新乘用車內(nèi)空氣中的揮發(fā)性有機物污染特征及健康風(fēng)險

李 力,江 楠,仇雁翎

1.中國汽車工程研究院股份有限公司環(huán)保與健康測評研究中心,重慶 401122

2.同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,上海 200092

3.上海市化學(xué)品分析、風(fēng)險評估與控制重點實驗室,上海 200092

隨著汽車保有量與娛樂性等功能的不斷增加,汽車已成為住宅和辦公室以外人們活動的第三類重要空間,駕乘人員在車內(nèi)花費的時間越來越多。 各國國民行為模式調(diào)查發(fā)現(xiàn),美國、加拿大與韓國國民每日人均在車內(nèi)的時間分別為82.6 min[1]、76.8 min[2]與44.8 min[3]。 車內(nèi)造成人體健康風(fēng)險的因素包括車內(nèi)釋放的揮發(fā)性有機物(VOCs)[4]和半揮發(fā)性有機物(SVOCs)[5]、空調(diào)過濾系統(tǒng)產(chǎn)生的生物氣溶膠[6]、電子電氣設(shè)備產(chǎn)生的電磁輻射(EMR)[7]等。 其中車內(nèi)VOCs 的健康風(fēng)險尤其受到人們的關(guān)注。 車內(nèi)VOCs 有多種來源,包括車內(nèi)材料的直接釋放,汽車尾氣向車內(nèi)的滲透擴散以及通過化學(xué)反應(yīng)生成二次產(chǎn)物。車內(nèi)材料和內(nèi)飾種類眾多,且不同類別的VOCs在不同溫度下也有不同的來源,目前尚不能對整車車內(nèi)VOCs 進(jìn)行準(zhǔn)確溯源[8]。 汽車尾氣排放的VOCs 通過滲透或擴散進(jìn)入車內(nèi)從而影響車內(nèi)VOCs 的含量和構(gòu)成,這一過程受到車輛密閉性、內(nèi)外循環(huán)通風(fēng)模式以及實際駕駛工況等諸多因素的影響。 通常,新車比舊車的密閉性更高,對尾氣進(jìn)入車內(nèi)的阻隔更好[9],某些實際駕駛工況下外循環(huán)對車內(nèi)VOCs 有稀釋作用[10]。 另一項車內(nèi)VOCs 來源為化學(xué)生成,通常臭氧與車內(nèi)座椅面料和服裝面料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成甲醛、乙醛、C3～C10的飽和醛等VOCs 二次產(chǎn)物[11],該化學(xué)生成過程受到反應(yīng)物濃度、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度等諸多因素的影響。

