車內空氣質量控制標準及半揮發性有機物研究探討

王丹璐，何海峰，趙軍霞，王運靜，李 琦*，李政蕾，魏 彤，侯雅宣，趙秀閣*

1. 中國環境科學研究院，環境基準與風險評估國家重點實驗室，北京 100012

2. 中國汽車工程研究院股份有限公司，重慶 401122

3. 中國環境科學研究院，國家環境保護機動車污染控制與模擬重點實驗室，北京 100012

空氣污染一直是影響人群健康的重要因素[1]，暴露于空氣污染會增加心血管和呼吸系統疾病的死亡率和發病率[2-3]. 2017年全球疾病負擔研究結果表明，空氣污染是導致死亡的第五位風險因素，造成約490萬人的死亡[4]，其中室內空氣污染占36.7%[5]. 車內空間是人群除家庭和辦公場所外，每天花費時間最長的室內空間，國外人群每日在車內的時間＞1 h，占整日時間的5.5%[1,6]，我國平均汽車出行時間為71 min，占整日時間的4.9%. 對于人群而言，車內空間相較于一般室內空間，具有封閉、體積小、設備材料種類繁多等特點，是人群暴露于室內空氣污染的重要微環境，其空氣污染物濃度往往高于住宅、辦公室以及醫院等室內空間[7-8]，有害化合物含量是住宅和辦公室中的5～10倍[9]. 美國在20世紀就將車內污染列為人類健康的五大危害之一[10]. 車內空氣中污染物與車內飾有關，車內飾多由復合材料組成，這些材料中多添加了阻燃劑、增塑劑、穩定劑等來提高材料性能，而這些添加劑多為半揮發性有機物(SVOCs)[11-12]，在車輛使用過程中會釋放到車內空氣中. 當車輛處于封閉狀態時車內飾中半揮發性有機物釋放量隨車內溫度的升高而增加[13]，對人體造成不良健康影響. 鑒于此，本文針對車內空氣質量控制梳理國內外控制標準現狀，分析我國車內部件污染物控制標準指標，綜述車內空氣中半揮發性有機物的采集方法及主要研究物質，提出針對車內空氣質量管理的思考與建議，以促進車內空氣質量管理的完善，提升車內空氣質量、保障駕乘人員身體健康.

1 車內空氣質量控制標準現狀

1.1 國外車內空氣質量控制標準發展現狀

制定車內空氣質量標準是控制車內空氣污染對人群健康影響的重要措施之一. 德國大眾集團(VM)于20世紀70年代開展了第一個車內空氣質量研究[14](見圖1)，隨之德國從20世紀80年代開始發布車內空氣質量報告，并啟動德國汽車工業協會(VDA)標準的制定. 自1990年起，德國汽車工業協會發布關于材料中污染物的篩選方法，并于1994年發布《汽車用非金屬材料有機排放物的熱解吸分析》(VDA 278). 俄羅斯于1998年制定了《機動車輛 客艙空氣中的污染物含量 規范和試驗方法》(GOST P51206—1998)，于2004年進行了修訂，并納入俄羅斯聯邦法規；于2015年發布了《機動車輛 駕駛室和客艙內部的污染物含量 技術要求和試驗方法》(GOST 33554—2015)[15]，并基于該標準開展車內空氣質量的測試研究[16]. 日本汽車工業協會(JAMA)主導其國內車內空氣質量研究[17]，并于2005年發布《降低車內揮發性有機化合物水平的自主指南》. 韓國國土交通省于2007年第2007-539號公告中發布了《新制造車輛車內空氣質量管理標準》[18-19]，并于2013年修訂，2014年1月1日開始實施修訂標準[19].

圖1 國內外車內空氣相關控制標準發布時間軸Fig.1 Timeline of the promulgation of vehicle interior air quality control standards

1.2 我國車內空氣質量控制標準發展現狀

我國1999年發布的《長途客車內空氣質量要求》(GB/T 17729—1999)是我國第一個關于車內空氣質量的國家推薦標準(見圖1)，該標準基于公共場所衛生管理制定，并于2009年和2017年進行了修訂，兩次修訂增加了甲醛(CH2O)、甲苯(C7H8)、二甲苯(C8H10)、總揮發性有機物(TVOCs)和菌落總數濃度限值，并加嚴部分指標. 在2017年的修訂中將指標限值分為針對新車和針對在用車輛兩類，并于2023年3月正式發布修訂后標準—《長途客車內空氣質量要求及檢測方法》(GB/T 17729—2023).

