空氣凈化器對(duì)車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物去除率的研究

趙紹偉，李凌燕，劉 劍，朱江華，齊園園

空氣凈化器對(duì)車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物去除率的研究

趙紹偉1，李凌燕1，劉 劍1，朱江華2，齊園園2

（1.招商局檢測(cè)車輛技術(shù)研究院有限公司 排放節(jié)能試驗(yàn)研究部，重慶 401329；2.保定長(zhǎng)安客車制造有限公司技術(shù)部，河北 定州 073000）

文章簡(jiǎn)述了車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）危害，介紹了客車、乘用車空氣質(zhì)量和客車用空氣凈化器現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的情況。根據(jù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn)提出了延時(shí)評(píng)價(jià)法和對(duì)比評(píng)價(jià)法，分析兩種方法的利弊及兩種方法的測(cè)試結(jié)果，并對(duì)空氣凈化器進(jìn)行了評(píng)價(jià)，為企業(yè)對(duì)空氣凈化器的選擇提供了科學(xué)依據(jù)，倡導(dǎo)引領(lǐng)企業(yè)執(zhí)行健康出行的理念。提出的延時(shí)評(píng)價(jià)法可以與車內(nèi)空氣質(zhì)量的測(cè)試方法相結(jié)合，不需要單獨(dú)進(jìn)行空氣凈化器對(duì)VOCs去除率的檢測(cè)試驗(yàn)，為企業(yè)節(jié)省時(shí)間和檢測(cè)費(fèi)用成本。

揮發(fā)性有機(jī)物；空氣凈化器；延時(shí)評(píng)價(jià)法；對(duì)比評(píng)價(jià)法；去除率

汽車作為一種必不可少的公共交通工具，車內(nèi)環(huán)境的優(yōu)劣對(duì)人體的健康有著重要影響。揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile Organic Compounds, VOCs）對(duì)人體的健康有著較大的傷害，長(zhǎng)時(shí)間處于高VOCs環(huán)境中會(huì)導(dǎo)致人體出現(xiàn)咽、鼻、喉不適，頭疼，皮膚過(guò)敏、色斑、皮膚組織壞死，惡心、嘔吐、疲勞、眩暈，血清膽固醇降低，血漿膽堿脂酶減少，水腫、眼刺激，呼吸困難等癥狀[1-2]。因此，在營(yíng)運(yùn)客車的等級(jí)分類中，增加空氣凈化器輔助解決客車內(nèi)空氣質(zhì)量問(wèn)題成為必要條件[3]。可見(jiàn)，從國(guó)家主管部門層面上對(duì)客車內(nèi)環(huán)境的重視。研究空氣凈化器去除率的測(cè)試方法成為檢測(cè)機(jī)構(gòu)重要課題。

1 標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

目前，客車領(lǐng)域關(guān)于車內(nèi)空氣質(zhì)量的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，一是限值標(biāo)準(zhǔn)《長(zhǎng)途客車內(nèi)空氣質(zhì)量要求》（GB/T 17729—2009）；二是檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)《長(zhǎng)途客車內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)方法》（GB/T 28370—2012）。因?yàn)檫@兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時(shí)間較久，而且標(biāo)準(zhǔn)中存在較多不科學(xué)、不合理之處，所以，2019年交通部下達(dá)對(duì)這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂的科研項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)3年的研究重新對(duì)這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，預(yù)計(jì)2023年發(fā)布新版本的標(biāo)準(zhǔn)。

乘用車空氣質(zhì)量方面的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)也有兩個(gè)，一是限值標(biāo)準(zhǔn)《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》（GB/T 27630—2011）；二是檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測(cè)定方法》（HJ/T 400—2007），該標(biāo)準(zhǔn)于2014年立項(xiàng)修訂，因其他原因至今未能發(fā)布新版標(biāo)準(zhǔn)。GB/T 27630—2011較GB/T 17729—2009而言限值有些寬松。隨著整車企業(yè)在VOCs管控方面標(biāo)準(zhǔn)體系的建立，以及在設(shè)備、人力資源方面的投入，乘用車VOCs水平已經(jīng)下降到一個(gè)較低水平，行業(yè)中95%的車輛均能滿足GB/T 27630—2011的要求。因此，建議將限值加嚴(yán)，或者增加一些更符合現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的測(cè)試工況，比如高溫工況，可以模擬陽(yáng)光照射下車內(nèi)VOCs的揮發(fā)情況。

