環(huán)境對(duì)車(chē)內(nèi)VOC影響的研究

鐘廣亮，周 鍇，王 卓，安林林，王曉旭 Zhong Guangliang，Zhou Kai，Wang Zhuo，An Linlin，Wang Xiaoxu

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環(huán)境對(duì)車(chē)內(nèi)VOC影響的研究

鐘廣亮，周 鍇，王 卓，安林林，王曉旭 Zhong Guangliang，Zhou Kai，Wang Zhuo，An Linlin，Wang Xiaoxu

（北汽集團(tuán)越野車(chē)研究院，北京 101300）

主要介紹汽車(chē)所處環(huán)境對(duì)車(chē)內(nèi)VOC（Volatile Organic Compounds，揮發(fā)性有機(jī)化合物）的影響，對(duì)車(chē)輛在不同靜止時(shí)間、不同光照條件下車(chē)內(nèi)VOC的不同進(jìn)行對(duì)比研究，探索汽車(chē)所處環(huán)境對(duì)車(chē)內(nèi)VOC的影響，從而更科學(xué)、客觀地評(píng)價(jià)車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量，對(duì)車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量問(wèn)題給出應(yīng)對(duì)策略。對(duì)日常人們使用汽車(chē)的狀態(tài)進(jìn)行模擬，進(jìn)行車(chē)內(nèi)VOC數(shù)據(jù)測(cè)試，對(duì)比分析模擬測(cè)試方法與國(guó)標(biāo)測(cè)試方法的差異，規(guī)范人們對(duì)車(chē)內(nèi)VOC的正確認(rèn)識(shí)，為提高車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量研究提供經(jīng)驗(yàn)。

VOC；光照；時(shí)間；對(duì)比

0 引 言

車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量越來(lái)越引起消費(fèi)者和各個(gè)主機(jī)廠的關(guān)注，國(guó)家于2011年發(fā)布GB/T 27630《乘用車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》，并計(jì)劃2017年底修訂成強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。車(chē)內(nèi)氣味及有毒環(huán)境的投訴越來(lái)越多，給汽車(chē)產(chǎn)品的品牌形象造成很大影響，在消費(fèi)者滿意度和關(guān)注項(xiàng)調(diào)查中，氣味性在各車(chē)型中都位列前3位。

目前，國(guó)內(nèi)外主機(jī)廠對(duì)車(chē)內(nèi)VOC（Volatile Organic Compounds，揮發(fā)性有機(jī)化合物）均投入大量人力和試驗(yàn)設(shè)備，進(jìn)行多年的研究和管控，主要應(yīng)對(duì)國(guó)標(biāo)法規(guī)，針對(duì)汽車(chē)實(shí)際使用情況從消費(fèi)者角度進(jìn)行研究與改進(jìn)。在日常情況下，汽車(chē)經(jīng)常停放在露天場(chǎng)所，經(jīng)歷夏日暴曬后車(chē)內(nèi)溫度不止是國(guó)標(biāo)設(shè)定的25 ℃，在此條件下車(chē)內(nèi)VOC會(huì)隨之升高；而且通常人們并不是每16個(gè)小時(shí)就會(huì)使用汽車(chē)一次。汽車(chē)的各種不同放置環(huán)境及使用條件對(duì)車(chē)內(nèi)VOC產(chǎn)生何種影響，即是研究的內(nèi)容，也為按照消費(fèi)者實(shí)際使用需求來(lái)提高車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量提供對(duì)策。

1 檢測(cè)車(chē)內(nèi)VOC模擬環(huán)境參數(shù)設(shè)定

影響車(chē)內(nèi)VOC濃度的環(huán)境參數(shù)主要有3個(gè)：汽車(chē)車(chē)內(nèi)空氣及各零部件溫度、汽車(chē)封閉靜止時(shí)間和陽(yáng)光照射能量。