我國原環境保護部于2011年10月14日正式批準發布國家推薦標準《乘用車內空氣質量評價指南》(GB/T 27630—2011)，其指標限值基于《車內揮發性有機物和醛酮類物質采樣測定方法》(HJ/T 400—2007)制定. GB/T 27630—2011中主要涉及乘用車內5種苯系物〔苯(C6H6)、甲苯、二甲苯、乙苯(C8H10)、苯乙烯(C8H8)〕和3種醛類物質〔甲醛、乙醛(CH3CHO)、丙烯醛(C3H4O)〕，這些物質對人體呼吸道、皮膚、眼睛、中樞神經系統等均具有不良影響[20]. 為進一步加強乘用車內空氣質量控制，2014年針對該標準展開修訂工作，旨在調整限值的同時確定增加指標的可行性和必要性，于2016年發布《乘用車內空氣質量評價指南(征求意見稿)》. 該征求意見稿中放寬了乙醛的濃度限值，由0.05 mg/m3修訂為0.20 mg/m3，甲醛、苯乙烯和丙烯醛濃度限值維持不變，其余限值均在原有基礎上加嚴[21]. 由于國家強制標準《輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國第六階段)》(GB 18352.6—2016)中規定對于車內空氣質量需滿足GB/T 27630—2011要求，因此GB/T 27630—2011標準目前具有一定的強制性，且在修訂后將作為國家強制性標準執行. 值得注意的是，我國乘用車空氣質量評價標準加速了車內空氣質量和材料測試領域的發展，推動了日本和韓國展開車內空氣質量的強制性立法[22].

1.3 國內外車內空氣質量控制指標限值對比

從污染物指標(見表1)來看，中國GB/T 27630—2011及其修訂征求意見稿與韓國標準所涵蓋指標類似，日本相關標準未涵蓋苯和丙烯醛指標，但鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)和十四烷(C14H30)等日本標準中涵蓋的指標未納入中國、韓國、俄羅斯等國家標準或指南. 俄羅斯標準中所關注的指標主要針對車輛發動機燃料燃燒和車輛燃料以及潤滑油蒸發產生的污染物[15]. 此外，甲醛在中國、日本、韓國、俄羅斯等國家標準中均有涉及.

表1 車內空氣質量化學性指標濃度限值對比Table 1 Comparison of vehicle interior air chemical quality index limit values

從標準限值(見表1)來看，中國和日本車內甲醛濃度限值與世界衛生組織(WHO)《歐洲空氣質量指南》[23]中短期濃度指南值(0.1 mg/m3)一致，但高于中國《室內空氣質量標準》(GB/T 18883—2022)和《民用建筑工程室內環境污染控制標準》(GB/T 50325—2020)中的規定限值(均為0.08 mg/m3)，韓國甲醛濃度限值較其他國家寬松，而俄羅斯嚴于中國、日本和韓國. 就乙醛濃度而言，中國GB/T 27630—2011及其修訂征求意見稿中限值分別為0.05和0.20 mg/m3，均高于日本，但低于德國《乙醛的室內空氣指導值》[24]中Ⅱ類限值(1.00 mg/m3). 中國、日本、韓國、俄羅斯等國家苯乙烯濃度限值差別較小，中國GB/T 27630—2011及其修訂征求意見稿中限值(0.26 mg/m3)與WHO《歐洲空氣質量指南》[23]中周平均指導值一致，其他國家略低于該值. 中國GB/T 27630—2011及其修訂征求意見稿中二甲苯濃度限值分別為1.50和1.00 mg/m3，略寬松于日本和韓國，且寬于中國GB/T 18883—2022中限值(0.20 mg/m3)，但較加拿大《住宅室內二甲苯空氣質量指南》[25]中短期限值(7.20 mg/m3)嚴格. 日本標準中甲苯濃度限值較中國GB/T 27630—2011及其修訂征求意見稿以及韓國標準嚴格，整體上中國、韓國、日本、俄羅斯等國家車內甲苯濃度限值均低于加拿大《住宅室內甲苯空氣質量指南》[26]中長期限值(2.30 mg/m3)，高于中國現行室內空氣質量標準限值(0.20 mg/m3)[27]. 韓國苯濃度限值嚴于中國GB/T 27630—2011及其修訂征求意見稿. 韓國丙烯醛濃度限值寬松于加拿大《住宅室內丙烯醛空氣質量指南》[28]短期限值(0.038 mg/m3)，但與中國GB/T 27630—2011及其修訂征求意見稿一致. 中國和韓國標準中乙苯濃度限值與呼吸暴露參考濃度(RfC)[29]一致，低于德國[24]和加拿大相關室內空氣質量控制限值[30]；日本標準中乙苯濃度限值高中國和韓國，但遠低于其無明顯損害作用劑量水平(NOAEL)[29]. 整體上，中國、韓國、日本、俄羅斯等國家車內污染物限值指標均在保護人體健康的限值范圍內，其限值差異可能因不同國家車輛特點、汽車工業現狀、環境特征等能夠影響車內空氣質量相關因素不同所致，韓國、日本、俄羅斯等國家濃度限值可為中國車內空氣質量標準制(修)訂提供參考. 此外，我國GB/T 27630—2011和GB/T 17729—2023等車內空氣質量控制標準作為特定室內環境下的衍生空氣標準，與我國GB/T 18883—2022指標有所重疊，但由于車內污染源的特殊性，指標與室內空氣質量控制標準存在差異，如乙醛、乙苯等指標在室內空氣質量標準中暫未涉及.

