效率:

使用时间的延长,口罩对二氧化硫的过滤效率总体基于普通N95型口罩对酸陛气体过滤效果差,我们

呈下降趋势,使用4h后,>5.0mg/m3浓度时的过滤未继续测试普通N95型口罩对二氧化硫的过滤效效率为50.84%,0.00—4.99mg/m3浓度时的过滤效率果。为观察不同使用时间对口罩过滤效率的影响,为65.07%,高于限值浓度时下降更明显。这可能与我们分析了防酸N95型口罩在短时间暴露(<1.5h)高浓度组过滤二氧化硫量较多,更易出现饱和有关。

和长时问暴露(1.5。4.0h)后对二氧化硫的过滤效率。如表3所示,不管是在短时问暴露还是长时间暴露后,防酸口罩的外环境空气中二氧化硫浓度均高于口罩内浓度,差异有统计学意义(P<0.05),说明5.00口罩具有过滤二氧化硫的效果。

加∞∞∞mg/m3暴露时间<1.5h时,各浓度组二氧化硫过滤效一零一瓣辍煺设

.00-4.99mg/m3

率均大于95%,不同浓度组过滤效率的差异无统计∞加

学意义(尸>0.05)。延长暴露时间后,各浓度组的过滤00

效率均出现不同程度的下降,尤其以高浓度组下降时间(h)

更明显,不同浓度组间过滤效率的差异有统计学意

图1不同暴露时间下防酸口罩过滤2种浓度二氧化硫的效率

表3

防酸口罩对不同浓度二氧化硫及不同暴露时间的过滤效率

注:表中过滤效率为中位数值;与口罩外比较,“P<o.05;与暴露1.5~4h比较,bp<0.05;与暴露1.5—4h0-2.49mg/m3浓度时比较,tP<0.05

讨论

组的过滤效率出现不同程度的下降,只有0.00~2.49mg/m3组的过滤效率依然大于90%,2.50mg/m,浓度结果表明,测试的两类N95口罩在lO~95

L/rain

以上组的过滤效率均在90%以下,El罩对二氧化硫的通气流量下均达到国家标准所规定的N95型口的过滤效率随过滤时间的增加而下降。

罩的滤尘水平。防酸型N95口罩对氟化氢气体的过按照GB/T23465—2009<<n乎吸防护用品实用性能

滤效率在不同浓度范围内均在95%以上,明显高于评价》【8】规定,在85L/min通气流量下,N95口罩对普通N95型口罩(过滤氟化氢效率均低于50%)。暴

颗粒物的过滤效率应不低于95%,以满足口罩对粉露1.5h,防酸型N95口罩在各浓度范围内对二氧化

尘、微生物的过滤需求f14】。此次测试的普通N95口罩

硫的过滤效率均在95%以上,延长暴露时间后,各在10—95L/rain的通气流量下对颗粒物的过滤效率

万方数据

324

主堡董塾里生墼些痘蓥查丝!垒笙i旦箜丝鲞笙!塑堡垡!!!趔旦竖Q!些P堡!:丛型!Q!!!!尘:丝!塑!:!

为97.50%~100.00%,防酸型N95口罩为99.83%。99.99%,符合GB/T23465.2009(呼吸防护用品实用性能评价》【8l。可见这两型N95口罩都有良好的滤尘效果,能满足SF6分解产生颗粒物的过滤要求。

本研究根据氟化氢和二氧化硫这2种酸性气体的职业接触限值,设置了低于限值、限值附近和高于限值这几个浓度范围,以模拟不同的工作环境,并测试2种口罩对这2种酸性气体的过滤效率。我们的研究发现,在暴露1.5h后,普通N95口罩在各浓度范围内对氟化氢气体的过滤效率均小