《客車空氣凈化裝置技術(shù)條件》（QC/T 1091—2017）是關(guān)于客車空氣凈化器性能檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中給出了客車空氣凈化器關(guān)于VOCs去除率的檢測(cè)方法，但該方法過(guò)于復(fù)雜，且試驗(yàn)過(guò)程不易操作、存在較大安全隱患。因此，實(shí)驗(yàn)室根據(jù)以上原因開(kāi)發(fā)了直接在整車上驗(yàn)證空氣凈化器對(duì)VOCs去除效果的檢測(cè)方法。并取得相應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)價(jià)客車空氣凈化器對(duì)VOCs去除率的效果，通過(guò)直接在整車上驗(yàn)證去除率，為企業(yè)在選型空氣凈化器時(shí)提供數(shù)據(jù)支持[4]。

2 試驗(yàn)方法

2.1 延時(shí)評(píng)價(jià)法

2.1.1試驗(yàn)過(guò)程

將客車置于環(huán)境艙內(nèi)，環(huán)境艙溫度調(diào)節(jié)至（25.0±1.0）℃，相對(duì)濕度調(diào)節(jié)至50 %±10 %。去除車內(nèi)座椅覆蓋物，清除車內(nèi)雜物，布置車內(nèi)采樣點(diǎn)，9 m以下客車沿著車內(nèi)中軸線布置兩個(gè)采樣點(diǎn)，9 m以上客車沿著車內(nèi)中軸線布置三個(gè)采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)高度（1.2±0.1）m。打開(kāi)車門、車窗，保持車內(nèi)通風(fēng)，待車內(nèi)溫度達(dá)到（25.0±1.0）℃后（預(yù)處理階段），關(guān)閉車門、車窗，密閉4 h，在密閉4 h過(guò)程中采集一次環(huán)境艙內(nèi)背景濃度，密閉結(jié)束后開(kāi)始采集車內(nèi)VOCs。第一次采集結(jié)束后，開(kāi)啟車內(nèi)空氣凈化器，每隔半小時(shí)采樣一次，共采集5次，時(shí)間周期約2 h[5-6]。

2.1.2試驗(yàn)車輛要求

1）受檢車輛從下線至車內(nèi)樣品采集的全過(guò)程中，生產(chǎn)企業(yè)不應(yīng)對(duì)車輛有任何影響車內(nèi)空氣質(zhì)量排放的人為處理（包括在車內(nèi)臨時(shí)放置吸附物品或凈化器等）。

2）車輛燃料箱中的燃料種類和數(shù)量應(yīng)按生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)定添加。

3）新生產(chǎn)且下線時(shí)間在（42±5）天以內(nèi)的，車輛內(nèi)飾未被改變的長(zhǎng)途客車。

2.1.3試驗(yàn)結(jié)果

GB/T 17729中對(duì)長(zhǎng)途客車內(nèi)空氣質(zhì)量的主要管控物質(zhì)為苯、甲苯、二甲苯、總揮發(fā)性有機(jī)物（Total Volatile Organic Compounds, TVOC）、甲醛。表1為9 m長(zhǎng)的客車配置1臺(tái)空氣凈化器，各管控物質(zhì)在0～2 h的濃度和去除率。表2為9 m長(zhǎng)客車配置2臺(tái)空氣凈化器，各管控物質(zhì)在0～2 h的濃度和去除率。代表濃度，代表去除率。

表1 配置1臺(tái)空氣凈化器時(shí)各物質(zhì)的濃度和去除率

項(xiàng)目空氣凈化器開(kāi)啟時(shí)間/h 00.511.52 甲苯C0.0880.0630.0570.0540.054 R－28353939 二甲苯C2.0551.6521.5291.4591.446 R－20262930 TVOCC14.5312.0511.4711.1211.10 R－17212424 甲醛C0.4270.420.4340.430.466 R－2-2-1-9

表2 配置2臺(tái)空氣凈化器時(shí)各物質(zhì)的濃度和去除率

項(xiàng)目空氣凈化器開(kāi)啟時(shí)間/h 00.511.52 甲苯C0.0940.0700.0700.0710.071 R－26262424 二甲苯C2.0311.7511.7411.8131.838 R－14141110 TVOCC14.2511.8612.3212.2512.35 R－17141110 甲醛C0.3780.3710.4060.4030.446 R－2-7-7-18

2.2 對(duì)比評(píng)價(jià)法

2.2.1試驗(yàn)過(guò)程

將客車置于環(huán)境艙內(nèi)，環(huán)境艙溫度調(diào)節(jié)至（25.0±1.0）℃，相對(duì)濕度調(diào)節(jié)至50%±10%。去除車內(nèi)座椅覆蓋物，清除車內(nèi)雜物，布置車內(nèi)采樣點(diǎn)，打開(kāi)車門、車窗，保持車內(nèi)通風(fēng)，待車內(nèi)溫度達(dá)到（25.0±1.0）℃后，關(guān)閉車門、車窗，密閉4 h，在密閉4 h過(guò)程中采集一次環(huán)境艙內(nèi)背景濃度，密閉結(jié)束后開(kāi)始采集車內(nèi)VOCs。本次采樣作為初始濃度。