車內(nèi)空氣中VOCs 的濃度與車內(nèi)所使用的材料和內(nèi)飾件、密封狀況、溫度、運行工況、車齡等因素密切相關(guān)。 通常新車空氣中VOCs 的濃度最高,對駕乘人員的健康風(fēng)險也最大。 VOCs 從車內(nèi)材料中的釋放速率通常隨時間降低,加上相較于住宅和辦公室車內(nèi)空間體積小,VOCs 在車內(nèi)濃度相對更高。 然而相對于在用車,新車不易獲得,故相關(guān)研究數(shù)量并不多。 YOSHIDA 等[12]對日本產(chǎn)某小型貨車從下線2 周到3 年時間段內(nèi)的車內(nèi)VOCs 進(jìn)行持續(xù)跟蹤,結(jié)果發(fā)現(xiàn)大多數(shù)化合物濃度隨時間降低;該作者還調(diào)查了日本產(chǎn)101輛新車車內(nèi)VOCs 的構(gòu)成[13]以及不同汽車制造商、車輛規(guī)格和使用狀況對這批車車內(nèi)空氣質(zhì)量的影響[14]。 FABER 等[15]分析了波蘭產(chǎn)下線1 個月內(nèi)的5 輛新車車內(nèi)空氣中的VOCs;BRODZIK等[16]對波蘭產(chǎn)下線1 d 內(nèi)的9 輛新車空氣中的VOCs 進(jìn)行了測試。 CHIEN 等[17]考察了中國臺灣地區(qū)生產(chǎn)的下線3 個月內(nèi)的3 輛新車車內(nèi)空氣中VOCs 的構(gòu)成,并分析了汽車品牌、車內(nèi)皮革與織物以及溫度對車內(nèi)VOCs 的影響。 中國大陸產(chǎn)乘用車也有一些相關(guān)研究。 YOU 等[18]對1 輛新車和2 輛舊車在靜態(tài)環(huán)境艙中進(jìn)行采樣,分析和比較了車齡、車型、溫度、空氣交換率和環(huán)境氣流速度對車內(nèi)VOCs 的影響。 XU 等[10]研究了8 輛新車和7 輛舊車在4 個城市的晚高峰路面實際駕駛工況下車齡、溫度、通風(fēng)狀況和內(nèi)飾材料對車內(nèi)VOCs 的影響。 HUANG 等[19]跟蹤了1 輛新型電動汽車在售賣后21 個月時間段內(nèi)車內(nèi)VOCs 的長期釋放特性,發(fā)現(xiàn)不同種類VOCs 的釋放速率不同:芳香烴的釋放速率隨時間的衰減相對顯著;烷烴和烯烴的釋放速率隨時間的衰減相對較小;酮類、醛類、酯類和醇類的釋放速率與車齡不一定負(fù)相關(guān)。 LYU 等[4]對86 輛新車空氣中的VOCs種類進(jìn)行了測試。 上述文獻(xiàn)中“新”車的下線時間各不相同,且極少在環(huán)境艙中進(jìn)行,因此測試結(jié)果受到諸多因素的干擾。 絕大部分研究時間在2017 年以前,而近年來隨著材料生產(chǎn)工藝的改進(jìn)以及中國消費者對車內(nèi)健康問題的重視,新車車內(nèi)空氣中VOCs 的水平和構(gòu)成可能發(fā)生了變化。此外,很少有研究對車內(nèi)空氣中的VOCs 進(jìn)行溯源。

本研究的主要內(nèi)容是測試新生產(chǎn)乘用車在環(huán)境艙中處于靜止?fàn)顟B(tài)時在不同溫度下整車空氣中VOCs 的含量,分析2017—2020 年國內(nèi)新生產(chǎn)乘用車內(nèi)空氣中VOCs 的時間變化趨勢,探索車內(nèi)VOCs 的可能來源并評估與車內(nèi)VOCs 吸入暴露相關(guān)的致癌風(fēng)險。

1 研究方法

目前,適用整車級別的VOCs 標(biāo)準(zhǔn)主要為國家標(biāo)準(zhǔn)《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》 (GB/T 27630—2011)、《車內(nèi)揮發(fā)性有機物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》(HJ/T 400—2007)[20]和國際標(biāo)準(zhǔn)《道路車輛室內(nèi)空氣 第一部分 整車試驗艙——駕駛室內(nèi)揮發(fā)性有機化合物的測定》(ISO 12219—1 ∶2021)。 GB/T 27630—2011 規(guī)定了銷售的新生產(chǎn)乘用車空氣中苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛的濃度要求;HJ/T 400—2007 規(guī)定了車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)常溫模式(25.0 ℃±1.0 ℃)下車內(nèi)VOCs 和醛酮類物質(zhì)的采樣測定方法。 ISO 12219—1 ∶2021 對新車(自生產(chǎn)日起28 d±5 d)在常溫模式(23 ～25 ℃)、高溫模式(輻射強度400 W/m2±50 W/m2)和通風(fēng)模式3 種模式下的測定方法做出了規(guī)定。 本研究試驗方法綜合考慮了上述3 個標(biāo)準(zhǔn),并結(jié)合中國實際情況,詳情陳述如下。

1.1 實驗樣車

實驗樣車共48 款(輛),均為下線28 d±5 d且里程數(shù)不足80 km 的新生產(chǎn)乘用車。 樣車生產(chǎn)年份為2017—2020 年,為M 1 類新車(含轎車和SUV)。