1.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

1）驗(yàn)車(chē)準(zhǔn)備

選取3輛不同內(nèi)飾材料的樣車(chē)，每輛樣車(chē)均為由OTS（Off Tooling Sample，工裝樣件）按照正?？傃b工藝制造的新車(chē)（行駛里程不超過(guò)50 km，下線日期在15±5天內(nèi)）。其他事項(xiàng)符合HJ/T 400—2007《車(chē)內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類(lèi)物質(zhì)采樣測(cè)定方法》對(duì)樣車(chē)的要求。

2）環(huán)境倉(cāng)設(shè)置

（1）環(huán)境溫度：25.0 ±1.0 ℃；

（2）環(huán)境相對(duì)濕度：50%±10%；

（3）環(huán)境氣流速度≤0.3 m/s；

（4）環(huán)境污染物背景濃度值：甲苯濃度≤0.02 mg/m3、甲醛濃度≤0.02 mg/m3；

（5）環(huán)境倉(cāng)內(nèi)通風(fēng)良好，空氣置換率應(yīng)為每小時(shí)2次或更高。

3）加熱系統(tǒng)

按照ISO 12219—1—2012《道路車(chē)輛的內(nèi)部空氣—第1部分：整車(chē)試驗(yàn)室—測(cè)定車(chē)廂內(nèi)部揮發(fā)性有機(jī)化合物的規(guī)范與方法》設(shè)置紅外加熱器裝置。

4）采樣設(shè)備

按照HJ/T 400—2007《車(chē)內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類(lèi)物質(zhì)采樣測(cè)定方法》來(lái)設(shè)置采樣泵、采樣管、導(dǎo)氣管和采樣點(diǎn)。

1.2 國(guó)標(biāo)檢測(cè)車(chē)內(nèi)VOC的采樣過(guò)程

國(guó)標(biāo)HJ/T 400—2007《車(chē)內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類(lèi)物質(zhì)采樣測(cè)定方法》中檢測(cè)車(chē)內(nèi)VOC的采樣過(guò)程見(jiàn)表1。

表1 國(guó)標(biāo)法采樣過(guò)程

參 數(shù)參數(shù)值 模式平衡模式靜止模式 車(chē)輛門(mén)窗全開(kāi)門(mén)窗全閉 時(shí)間/h 2 16.5 環(huán)境設(shè)置/℃25 25 車(chē)內(nèi)空氣采樣（樣本采集）30 min∣---→（樣本采集）30 min∣---→ 環(huán)境空白采樣（樣本采集）30 min∣---→ 時(shí)間軸---------------→---------------------→

溫度檢測(cè)包括采樣時(shí)車(chē)內(nèi)空氣溫度、前排座椅坐墊上表面中心位置表面溫度和儀表板上表面中心位置表面溫度。

1.3 模擬光照試驗(yàn)方法檢測(cè)車(chē)內(nèi)VOC的采樣過(guò)程

模擬光照試驗(yàn)方法檢測(cè)車(chē)內(nèi)VOC的采樣過(guò)程見(jiàn)表2。

表2 模擬光照法采樣過(guò)程

參 數(shù)參數(shù)值 模式平衡模式靜止模式光照模式 車(chē)輛門(mén)窗全開(kāi)門(mén)窗全閉門(mén)窗全閉 時(shí)間/h 2 16.5 4.5 環(huán)境設(shè)置25℃25℃ISO 12219—1—2012中400±50 W/m2模擬光照射 車(chē)內(nèi)空氣采樣（樣本采集）30 min ∣---→（樣本采集）30 min∣---→ 環(huán)境空白采樣（樣本采集）30 min ∣---→ 時(shí)間軸--------------→---------→----------------→

溫度檢測(cè)位置與國(guó)標(biāo)法下完全一致。

1.4 樣品分析

按照HJ/T 400—2007《車(chē)內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類(lèi)物質(zhì)采樣測(cè)定方法》附錄B和附錄C中揮發(fā)性有機(jī)組分分析方法（熱脫附/毛細(xì)管氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法）、醛酮組分測(cè)定方法（固相吸附/高效液相色譜法）分析苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛和丙烯醛成分含量，并計(jì)算車(chē)內(nèi)相應(yīng)氣體濃度。

