Analiza mikroskopowa maseczki FFP2 zastosowanej do ochrony układu oddechowego przed zanieczyszczeniami miejskimi

Wprowadzenie
Jednorazowe maseczki medyczne powszechnie stosowane do ochrony przed drobnoustrojami chorobotwórczymi przenoszonymi drogami kropelkowymi zyskały popularność podczas pandemii SARS-CoV-2. Do zatwierdzenia szczepionki Comirnaty przez Komisję Europejską były w zasadzie jedynym zabezpieczeniem przed zakażeniem. Producent, gwarantując skuteczność filtracji bakteryjnej na poziomie 95%, podaje także przeznaczenie maseczek jako ochronę układu oddechowego przed zanieczyszczaniami i pyłami.

Cel pracy
Celem pracy jest ocena przydatności maseczki jako środka ochrony układu oddechowego przed szkodliwymi pyłami w czasie podwyższonego stężenia PM2.5 w powietrzu. Stosując analizę mikroskopową poszczególnych warstw maseczki, przeanalizowano skład ilościowy i jakościowy materiału poddanego napowietrzeniu w strefie oddziaływania zanieczyszczeń miejskich.

Materiał i metody
Analizie poddano maseczkę powszechnie dostępną na rynku FFP2, wyprodukowaną zgodnie z normą EN 149:20001 + A1:2009. Analizę próbek wykonano za pomocą mikroanalizatora EDS (energy dispersive spectroscopy) w skaningowym mikroskopie elektronowym FEI Quanta 250 w Laboratorium Badań Środowiska Uniwersytetu Jana Kochanowskiego w Kielcach.

Wyniki i wnioski
Przeprowadzony eksperyment potwierdził skuteczność ochrony przed zanieczyszczeniami maski ochronnej wykonanej z włókniny polipropylenowej, pięciowarstwowej o smukłej konstrukcji przeznaczonej do ochrony układu oddechowego przed drobnoustrojami chorobotwórczymi przenoszonymi drogą kropelkową. Cechy strukturalne poszczególnych warstw maseczki wpływają na zróżnicowane właściwości absorpcyjne. Zewnętrzne warstwy maseczki (1 i 5) miały znacznie grubsze włókna i większe wolne przestrzenie między nimi w porównaniu z warstwami wewnętrznymi maseczki (zwłaszcza 3 i 4). Wewnętrzne warstwy maseczki wykorzystanej do badania cechował znacznie większy stopień upakowania drobniejszych włókien, przez co charakteryzowały się lepszymi właściwościami absorpcyjnymi. Obrazowanie mikroskopowe uwidoczniło zróżnicowane cząstki na powierzchni poszczególnych warstw maseczki, w tym konglomeratów wielopierwiastkowych, cząstek sadzy, minerałów oraz koncentrycznych sferul z przewagą Si, Fe, Cr, Al i Mg.



Introduction
Disposable medical masks commonly used to protect against airborne pathogenic microorganisms have gained popularity during the SARS-CoV-2 pandemic. Until the Comirnaty vaccine was approved by the European Commission on 21 December 2020, the masks had been basically the only protection against the infection. The manufacturer guaranteeing a bacterial filtration efficiency (BFE) of 95% also states that the masks are intended for protection of the respiratory system against pollutants and dust.

Aim of the research
The aim of the article is to assess the suitability of the mask as a means of protecting the respiratory system against harmful dust during the periods of high PM2.5 air levels. Using the microscopic examination of individual mask layers the quantitative and qualitative composition of the material subjected to aeration in the zone affected by urban pollution was analysed.

Material and methods
The FFP2 mask commonly available on the market, manufactured in accordance with the EN 149:20001 + A1:2009 standard, was analysed. Observations and sample analysis was conducted by using the Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) microanalyser in a Scanning Electron Microscopy System FEI Quanta 250 in the UJK University Environmental Testing Laboratory, Kielce.

Results and conclusions
The experiment confirmed the effectiveness of protection against pollution provided by the protective mask made of 5-layer polypropylene (PP) non-woven fabric with slim design intended to protect the respiratory system against pathogenic microorganisms transmitted by droplets. The microscopic imaging revealed diverse particles on the surface of individual face mask layers, including multi-element conglomerates; particles of soot, minerals and concentric spherules with predominating share of Fe, Cr, Al and Mg.