每當霧霾天來臨的時候，大街上行色匆匆的人群紛紛開始戴上了口罩。然而戴口罩畢竟有很多不便，尤其是冬天戴眼鏡的人時常被呼出的水霧困擾。人們通常的習慣是在室外行走的時候戴上口罩，到了室內，比如回到家，或者到達辦公室摘下口罩。那麼口罩是否真的可以對人體產生有效的保護呢?我們外出出行是否必須戴口罩呢?
要想搞明白這些問題，首先需要明白的是暴露(exposure)這個概念。暴露是衡量一個汙染環境對人體的健康程度影響的指標。 它的計算公式是：
暴露 = 汙染物濃度 X 暴露時間
對於PM2.5而言，暴露的單位是微克/立方米•小時
這個道理很容易明白，就是對健康的影響不單單是霧霾濃度的指標，還需要考慮你暴露在霧霾中的時間。即使濃度很高，如果暴露時間很短，對健康的影響並不大。另外一方麵哪怕濃度不高，但是暴露時間很長，那麼對健康影響也會很大。因為最終影響健康的是吸入肺部的PM2.5的總量。上麵公式是假設人體的呼吸頻率不變。如果你在奔跑狀態，那麼還需要乘上一個修正係數來計算暴露總量。
決定是否戴口罩，首先涉及的是口罩的空氣過濾性能。稍有常識的人都會知道，普通的紗布、棉布口罩對PM2.5基本上是沒有任何過濾效果的。小顆粒物在這些口罩麵前可以長驅直入，這些口罩除了讓你感覺好一點之外，沒有任何幫助。這些口罩是沒有用的，不在我們這裏的討論之列。
那麼那些針對PM2.5的口罩的呢?市麵上最常見的就是N95口罩。對於這類性能非常好的口罩，商家一般都會把N95作為大大的標誌放在口罩包裝上。N95口罩是根據美國國家職業安全衛生研究所National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) 的規範，對0.3微米以上粒徑的空氣汙染物，有95%的過濾效率。就是隻有百分之5%可以透過過濾紙。
但是口罩還有漏風係數。全臉和半臉的口罩如果想到達其設計的過濾效果，一般需要做RESPIRATOR FIT TESTING, 就是臉部和口罩的邊界吻合測試。普通人群我從來沒有觀察到有人做這樣的測試。一般就是商店口罩買一個戴上就行了。所以一般會有漏風現象。取決於口罩和你的臉的吻合度，普通口罩漏風率在20-30%之間。
如果考慮95%的過濾效率，和20%的漏風率。那麼普通N95口罩的綜合過濾效率就是76%。
下圖是學者在上海觀測到的一個連續三天霧霾天情況下，每個小時室內濃度和室外濃度的變化情況。之前是雨天，霧霾情況基本沒有，第三天出現200微克/立方米以上的重霧霾。在這張圖裏麵，這個房子的密閉性還是比較好的。室內的霧霾隨著室外的霧霾升高而升高，但是濃度值比室外要來得低，而且峰值有比較明顯的滯後。
根據這個數據我來估算一下一個人一天的暴露情況是怎樣的。暴露其實就是曲線下麵的麵積。
我們按照一個人早上8點出門，9點到達辦公室，晚上5點下班，6點到家。路上一半的時間在地鐵或者其他封閉交通工具裏。早上上班的外出街上的步行時間為30分鍾，晚上下班同樣街上的步行時間是30分鍾來考慮。中午在室外活動30分鍾。其他時間或者在辦公室，或者在家裏。這在大多數人是比較典型的生活方式。
那麼我們來看一下三段時間的總霧霾暴露值是多少和占總暴露的比重。
可見，戴口罩和不戴口罩對霧霾暴露總值的影響不大，總暴露值從2887降低到2656，差別隻有8%。主要原因是因為大部分的暴露都是室內。居家的總暴露是1542，辦公室的暴露是1042，分別占總暴露的53%和36%.
這個計算結果其實和室外的霧霾濃度關係不大，隻取決於室內外的濃度差別，和你在室外的時間。即使北京最近這樣450微克/立方米的重度汙染，結論也是一樣的。因為室內PM2.5的濃度總是室外的50-90%之間。
如前文所述，大部分建築室內霧霾情況比室外好不到哪裏去。所以如果室內霧霾環境沒有有效改善的情況下，短暫室外出行期間戴口罩意義是不大的。除非你是長時間室外工作的人。這也是很多人覺得霧霾天，即使戴了口罩還是一樣會喉嚨發癢咳嗽的原因。但是如果你關注家庭環境，將室內霧霾降低到國際標準25微克/立方米，那麼室外的這些暴露就變得異常重要了。
總結一下，回到一開始的問題，霧霾天是否需要戴口罩?紗線和棉布口罩是沒有什麼用的，即使N95的口罩，對你的幫助也是杯水車薪。當然你可以說戴總比不戴要好。對於大部分朝九晚五的工薪族而言，降低霧霾對你健康的危害，最重要的是你家裏的室內環境，其次是辦公環境，最後才是你在室外是否需要戴口罩的問題。戴口罩可以降低室外的暴露，但是如果室內的霧霾濃度值很高，室外的這點變化就變得相對不重要。霧霾天如果隻關心是否出行戴口罩，忘了室內霧霾的話，那麼就是舍本取末。好比一個一天一包煙的人，其實他們什麼口罩都不需要戴。
如果你覺得霧霾實在可怕，又無力改善室內環境，那麼霧霾天在室內也必須堅持戴口罩。無論是辦公室還是居家。
