活性炭呼吸道面罩作为环境空气中有毒气体的吸附剂

摘要

由于人类活动的污染，空气质量日益受到污染，这是发达国家和发展中国家共同关注的问题。空气污染的影响是不可避免的，特别是对健康的影响。从源头控制、媒体控制、人的保护等方面遏制污染的发生。本研究以防护为重点，利用市面上的口罩材料，加入活性炭，设计出能吸附周围空气中有毒气体的口罩;这项研究是用实验方法进行的。测试区分了棉花、纺粘、熔炼和活性炭作为呼吸面罩吸收COx、NOx和SOx等有毒气体的能力。检验统计使用置信度为95%的方差分析检验，α.= 5％。结果表明，与吸收毒性气体中的呼吸道掩模相比，将活性炭，纺粘和熔喷和熔喷更有效更有效。

1.介绍

空气污染对公众健康的影响，特别是对儿童和老年人等高危人群的影响，仍然是世界上发达国家和发展中国家关注的问题[1那2］．空气污染仍然是一个实质性的问题。因此，有几个国家开始努力减少某些来源的排放;例如，铅已从受控燃料中的汽油和硫的水平取出[3.］．即使采取了这种行动，环境空气污染仍然很高。与热带国家一样，空气污染是泥炭火灾引发的其中之一[4.］．

物理环境、水、土壤、食物和空气污染，如重金属Pb、Hg、Cd和有毒气体COx、NOx和SOx等污染物，造成的社区健康问题仍然很高[5.那6.］．

NOx效应导致热解，惊厥神经和肺水肿。一剂> 800ppm导致死亡。COX，特别是Co浓度为100ppm，导致健康问题。COX能够在血红蛋白（HB）更快地反应200倍以形成COHB与HB（HBO）的亲和力相比（HBO）[7.］．血COHb浓度> 1%可出现异常，心肺功能变化≥5%。SOx浓度为8ppm会导致喉咙发炎、眼睛发炎和咳嗽。暴露于SOx、NOx和COx的主要影响，特别是在弱势群体，即老年人和儿童中，可导致呼吸系统和心血管疾病[7.那8.］．

为了减少空气中的毒性气体，与印度尼西亚西加里曼丹的群众一样，社区使用棉布，手术口罩和N95呼吸器面具等几种类型的呼吸系统保护[9.那10.，目的是在该地区制造医用口罩，保护佩戴者。N95口罩的设计目的是保护佩戴者不受环境影响，而外科口罩和N95口罩的设计目的是过滤病毒、细菌和灰尘[11.那12.］．所有类型的呼吸系统保护都未能够过滤和吸收到有毒气体，如COX，NOx和SOX [10.那11.那13.］．为了克服这一问题，必须更换能够同时过滤细菌、灰尘和气体的能力更强的呼吸保护装置(口罩)。该材料是由面部成分，即纺粘和熔融吹结合活性炭。活性炭具有较大的微孔和中孔，因此具有较大的比表面积。预计它将吸收COx、NOx和SOx等有毒气体[14.那15.］．

2.材料和方法

２.１.戴面具的人结合

面部面罩（呼吸面罩）由由纺粘，熔喷和活性炭组成的材料制成。根据印度尼西亚国家标准所需的活性炭标准，活性炭以颗粒形式使用，粉尘含量低于10％。在纺粘和熔喷之间采用活性炭。

2.2。参数选择

用作有毒气体指示器的参数是COX，SOX和NOx。该实验是在七港，西加里曼丹公路的七点进行，具有高机动车密度。这项研究开始于上午7点至上午3:00。印度尼西亚西部的时间。掩模材料的曝光在具有高毒性气体污染的区域和很多人的活动中进行。

材料面具是模拟和暴露在有毒气体(COx, SOx和NOx)使用气体吸盘的帮助下，与人类相同的速度。使用的流量采用重型工人的流量为85 L/min。

空气抽吸辅助工具使用气体取样器环境（Dekko 642 N，Japan），其设计成使其起作用助剂并且同时结合从实验室处理的面罩逸出的污染物气体。

2.3。用原子吸收分光光度计分析样品（AAS）

使用AAS（Analytik Jena，Germany）进行气体分析。AAS的操作程序接通，然后将标准解决方案和样品插入AAS设备上可用的试管中，调节计算机AAS装置，AAS火焰和阴极灯接通，然后标准解决方案是吸入凯特琳空气，表明读取测量结果必须通过按零按钮为零。连续，使用AAS分析标准溶液，并将记录原子吸收测量结果，然后计算以使样品范围内捕获的气体浓度。

2.4。数据分析

数据分析用于确定不同处理类型的掩膜材料在减少有毒气体方面的差异。检验统计学使用方差分析来决定经t检验的处理之间的差异。为了确定气体吸收掩膜材料的有效性，进行了事后LSD试验。结论如下:即p值≤0.05，则对照组与治疗组之间存在显著性差异。