2 我國車內部件污染物質量控制標準

2.1 我國車內飾及零部件控制標準范圍

車內飾釋放物質是導致車內空氣質量下降以及人群健康風險的重要原因，能夠引起人群病態汽車綜合征[31]，其中車內儀表板、門內飾板、地毯、座椅等對車內空氣中揮發性有機物平均貢獻率超過17%[31-32].我國車輛相關控制標準分為整車標準、動力標準、車身標準、內外飾標準、材料標準等20類約1 000余項，經篩選判別涉及車內飾空氣污染物限值的控制標準共計33項(包括國家標準22項、行業標準11項)，其中明確規定限值指標的標準共22項(包括國家標準12項、行業標準10項)(見圖2和表2).

表2 我國車內飾及零部件金屬和有機物指標限值Table 2 Limit values for metals and organic substances in vehicle interior materials and accessories of China

圖2 我國車內飾及零部件污染物控制分類Fig.2 Pollutant control classification of vehicle interior materials and accessories in China

由圖2可見，車內飾及零部件控制標準中對織物材質控制的標準比例(48.28%)最高，其次為塑料材質(18.62%)，對化纖制品材質控制的標準比例(2.07%)最低，對其余材質控制的標準比例在2.76%～7.59%之間. 在汽車內部，多數材質涉及的控制位置比較廣泛，如織物材質涉及門內板、側圍、頂蓬、立柱、衣帽架、遮陽板、遮陽簾、地毯部分、地墊、座椅部分(含座椅、座椅套、座椅墊)、地板等部位.

車內飾及零部件控制標準中污染物分為有機物、金屬及其他類型(見圖2)，針對有機物、金屬及其他類型污染物控制的標準比例分別為66.90%、16.55%和16.55%. 不同位置污染物的類型與材質差異有關，如門內板的主要材質為織物和塑料，其主要控制污染物指標中有機物指標占55.56%；方向盤套的主要材質為皮革、人造革或合成革，其主要控制污染物指標中金屬指標占57.14%. 此外，有機物是所有車內飾材質的控制重點.

2.2 我國車內飾及零部件控制有機物指標

我國車內飾及零部件控制標準中有機物主要包括甲醛、苯乙烯、4-苯基環己烯(C12H14)、丁基羥基甲苯(C15H24O)、2-乙基己醇(C8H18O)、聚氯乙烯單體(PVC)、聚乙烯單體(VCM)、多溴聯苯(PBBs)、多溴聯苯醚(PBDEs)、多環芳烴(PAHs)、揮發胺、禁用偶氮染料以及總揮發性有機物等(見圖2和表2)，其中甲醛、苯乙烯和總揮發性有機物已納入我國車內空氣質量控制標準指標.