2 車(chē)內(nèi)VOC檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

按照國(guó)內(nèi)通行技術(shù)要求采用HJ/T 400—2007《車(chē)內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類(lèi)物質(zhì)采樣測(cè)定方法》對(duì)GB/T 27630《乘用車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》中要求的8種有機(jī)物進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 國(guó)標(biāo)法下VOC檢測(cè)數(shù)據(jù) mg/m

樣車(chē)揮發(fā)濃度 苯甲苯乙苯二甲苯苯乙烯甲醛乙醛丙烯醛 車(chē)A0.0540.1440.1720.3820.0600.0370.0250.000 車(chē)B0.0010.0500.0140.0400.0060.0210.0200.000 車(chē)C0.0000.0260.0550.1850.0270.0000.0000.000 車(chē)D0.0020.0350.0070.0270.0060.0050.0030.000 車(chē)E0.0220.0110.0360.0000.0140.0000.0000.000

各位置溫度檢測(cè)見(jiàn)表4。

表4 溫度測(cè)量值 ℃

車(chē)內(nèi)溫度測(cè)量值 空氣溫度25 座椅表面溫度25 儀表板表面溫度25

按照模擬光照試驗(yàn)方法對(duì)GB/T 27630《乘用車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》中所要求的8種有機(jī)物進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 模擬光照法下VOC檢測(cè)數(shù)據(jù) mg/m

樣車(chē)揮發(fā)濃度 苯甲苯乙苯二甲苯苯乙烯甲醛乙醛丙烯醛 車(chē)A0.2941.0683.3937.8392.6950.7190.2550.000 車(chē)B0.0040.2000.0600.1560.0220.2020.0850.000 車(chē)C0.0590.1460.3311.0290.5310.4050.0670.000 車(chē)D0.0040.1340.0230.0860.0140.1550.0720.000 車(chē)E0.1100.0930.2010.0200.4500.0840.0000.000

各位置溫度檢測(cè)見(jiàn)表6。

表6 溫度測(cè)量值 ℃

車(chē)內(nèi)溫度測(cè)量值 空氣溫度55 座椅表面溫度65 儀表板表面溫度80

GB/T 27630《乘用車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》中8種有機(jī)物限值是按照HJ/T 400—2007《車(chē)內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類(lèi)物質(zhì)采樣測(cè)定方法》中試驗(yàn)方法的要求，不適用于更嚴(yán)格的模擬光照試驗(yàn)方法。

兩種測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表7。

表7 模擬光照法與國(guó)標(biāo)法檢測(cè)結(jié)果的比值

樣車(chē)比值 苯甲苯乙苯二甲苯苯乙烯甲醛乙醛丙烯醛 車(chē)A572021451910— 車(chē)B44444104— 車(chē)C—66620——— 車(chē)D243323124— 車(chē)E586—32———

注：—為國(guó)標(biāo)法下未檢測(cè)到。

對(duì)于車(chē)內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度，經(jīng)過(guò)模擬光照后各監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度顯著升高。光線直射區(qū)的儀表板表面溫度升高最多，車(chē)內(nèi)空氣溫度達(dá)到高溫55 ℃，與一般夏季車(chē)輛受日曬后的情況較為一致。

對(duì)于有機(jī)物苯，在常溫狀態(tài)下未檢測(cè)到或檢測(cè)到的數(shù)值極低，在光照狀態(tài)下車(chē)A、車(chē)B、車(chē)C均檢測(cè)到。苯的揮發(fā)性受車(chē)輛內(nèi)飾材料影響大，光照狀態(tài)下濃度是常溫狀態(tài)下4～6倍，揮發(fā)性增強(qiáng)。

對(duì)于有機(jī)物甲苯、乙苯和二甲苯，光照狀態(tài)下濃度高于常溫狀態(tài)，且揮發(fā)性受光照加強(qiáng)和溫度升高而增強(qiáng)。