于50%,过滤效果较差。在>4.00mg/m3组,El罩内平

均浓度达到3.23mg/m3,已超过职业接触限值规定的氟化氢最高容许浓度(2mg/m3),不能发挥呼吸保护作用。防酸型N95口罩在各浓度范围内对氟化氢气体的过滤效率均在95%以上,在>4.00mg/m3组,1:3罩内平均浓度达到O.12mg/m3,过滤效果较好。结果提示,防酸型N95口罩对氟化氢气体的防护效果明显好于普通N95口罩,能满足维修及巡检工人对氟化氢气体的防护需求。研究还发现,短时间内,环境空气中氟化氢气体浓度对口罩的过滤效率影响不大。

对二氧化硫过滤效率的测试结果表明,暴露

1.5

h后,防酸型N95口罩在对二氧化硫的过滤效果

较好,且环境空气中二氧化硫的浓度对口罩过滤效率的影响不大,在最高浓度组(>10.00mg/m3组),短时间使用时口罩内浓度为0.49mg/m3,远低于二氧化硫的时间加权平均浓度接触限值5.0mg/m3。但是,随着暴露时间延长,各组过滤效率均出现不同程度的下降,尤其是高浓度组的过滤效率下降更为

明显。这可能与口罩吸附酸l生气体的材料有关,该

类防酸口罩主要通过口罩内的活性炭层吸附二氧化硫等酸性气体,当口罩过滤的气体较多时,活性炭层吸附的二氧化硫也越多,逐渐接近饱和状态,从而继续吸附二氧化硫的能力减弱,穿透口罩的气体增多。当防酸口罩的活性炭层完全吸附饱和时,就失去过滤作用,有害气体直接被使用者吸入【151。本研究中,低浓度组和高浓度组表现出明显的差异,可能是因为在低浓度时,口罩内未饱和的那部分活性炭足以将绝大部分二氧化硫吸附下来,过滤效率下降不明显;当二氧化硫浓度升高时,二氧化硫的量超出了那部分未饱和活性炭的吸附能力,二氧化硫大量通过口罩,过滤效率出现明显下降。我们注意到在环境空气中二氧化硫超过10.00mg/m3时,口

万方数据

罩使用4h后口罩内二氧化硫浓度达5.19mg/m,,超过了加权平均浓度限值,说明在浓度较高的环境中随弃式防酸口罩也只能短时间使用。如需长期停留,应该选择全面罩型的防毒面具或者供气式呼吸

防护器。

研究结果提示N95型口罩能够满足SF6分解产生颗粒物的过滤需求,普通N95型口罩不适合酸性气体的防护,而防酸型口罩对限值附近的氟化氢和二氧化硫有很好的过滤效果,可以短时间使用,但不能长时间(如超过4h)在高浓度酸性气体环境中使用。目前,国内对呼吸防用品的防护级别比较重视,但很少进行现场佩戴效果测试,呼吸防护用品与佩戴者脸型的适合性是其发挥防护功能的前提睁研。我们建议工人在使用该型防酸口罩前进行适合性测试,避免漏气,以保证良好的防护效果。

参考文献

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现场检测方法研究进展【J】公共卫生与预防医学,2013(2):62.64.[2】张云飞.六氟化硫(SF一6)断路器的应用及六氟化硫环保问题【J】

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然科学版),2009(01):22—26.【4]4

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【101

EuropeanCommitteefor

Standardization(2001)EN149

Respiratory

protectivedevice:Filteringhaftmasks

to

protectagainstparticles-

Requirements,testing,marking[S].

『11】GBZ2.1—2007.工作场所有害因素职业接触限值第1部分:化学有害因素【s】.

【12】GBZ/T160.36.2004,工作场所空气有毒物质测定氟化物【s】.f13】GBZ/T160.33—2004,工作场所空气有毒物质测定硫化物【s].【14】王听妍,史廷明,卢玮,等.常用N95型自吸过滤式防尘口罩阻

力与过滤效率及影响因素【J】中华劳动卫生职业病杂志,

2015,33(1):3—6.

f15】姚红.正确使用化学滤毒盒[J】.劳动保护,2002(12):37.