我國車內飾及零部件控制標準中涉及的有機物多為用于提高材料性能的增塑劑、阻燃劑等半揮發性有機物[11-12]，其會隨著相關材料的使用散發到車內空氣中，相較于揮發性有機物，其賦存久、難降解，且易吸附于車內物體表面. 其中，4-苯基環己烯是地毯排放的常見有機物之一[33]，新地毯安裝后其室內濃度普遍高于其氣味性閾值(2 μg/m3)[34]. 丁基羥基甲苯是車內飾中常見的抗氧化劑[35]，刺激人體眼睛和呼吸道的同時，也是一種潛在的行為和發育致畸劑[36]，多個國家車內均有檢出[37]. 2-乙基己醇是來源于地毯、黏合劑以及聚氯乙烯塑料等的氣味性物質[33]，在德國其職業暴露接觸限值為54 mg/m3[38]. 聚氯乙烯單體與聚乙烯單體可隨車內飾材料使用而分解轉化進而危害人體健康[39]. 多溴聯苯以及多溴聯苯醚是車內飾材料中常用的溴化阻燃劑，其釋放后會對人體生殖、神經以及發育等產生影響[40-41]. 多環芳烴具有致癌、致畸和致突變性[42]. 此外，大部分禁用偶氮染料具有致癌作用，在使用過程中會轉化為芳香胺被人體吸收[43].

3 車內空氣中半揮發性有機物采樣及其主要研究物質

3.1 車內空氣中半揮發性有機物的采集類型及方法

國際和國內采樣技術規范中對車內空氣中半揮發性有機物的采集沒有像揮發性有機物一樣制定統一的標準. 已有研究中車內空氣中半揮發性有機物的采集方法并不統一，所涉及的車內空氣樣本采集分為氣態、粉塵和顆粒態3種，本研究列出的相關研究(46項)中涉及氣態樣本的研究有9項(占19.57%)，粉塵樣本的研究有35項(占76.08%)，顆粒態樣本的研究有2項(占4.35%).

氣態樣本采集分為被動采樣(占33.33%)和主動采樣(占66.67%). 被動采樣采用吸附盤與吸附材料(PUF、XAD浸漬的吸附材料以及LDPE薄片等[44-46])相結合的被動采樣器；主動采樣采用低流量(0.5～10 L/min)采樣泵與吸附材料(Tenax管、SDB濾芯、PUF、ENV+濾芯、ENV+SPE和XAD吸附劑等[8,47-51])串聯采集，采樣泵和吸附材料要求與《環境空氣 半揮發性有機物采樣技術導則》(HJ 691—2014)和GB/T 18883—2022類似. 主動采樣時間(2～48 h[48-49])低于被動采樣時間(28～60 d[44-46])，采樣體積為0.72～82 m3[49-50]. 主動采樣時采樣頭進氣口放置于駕乘人員頭枕[48]或駕駛室中間人群呼吸區域[8]，而被動采樣時采樣器放置于車艙或后備箱[44-46]. 顆粒態樣本通常與氣態樣本同時采集，樣本通常采集于氣態樣本采集吸附材料的前端濾膜上[51-52]. 氣態和顆粒態樣本采集主要針對車內氣態和氣溶膠態半揮發性有機物，采集前需平衡車內外環境，使車內外環境空氣達到穩態，采集時車輛處于密閉狀態以避免外界環境干擾.

粉塵樣本約94.29%采用真空吸塵器采集，其余采用毛刷或棉布. 用真空吸塵器采集時，樣本直接采集至連接在吸塵器前端的收集器(尼龍袋、紙袋、濾紙、濾膜等[53-63])，采樣時間2～15 min[40,53,59,61-71]，常為2～3 min；用毛刷采集時，樣本在采集后需放入鋁箔袋[72]. 粉塵樣本采集后，通常采用150～1 000 μm[53-55,57,59,61-63,68,72-73]孔徑篩網進行勻質處理，250和500 μm孔徑篩網最常用，也可將不同孔徑篩網組成的篩分系統直接與真空吸塵器連接采樣[41]. 粉塵樣本采集主要集中于車內飾表面，其中座椅部分占30.43%，儀表板和前面板占28.99%，地板粉塵樣本采集較少[11]. 部分研究在采集粉塵前對車內進行了清潔，清潔時間與采樣開始時間相差3 d～4個月[54,74-76].

