电弧增材制造（WAAM）是一种利用数字输入和电弧焊接原理制造三维组件的技术。WAAM利用电弧产生的高能量密度光束熔化金属丝，然后逐层沉积以创建3D物体。近年来，由于其高效的能量利用、高沉积速率以及在短时间内以较低成本生产大规模组件的潜力，WAAM引起了广泛的研究兴趣[13]、[2]、[37]、[46]。WAAM的多功能性使其能够应用于航空航天、汽车、土木建筑和海洋工程等多个工业领域。根据特定的功能要求（如高强度、延展性或耐腐蚀性），可以使用各种金属和合金作为原料。鉴于WAAM的日益普及和技术发展，必须特别关注职业健康与安全问题，尤其是考虑到金属熔化过程中使用的高能量密度以及由此产生的焊接烟雾。
已经确定，使用高能量源熔化金属会导致金属和金属氧化物纳米颗粒（NPs）的释放，这是由于金属在过程中蒸发并随后发生核化所致[16]。这种释放现象在多种增材制造（AM）技术中都有观察到，包括激光粉末床熔融[12]、[21]、[24]、[33]、激光金属沉积[3]、[36]、粘结剂喷射[1]和激光熔覆[44]。此外，在各种焊接过程中也广泛记录了纳米颗粒的释放，特别是在气体金属电弧焊接和手工金属电弧焊接中，焊接烟雾中的纳米颗粒浓度很高[17]、[38]、[50]、[5]、[9]。
尽管已经在多种职业环境中记录了纳米材料的暴露情况，但具体的职业暴露限值（OELs）尚未确立并作为标准参考。目前对金属暴露的监管阈值基于重量分析，这种方法在检测纳米颗粒级别的排放时缺乏敏感性，因为它们的质量非常微小。一些研究建议通过监测颗粒数量浓度和表面积来更准确地评估暴露情况[32]、[6]。
作为潜在的基准，已经提出了纳米参考值（NRVs）[18]、[29]、[7]，用于评估一个工作班的平均暴露水平。然而，这些值并未定义最大允许浓度，而由于AM过程中排放的高度可变性，这是必要的。
由于纳米颗粒（也称为超细颗粒UFPs）能够穿透呼吸道的最深处，并且由于其较大的表面积与生物组织相互作用而具有较高的反应性，因此评估其暴露情况变得越来越重要[27]、[31]、[47]。关于其诱导效应，职业暴露于纳米颗粒与呼吸系统炎症和氧化应激[25]以及DNA损伤[42]有关。
具体来说，IARC将焊接烟雾归类为第1类风险物质[19]，因为流行病学证据表明这种因素会导致暴露工人患肺癌的风险增加，而在较小程度上也与肾癌有关[15]。对暴露于焊接烟雾的工人的分析显示，肺癌的潜在风险随着暴露时间的延长和累积暴露量的增加而增加[26]、[43]。此外，一项体外研究表明，使用不锈钢的气体金属电弧焊接过程与使用低碳钢的过程相比具有更高的细胞毒性，并会在人体小气道上皮细胞中激活氧化应激途径[8]。
鉴于WAAM的工作原理与传统电弧焊接过程相同，可以合理预期会出现类似的排放情况，从而对职业健康与安全产生类似的影响。
尽管初步证据表明WAAM操作过程中会释放纳米颗粒[28]，但由于该技术的新颖性，目前仍缺乏针对这一过程的定量现场数据。实际上，无论是对于一般的增材制造过程还是WAAM，都普遍缺乏适用的指南、暴露评估协议和最佳实践。
职业暴露评估是工作场所安全分析的一个基本方面；然而，在增材制造领域，关于实际工业环境中暴露的定性和定量数据仍然很少[23]。
特别是，了解不同阶段、具体活动、边界条件以及采取的预防措施如何影响WAAM过程中的纳米颗粒释放，以及相关的潜在暴露情况，对于建立有效的职业风险评估和减少可能的健康后果至关重要。
因此，本研究旨在调查WAAM过程中金属和金属氧化物纳米颗粒的潜在排放情况。它展示了使用不同原料材料进行的两次监测活动的初步结果，目的是量化纳米颗粒排放并评估其在不同通风条件下的持久性。
在此背景下，本研究旨在探讨WAAM操作过程中金属和金属氧化物纳米颗粒的潜在释放情况。它报告了两次基于工作场所的环境监测活动的初步结果，每次活动都使用了不同的金属原料材料。研究重点在于量化纳米颗粒的排放情况，包括颗粒数量浓度和尺寸分布，并评估其在不同通风条件下的时间持久性。这些初步发现有助于更全面地了解WAAM环境中纳米颗粒暴露的情况，并强调了在职业环境中进行有针对性的暴露评估和控制策略的必要性。