【16】程文娟,余艳艳,余丹,等.自吸过滤式防尘口罩适合性与头面

部尺寸关系分析[J】中华劳动卫生职业病杂志,2012,30(5):352—

355.

[17]余艳艳,程文娟,余丹,等.自吸过滤式防尘13罩的适合性测试

及改进【JI.中华劳动卫生职业病杂志,2012,30(5):348—351.

(收稿日期:2016—02.02)

(本文编辑:孙淑苍)

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321

・论著・

不同类型口罩对六氟化硫分解产物的防护效果评价

朱啸川

卢玮

聂秀泉周敏张润博覃绍先

陈卫红

【摘要】目的评价两类N95型自吸过滤式13罩对六氟化硫(sF6)分解产物的过滤效果。方法

购买市场常用的普通N95型口罩(A)和N95型防酸13罩(B),实验室模拟现场条件测定两类口罩对SF6

分解产物——颗粒物、氟化氢和二氧化硫气体的过滤效率,1:3罩过滤颗粒物效果采用核凝计数器法测

定,离子选择电极法和甲醛缓冲液一盐酸副玫瑰苯胺分光光度法分别测定口罩内外空气中氟化氢和二氧化硫浓度。结果普通N95型口罩和N95型防酸口罩对颗粒物在10~95L/rain的流量下的过滤效果分别为97.50%。100.00%和99.83%~99.99%,均高于95%。0.00~1.99、2.00—3.99、>4.00mg/m3氟化物暴露<

1.5

h,N95型防酸口罩氟化氢气体的过滤效率分别为98.83%、99.08%和99.03%,明显高于普通N95型口

罩(48.44%、45.71%和47.31%),两种口罩过滤效率的差异有统计学意义(P<0.05);0.00—2.49、2.50,4.99、

5.00.9.99、>10.00

mg/m3二氧化硫暴露<1.5h后,N95型防酸El罩的过滤效率分别为95.73%、98.67%、

98.14%和97.78%。延长暴露时间(1.5—4h)后,口罩过滤效率分别下降为91.97%、82.28%、70.12%和58.56%,高浓度组下降更为显著。结论两类口罩对sF6分解产生颗粒物的过滤效率符合国家要求,N95防酸型13罩对氟化氢和二氧化硫的过滤效果明显高于普通口罩,随使用时间延长,口罩过滤效率下降,应及时更换。

【关键词】自吸过滤式口罩;氟化氢;二氧化硫;效率

PerformanceevaluationoftwoN95坷tering-facepiecerespirators

hexafluoride

ZhuXiaochuan*,£“形ei,NieXiuquan,Zhou

Weihong.*KeyLaboratory

on

decompositionproductsofsulfur

of

Environmentand

Min,ZhaugRunbo,OinShaoxian,Chen

Health.MinutryofEducation&Min蠡tryofEnvironmental

Health.School

mtection,Department

【Abstractl

andthe

ofOccupationaland

Environmental

of忍6如胁alth,乃埘i

Medwal

College。HuozhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan

To

43D田D。C.Ilina

Correspondingauthor:ChenWeihong(E.mail:wchen@mai厶.tjmu.edu.cn)

Objective

assess

thefiltrationefficiencyoftwoN95fihering-facepiecerespirators(FFRs)

forthedecompositionproductsofsulfurhexafluoride(SF6).MethodsTwotypesofN95FFRs(theparticulate

productsofSR,including

acid—proofrespirators)wereselectedinthisstudy.The

decomposition

particles,hydrogenfluoride(HF)andsulfurdioxide(S02),weremeasuredunderexperimentalconditionby

using偈I

efficiency

PortaCountPlus.fluorineion.selectiveelectrodesandspectrophotometer

was

separately.The

filtration

thencalculatedandcompared.ResultsBothtwomodelsofN95respiratorshadlowestfiltration

