琳達(dá)·約翰森｜文 郁振山｜譯

2013年，伊利諾伊理工大學(xué)助理教授布倫特·斯蒂芬斯正在為研究生上課，講授內(nèi)容為室內(nèi)污染的物理化學(xué)現(xiàn)象。課堂上有學(xué)生告訴他，自己打工的店里安裝了3D打印機(jī)，但常常釋放奇怪的氣味，就像燃燒塑料一樣。斯蒂芬斯決定對(duì)此進(jìn)行調(diào)查，并啟動(dòng)了相關(guān)研究。他說，“3D打印機(jī)是把塑料條通過高溫噴嘴擠出，期間一定會(huì)釋放氣體，可能就是你聞到的氣味，但也會(huì)釋放顆粒，應(yīng)該是超微顆粒?！?/p>

有害物排放

3D打印是將計(jì)算機(jī)三維數(shù)字模型分解成若干層平面切片，然后把粉末、液狀或絲狀塑料、金屬等材料按圖形逐層疊加，最終堆積成完整物體的技術(shù)。它的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，目前有航空航天業(yè)、汽車制造業(yè)和軍事領(lǐng)域。在醫(yī)療健康領(lǐng)域，則用于制造假肢、牙齒移植和整形。

除了大型的商用3D打印機(jī)，桌子大小的機(jī)器也愈加普遍。

但研究表明，商用打印機(jī)的排放更大，有的還包含有害物。一旦吸入，顆粒就會(huì)在肺部沉積，引起肺部發(fā)炎、頭疼，并對(duì)心血管產(chǎn)生有害影響。

加拿大職業(yè)病專業(yè)研究中心（CREOD）最近的一項(xiàng)調(diào)查表明，頻繁暴露于打印機(jī)排放物，會(huì)嚴(yán)重影響呼吸健康。調(diào)查中，CREOD訪問了17個(gè)工作場(chǎng)所的46名工人，收集了相關(guān)數(shù)據(jù)，如職業(yè)、健康狀況、癥狀、家族史等，并有了幾項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)。

首先，打印機(jī)操作員中：57%的人在過去1年中至少每周都會(huì)出現(xiàn)呼吸系統(tǒng)不適；22%的人被醫(yī)生診斷為哮喘；20%的人出現(xiàn)過頭痛；20%的人手部有劃傷。其次，很少人會(huì)使用防護(hù)裝備：44%的人使用了個(gè)人防護(hù)裝備；37%的人采取了皮膚防護(hù)措施，35%的人佩戴了口罩。最后，3D打印機(jī)還會(huì)導(dǎo)致人員受傷：17%的操作員受過傷，通常為割傷和劃傷。

2013年，斯蒂芬斯和他的研究小組測(cè)量了標(biāo)準(zhǔn)3D打印機(jī)和商用3D打印機(jī)在普通辦公室內(nèi)排放的顆粒濃度。他們發(fā)現(xiàn)，使用ABS樹脂比使用聚乳酸塑料產(chǎn)生的危害要高。他說，“兩類打印機(jī)都會(huì)釋放大量的超微顆粒。而使用ABS樹脂打印時(shí)，所需溫度更高，釋放的顆粒濃度為其他測(cè)試材料的10倍左右?！?/p>

2016年，斯蒂芬斯又對(duì)排放的顆粒和氣體進(jìn)行研究，確定了這些揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）的種類。他們共研究了5種打印機(jī)和9種打印材料，有了2項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)。

第一，使用ABS樹脂的打印機(jī)會(huì)釋放苯乙烯，它已被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）認(rèn)定為潛在致癌物。斯蒂芬斯說，“我們檢索了許多數(shù)據(jù)庫(kù)，最后發(fā)現(xiàn)，大量研究都認(rèn)為，高濃度苯乙烯會(huì)導(dǎo)致健康狀況長(zhǎng)期惡化。”而低濃度的苯乙烯也會(huì)導(dǎo)致肺部感染。第二，使用尼龍材料會(huì)釋放己內(nèi)酰胺。該物質(zhì)能溶于水，可用于生產(chǎn)尼龍。由于打印機(jī)不同，產(chǎn)生的己內(nèi)酰胺濃度也不同，其健康風(fēng)險(xiǎn)也不一樣。

