不同使用場景下車內揮發(fā)性有機污染物的研究

虞接華，潘雷

廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院,廣東廣州 510000

0 引言

據(jù)公安部交通管理局官方微博消息，2021年全國機動車保有量達3.95億輛，其中汽車約3.02億輛;機動車駕駛人員達4.81億，其中汽車駕駛人員約4.44億。人們的出行越來越依賴汽車，路面車輛密度增大和道路擁堵導致通勤時間越來越長，人們與車內微環(huán)境日日相伴，車內環(huán)境已成為駕乘人員非常重要的生存環(huán)境之一。對于車內環(huán)境污染，世界衛(wèi)生組織已明確將其與高血壓、艾滋病等共同列為人類健康的十大威脅之一[1-5]。車內空氣污染的影響因素很多[6-7]，本文通過模擬隔夜停車、陽光暴曬停車及行駛過程等用車場景，系統(tǒng)研究分析了不同場景下的車內空氣污染物的變化規(guī)律。

1 試驗方法與原理

1.1 樣車信息

本文選取10臺樣車，包含6臺燃油車和4臺純電動車，分別標記為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10號車。試驗車輛的采樣時間距其下線時間均在1個月左右，車輛內飾材質基本一致，樣車信息見表1。

表1 樣車信息

1.2 試劑

乙腈(色譜純)，甲醇(農殘級)，苯系物mix12混標0.001(o2si)，醛酮mix15混標1.5×10-5(SUPELCO),2,4-二硝基苯肼標準物(GL Sciences Inc.mini AERODNPH,Cat.No.5010-23500)，Tenax-TA(markes CTBP1TC)

1.3 設備與儀器

采樣環(huán)境艙(Simplewell VA-120)，高效液相色譜儀/二極管陣列檢測器(Agilent 1260)，氣相色譜質譜聯(lián)用儀(Agilent 7890B-5977A),熱脫附儀(Markes TD100),恒流空氣采樣泵(Gilian GilAir plus),氣體流量校準計(Gilian Gilibrator-2)，Tenax管老化爐(北京踏實科貿 BTH-10)。

1.4 樣車采樣

本文主要模擬了3個常用使用場景，分別是隔夜停車、陽光暴曬停車與行駛過程。10臺樣車的車內揮發(fā)性有機污染物在采樣環(huán)境艙中采集，分3個場景進行:第一個場景(隔夜停車)參考標準HJ/T 400—2007[8]的采樣方法進行采樣;第二個場景(陽光暴曬停車)與第三個場景(行駛過程)均參考標準ISO 12219—2012[9]的采樣方法進行采樣。

1.5 樣品分析

1.5.1 揮發(fā)性有機組分測定方法

車內空氣污染物中揮發(fā)性有機組分的測定采用熱脫附氣相色譜質譜聯(lián)用法，具體按HJ/T 400—2007標準附錄B的規(guī)定執(zhí)行。

1.5.2 醛酮組分測定方法

車內空氣污染物中醛酮組分的測定采用高效液相色譜法，具體按HJ/T 400—2007標準附錄C的規(guī)定執(zhí)行。

2 結果分析

2.1 隔夜停車模擬場景的測試

對10臺樣車在隔夜停車模擬場景下的車內揮發(fā)性有機污染物進行測試，結果見表2。由表可知，隔夜停車場景下車內揮發(fā)性有機污染物除了2號與9號的乙醛項超標外，其他車型均滿足GB/T 27630—2011乘用車內空氣質量評價指南[10]的要求。

表2 隔夜停車場景測試結果 單位:μg/m3

2.2 陽光暴曬停車模擬場景的測試

對10臺樣車在陽光暴曬停車模擬場景下的車內揮發(fā)性有機污染物進行測試，結果見表3。由表可知，車內揮發(fā)性有機污染物較隔夜停車場景明顯上升，尤其是甲醛項，最高的2號上升了近16倍，且超國標限值5倍多。乙醛項全部超GB/T 27630—2011乘用車內空氣質量評價指南的要求，甲醛項除了3號與4號外，其他車型均超GB/T 27630—2011乘用車內空氣質量評價指南的要求。