efficiencylargerthan95%forparticlesunderairflowrangedfrom10to95Umin.WhenexposedtodifferentconcentrationsofHF(10w:0.00—1.99mg/m3,middle:2.00~3.99mg/m3,high:>4mg/m3),theacid—proofN95respiratorwasmoreeffectivethantheparticulaterespirator(P<0.05)withafiltrationefficiencyof98.83%。99.08%,and99.03%versus48.44%,45.7l%,and47.31%.ForfourS02concentrationranges(0.00.2.49me--/m3,2.50-4.99mg/m3,5.00~9.99mg/m3,and>10.00

meCm3),theacid—proofrespiratorshowed

highfiltration

efficiencywithinexposureto1.5hours:95.73%,98.67%,98.14%,and97.78%.respectively。whenexposuredurationextendedto4hours,thefiltrationefficiencyoftheacid—proofrespiratordecreasedto91.97%.82.28%.70.12%,and58.56%,respectively.ConclusionBoththeparticulateandtheacid.proofN95FFRsmetnationalstandardsOiltheparticulatefiltrationefficiency.Theacid—proofN95respiratordemonstratestobemoreeffectiveinfilteringHFandS02thantheparticulaterespirator.Thefiltrationefficiencycoulddecreasetoanunsafeconditionunderlongerexposureduration,timelyreplacementofrespiratoriSrecommendedattheworkplace.

【Keywords】Fihering-facepiecerespirators;Hydrogenfluoride;Sulfurdioxide;Efficiency

DOI:10.3760/cma.j.issn.1001—9391.2016.05.001

基金项目:华中科技大学自主创新基金资助(2015ZZGH013)

作者单位:430030武汉,华中科技大学同济医学院公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学系,教育部和环保部环境与健康重点实验室(朱啸川、卢玮、聂秀泉、周敏、张润博、覃绍先、陈卫红);湖北省超能电力有限责任公司(覃绍先)

通信作者:陈卫红,Email:wehen@mails.tjmu.edu.ca

万方数据

坚量笪麴坐生坠些堑銎查垫!!堡!旦笙丝鲞笙!塑堡!堕』塑!旦竖坐型!堕!:塑型!!!!:坐!:丝!坠:!

纯净的六氟化硫(SF。)气体在常温下为无色、无嗅、基本无毒.化学性质非常稳定的肉素化合物ltl。其良好的绝缘性能和灭弧性能,使之从1940年作为绝缘介质开始被广泛应J+j于电器一r.业和输变电业。如高压断路器、高fK开关、高压变压器等:随着当今科技的发展,盯。涉及的领域不断扩展,被越来越多的基础领域和科技领域广泛应J}}j|2I..一般情况

下SR不发牛化学反应。然而,在大功率电弧、火花

放电和电晕放电作,}=}j下‘,SK发生分解反应,其分解产物与水反应义会产生氟化氢和二氧化硫等酸性气体:同时。sF。气体在高温电弧发生作用时还能与电极反应而生成ALF,、(:。-}11等同体颗粒物粉末川。吸入SK分解产生的酸性气体和颗粒物会对肺部造成严重损伤,巡检及维修’f:人需携带方便的呼吸防护用品进行防护㈠,本次研究通过评价两类自吸过滤式N95型【_J罩对SI'16分解的酸性气体和固体粉末

的防护效果,为接触SF6分解产物的丁人选择呼吸防护用品提供参考

对象与方法

1.对象:选择市场}:销量较大的一类自吸过滤式N95型普通口罩(A)和一类自吸过滤式N95型

防酸口罩(B).