對(duì)于有機(jī)物苯乙烯，車(chē)A、車(chē)B和車(chē)C的數(shù)值不一樣。苯乙烯揮發(fā)性受車(chē)輛內(nèi)飾材料影響大。

對(duì)于有機(jī)物甲醛，車(chē)A、車(chē)B和車(chē)C的數(shù)值不一樣，受車(chē)輛內(nèi)飾材料影響大，其中車(chē)A、車(chē)B中兩種方法檢測(cè)結(jié)果的比值達(dá)到19倍和10倍，甲醛揮發(fā)性因光照加強(qiáng)和溫度升高而增強(qiáng)。

對(duì)于有機(jī)物乙醛，在常溫狀態(tài)下未檢測(cè)到或檢測(cè)數(shù)值較低，在光照狀態(tài)4輛車(chē)均檢測(cè)到，且數(shù)值相對(duì)較高。乙醛揮發(fā)性受車(chē)輛內(nèi)飾材料影響大，光照狀態(tài)下濃度高于常溫狀態(tài)下，揮發(fā)性增強(qiáng)。

對(duì)于有機(jī)物丙烯醛，兩種試驗(yàn)狀態(tài)下均未檢測(cè)到，一般車(chē)輛含此類(lèi)揮發(fā)物較少。

分析各車(chē)型VOC比值的差異，由于各車(chē)型配置、造型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和市場(chǎng)定位等不同，車(chē)內(nèi)各零部件選用的材料種類(lèi)、材料性能不同，各零部件的制造工藝及工藝參數(shù)也不相同。除了環(huán)境因素外，材料種類(lèi)、材料性能參數(shù)、制造工藝、工藝參數(shù)也是車(chē)內(nèi)VOC的重要影響因素，各車(chē)型VOC比值差異較大，盡管如此，各比值的趨勢(shì)和范圍還是有規(guī)律的，說(shuō)明環(huán)境對(duì)車(chē)內(nèi)VOC具有影響。

3 小 結(jié)

介紹車(chē)內(nèi)VOC檢測(cè)參數(shù)設(shè)置并對(duì)比不同參數(shù)設(shè)置下車(chē)內(nèi)VOC的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

1）參數(shù)設(shè)置：科學(xué)合理地設(shè)定車(chē)內(nèi)VOC檢測(cè)模擬環(huán)境參數(shù)；

2）對(duì)比車(chē)內(nèi)VOC的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：采用國(guó)標(biāo)方法檢測(cè)各項(xiàng)揮發(fā)物均符合GB/T 27630《乘用車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》的技術(shù)要求，采用模擬光照方法檢測(cè)除丙烯醛外其他有機(jī)揮發(fā)物揮發(fā)量均出現(xiàn)升高，說(shuō)明在長(zhǎng)時(shí)間靜止并經(jīng)光照升溫后車(chē)內(nèi)VOC顯著升高；

3）車(chē)內(nèi)VOC控制不應(yīng)僅停留在國(guó)標(biāo)上，應(yīng)擴(kuò)展范圍，面向廣泛的客戶(hù)實(shí)際使用情況。車(chē)內(nèi)VOC在長(zhǎng)時(shí)間靜止并經(jīng)日曬后顯著升高，因此在日常使用汽車(chē)時(shí)，特別是長(zhǎng)時(shí)間不用和經(jīng)過(guò)日曬后應(yīng)先適當(dāng)開(kāi)門(mén)通風(fēng)或開(kāi)啟空調(diào)換氣后再使用。

[1]道路車(chē)輛的內(nèi)部空氣—第1部分：整車(chē)試驗(yàn)室—測(cè)定車(chē)廂內(nèi)部揮發(fā)性有機(jī)化合物的規(guī)范與方法：ISO 12219—1—2012[S].

[2]乘用車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南：GB/T 27630[S].

[3]車(chē)內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類(lèi)物質(zhì)采樣測(cè)定方法：HJ/T 400—2007[S].

2017-02-15

1002-4581（2017）04-0001-03

X831

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2017.04.001