1.2 車內(nèi)空氣樣品的采集

車輛經(jīng)過預(yù)處理后,車內(nèi)空氣樣品的采集在整車VOCs 測試環(huán)境艙(9 m×5 m×5 m,美國CTS公司)中分3 個階段進(jìn)行[21]。 第一階段(常溫模式),常溫下對車輛乘員艙內(nèi)空氣進(jìn)行采樣;第二階段(高溫模式),引入陽光模擬系統(tǒng),高溫下對車輛乘員艙內(nèi)空氣進(jìn)行采樣;第三階段(通風(fēng)模式),點燃發(fā)動機,啟動空調(diào),高溫下對車輛乘員艙內(nèi)空氣進(jìn)行采樣。

預(yù)處理階段啟動整車VOCs 測試環(huán)境艙,設(shè)置艙溫度為 28.0 ℃± 2.0 ℃, 相對濕度為50%±10%,艙內(nèi)各點環(huán)境氣流速度≤0.3 m/s,艙內(nèi)污染物背景值為苯≤0.02 mg/m3、甲醛≤0.02 mg/m3。 在環(huán)境艙外移除樣車內(nèi)部構(gòu)件表面覆蓋物(如出廠時為保護(hù)座椅、地毯等而使用的塑料薄膜)后,將車輛推入環(huán)境艙中,車輛在艙內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài)。 將樣車所有門、窗、后備箱以及車內(nèi)可開啟的儲物閣完全打開,敞開靜置6 h。

敞開靜置6 h 結(jié)束后,關(guān)閉樣車所有門、窗、后備箱以及車內(nèi)儲物閣,進(jìn)入第一階段常溫模式:樣車封閉16 h 后車內(nèi)、車外同時采樣0.5 h。 環(huán)境艙保持上述溫度、濕度等背景條件。 車內(nèi)采樣點為前排座椅頭枕連線的中點,車外環(huán)境艙背景值的采樣點距樣車外表面不超過0.5 m 的空間,高度與車內(nèi)采樣點一致。 采樣泵(Gilian Plus,美國Sensidyne 公司)與Tenax-TA(聚二苯醚,200 mg,美國珀金埃爾默股份有限公司)采樣管連接用以采集VOCs,設(shè)置采樣流量為150 m L/min。DNPH 管(2,4-二硝基苯肼,上海安譜實驗科技股份有限公司)采集醛酮類物質(zhì),設(shè)置采樣流量為300 m L/m in。

常溫模式后,進(jìn)入第二階段高溫模式。 設(shè)定環(huán)境艙溫度為 35.0 ℃± 2.0 ℃, 相對濕度50%±10%,環(huán)境氣流速度≤0.3 m/s,艙內(nèi)污染物背景值苯、甲醛均≤0.02 mg/m3。 啟動艙內(nèi)的陽光模式裝置,控制輻射強度為(400±50)W/m2,光照持續(xù)4 h。 最后0.5 h 同時采集車內(nèi)空氣樣品與車外艙內(nèi)空氣背景值。 采樣方法與常溫模式相同。

高溫模式后,進(jìn)入第三階段通風(fēng)模式。 將樣車排氣尾管接入風(fēng)機,啟動尾氣抽排系統(tǒng),將發(fā)動機點火產(chǎn)生的尾氣排至艙外。 試驗人員進(jìn)入車內(nèi),點燃發(fā)動機,開啟空調(diào)(外循環(huán)模式,風(fēng)量最大)。 隨即關(guān)閉車門,車內(nèi)空氣樣品與車外艙內(nèi)空氣背景值同時采樣,采樣方法與前2 個階段相同。 保證艙內(nèi)環(huán)境仍然滿足如下條件:環(huán)境溫度35 ℃±2 ℃,相對濕度50%±10%,環(huán)境氣流速度≤0.3 m/s,艙內(nèi)污染物背景值苯、甲醛均≤0.02 mg/m3。