3.结果

活性炭组合掩模模型组的能力比吸收考克斯的其他掩模模型更高。在不使用掩模（PPE）/控制的情况下接触Cox废气排放的平均结果/ 3.40ppm（吸入气体）高于使用其他掩模，即棉布材料3.39n / mm3，纺粘和熔喷1.13ppm和活性炭组合材料，纺粘和熔喷0.10ppm的掩模（见图1）。

表格1表明，差异试验分析结果显示了对照和使用掩模（PPE）之间的COX暴露的降低之间的显着差异（P≤0.001）。与LSD后HOC统计测试结果表明，过滤COX暴露中的控制和棉与棉花之间没有差异（P = 0.71），而用磅界的对照，用活性炭组合，纺粘和熔化控制。棉布用纺粘和熔喷，棉布具有活性炭组合，纺粘和熔化，结果是降低治疗之间的COX暴露的有效性差异（p- 0.001）。使用纺粘和熔喷口罩和纺粘和熔喷的活性炭组合之间存在显着差异（P = 0.021）。

在没有使用0.88ppm的掩模（PPE）的情况下接触到SOX废气排放的接触结果高于使用其他掩模，即棉织物材料面膜0.84n / mm3，纺粘和熔喷0.44ppm和活性炭掩模，纺粘和融化0.04 ppm（见图2）。

表格2表明，使用掩模（PPE）进行治疗的对照之间存在显着的差异SOX暴露（P≤0.001）。LSD后HOC统计检测结果表明，过滤COX暴露中的控制和棉花之间的有效性差异（P = 1.00），而对照和纺粘之间;用活性炭组合，纺粘和熔化控制;棉布用纺粘和熔喷（p = 0.01）;和棉布具有活性炭组合，纺粘和熔化，结果是减少治疗的Cox暴露的有效性的显着差异。同样地，使用纺粘和熔喷掩模的使用与纺粘和熔喷的活性炭组合的使用之间存在差异（P≤0.001）。

从不使用口罩(PPE)时NOx废气暴露的平均检测结果来看，该值比使用其他口罩时高0.48 ppm，即使用棉织物材料0.37 ppm、纺粘、熔吹和活性炭口罩、纺粘、熔吹为0.014 ppm(见图)3.）。

表格3.表明，统计测试的结果在使用掩模（PPE）（P≤0.001）的治疗之间具有显着的差异SOX暴露。LSD后HOC统计检测结果表明，在减少COX暴露中，控制和棉布面罩之间没有差异（P = 1.00）。对纺粘器的控制之间存在差异（P = 0.041），对照与活性炭，纺粘和熔喷（P≤0,001）之间的差异，棉织物与纺粘和熔化之间存在差异（P≤0,001）和织物棉质，具有活性炭组合，纺粘和熔化（P≤0.001）。使用纺粘和熔喷面罩和纺粘和熔化的活性炭组合之间存在显着差异，并在降低SOX气体暴露时融化（P = 0.005）。

4。讨论

Pontianak市的高空气污染水平主要受到两个来源的影响，即交通和陆地火灾。COx、NOx和SOx污染物是空气中最高的污染物，它们来自人为来源[16.］．SOx空气污染物主要来自燃煤，占74%，工业占22%，运输占2% (Skinder等人，2013)。在Pontianak的例子中，最严重的污染来自于农业或种植园土地的火源。COx暴露对公众健康的影响，即由于血液中形成碳氧血红蛋白(COHb)而发生COx中毒:与O2相比，COx活性较大，导致Hb在全身运送氧气的功能中断[1那17.］．

血液(身体)中氧气的减少会引起呼吸短促，引起中毒，而SOx和NOx会刺激呼吸道，引起刺激和炎症。长期暴露于环境空气污染，包括COx、NOx和SOx，将在10-18年期间干扰肺的生长或发育。在美国加利福尼亚州8到18岁的孩子中进行的一项研究结果讨论了离高速公路越近的居住地患肺生长不足的风险越大[1］．长期颗粒物/ PM10暴露于空气污染和非认定的死亡率和毒性比例（危害比）的原因，虽然统计上微不足道18.］．

毒性污染物的控制SOX，NOX和COX是以多种方式进行的，包括呈列环境信息，设定质量标准，工业区以及应用环境影响评估以及技术等工业活动流程，安装石墨的营业案例沉积和收集器旋风，同时控制技术和改进社区纪律的组合，即熟悉蒙面的个人防护设备的人。