2.口罩颗粒物过滤效率测试:颗粒物过滤效率

测定设备为本课题组前期自主设计的简化装置【5l,将口罩的周边密封在金属槽里,槽下.端网孔用管道连接抽气泵,用流量计凋节泵的流量。将美国特赛呼吸器密合度测试仪与抽气泵管道上端连接。测试时抽气泵抽气模拟吸气过程,流量计控制抽气流量,使用美同特赛呼吸器密合度测试仪测定口罩外与ILl罩内颗粒物比值,其倒数为口罩材料的穿透泄

漏率(%),口罩过滤效率(%)=l一穿透泄漏率(%):

SF6与电极材料反应产生的AIF,及CuF!等白色固体粉末状It州,本次研究采刷核凝汁数法测试两种口罩对空气颗粒物的过滤效率,以此评估t3罩对

SR分解产生颗粒物的过滤效果。根据国内外相关标

耀7-101,存85l,/lnin流量下,颗粒物滤过效率不低于

95%:

3.对氟化氢气体过滤效率的测试:T作场所空气中氟化氢气体的职业接触限值为最高容许浓度:2

mg[m31nI,L,vl此,我们存实验密封测试箱中设置低于限值、限值附近和高于限值的3个浓度范同,分

别为0.00~1.99、2.00~3.99和>4.00lllg/ln3:用测试口

罩覆盖采样器人口,分别测试口罩内外的氟化氢浓

万方数据

度。过滤效率(%)=1一口罩内与口罩外氟化氢气体浓度的比值。口罩内外氟化氢气体的浓度按照T作

场所空气中氟化物的Gt3Z/T160,36.2004(<r作场所

空气有毒物质测定一氟化物》”!I测定。

4.对二氧化硫气体过滤效率测试:TI作空气中二氧化硫气体的职业接触限值为时间加权浓度:5mg/m3,短时间接触浓度:10mg/m1“t,冈此,实验密封

箱设置0,00~2.49、2.50~4.99、5.00~9.99和>10.00

mg/m3

4个浓度范同。测试过程同氟化氢,过滤效率

(%)=1一口罩内与口罩外氟化氢气体浓度的比值。口罩内外二氧化硫浓度按照T作场所空气中二氧化硫气体的GBZ/T160.33.2004《<1-.作场所空气有毒物质测定一硫化物》¨3l测定一

5.统计学分析:每个实验.t-3N试3个以j二口罩,过滤效率以中位数表示,浓度以x±s表示,采用配对t检验分别分析口罩内外气体浓度的差异,用秩和检验分别分析不同浓度组之间f_]罩过滤效率的差

异。检验水准a=0.05:HjSAS

9.4统计软件进行统计

学分析。

1.两类口罩对颗粒物的过滤效率:如表l所示,本实验测试的A、B两型N95型口罩在10、30、

85

L/min的流量下对空气颗粒物过滤效率均在95%

以上,达到同家标准要求的N95型口罩滤尘水平,

表l

两种L1革颗粒物过滤效率的测试结果

口罩类型流量

堕塑兰

e-,lfR

《ldrain)

注:颢村物过滤效二簪均俯为ff『位数值

2.两型I-I罩对氟化氢气体的过滤效率:由表2

可以看出,短时闯(<i.5h)暴露存O.00~1.99、2.00—

3.99、>4.00mg/m3

3个浓度范同内,两型口罩外空气

中氟化氢浓度都高于口罩内氟化氢浓度,口罩内外

浓度的差异有统汁学意义(P<0.05):其中A型口罩

对氟化氢气体的过滤效率均小于50%,不同浓度组

间的过滤效率的差异无统计学意义(P>O.05)。B型

口罩对氟化氢气体的过滤效率均大二F95%,不同浓

度组间过滤效率的差异无统计学意义(P>0.05)。防

!!!堡蒸垫里生墼些堑蓥查!Q!垒笙!旦笙丝鲞箜i塑鱼坐!』!鲤旦埋Q!!业旦i!!丛型!Q!!!!!!:丝:盟!:!