各階段采樣結(jié)束后,暫停采樣泵,取下Tenax-TA 管和DNPH 管,用密封帽封閉采樣管管口,并用錫紙或鋁箔將采樣管包嚴(yán),低溫(＜4 ℃)保存與運輸,3 d 內(nèi)上機測試。

1.3 分析方法

7 種VOCs 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,包含苯、甲苯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯和苯乙烯;3 種醛酮混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,包括甲醛、乙醛和丙烯醛(上海安譜科學(xué)儀器有限公司)。 樣品分析方法參考國家標(biāo)準(zhǔn)《車內(nèi)揮發(fā)性有機物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》(HJ/T 400—2007)附錄B 與附錄C。VOCs 分析采用熱脫附-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀ATD 650-7890B-5977A(安捷倫科技有限公司),醛類組分分析采用高效液相色譜儀(Agilent 1260型,安捷倫科技有限公司)。

1.4 健康風(fēng)險評估

針對I 類致癌物苯和甲醛,健康風(fēng)險評估方法采用EPA-540-R-070-002。 暴露量計算方法見式(1):

式中:DED 為苯或甲醛每日暴露劑量,mg/(kg·d);Cai為車內(nèi)空氣中苯或甲醛在常溫模式及高溫模式時的質(zhì)量濃度,mg/m3;ET 為暴露時間,h/d,取值2.0 h/d[22];EFi為暴露頻率,d/a,取值300 d/a[22],其中夏季高溫時間取95 d/a[23],春季、秋季和冬季均取205 d/a;ED 為暴露周期,a,根據(jù)新車從下線2 周到3 年的跟蹤研究[12],車內(nèi)空氣中甲醛濃度在跟蹤期內(nèi)呈周期性下降及上升變化,長期變化不明顯,故其ED 取50 a;車內(nèi)空氣中苯濃度在半年后下降為環(huán)境空氣中苯濃度,又假設(shè)人一生中可能更換乘用車5 次[22],故苯的ED 取2.5 a(0.5 a×5 = 2.5 a);IR 為空氣呼吸速率,m3/h,BW 為平均體重,kg,0 ～5 歲兒童的IR 和BW 取值分別為0.235 m3/h 和16 kg[24],6 ～17 歲青少年分別為0.482 m3/h 和38 kg[25];18 ～60 歲成人分別為0.691 m3/h 和58.6 kg[26];A 為平均壽命,取77.3 a[27];0.9 為苯和甲醛的生物可給性系數(shù)[28]。

致癌風(fēng)險表征的計算公式見式(2):

式中:Hza為致癌風(fēng)險,無量綱;Pf為致癌因子,kg·d/mg,苯和甲醛的Pf分別為0.029 kg·d/mg和0.045 kg·d/mg。

根據(jù)USEPA 頒布的《致癌物風(fēng)險評價導(dǎo)則》,當(dāng)Hza＜1×10-6時,認(rèn)為致癌風(fēng)險很小或無風(fēng)險;當(dāng)1×10-6≤Hza＜1×10-4時,認(rèn)為致癌風(fēng)險在可接受范圍內(nèi);當(dāng)Hza≥1×10-4時,認(rèn)為致癌風(fēng)險較高[29]。

1.5 質(zhì)量控制

每輛樣車車內(nèi)外空氣樣品均采集2 個平行樣,平行樣的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差控制在15%以內(nèi)。 最終計算結(jié)果為車內(nèi)樣品測試值減去車外樣品(全程序空白)測試值。 單一化合物回收率為90%～110%,標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)不低于0.995。 熱脫附-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀與高效液相色譜儀均定期維護(hù)與校正。

1.6 數(shù)據(jù)處理

統(tǒng)計分析使用SPSS 統(tǒng)計軟件(version 23.0)完成。 當(dāng)某化合物檢出率大于70%時進(jìn)行統(tǒng)計分析。 當(dāng)樣品某化合物濃度小于方法檢出限(MDL)時,用MDL/2 替代該濃度。 所有分析在顯著性水平α=0.05 評估統(tǒng)計結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