斯蒂芬斯說，加州環(huán)境衛(wèi)生風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估辦公室（OEHHA）曾提醒大家注意己內(nèi)酰胺的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。己內(nèi)酰胺濃度超標(biāo)，會(huì)引發(fā)健康問題。“而員工的實(shí)際暴露水平很容易就會(huì)超標(biāo)?！绷?yè)?jù)美國(guó)疾病控制與預(yù)防中心（CDC）稱，嚴(yán)重暴露于高濃度己內(nèi)酰胺會(huì)刺激眼睛和呼吸道，甚至影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)。

有些3D打印機(jī)使用的是光敏聚合物，遇見光（尤其是紫外線或激光）結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生明顯變化，比如硬化。專注于3D打印的博客Fabbaloo的創(chuàng)始人凱里·史蒂芬森稱，許多光敏液體樹脂是有毒的，雖然有的打印機(jī)的墨盒上貼有危險(xiǎn)標(biāo)志，但絕大多數(shù)人都不知道它屬于有毒物。他說，“你會(huì)發(fā)現(xiàn)有些人會(huì)非常開心地把玩它，把光敏物質(zhì)拿出來，看著它硬化。但同時(shí)他們身上會(huì)有液體殘留。雖然有的打印機(jī)配備了酒精系統(tǒng)來溶解液體，毒性依然不能消除?！?/p>

4.3.1 2#閥移位，分為三根支管均值為401.3攝氏度，改造后降為386.2℃，如表2所示。2016年系統(tǒng)能承受最高的SO2濃度為12.5%提升為改造后的13%。

這即是說，任何接觸液體樹脂的人，至少要戴手套才能避免有害物與皮膚直接接觸。在特定情況下，還要使用呼吸面罩并保證工作場(chǎng)所通風(fēng)。

金屬打印通常使用精細(xì)的金屬粉。首先，粉末被活塞送至工作面，再由鋪粉輥鋪平，計(jì)算機(jī)根據(jù)原型的切片模型控制激光束，燒結(jié)粉末，形成一個(gè)層面。如此循環(huán)往復(fù)，層層疊加，直到三維零件成型。

為了讓打印出的物品更精致，金屬粉也必須非常精細(xì)，激光也要更銳利。期間，金屬粉會(huì)飛到空氣中，員工就會(huì)有吸入危險(xiǎn)物的風(fēng)險(xiǎn)。由于其毒性較強(qiáng)，自然會(huì)損害健康。

此外，金屬粉還會(huì)引發(fā)爆炸。比如，鈦粉和鋁粉是常見的3D打印粉料，兩者都極易燃燒。雖然打印過程是在封閉、無氧的環(huán)境下進(jìn)行的，但金屬粉偶爾會(huì)跑到密閉空間外。因此必須嚴(yán)格遵守既定的清理流程，來清除打印好的物體上及房間內(nèi)的殘留粉末。

某公司在3D打印機(jī)旁邊張貼標(biāo)識(shí)，提醒員工佩戴手套

通風(fēng)和過濾

部分3D打印機(jī)生產(chǎn)廠家已經(jīng)在設(shè)備上安裝了顆粒物控制裝置，比如保護(hù)罩和過濾系統(tǒng)。有的打印機(jī)是在完全封閉的環(huán)境中工作，并附加了通風(fēng)過濾裝置。有廠家表示，這種過濾系統(tǒng)能吸收85%的排放物。

安全管理人員應(yīng)積極利用廠家自帶裝置。如果打印機(jī)配備了保護(hù)罩，就不要再進(jìn)行改動(dòng)。“打印機(jī)通常會(huì)帶有塑料罩，上面有開口，從開口處進(jìn)行操作。我們要保證塑料罩處于良好狀態(tài)，密封性完好無損。不要試圖繞過任何安全防護(hù)，比如拆掉上面的安全防護(hù)裝置。這些安全罩需要定期維護(hù)甚至加強(qiáng)?！奔幽么篑R尼托巴省肺部健康協(xié)會(huì)主席尼爾·約翰斯頓說。

工作場(chǎng)所內(nèi)，還可以通過局部通風(fēng)來控制顆粒排放。比如在打印機(jī)附近安裝帶有活性炭的高效濾網(wǎng)。另外，打印機(jī)所在的房間要保持通風(fēng)，并安裝直接通風(fēng)裝備，將顆粒從房間內(nèi)抽出。