3.2 車內空氣中半揮發性有機物的主要研究物質

筆者研究中車內氣態、粉塵以及顆粒態樣本主要涉及的半揮發性有機物為溴化阻燃劑(BFRs)、磷系阻燃劑(PFRs)、氯化阻燃劑(Cl FRs)、鄰苯二甲酸酯(PAEs)、多溴二苯并呋喃(PBDF)、多溴二苯并對二噁英(PBDDs)、甲基硅氧烷、全氟化合物(PFCs)等(見表3)，其中多溴二苯并呋喃與多溴二苯并對二噁英通常為車內飾中溴化阻燃劑的高溫光解副產物[8,77].

表3 車內空氣中主要研究的半揮發性有機物Table 3 The main studied semi-volatile organic compounds in vehicle interior air

溴化阻燃劑是研究最多的阻燃劑類物質，其在粉塵和氣態樣本中的研究比例分別為63.32%和33.33%，主要包括多溴聯苯醚、六溴環十二烷(HBCD)、四溴雙酚A (TBBPA)以及新型溴代阻燃劑(NBFRs)等.多溴聯苯醚在粉塵樣本和氣態樣本溴化阻燃劑研究中的研究比例分別為46.51%和75.00%，平均濃度分別為2.50～37 741 ng/g[40,53,56,62-64,68-69,72-74,76,78-81]和0.20～2.20 ng/m3[8,44,52]. 四溴雙酚A和新型溴代阻燃劑在粉塵樣本溴化阻燃劑中的研究比例分別為16.28%和20.93%，平均濃度分別為4.50～1 156 ng/g[65-66,69,74,82]和7.70～2 200 ng/g[53,56,62-63,68,80-81]. 除溴化阻燃劑外，氣態和粉塵樣本中磷系阻燃劑的主要研究物質為有機磷阻燃劑(OPFRs)，氯化阻燃劑的主要研究物質為多氯聯苯(PCBs)，其中有機磷阻燃劑在粉塵樣本磷系阻燃劑中的研究比例為86.67%，平均濃度為13～514 000 ng/g[46,48,54,56,61,63,67,70,75,80,83-85]. 此外，針對車內空氣中鄰苯二甲酸酯和全氟化合物的研究也較多. 其中，鄰苯二甲酸酯被廣泛用作增塑劑，可破壞人體內分泌系統，具有致癌性，會造成司機的中等健康風險(10—5～10—6)[51]，其在氣態、顆粒態以及粉塵樣本中的平均濃度分別為200～17 410 ng/m3[47,51]、10 836～15 959 ng/m3[51]和8 294～3 330 000 ng/g[86-87]，整體高于本文涉及的其他物質濃度. 全氟化合物多用于織物、地毯等[88]，對人體具有肝臟毒性和發育毒性等，其在氣態和粉塵樣本中的平均濃度分別為0.000 2～8.43 ng/m3[45,50]和0.1～280 ng/g[45,59,71,89]. 目前，全氟化合物中全氟烷基物質(PFAS)在車內空氣中的研究比較廣泛，包括全氟辛烷磺酸(PFOS)、全氟辛酸(PFOA)、全氟丁烷磺酸(PFBS)、全氟壬酸(PFNA)等[45,59,71,89]，此外還有一些前體物如氟調聚物醇(FTOH)也有相關研究[50].

4 車內空氣質量管理的思考與建議

據公安部統計，截至2022年6月底，我國機動車保有量達4.06億輛，汽車占比超76%[90]，同時第七次人口普查顯示41.67%的家庭擁有乘用車[91]，在日益增長的乘用車使用依賴下，人群對于車內空氣質量的期望更高. 2022年發布的《中國汽車健康指數2022年度測評結果解讀》[92]顯示，車內空氣質量已有較大提升，73%的受檢車輛超過歷年測評的平均值，但需進一步加強車內空氣健康控制. 同時《健康汽車技術規則(2022年版)》正式發布，將車內半揮發性有機物納入被動健康指標[93]. 隨著車內半揮發性有機物的大量檢出，為提升車內環境質量和保障駕乘人員健康，進一步減少或降低車內空氣污染帶來的健康危害，同時也為引導汽車生產企業的健康汽車研發，基于以上針對車內空氣質量標準及半揮發性有機物研究的分析與總結，對我國車內空氣質量管理與控制提出以下兩方面的思考與建議.