2.1 新車車內(nèi)空氣中苯系物與醛類物質(zhì)的含量

車內(nèi)空氣中苯、甲苯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛和丙烯醛在3 種模式下總的檢出率分別為 74.3%、 97.9%、98.6%、91.7%、86.1%、87.5%、98.6%、99.3%、93.8%和2.78%。 丙烯醛僅在4 個高溫模式下的樣品中檢出,質(zhì)量濃度分別為10.0、17.0、24.0、34.0 μg/m3。 其余VOCs 在常溫、高溫和通風(fēng)3種模式下的均值、中值、最小值、最大值、檢出率和超標(biāo)率見表1。 甲醛和乙醛是車內(nèi)空氣中主要超標(biāo)物質(zhì),與乙醛相比,甲醛從常溫模式到高溫模式時的超標(biāo)率迅速增加,表明其對溫度更加敏感。原因在于溫度升高對甲醛從原材料向空氣中的擴散率影響更大。 北京住宅室內(nèi)環(huán)境中VOCs 排放強度估算的研究支撐了此觀點:室內(nèi)空氣中甲醛和乙醛濃度與溫度之間的回歸分析顯示,甲醛、乙醛與溫度間的相關(guān)系數(shù)分別為0.59、0.48,說明溫度對甲醛從原材料向空氣中擴散的影響更大[30]。

表1 新乘用車內(nèi)空氣中苯系物和醛類物質(zhì)濃度的統(tǒng)計匯總Table 1 Statistical summary of VOCs in cabin of new ly manufactured passenger cars

與其他發(fā)表的同類研究相比,由于不同研究的環(huán)境背景條件、采樣方法和分析方法不全相同、新車下線時間不同、測試覆蓋的化合物種類不全一致,故此比較僅提供趨勢上的參考價值。YOSHIDA 等[13]研究了日本2001—2004 年生產(chǎn)的101 輛新車空氣中的VOCs,發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量濃度中值為77.7 μg/m3(苯、甲苯、乙苯、間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯與甲醛之和;采樣環(huán)境溫度17.1 ～36.1 ℃)。 BRODZIK 等[16]對波蘭2012年生產(chǎn)下線1 d 內(nèi)的9 輛新車做了測試,結(jié)果發(fā)現(xiàn)車內(nèi)空氣中VOCs 質(zhì)量濃度中值為279 μg/m3(苯、甲苯、乙苯、間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯之和;采樣環(huán)境溫度21 ～25 ℃)。 同一時期中國產(chǎn)新車車內(nèi)空氣中的 VOCs 濃度要高得多:ZHANG 等[31]測試了2003 年及附近年份生產(chǎn)的802輛新車車內(nèi)空氣中的VOCs,其質(zhì)量濃度中值為1 740 μg/m3(苯、甲苯、對二甲苯、甲醛之和;采樣環(huán)境溫度18 ℃±2 ℃);YOU 等[18]2007 年在環(huán)境艙中對1 輛新車的測試結(jié)果顯示,VOCs 總質(zhì)量濃度為811 μg/m3(苯、甲苯、乙苯、間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯之和;采樣環(huán)境溫度25 ℃±0.5 ℃)。中國產(chǎn)新車車內(nèi)空氣中VOCs 濃度近年來有相當(dāng)大幅度的下降:LYU 等[4]測試了室外停車場86輛新車車內(nèi)空氣中VOCs 含量,發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量濃度中值為74.5 μg/m3(苯、甲苯、乙苯、間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯之和;采樣環(huán)境溫度為-13.1 ～50.3 ℃);江楠等[21]對23 輛新車按照HJ/T 400—2007 在環(huán)境艙中采樣,常溫模式下質(zhì)量濃度中值為208 μg/m3(苯、甲苯、乙苯、間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛之和;采樣環(huán)境溫度28.0 ℃±2.0 ℃)。 推測由于《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》(GB/T 27630—2011)的實施,整車企業(yè)對車內(nèi)空氣質(zhì)量合規(guī)性的管控,使得國產(chǎn)新車車內(nèi)空氣中VOCs 含量大幅下降。