酸N95型口罩过滤效率明显高于普通N95型口罩,义(P<0.05);各组间两两比较发现,>10.00、5.00~

差异有统计学意义(P<0.05)。

9.99和2.50~4.99mg]m3浓度时的过滤效率均低于

表2两型Vl罩对氟化氢气体的过滤效率测试结果

0.00。2.49

mg/m3时的过滤效率,差异有统计学意义

(P<0.05)。暴露时间<1.5h时,>10.00、5.00~9.99和

2.50~4.99

mg/m,浓度时的过滤效率均大于暴露1.5。4.0

h时的过滤效率,差异均有统计学意义(P<

0.05)(表3)。

3。使用时间对防酸口罩过滤效率的影响:进一步分析,使用时间对防酸N95型口罩过滤二氧化硫效果的影响,我们观察了不同时间下口罩对低于限

注:过滤效率为中位数值;与口罩外比较,“P<O.05;与普通N95值浓度(0.OO~4.99mg/m,)和高于限值浓度(>5.00口罩比较,bp<0.05

mg/m,)--氧化硫的过滤效率。由图1可以看出,随着2.防酸型N95口罩对二氧化硫气体过滤效率:

使用时间的延长,口罩对二氧化硫的过滤效率总体基于普通N95型口罩对酸陛气体过滤效果差,我们

呈下降趋势,使用4h后,>5.0mg/m3浓度时的过滤未继续测试普通N95型口罩对二氧化硫的过滤效效率为50.84%,0.00—4.99mg/m3浓度时的过滤效率果。为观察不同使用时间对口罩过滤效率的影响,为65.07%,高于限值浓度时下降更明显。这可能与我们分析了防酸N95型口罩在短时间暴露(<1.5h)高浓度组过滤二氧化硫量较多,更易出现饱和有关。

和长时问暴露(1.5。4.0h)后对二氧化硫的过滤效率。如表3所示,不管是在短时问暴露还是长时间暴露后,防酸口罩的外环境空气中二氧化硫浓度均高于口罩内浓度,差异有统计学意义(P<0.05),说明5.00口罩具有过滤二氧化硫的效果。

加∞∞∞mg/m3暴露时间<1.5h时,各浓度组二氧化硫过滤效一零一瓣辍煺设

.00-4.99mg/m3

率均大于95%,不同浓度组过滤效率的差异无统计∞加

学意义(尸>0.05)。延长暴露时间后,各浓度组的过滤00

效率均出现不同程度的下降,尤其以高浓度组下降时间(h)

更明显,不同浓度组间过滤效率的差异有统计学意

图1不同暴露时间下防酸口罩过滤2种浓度二氧化硫的效率

表3

防酸口罩对不同浓度二氧化硫及不同暴露时间的过滤效率

注:表中过滤效率为中位数值;与口罩外比较,“P<o.05;与暴露1.5~4h比较,bp<0.05;与暴露1.5—4h0-2.49mg/m3浓度时比较,tP<0.05

讨论

组的过滤效率出现不同程度的下降,只有0.00~2.49mg/m3组的过滤效率依然大于90%,2.50mg/m,浓度结果表明,测试的两类N95口罩在lO~95

L/rain

以上组的过滤效率均在90%以下,El罩对二氧化硫的通气流量下均达到国家标准所规定的N95型口的过滤效率随过滤时间的增加而下降。

罩的滤尘水平。防酸型N95口罩对氟化氢气体的过按照GB/T23465—2009<<n乎吸防护用品实用性能

滤效率在不同浓度范围内均在95%以上,明显高于评价》【8】规定,在85L/min通气流量下,N95口罩对普通N95型口罩(过滤氟化氢效率均低于50%)。暴

颗粒物的过滤效率应不低于95%,以满足口罩对粉露1.5h,防酸型N95口罩在各浓度范围内对二氧化

尘、微生物的过滤需求f14】。此次测试的普通N95口罩

硫的过滤效率均在95%以上,延长暴露时间后,各在10—95L/rain的通气流量下对颗粒物的过滤效率

万方数据

324

主堡董塾里生墼些痘蓥查丝!垒笙i旦箜丝鲞笙!塑堡垡!!!趔旦竖Q!些P堡!:丛型!Q!!!!尘:丝!塑!:!