安排第二次對(duì)照試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程與第一次數(shù)據(jù)采集過(guò)程相同，不同之處是車輛狀態(tài)不同。密閉的4 h過(guò)程中車內(nèi)空氣凈化器處于開(kāi)啟狀態(tài)。密閉結(jié)束后采集車內(nèi)VOCs，本次采集的濃度作為對(duì)照濃度。

2.2.2車輛要求

試驗(yàn)車輛要求與延時(shí)評(píng)價(jià)法中對(duì)車輛的要求相同。

2.2.3試驗(yàn)結(jié)果

表3 為采用對(duì)照法采集的數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果。

表3 對(duì)照法試驗(yàn)結(jié)果

空氣凈化器狀態(tài)檢測(cè)濃度/(mg/m3) 甲苯二甲苯TVOC甲醛 未開(kāi)啟0.1460.2621.7070.102 開(kāi)啟0.1350.1591.3170.073 R8492633

3 分析與討論

3.1 延時(shí)對(duì)照法

從圖1可看出，開(kāi)啟一臺(tái)空氣凈化器時(shí)，對(duì)甲苯、二甲苯和TVOC的去除率在0.5 h時(shí)達(dá)到峰值，隨著時(shí)間推移，空氣凈化器對(duì)車內(nèi)VOCs的去除速率和車內(nèi)揮發(fā)VOCs的速度到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡，甚至去除率低于揮發(fā)速率。空氣凈化器對(duì)甲苯的去除效果最后可以達(dá)到26%，對(duì)二甲苯和TVOC的去除率也能達(dá)到14%，但是對(duì)甲醛的去除效果最差，基本沒(méi)有去除效果，并且隨著時(shí)間的推移，甲醛在車內(nèi)的濃度增加。

圖1 配置1臺(tái)空氣凈化器去除率變化圖

從圖2可以看出，安裝2臺(tái)空氣凈化器后，對(duì)甲苯、二甲苯和TVOC的去除率在1.5 h達(dá)到峰值，空氣凈化器對(duì)車內(nèi)VOCs的去除速率和車內(nèi)揮發(fā)VOCs的速度到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡。同樣的安裝兩臺(tái)空氣凈化器時(shí)，對(duì)甲苯的去除效果也是最好，可以達(dá)到39%。二甲苯可以達(dá)到30%，TVOC可以達(dá)到24%。較安裝一臺(tái)空氣凈化器時(shí)去除率都得到大幅提高，但是對(duì)甲醛同樣沒(méi)有去除效果，說(shuō)明該種原理的空氣凈化器對(duì)甲醛沒(méi)有去除效果。

圖2 配置2臺(tái)空氣凈化器去除率變化圖

3.2 對(duì)比評(píng)價(jià)法

從表3中可以看出本次試驗(yàn)空氣凈化器對(duì)甲苯的去除率只有8%，對(duì)二甲苯的去除率最高，達(dá)到49%；對(duì)TVOC的去除率達(dá)到26%，對(duì)甲醛的去除率也達(dá)到了33%。

從兩種方法的結(jié)果上看，兩次試驗(yàn)對(duì)VOCs都有一定去除效果，對(duì)比評(píng)價(jià)法結(jié)果整體優(yōu)于延時(shí)評(píng)價(jià)法的結(jié)果，且對(duì)甲醛有一定的去除效果。但是從對(duì)產(chǎn)品本身質(zhì)量要求考慮，本次在客車上使用的空氣凈化器對(duì)VOCs的去除率效果并不好。首先去除率較低，空氣凈化器對(duì)VOCs的去除率較低，最高只有49%，滿足不了QC/T 1091—2017中對(duì)去除率90%的要求，并且延時(shí)評(píng)價(jià)法對(duì)甲醛沒(méi)有處理效果。其次，去除時(shí)間較長(zhǎng)，從圖2延時(shí)評(píng)價(jià)法的去除率變化圖看，空氣凈化器要經(jīng)過(guò)1.5 h后去除效果才能達(dá)到最佳，駕乘人員都已經(jīng)在車內(nèi)乘坐一定時(shí)間，車廂內(nèi)飾揮發(fā)的有害物質(zhì)已對(duì)人體健康產(chǎn)生有一定時(shí)間的影響。

