国家卫生健康委员会《新型冠状病毒感染的肺炎通用预防指南》推荐：外出前往公共场所、就医和乘坐公共交通工具时，请佩戴医用外科口罩或 N95 口罩^[1]。

很多人会认为 N95 口罩效果更好，但其实看起来有些“松垮垮”的外科口罩也非常靠谱，甚至更符合目前大家期盼“放飞”的心情呢。

在此篇中，我们邀请了物理学者和医生，从流体力学（空气是一种流体）和医学两种角度，为大家揭秘到底哪种口罩更好。最后，除了讲摆实验室事实和道理，末尾还有一个真实世界验证的“大彩蛋”。

打喷嚏或咳嗽时，喷出的气流是如何运动的？

首先需要了解下，在我们打喷嚏或咳嗽的时候，气流是如何运动的。

人们在打喷嚏或咳嗽时，会动用身体上百块的肌肉。此时，肺部的空气会突然释放出来，从口腔或鼻腔中产生快速而强烈的射流。一次喷嚏带来的气体射流总量在多时会超过 1 升，速度可以高达 40 公里/小时，可以比肩汽车在市内行驶的速度^[2]。

在这种强烈的射流中，带有病毒和细菌液体会产生两种形态的变化：分裂和汽化，从而产生不同大小的液体颗粒，包括微米大小的气溶胶。

在自然状态下，咳嗽或打喷嚏时，大部分比较大的液滴会落在 1~2 米，而小的液滴可以飘散至 6~8 米远，在空气中可以停留 10 分钟^[3]。

通过作用原理来分析两种口罩的效果

戴口罩主要有两个目的：防止病毒“扩散出去”，防止病毒“吸进来”。下面我们就通过这两个方面对两种口罩进行分析。

第一、防止病毒跑出去，就是防扩散功能。

这个功能是针对保护他人而言的。人在平静呼吸时，戴口罩的人漏出病毒的危害不如打喷嚏的时候大，很简单，即便有病毒也传播不远。

下面我们对比下两种口罩对气流的防扩散效果如何？

首先，对于前向气流，外科口罩和医用 N95 口罩都可以起到很好的阻隔作用，区别不大。它们都能让病毒量呈几十倍地减少，远离对面的人群^[4]。对于四周（上下、两侧）气流又怎么样呢？在平静呼吸时，N95 口罩的密封性的确更好。但在咳嗽和喷嚏时，由于气流会产生很大的压力，所以 N95 口罩与外科口罩一样，此时都会“漏气”。

总结：

• 一般平静呼吸的情况下，N95 口罩的防扩散功能更好。
• 但当戴口罩的人咳嗽或喷嚏时，N95 口罩在防扩散功能与外科口罩相比没有很大的优势^[5]。

第二、防止病毒吸进来。这个功能就是针对防止外界病毒入侵。

要说这个问题，我们不得不讲一下口罩的工作原理：

首先，口罩像个筛子。比口罩微孔直径更大的灰尘颗粒或病原体会被孔“卡住”而无法通过。

其次，口罩还有“捕捉”和“吸附”的作用，对于比口罩微孔直径更小的微粒，口罩还可以像一个“捕捉器”和“吸附机”一样工作：

• 所谓捕捉器，其实是因为当小微粒做无规则运动时，由于口罩材料相对面积很大，所以在随着空气向口罩里面流动时，就有很多小微粒“撞”在口罩材料上。此时，由于分子间的吸引力（物理学上称为范德华力）而被捕获在口罩上。
• 所谓吸附机，是指口罩还有静电吸附能力。微小颗粒（如 3 微米大小）本身往往带电，会主动吸附在物体上。而制作口罩的材料则选取的是带静电的材料，从而发挥和增强这一作用。也是基于这些原理，口罩也能吸附<0.3 微米的病原体（如病毒），过滤效率有时甚至能比对大颗粒的还高。

因为以上三种“能力”，口罩能防护比它本身微孔大的微粒，但也能防护比微孔直径小的微粒。

那么，外科口罩和 N95 口罩的防御效果如何呢？我们通过两种口罩的设计标准来分析。

• 外科口罩对 3 微米颗粒具有 95% 的过滤效率，对 0.3 微米的颗粒只有 30% 的过滤效率。
• N95 口罩对 0.3 微米颗粒的过滤效率则是 95%。

有些研究用“能呼吸”的假人做了实验进一步验证这个标准，观察带着两种口罩对假人的保护效果。有一个用人造盐颗粒模拟病原体等各种微粒^[6]，另外一个使用了对人无害但比新冠病毒小不少的 MS2 病毒的气溶胶^[7]。

结果都证明，N95 口罩防止病毒吸入的效果，比外科口罩好；在某些情况下甚至可达 10 倍防护效率^[6]。

总结： N95 的防止病毒吸入的效果更好。

可是，真实世界的 2000 人试验答案却是......

前面讲了那么多，你可能觉得对两种口罩的作用已经了然于胸了。先别急，请看一下以下一项真实试验的结果。

2019 年，美国 CDC 在国际著名《美国医学会会刊》(JAMA)上发表了一份高级别的口罩对照研究。这个研究由 2371 位医护人员参加，浩浩荡荡持续了 4 年，每年在流感季高峰期都做 12 周的试验。这个研究的结论是：这些在医疗机构中，戴着 N95 口罩与外科口罩的医护人员相比，他们被流感病毒感染的比例并没有实质上的差异^[8]。

其实，2003 年香港学者早就发表过研究“顶”过了外科口罩。在这项研究也发现，与“非典”病人密切接触的 200 多名医护人员中，戴 N95 口罩与外科口罩的人被感染的比例也没有实际差异^[9]。当然，这个研究也发现，纸口罩无效。

总结：戴 N95 的人与戴外科口罩的人，得流感或 SARS 的比例差异并不大。

为什么两种分析结论不同？

通过上述的两种分析结论可以看出明明 N95 的防护效果更好，为啥人群使用真实的防护效果却差不多？

虽然没有更多研究证实，但是推测可能是以下几个原因：

第一、不容易坚持，长时间佩戴很难。N95 口罩的防病效果更好，但透气性差，呼吸阻力较大，很多人没办法长时间佩戴，尤其是肺功能欠佳的人（如老年人、肺炎病人）和小孩坚持起来比较困难。

第二、正确佩戴 N95 医用防护口罩的技术难度更大，需要仔细检查和脸部是否贴合、不漏气。

第三、统计样本量可能还不够大，所以还体现不出两种口罩真正的区别。比如 2019 年美国 CDC 的研究中也总结说可能试验需要达到 10000 人季（参加的人数乘以参与的流感季的数量）才能足够精确。

所以，从目前已有的证据我们认为：医用外科口罩，坚持戴、正确戴，防护效果就能很好。不用一定追求 N95 口罩。

外科口罩还有如下优点：

• 价格便宜。
• 戴着舒服：外科口罩分为挂耳式和系带两种。挂耳式的使用方便，口罩两边的松紧带挂在耳朵上即可。而系带的外科口罩可以自己控制口罩的松紧。
• 通气性更好，适合的人群更多：对于小孩和老人这两类对口罩“坚持”性并不是很好的人群而言，N95 口罩的呼吸阻力大，显然更不“亲和”，而外科口罩通气性更好，更容易坚持使用。

综上：在日常生活中，不用非得追求 N95 口罩，外科口罩只要坚持戴、正确戴，可以有效防止病毒扩散和穿透。