总结：SARS-CoV-2 颗粒不会在空气中自由漂浮。它们以相对较大的飞沫形式排出，研究表明简单的布口罩或纸口罩很容易捕捉到这些飞沫。如果感染者不戴口罩，他们的飞沫会迅速蒸发成更小的飞沫核，这更难用布口罩过滤。然而，有些布口罩设计在这方面也能做得很好。
我看到了很多关于口罩过滤有效性以及口罩对重新吸入二氧化碳影响的困惑。在每种情况下，部分问题都是基于对相关颗粒和颗粒大小缺乏了解。那么，让我们看看能否消除一些困惑！
这里有一些基本参数（均为近似测量值）
- SARS-CoV-2 病毒颗粒直径为 100 纳米（nm）。
- 一个 CO2 分子直径为 0.33 纳米（nm）。
- 我们说话时会产生直径在 20 到 2000 微米（µm）之间的飞沫。请注意，一微米比一纳米大一千倍！
- 较大的飞沫很快就会落到地面。较小的 飞沫在（最多）几秒钟内蒸发成大约 1 微米（µm）的飞沫核。
- 一个 27 微米（µm）的飞沫平均携带 1 个病毒粒子，并在几秒钟内蒸发成 5 微米（µm）。
- 小颗粒不会直接穿过材料，而是遵循布朗运动，即使材料编织比颗粒大，它们也会与材料接触。 当材料编织较大时
- 许多材料，如纸巾，具有复杂的编织结构，使颗粒很难完全穿透。
- 雪纺和丝绸等材料还具有 静电效应，会与纳米级气溶胶颗粒发生电荷转移，这使得它们在排除纳米级范围（<∼100 nm）的颗粒方面特别有效（考虑到它们的薄度）。
因此，首先要注意的是，CO2 将毫无阻碍地穿过任何口罩。目前还没有已知的口罩材料可以过滤 0.33 纳米（nm）的分子。如果真能过滤，你就根本无法呼吸了！
病毒粒子本身的大小与口罩过滤的讨论无关。这是因为病毒粒子从不自由地漂浮在空气中，而是始终悬浮在至少比病毒本身大十倍的飞沫核中。含有单个颗粒的飞沫平均会比病毒粒子大 270 倍，并会蒸发成比病毒粒子大 50 倍的飞沫核。
由于许多材料的三维特性、小颗粒在布朗运动中采取的间接路径以及许多材料的静电效应，织物的编织大小也无法直接与飞沫或飞沫核的大小进行比较。因此，如果你曾见过那些声称口罩不可能阻止 COVID-19 因为病毒太小的说法，现在你知道为什么它们完全错了。
因此，真正了解口罩有效性的唯一方法是在实践中实际测试。因为喷出的飞沫尺寸远大于留在空气中的飞沫（由于蒸发），所以必须分别测试源头控制（保护他人免受佩戴者影响）和个人防护装备（PPE）（保护佩戴者免受他人影响）的有效性。
源头控制有效性
物理测试口罩主要有两种方法
- 让佩戴者呼吸、说话、咳嗽等，或者
- 使用喷雾装置（如雾化器）人工模拟这些动作。
由于实际的人类行为复杂且难以正确模拟，因此在可能的情况下首选第一种方法。一般来说，我们最关心的是说话产生的飞沫，因为咳嗽和打喷嚏的人应该待在家里，所以它们对社区传播的重要性较低，而呼吸不被认为含有显著浓度的 SARS-CoV-2 颗粒。
有一项研究考察了简单布口罩在说话飞沫源头控制方面的 保护效果，发现激光室中可见的向前飞沫约有 99% 被阻挡。研究中的布口罩是湿润的，以避免设备受到灰尘污染；同一团队的一项后续实验（图片在此，但尚未发表）发现，干纸巾也取得了同样的结果。
在此环境中，尚未有直接测量较小或侧向颗粒过滤效果的研究，但使用纹影成像技术 已表明，各种口罩都能极大地限制飞沫云的传播，这与 流体动力学模拟一致，该模拟估计此过滤水平为 90%。
另一种研究源头控制有效性的方法是在呼吸道飞沫样本和气溶胶样本中测试 病毒脱落。这项研究测试了季节性冠状病毒，该病毒与 SARS-CoV-2 属于同一属。研究中未测试布口罩，也未测试说话产生的飞沫，仅研究了呼吸和咳嗽。一个未正确佩戴的外科口罩对阻挡冠状病毒颗粒的有效性达到了 100%。
