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研究表明3D打印的污染对人体具有潜在毒性

来源:网络 发布日期:2021-01-06 541

 

3D打印日渐普及,但它带来的塑料和其他成分暴露风险仍未引起大众的警惕。近日几份会议报告关注了这一问题。

风险研究人员正在提出新问题,以了解3D打印机使用者和使用3D打印产品的消费者所面临的健康和安全因素,以及如何缓解潜在的健康风险,尤其涉及儿童安全。3D打印越来越多地应用于家庭、学校、图书馆和其他人们长期停留的公共场所。打印过程中释放的颗粒非常微小,足以通过呼吸深入肺部,会影响室内空气质量和公众健康。新冠疫情期间,3D打印机被广泛用于制造口罩、呼吸机和其他个人防护设备,因此这样的新问题亟待解决。

一些研究致力于识别并量化释放的情况及其成分、颗粒大小、在室内环境中的滞留时间,研究结果在2020年12月15日举行的3D打印和新兴材料暴露和风险评估研讨会上发布,这是2020年风险分析学会(Society for Risk Analysis)在线年会的一部分。

3D打印机使用的基本材料包括热塑料、金属、纳米材料、聚合物材料、挥发性和半挥发性有机化学材料。打印过程可能需要数个小时,在这过程中可能会有一系列化学副产品和颗粒释放到室内环境中。

鉴于这些未知因素,科学家开始展开研究,了解这些释放物及其特定组成、颗粒大小和在室内环境中的滞留时间,生成的数据被纳入暴露和风险稳健评估中。

美国国家职业安全和健康研 究 所(National Institute for Occupational Safety and Health,简称NIOSH)的Yong Qian博士展开了一项研究,检查吸入丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS树脂)的人类肺部细胞和大鼠情况,评估了3D打印过程中该物质排放的潜在毒性。研究题为《丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)打印机排放诱导体外和体内毒性》,揭示了释放出的颗粒对人类肺部细胞的伤害为中度毒性,而对大鼠则是最轻程度的毒性。

一份题为《美国环境保护署(EPA)最新3D打印排放研究》(Recent 3D printing emissions r e s e a r c h a t E n v i r o n m e n t a l Protection Agency(EPA))的报告回顾了EPA的两项最新研究,第一项研究分析了实验条件下3D打印机拉丝挤出机(一种用来制造3D打印机机丝的设备)的排放情况,第二项研究则使用模拟模型,预测使用3D打印机时,沉积在呼吸道特定位置的颗粒数量,以及该模式在不同年龄段个体中的变化情况。

“迄今为止,大众几乎不会注意到自己可能会暴露在3D打印机排放中。”EPA的Peter Byrley博士说道,“该研究的一个潜在社会益处是增强公众对于3D打印机排放的意识,而且儿童的易感性可能会更高。”他是研究的主要作者。

研究发现,拉丝挤出机释放出的微小颗粒和蒸汽量类似于3D打印机研究中发现的结果,而模拟模型预测,对于9岁及以下个体,肺部区域每一表面积的颗粒物沉积量更高。因此需要进一步监测排放性质,展开额外的模拟研究来预测吸入量。

尽管3D打印让人们更加容易获得大量产品,价格也更加低廉,它们也确实给污染地球的塑料制品总量做出了“贡献”。来自杜克大学的Joana Marie Sipe已经研发出一台机器,能够测量使用过程中和环境中,塑料制品(比如水瓶)通过摩擦和打磨,会释放出多少颗粒。这些塑料颗粒然后被投喂给鱼类,以看清塑料中的纳米颗粒对它们的器官造成怎样的影响。

而《NanoPHEAT:预测纳米复合材料消费产品的释放、接触和纳米材料(MWCNT和Ag NPs)的毒性作用》这一研究揭示,塑料降解时,其中的纳米材料就会暴露到环境中。人们原本以为生物无法吸收这些材料。研究人员成功预测了鱼类吞食下的塑料源纳米颗粒百分比,提出矩阵释放因子(Matrix Release Factor,简称MRF),可用来量化咀嚼过的或降解入海洋中的塑料和释放出的纳米颗粒。

“该研究帮助我们制定监管条例,根据MRF值,规定塑料消费产品中能够添加多少纳米材料填充物。”Sipe解释道,“数据有助于确定塑料和/或纳米填充产品释放了多少污染物进入环境或人体中。”

随着3D打印技术越来越普及,监管部门、生产商和使用者可能需要关注如何更好地进行潜在风险管理。