为97.50%~100.00%,防酸型N95口罩为99.83%。99.99%,符合GB/T23465.2009(呼吸防护用品实用性能评价》【8l。可见这两型N95口罩都有良好的滤尘效果,能满足SF6分解产生颗粒物的过滤要求。

本研究根据氟化氢和二氧化硫这2种酸性气体的职业接触限值,设置了低于限值、限值附近和高于限值这几个浓度范围,以模拟不同的工作环境,并测试2种口罩对这2种酸性气体的过滤效率。我们的研究发现,在暴露1.5h后,普通N95口罩在各浓度范围内对氟化氢气体的过滤效率均小

于50%,过滤效果较差。在>4.00mg/m3组,El罩内平

均浓度达到3.23mg/m3,已超过职业接触限值规定的氟化氢最高容许浓度(2mg/m3),不能发挥呼吸保护作用。防酸型N95口罩在各浓度范围内对氟化氢气体的过滤效率均在95%以上,在>4.00mg/m3组,1:3罩内平均浓度达到O.12mg/m3,过滤效果较好。结果提示,防酸型N95口罩对氟化氢气体的防护效果明显好于普通N95口罩,能满足维修及巡检工人对氟化氢气体的防护需求。研究还发现,短时间内,环境空气中氟化氢气体浓度对口罩的过滤效率影响不大。

对二氧化硫过滤效率的测试结果表明,暴露

1.5

h后,防酸型N95口罩在对二氧化硫的过滤效果

较好,且环境空气中二氧化硫的浓度对口罩过滤效率的影响不大,在最高浓度组(>10.00mg/m3组),短时间使用时口罩内浓度为0.49mg/m3,远低于二氧化硫的时间加权平均浓度接触限值5.0mg/m3。但是,随着暴露时间延长,各组过滤效率均出现不同程度的下降,尤其是高浓度组的过滤效率下降更为

明显。这可能与口罩吸附酸l生气体的材料有关,该

类防酸口罩主要通过口罩内的活性炭层吸附二氧化硫等酸性气体,当口罩过滤的气体较多时,活性炭层吸附的二氧化硫也越多,逐渐接近饱和状态,从而继续吸附二氧化硫的能力减弱,穿透口罩的气体增多。当防酸口罩的活性炭层完全吸附饱和时,就失去过滤作用,有害气体直接被使用者吸入【151。本研究中,低浓度组和高浓度组表现出明显的差异,可能是因为在低浓度时,口罩内未饱和的那部分活性炭足以将绝大部分二氧化硫吸附下来,过滤效率下降不明显;当二氧化硫浓度升高时,二氧化硫的量超出了那部分未饱和活性炭的吸附能力,二氧化硫大量通过口罩,过滤效率出现明显下降。我们注意到在环境空气中二氧化硫超过10.00mg/m3时,口

万方数据

罩使用4h后口罩内二氧化硫浓度达5.19mg/m,,超过了加权平均浓度限值,说明在浓度较高的环境中随弃式防酸口罩也只能短时间使用。如需长期停留,应该选择全面罩型的防毒面具或者供气式呼吸

防护器。

研究结果提示N95型口罩能够满足SF6分解产生颗粒物的过滤需求,普通N95型口罩不适合酸性气体的防护,而防酸型口罩对限值附近的氟化氢和二氧化硫有很好的过滤效果,可以短时间使用,但不能长时间(如超过4h)在高浓度酸性气体环境中使用。目前,国内对呼吸防用品的防护级别比较重视,但很少进行现场佩戴效果测试,呼吸防护用品与佩戴者脸型的适合性是其发挥防护功能的前提睁研。我们建议工人在使用该型防酸口罩前进行适合性测试,避免漏气,以保证良好的防护效果。

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(收稿日期:2016—02.02)

(本文编辑:孙淑苍)


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