在五十年前的两项研究中，将一个带有过滤空气供应和测试对象头部进入方式的便携式隔离箱连接到 Andersen 采样器，用于测量佩戴口罩前后口腔排出的细菌污染物。在 其中一项研究中，未佩戴口罩的对象说话时，每 5 立方英尺排出超过 5,000 个细菌污染物；其中 7.2% 的污染物与直径小于 4 微米（μm）的颗粒相关。佩戴口罩的对象（使用棉平纹布和法兰绒混纺）平均每 5 立方英尺排出 19 个污染物；其中 63% 小于 4 微米（μm）。因此总体而言，超过 99% 的污染物被过滤掉。 第二项研究使用了相同的实验装置，但研究了更广泛的口罩设计，包括一个 4 层棉布口罩。对于每种口罩设计，都观察到超过 97% 的污染物过滤率。
个人防护装备有效性
保护佩戴者（个人防护装备，PPE）比源头控制更具挑战性，因为如前所述，颗粒要小得多（尽管不像自由病毒粒子那么小）。使用人体对象直接测试个人防护装备（PPE）的口罩有效性也困难得多，因此必须使用模拟。考察有效性时有两个考虑因素：
- 材料的过滤性能
- 设计的贴合度。
世界上有很多针对这两个问题的标准，例如美国国家职业安全与健康研究所（NIOSH）的 N95 分类。‘N95’ 表示，在仔细测试后，该呼吸器能阻挡至少 95% 的非常小（0.3 微米）的测试颗粒。这些颗粒比携带病毒的飞沫或飞沫核小得多，这意味着即使不符合此标准的口罩，在社区中也可能作为个人防护装备有效。
最近一项研究考察了呼吸用布口罩常用织物的 气溶胶过滤效率，发现有效性差异很大，从 12% 到 99.9% 不等。这项研究强调了专科医用口罩贴合度的重要性，一个未正确佩戴的 N95 呼吸器的有效性最低。许多材料对大于 0.3 微米的颗粒过滤有效性达到 >=96%，包括 600 TPI 棉布、棉被子布以及棉布与雪纺、丝绸或法兰绒叠层。这些发现支持 伍连德在 1924 年报告的研究，该研究描述了一种丝绸面罩并在口鼻处加法兰绒，对抗鼠疫非常有效。
许多研究使用非常小的气溶胶颗粒和非常高的流速，例如一项 研究，该研究被世界卫生组织《关于在 COVID-19 背景下社区、家庭护理和医疗保健机构使用口罩的建议》中的表格作为基础。在这项研究中，将微小的 78 纳米（nm）气溶胶颗粒以每分钟 95 升的速度穿过布料。只有 N95 及同等标准的口罩才能承受这种气溶胶洪流，这在任何正常的社区环境中都不会在实践中出现。这些研究中使用的机器是专门设计用于检测能够保持形状（呼吸器）的口罩，这些口罩被用胶水或蜂蜡牢固地固定在测试板上。布口罩和外科口罩等柔性口罩可能会被吸入测试板上的孔中。
布口罩的设计多种多样，贴合度差异很大。对不同设计的测试很少。 一项研究考察了未正确佩戴的外科口罩，并使用三个橡皮筋和一个回形针来改善其贴合度。测试中的所有十一名受试者都使用这种方法通过了 N95 贴合度测试。一个用 T 恤剪成的简单口罩达到了 67 的贴合度分数，未达到 N95 所需的 100 分，但该口罩对挑战气溶胶提供了实质性保护，并显示出良好的贴合度和最小的泄漏。 伍连德指出，橡胶支撑可以提供良好的贴合度，但他推荐一种覆盖整个头部（并在鼻口区域缝上法兰绒）、留有眼孔、塞进衬衫的丝绸面罩，这是一种更舒适的方法，可以提供一整天的良好保护。
总的来说，布面罩似乎可以在个人防护装备（PPE）方面提供良好的贴合度和过滤性能，但效果会因材料和设计而有很大差异。
结论
总的来说，有证据表明简单的布面罩通常能很好地保护佩戴者周围的人（源头控制）。这是可能的，因为说话时排出的飞沫比它们随后通过蒸发形成的飞沫核大得多。
此外，一些材料和设计的组合也能很好地保护佩戴者（个人防护装备，PPE）。然而，许多布口罩没有达到最高保护水平所需的材料或设计。