表3 陽光暴曬停車場景測試結果 單位:μg/m3

2.3 行駛過程模擬場景的測試

對10臺樣車在行駛過程模擬場景下的車內揮發(fā)性有機污染物進行測試，結果見表4。由表可知，行駛過程場景車內揮發(fā)性有機污染物較陽光暴曬停車場景明顯降低，除了8號車的乙醛項超標外，其他車型均滿足GB/T 27630—2011乘用車內空氣質量評價指南的要求。

表4 行駛過程場景測試結果 單位:μg/m3

2.4 3種場景下的平均值分析

圖1為3種場景平均值測試結果。由圖可知，陽光暴曬場景下的甲醛超國標限值84%，乙醛超國標限值170%;隔夜停車與行駛過程場景下的平均值均能滿足國標限值要求，且這兩種使用場景的均值除乙醛項行駛場景濃度更低外，其他項基本相當。

圖1 3種場景平均值測試結果

3 新風策略對車內揮發(fā)性有機污染物的影響

選取一臺樣車在散發(fā)較顯著的陽光暴曬停車場景下采用內循環(huán)策略、外循環(huán)策略、外循環(huán)空調策略、外循環(huán)降窗策略等對車內揮發(fā)性有機污染物進行分析比較。各新風策略詳細流程如下：

(1)內循環(huán)策略：開啟內循環(huán);通風設置在最高擋通風換氣，所有調風口正向并完全打開;空調關閉;車窗關閉。

(2)外循環(huán)策略：開啟外循環(huán);通風設置在最高擋通風換氣，所有調風口正向并完全打開;空調關閉;車窗關閉。

(3)外循環(huán)空調策略：開啟外循環(huán);通風設置在最高擋通風換氣，所有調風口正向并完全打開;空調開啟，溫度設定23 ℃;車窗關閉。

(4)外循環(huán)降窗策略：開啟外循環(huán);通風設置在最高擋通風換氣，所有調風口正向并完全打開;空調開啟，溫度設定23 ℃;前后車窗降至最低。

通過對陽光暴曬停車場景不同新風策略進行采樣分析，參考GB 27630乘用車內空氣質量評價指南征求意見稿中車內揮發(fā)性有機污染物濃度等級劃分規(guī)則，具體見表5。由表可知，綜合污染指數(shù)I越小空氣質量越好。

表5 車內揮發(fā)性有機污染物分級標準

不同策略的測試結果見表6。由表可知，陽光暴曬停車場景下車內揮發(fā)性有機污染物綜合污染指數(shù)I為7.16，對應的濃度等級為最差的C級。采用不同新風策略后，車內揮發(fā)性有機污染物濃度削減效果差異明顯，其中采用外循環(huán)空調策略與外循環(huán)降窗策略后，車內揮發(fā)性有機污染物濃度等級由采用策略前最差的C級提升到最優(yōu)的A級。對比分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，車內揮發(fā)性有機污染物濃度削減效果由小到大為：內循環(huán)、外循環(huán)、外循環(huán)空調、外循環(huán)降窗。

表6 不同策略的測試結果 單位:μg/m3

4 結論

(1)根據(jù)樣車實測數(shù)據(jù)可知，不同場景下車內揮發(fā)性有機污染物濃度差異明顯，隔夜停車場景車內揮發(fā)性有機污染物濃度超國標限值車輛比例為20%，行駛過程場景車內揮發(fā)性有機污染物濃度超國標限值車輛比例為10%，陽光暴曬停車場景車內揮發(fā)性有機污染物濃度超國標限值車輛比例為100%。

(2)基于不同策略的車內揮發(fā)性有機污染物濃度測試數(shù)據(jù)，不同新風策略對車內揮發(fā)性有機污染物濃度削減效果差異明顯，其中外循環(huán)降窗策略削減效果最優(yōu)，具體削減效果由小到大為:內循環(huán)、外循環(huán)、外循環(huán)空調、外循環(huán)降窗。在條件允許的情況下，建議駕駛人員上車時把風扇風速調至最大，開啟外循環(huán)及空調，把前后車窗降至最低，可有效削減車內空氣污染物，更好地保護司乘人員的健康。

(3)目前國內有關車內空氣的測試標準僅規(guī)定了在25 ℃車輛靜止條件下的采樣方法，沒有覆蓋陽光暴曬停車與行駛過程等其他實際使用場景，而測試數(shù)據(jù)顯示不同用車場景下車內揮發(fā)性有機污染物濃度差異明顯，國內車內空氣質量測試標準應參考實際使用場景逐步完善以更好地保護駕乘人員的健康。