4.1 車內空氣半揮發性有機物質量控制指標待新增

目前我國車內空氣質量標準聚焦于揮發性有機物，尚未包含半揮發性有機物，但車內飾材料釋放的半揮發性有機物種類繁多且多為有毒有害物質，具有持久性特征，對人群造成的潛在健康影響難以在短期內消除. 在車內空氣質量管理過程中，針對需求適當在控制標準中加入半揮發性有機物指標，對于擴大人體健康保護范圍、維護車內空氣質量的長期良好狀態十分有必要.

目前，車內空氣中研究比例較高的半揮發性有機物包括溴化阻燃劑、磷系阻燃劑、鄰苯二甲酸酯以及全氟化合物等，多為增塑劑、阻燃劑，具有明確的車內源；同時，這些物質具有肝毒性、神經毒性、生殖和發育毒性等不良健康影響，多數屬于國際癌癥研究組織(IARC)分類中1類、2A類或2B類物質，對人群具有致癌性或可能致癌性，且被納入《重點管控新污染物清單(2023年版)》(部令第28號)，如全氟辛酸.

在制定車內空氣質量標準時需基于污染源、污染濃度及其毒性[94-95]. 筆者綜述分析表明，車內空氣中含量較高的半揮發性有機物滿足納入標準指標的條件，并且日本車內空氣質量控制標準已考慮鄰苯二甲酸酯類物質，可供我國參考. 此外，大量文獻研究和國家管理需求為半揮發性有機物納入車內空氣質量管控指標提供了基礎條件. 然而，由于車輛特征和環境因素的影響，不同研究中半揮發性有機物含量存在差異，因此在確定可納入車內空氣質量管控指標的具體內容時，需要更多基礎檢測數據的支持.

4.2 需制定車內空氣中半揮發性有機物采樣指南

車內空氣半揮發性有機物的采樣規范是開展其濃度控制的基礎，我國目前尚未制定適用于車內空氣中半揮發性有機物采樣的指南規范. 基于現有研究方法和相關標準，為車內空氣半揮發性有機物采樣指南的制定提出以下建議.

a)為全面評估和控制車內空氣中半揮發性有機物對人體健康的影響，需考慮人群的實際暴露途徑.人群暴露途徑主要包括呼吸道、皮膚接觸和手口攝入，其中氣態和顆粒態樣本中污染物可通過呼吸道進入人體，而粉塵樣本中污染物則主要通過皮膚接觸及手口攝入進入人體. 此外，氣態和顆粒態樣本中污染物也可通過皮膚接觸途徑進入人體. 因此，在制定采樣指南時需充分考慮這些暴露途徑.

b)為使車內空氣中不同類型半揮發性有機物樣本結果有可比性，需標準化采集方法. 建議氣態和顆粒態樣本同時采集，使用玻璃纖維或石英濾膜與吸附劑串聯的空氣采樣泵進行主動采樣，參考道路交通車輛的室內空氣國際標準ISO 12219系列、HJ/T 400—2007、GB/T 18883—2022以及相關文獻研究，確定采樣泵和吸附劑的使用，并將采樣頭放置于駕乘人員呼吸帶附近，借鑒GB/T 18883—2022使用篩選法或累積法至少采集與車內體積等量的樣本. 粉塵樣本可在氣態和顆粒態樣本采集之后進行，以避免采集時粉塵樣本產生的顆粒物擴散影響氣態和顆粒態樣本的采集. 建議使用真空吸塵器采集車內飾表面的粉塵，采樣位置可覆蓋車內飾全部表面或按需分區采集，非新車避免采集車內地面粉塵樣本. 粉塵樣本采集時間可設定為2～3 min，采樣時將樣本袋安裝在吸塵器入口處并按需采用篩網進行勻質處理或安裝分級篩分系統進行篩分采樣. 此外，對于采樣環境，建議參考我國現行標準HJ/T 400—2007和國際標準ISO 12219系列，并將采樣環境與現行標準保持一致.