Airborne Microplastic Generation and Transport from 3D Printing Activities in a University Setting
这项研究表明，大学创客空间内的3D打印活动会产生并向即时工作区及周边区域扩散空气传播的微塑料，其主要成分为聚甲基丙烯酸甲酯，凸显了高等教育环境中潜在的健康风险。
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我们生命中的绝大部分时间都在建筑物内度过，呼吸着在我们的家、办公室和学校中循环流动的空气。虽然我们经常担心可见的灰尘或强烈的化学气味，但一种新的担忧已经出现，即关于肉眼看不见的微小塑料碎片。这些是微塑料，其颗粒之小，范围从头发的宽度到一粒沙子的尺寸不等。由于它们非常轻，可以漂浮在我们的呼吸空气中，并沉降在我们的书桌、衣服和食物上。一旦被吸入，这些颗粒可以进入肺部深处，引发了人们对它们如何影响我们长期健康的疑问。随着全球塑料使用量的增长，科学家们正在努力了解这些颗粒的来源以及它们如何在日常生活的空间中移动。
一个特定的空气颗粒来源已成为关注的焦点：大学工作坊和创客空间中的3D打印机。这些机器的工作原理是加热一根被称为“丝材”的细塑料线，使其熔化，然后逐层挤出以构建物体。虽然这项技术因允许学生设计并创造物理模型而受到赞赏，但熔化塑料的过程可能会向周围空气中释放微小的颗粒。佛罗里达大学的研究人员决定调查在繁忙的大学创客空间中究竟发生了什么。他们想知道3D打印机是否正在释放这些微观塑料碎片，这些碎片距离机器有多远，以及涉及哪些类型的塑料。
为了找到答案，研究小组在一个学生和工作人员经常使用十二台不同3D打印机的创客空间内设置了一个精密的实验。该空间在下午和晚上对外开放，充满了正在从事从工程原型到织物制品等各种项目的人员。科学家们在六个不同的位置放置了干净的玻璃烧杯，用以收集一周内落下的灰尘。一些烧杯被放置在打印机黑色的保护罩内部，一些被放置在机器外部紧邻处，还有一些被放在工作台上，甚至放在房间外面。这种布置使他们能够观察这些颗粒是停留在靠近源头的地方，还是在建筑内漂移。他们还包括了一个对照样本，以确保他们发现的任何塑料都来自空气，而不是来自用于收集的设备。
在收集样本后，研究人员在强力显微镜下检查了其中的内容，并使用了一种专门的化学分析工具来鉴定材料。他们发现，从打印机箱内部到房间外部的所有位置都存在微塑料。他们看到最常见的颗粒是细小的、黑色的、形状不规则的碎片。在打印机外壳内部，这些黑色的颗粒非常丰富且边缘锐利，这表明它们是直接由打印过程产生的。随着研究人员远离机器，这些黑色颗粒的数量减少了，但并未消失。它们在工作台上甚至在创客空间之外仍然可以被检测到，这证明了这些颗粒正在通过空气旅行，并沉降在学生学习或休息的区域。
化学分析显示，这些黑色颗粒的主要材料是聚甲基丙雷烯酸甲酯（polymethyl methacrylate），这是一种常用于3D打印的塑料。研究人员测量了有多少这种塑料沉降在不同区域的地面上。正如预期的那样，发现量最高的地方是在打印机外壳正下方。然而，在紧邻外壳的外部以及房间的其他部分也发现了大量的颗粒。这证实了打印活动正在产生一股稳定的颗粒流，这些颗粒可以逃逸到紧邻区域之外。有趣的是，研究还发现了一些其他类型的塑料，例如尼龙和聚丙烯，出现在人们进行织物项目工作的区域。这表明，虽然3D打印机是一个主要来源，但人们在房间内的日常活动（如穿着合成纤维衣物或处理塑料袋）也贡献了空气中的颗粒混合物。
团队还观察了机器上的过滤器在拦截这些颗粒方面的有效性。该空间中有六台打印机配备了旨在捕捉排放物的过滤器。当他们对比过滤型机器与非过滤型机器内部的颗粒时，看到了明显的差异。过滤器对于捕捉较大的颗粒非常有效，但仍有大量极小的碎片（小于15微米）能够穿透过去。由于这些微小的颗粒如此之小，它们可以在空气中悬浮更长时间，并且更有可能被吸入肺部深处。即使在使用过滤器的情形下，这些颗粒仍被发现于打印机箱外部，这一事实表明目前的过滤方法可能不足以完全保护室内人员免受暴露的影响。
这项研究首次详细展示了大学环境下的3D打印活动是如何释放并传播微塑料的。研究结果表明，这些机器是空气中塑料颗粒的重要来源，且这些颗粒可以移动到紧邻的工作空间之外。虽然机器上的过滤器有助于减少较大碎屑的数量，但它们无法阻止最小的、最易被吸入的颗粒。随着3D打印在学校和办公室变得越来越普遍，了解这些颗粒如何移动和积累，对于保持室内空气质量安全至关重要。这项研究强调，需要更好的策略来捕捉这些微小的碎片，以确保3D打印的创造潜力不会以我们呼吸的空气为代价。
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