延時(shí)評(píng)價(jià)法的試驗(yàn)周期為7～10 h，不同季節(jié)、不同車長(zhǎng)預(yù)處理花費(fèi)的時(shí)間有較大差別，因此，才會(huì)出現(xiàn)試驗(yàn)周期不固定。對(duì)比評(píng)價(jià)法試驗(yàn)周期10～14 h。從時(shí)間上看，對(duì)比評(píng)價(jià)法用時(shí)過(guò)長(zhǎng)，給檢測(cè)成本帶來(lái)較大壓力，從檢測(cè)機(jī)構(gòu)和整車企業(yè)角度來(lái)考慮，延時(shí)評(píng)價(jià)法可能成為較優(yōu)選擇。

4 小結(jié)

本文介紹了兩種對(duì)車內(nèi)空氣凈化裝置進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法，目前國(guó)內(nèi)外沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)采用延時(shí)評(píng)價(jià)法對(duì)空氣凈化裝置進(jìn)行評(píng)價(jià)，該方法可以與標(biāo)準(zhǔn)《長(zhǎng)途客車內(nèi)空氣質(zhì)量要求及檢測(cè)方法》（GB/T 17729）中車內(nèi)空氣質(zhì)量的測(cè)試方法相結(jié)合，不需要單獨(dú)進(jìn)行空氣凈化器對(duì)VOCs去除率的檢測(cè)試驗(yàn)，為企業(yè)節(jié)省時(shí)間和檢測(cè)費(fèi)用成本。但是，通過(guò)以上兩種方法的數(shù)據(jù)來(lái)看，本次試驗(yàn)使用空氣凈化器還需要做技術(shù)上的革新，通過(guò)新的原理提高對(duì)VOCs的去除率，且要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)，讓車內(nèi)空間VOCs降到最低。除此之外，整車企業(yè)也需要對(duì)車內(nèi)使用的原材料進(jìn)行優(yōu)化選材，通過(guò)制定控制VOCs的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從源頭對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行管控。安裝空氣凈化器作為提升車內(nèi)環(huán)境的重要手段，整車企業(yè)應(yīng)與空氣凈化器生產(chǎn)企業(yè)一起研究開(kāi)發(fā)符合《客車空氣凈化器技術(shù)條件》的產(chǎn)品，以滿足“健康汽車”的理念及公眾健康出行的需求。

[1] 趙紹偉,閔照源,劉一鳴.車內(nèi)空氣污染物的危害及其檢測(cè)方法研究[J].客車技術(shù)與研究,2014,3(6):52-55.

[2] 王立茹.淺談霧霾對(duì)人們身體健康的影響及如何治理[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù),2013,33(9):235-237.

[3] 全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)客車分技術(shù)委員會(huì).營(yíng)運(yùn)客車類型劃分及等級(jí)評(píng)定:JT/T 325[S].北京:人民交通出版社,2018.

[4] 劉煥亮.坑道空氣凈化器的凈化原理及凈化效能評(píng)價(jià)[J].解放軍預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,2019,37(12):1-3.

[5] 中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.長(zhǎng)途客車內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)方法:GB/T 28370[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2012.

[6] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局科技標(biāo)準(zhǔn)司.車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測(cè)定方法:HJ/T 400—2009[S].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2009.

Study on Removal Efficiency of Volatile Organic Compounds in Vehicle by Air Purifier Transport

ZHAO Shaowei1, LI lingyan1, LIU Jian1, ZHU Jianghua2, QI Yuanyuan2

( 1.China Merchants Testing Vehicle Technology Research Institute Company Limited, Emission Reduction and Energy Saving Test Research Department, Chongqing 401329, China;2.Technology Department, Baoding Chang'an Bus Manufacturing Company Limited, Dingzhou 073000, China )

This paper briefly describes the hazards of volatile organic compounds (VOCs) in vehicles, introduces the current standards of air purifier and air quality for passenger car and sedan. The delayed evaluation method and the comparative evaluation method are proposed,according to the shortcomings of existing standards,and the two methods analyzed for the advantages and disad- vantages. The test results of the two methods are analyzed and discussed, the air purifier is evaluated. It provides a scientific basis for enterprises to choose air purifiers, and advocates the concept of leading enterprises to implement healthy travel. The proposed delay evaluation method can be combined with the test method of air quality in the bus, and it is not necessary to test the removal rate of VOCs by the air cleaner separately, which saves time and testing costs for enterprises.Keywords:Volatile organic compounds; Air cleaner; Delayed evaluation method; Comparative evaluation method; Removal efficiency

U473.9

A

1671-7988(2023)12-132-04

趙紹偉（1985－），男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)檐噧?nèi)有害物質(zhì)檢測(cè)，E-mail:zhaoshaowei0929@163.com。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.012.025