口罩中人造纳米材料（TiO2）脱落行为的量化表征与吸入风险评估研究

本研究针对口罩中为增强抗菌自洁功能而添加的人造纳米材料（MNMs）可能因脱落导致吸入暴露的风险，系统评估了三款普通口罩在静态与动态条件下TiO2颗粒的释放特性。通过ICP-MS、电镜等技术发现口罩含钛量80–4870 µg/g，但仅两种口罩在剧烈晃动时释放微量颗粒（130–520 #/cm3），且未检出纳米级TiO2。结果表明日常使用中TiO2吸入风险较低，为MNMs安全性评估提供关键数据。

在新冠疫情期间，口罩成为全球公共卫生的重要防护工具，而为了提升其抗菌和自洁性能，许多制造商开始将人造纳米材料（Manufactured Nanomaterials, MNMs）添加到口罩材料中。二氧化钛（TiO₂）作为一种常见的光催化纳米材料，被广泛用于实现自清洁和抗微生物功能。然而，部分MNMs（包括TiO₂纳米颗粒）已被研究表明可能具有细胞毒性或吸入毒性，这引发了公众和学界对口罩中使用MNMs安全性的关注。尽管口罩在使用过程中可能因摩擦、呼吸气流等导致颗粒脱落，但关于MNMs从口罩中释放并形成可吸入颗粒的研究却十分有限。因此，量化评估口罩中MNMs的脱落行为及其潜在吸入风险，成为当前纳米材料安全性与健康效应研究中亟待解决的关键问题。

为系统探究这一问题，研究人员在《Scientific Reports》上发表了一项题为“Quantification and characterization of manufactured nanomaterials shed from face masks”的研究。该工作选取了三款普通用途的口罩作为研究对象，重点分析其中TiO_{2的存在情况以及在两种使用场景——物理稳定状态与物理扰动（模拟实际佩戴中的晃动与摩擦）下的颗粒释放特征。研究团队采用多种先进表征技术联用的策略，包括颗粒计数与粒径分析、扫描电子显微镜（SEM）与透射电镜（TEM）进行形貌与成分鉴定，以及电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）用于精准定量钛元素含量。}

口罩中TiO₂的赋存特征

通过对口罩纤维表面进行成分分析，研究人员发现所有被测口罩中均检出钛元素，其质量分数介于80至4870 µg/g之间，差异显著，说明不同口罩产品中TiO₂的添加量存在较大波动。电子显微镜观察进一步证实，TiO₂颗粒主要附着于纤维表面，部分区域呈现团聚状态。

颗粒脱落行为分析

在物理稳定条件下，三款口罩均未检测到明显的颗粒释放。而在模拟实际使用中可能发生的剧烈晃动（物理扰动）时，其中两款口罩表现出轻微的颗粒脱落，空气中颗粒数浓度平均值分别为130 #/cm³和520 #/cm³。值得注意的是，尽管检测到颗粒脱落，但通过对脱落颗粒的详细表征（包括能谱分析与高分辨电镜），并未发现TiO₂纳米颗粒的存在，提示所释放的颗粒可能主要来自口罩基材或其它非纳米组分。

研究结论与讨论

本研究表明，虽然TiO₂普遍存在于所检测的口罩产品中，但在常规佩戴条件下，其以纳米颗粒形式释放至空气中并被吸入的可能性较低。这一结果在一定程度上缓解了关于口罩中MNMs吸入暴露的担忧，但仍需谨慎看待。由于本研究仅针对三款口罩且实验条件有限，未来有必要扩大样本范围、延长观测时间，并模拟更真实复杂的使用环境（如湿度、温度变化），以进一步评估长期或极端使用情景下的风险。此外，研究结果提示当前MNMs在口罩中的赋存形态与释放机制可能不同于自由纳米颗粒，这为后续纳米安全性评价提供了新的视角。综上，该工作不仅填补了口罩中MNMs释放行为实证研究的空白，也为相关产品的风险评价与管理策略制订提供了科学依据。