第一，與打印機(jī)保持距離，盡量減少顆粒物的呼入；選擇排放較低的打印機(jī)，使用排放低的打印材料。第二，避免長(zhǎng)時(shí)間在有打印機(jī)的室內(nèi)停留。第三，如果打印噴嘴堵塞，關(guān)閉打印機(jī)，但打開防護(hù)罩之前，必須進(jìn)行通風(fēng)。第四，首先采用工程控制措施，比如使用廠家提供的控制設(shè)備，保證通風(fēng)，使用排放低的材料。第五，必要時(shí)佩戴防護(hù)裝備，如呼吸面罩。

另外，斯蒂芬斯還強(qiáng)調(diào)說，安全管理人員也要提供相應(yīng)的培訓(xùn)，讓員工了解3D打印機(jī)所帶來的呼吸風(fēng)險(xiǎn)和應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的方法。

空氣監(jiān)測(cè)

按照行業(yè)的建議，使用3D打印機(jī)的場(chǎng)所應(yīng)該配備空氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，識(shí)別排放物的類型及其健康風(fēng)險(xiǎn)。但斯蒂芬斯表示，雖然這種方法能監(jiān)測(cè)空氣，但對(duì)多數(shù)企業(yè)而言成本過高。雇主要對(duì)具體的VOCs樣品進(jìn)行成分分析，至少要花費(fèi)400加元；而購(gòu)置1臺(tái)超微顆粒測(cè)量設(shè)備也至少要6 000～7 000加元。費(fèi)用較高主要是因?yàn)橐獪y(cè)量的顆粒太??；廉價(jià)設(shè)備只能測(cè)量較大的顆粒物。

更節(jié)省資金的方案是，使用光離子探測(cè)儀對(duì)VOCs進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這種探測(cè)儀的價(jià)格在1 000加元左右，常被職業(yè)健康衛(wèi)生管理者選用。雖然它不能識(shí)別顆粒物中的具體VOCs，但能測(cè)量其總量。斯蒂芬斯就是在確定排放物中含有苯乙烯的前提下，使用這種儀器測(cè)量出了排放物濃度。他說，“如果你知道排放物是什么，就能在技術(shù)層面使用更廉價(jià)的設(shè)備來確定濃度。但如果不知道，這種方法就沒有多大用處，因?yàn)檫@些排放物也可能是無害的?！?/p>

帶有防護(hù)罩的金屬3D打印機(jī)

呼吸防護(hù)

約翰斯頓認(rèn)為，如果員工經(jīng)常出入打印間，就要使用呼吸防護(hù)裝備。如果不能保證局部通風(fēng)，還必須使用預(yù)防超微顆粒的口罩，這是工程控制的最后一個(gè)步驟。

員工是否要佩戴呼吸防護(hù)裝備，取決于打印材料。目前的研究顯示，ABS樹脂和尼龍會(huì)釋放高濃度的顆粒和氣體，而聚乳酸則基本不會(huì)有明顯排放。

專家建議雇主把3D打印機(jī)置于通風(fēng)良好的空間內(nèi)，同時(shí)也要認(rèn)識(shí)到，如果員工靠近打印機(jī)的時(shí)間過長(zhǎng)，仍然需要佩戴防護(hù)裝備。而其中的關(guān)鍵是要確保防護(hù)裝備能過濾超微顆粒和氣體。

引進(jìn)健康項(xiàng)目

雇主或安全管理人員應(yīng)實(shí)施健康項(xiàng)目，確保打印機(jī)排放物不會(huì)影響員工健康。與其他粉塵、顆粒暴露項(xiàng)目類似，首先可以從健康問卷開始，確定員工的呼吸健康狀況。任何人員出現(xiàn)問題，必須進(jìn)行肺部功能檢測(cè)或胸部X光檢查。之后再定期測(cè)驗(yàn)，看健康狀況是否有變化。已經(jīng)患有過敏、哮喘或其他肺部慢性疾病的員工，需要采取額外的措施。

“有的員工已經(jīng)患有肺部疾病，他們的病情會(huì)因此而惡化，需要特別注意。也有員工會(huì)因?yàn)楸┞抖忌戏尾考膊?。所以雇主要開展監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，了解員工的健康狀況，”約翰斯頓說。

目前，3D打印尚屬新事物，相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)還未得到廠商重視。但許多團(tuán)體正在研究3D打印機(jī)的健康風(fēng)險(xiǎn)，如果生產(chǎn)廠家能加入進(jìn)來，或許就能帶來很大的改觀。約翰斯頓說，“我其實(shí)不想看到人們動(dòng)用資源來測(cè)量排放物，更愿意看人們說，‘這可能是個(gè)隱患，我們一起動(dòng)手把問題解決了吧?！?/p>