为了防止在空气中暴露于空气中的有毒物质，无论是气体还是颗粒，几种努力都是在技术上，无论是技术上，无论何种努力进行。非技术控制包括，例如，确定区域或工业面积，设定质量标准和确定环境影响分析。同时，技术控制是燃烧发动机，以减少燃烧过程中形成的污染物量，烟囱上的过滤器以及低污染电源的发展。管理控制包括工作旋转设置和掩码使用[19.］．可使用个人防护装备(面罩)，以防止接触空气中的有毒物质，包括使用鼻口面罩(面罩)[20.那21.］．结果表明，在使用的三种类型的面罩中，称为棉布的面罩在减少有毒物质Cox，NOx和Sox的暴露方面无效。衍生自棉花面料的面膜在不使用PPE还原污染物COX，NOx和SOX中没有不同的功能。这种类型的掩模只能有效地工作，以减少灰尘颗粒测量> 10μ.但不能过滤小于该尺寸的灰尘颗粒，并防止暴露于有毒气体。

虽然上面的面膜模型具有过滤有毒气体的差异，但是用纺粘和熔喷成分的外科面膜，其他一些类型的面膜是普通模型，N95和呼吸器。定期模型面罩用于覆盖鼻子或嘴巴，如棉布，手帕。医院的面具，如外科口罩，用于过滤灰尘和细菌液滴，液滴型，其具有滤过细菌和1至10°之间的细菌和灰尘至95％的能力。呼吸器面膜通常用于提供材料以过滤和吸收污染有毒颗粒（如重金属）的物质[20.那21.］．

活性炭组合面膜可以切割毒性污染物，尤其是在普通掩模上未被吸收或过滤的气体特性，例如COX，NOx和SOX。使用棉布制成的面罩与使用自闭合装置（面具）不同。没有毒性气体掩模的有效性如下：对于Cox 89％，NOX 10％和SOX 22％。使用棉花面料的面罩如下：COX 85％，NOX 9％，SOX 21％。该材料是磅的粘合，熔喷为COX 27％，NOx 5％和SOX 11％。

因此，有必要设计一种能够过滤或减少空气污染的口罩。研究结果表明，活性炭、纺粘和熔炼组合的面罩具有保护气体暴露的能力。与其他类型的标记物COx、SOx和NOx相比，活性炭与纺粘结合和熔吹结合是非常有意义的过滤(过滤)有毒气体物质吸入(p <0.05)。

纺粘熔喷复合掩膜材料的性能有其优点，是多种掩膜成分的组合。复合口罩的成分之一是纺粘和熔喷这是一种通常用于医院的口罩，如外科口罩。该模型用于过滤灰尘和细菌液滴。此外，组合口罩还采用了N95型，对1 - 10u的细菌和粉尘的过滤能力可达95% [20.那21.[但其他功能作为呼吸器掩模，可以用作过滤和吸收污染有毒颗粒的物质的成分，例如重金属或有毒气体，例如NOx，COX和SOX。面具用作工人，儿童和社区的个人防护设备。这是因为除了具有纺粘和熔喷成分之外的组合类型掩模还添加了粒状活性炭。

使用组合材料的掩模，特别是活性炭的吸收，表现出高能力，与他人相比，能够过滤和吸收高度，因此有毒气体污染物逸出非常小，即Cox 2％，NOx 0.3％和SOX0.7％。由活性炭和纺粘和熔喷和熔喷的掩模或PPE是非常有意义的过滤（过滤）和吸收有毒气体材料，与其他类型的标记相比，即COX，SOX和NOx（P <0.05）。纺粘和熔喷过滤器以外的掩模，吸收其他有害金属的形式吸收粉尘，细菌和颗粒;该组合掩模由活性炭制成。活性炭以颗粒的形式使用。活性炭吸收气体不能被普通面具或外科口罩和N95％口罩吸收或过滤。使用活性炭作为过滤器或吸收剂吸收包括CO2的气体[22.］．

活性炭对COx、NOx、SOx气含量的吸附能力是由于活性炭具有相对较大体积的微孔和中孔，使其具有较大的比表面积[23.］．活性炭是一种吸收剂，其中碳原子的结构是无定形碳原子的结构，其主要由游离碳组成并且具有内表面，使其具有良好的吸收能力。椰子壳活性炭约50目（0.297mm）具有多种活性成分，如Fe 0.0353mg，Zn 0.353和Mn 0.0205mg。因此，很可能能够吸收有害的吸收，即，足够的空气有毒气体，例如COX，NOx和SOX [24.］．

5.结论和建议

在过滤有毒气体COx、SOx和NOx时，有许多有效的活性炭、纺粘剂和熔炼的掩膜组合(p <0.05)。由于这个原因，气体的清洁预防可以用活性的、结合的和熔化的气体来克服。

数据可用性

用于支持本研究结果的数据包含在文章中。

利益冲突

作者声明他们没有利益冲突。

致谢

作者感谢印度尼西亚共和国卫生部人力资源开发和赋权局局长和Poltekkes Kemenkes Pontianak主任提供的支持。还向西加里曼丹省卫生实验室Poltekkes Kemenkes Pontianak综合实验室主任表示感谢，他协助审查了研究参数、技术人员和实地实验室工作人员。这项研究是由印度尼西亚共和国发展、教育和人力资源局资助的。

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