本研究中48 輛樣車車內(nèi)空氣中9 種VOCs的濃度中值在常溫、高溫和通風(fēng)模式下分別為193、700、77.8 μg/m3;均值分別為335、1 193、223 μg/m3。 由于車內(nèi)空氣中VOCs 含量的數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布,故采用非參數(shù)檢驗。 W ilcoxon 符號秩檢驗結(jié)果顯示,常溫模式-高溫模式下,標(biāo)準(zhǔn)化值Z=-5.939,P＜0.01,說明光照對車內(nèi)VOCs 含量的顯著性增加有關(guān);高溫模式-通風(fēng)模式下,Z=-6.031,P＜0.01,說明通風(fēng)對車內(nèi)VOCs 含量的顯著性下降有關(guān)。

2.2 新車車內(nèi)空氣中苯系物與醛類物質(zhì)的時間變化趨勢

本研究團隊于2017 年至2018 年采用同樣的采樣方法和測試方法獲得了另外23 輛新生產(chǎn)乘用車內(nèi)空氣中苯系物與醛類物質(zhì)的含量數(shù)據(jù)[21],與本研究合并進(jìn)行元分析。 2 項研究合并后獲得新車樣本(n) 情況:2017 年n = 19,2018 年n = 18,2019 年n = 15,2020 年n = 14。對數(shù)據(jù)進(jìn)行多個獨立樣本的Kruskal-Wallis 檢驗,結(jié)果見表2。

表2 新車車內(nèi)空氣中苯系物和醛類組分在不同年份間的顯著性差異Table 2 Difference of VOCs levels in cabin air among the years from 2017 to 2020

由表2 可知,新車車內(nèi)空氣中僅有甲苯和苯系物之和的含量在常溫模式下不同年份間有顯著性差異,在高溫模式和通風(fēng)模式下不同年份間無顯著性差異。 其余的苯系物和醛類組分在3 種模式下不同年份間均無顯著性差異。 由圖1 可知,新車空氣中甲苯和苯系物之和的含量僅在2018年顯著高于其他3 個年份,在其他3 個年份之間并無顯著性差異。

圖1 常溫模式下新車空氣中甲苯和苯系物之和的時間變化趨勢Fig.1 Temporal trends of toluene and benzene homologue in cabin air under environment mode

中國新生產(chǎn)乘用車車內(nèi)空氣中苯系物和醛類組分的含量在國家標(biāo)準(zhǔn)《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》(GB/T 27630—2011)于2012 年實施后顯著降低,近幾年不再有顯著變化。 我國《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18883—2002)中有總揮發(fā)性有機物(TVOC)的限值指標(biāo);2022 年修訂版又增加了三氯乙烯和四氯乙烯指標(biāo)[32]。 相當(dāng)多國外室內(nèi)空氣質(zhì)量指南或法令中也覆蓋了更多種類的有毒有害物質(zhì),如《德國室內(nèi)空氣指南》涵蓋了40 多個室內(nèi)空氣指南值和10 個室內(nèi)空氣總結(jié)指南值,共130 多種物質(zhì)。 該指南也適用于德國機動車輛的車內(nèi)空氣質(zhì)量[33]。 日本汽車制造商協(xié)會(JAMA)對日本國內(nèi)制造和銷售的新乘用車參照日本厚生勞動省為13 種物質(zhì)設(shè)定的室內(nèi)濃度指南值,包括鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)和鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)等阻燃劑和增塑劑[34]。 因此,在GB/T 27630—2011 實施10 年后,是否需要調(diào)整指標(biāo)限值和/或增加新的控制指標(biāo),值得汽車行業(yè)探討。

2.3 新車車內(nèi)空氣中苯系物與醛類物質(zhì)的可能來源

使用主成分分析(PCA)探索新車車內(nèi)空氣中苯系物和醛類物質(zhì)化合物間的相關(guān)性。 苯為禁用物質(zhì),在車內(nèi)空氣中的檢出濃度很低;丙烯醛的檢出率很低,因此苯和丙烯醛不進(jìn)行主成分分析。PCA 分析結(jié)果顯示常溫模式和高溫模式下3 個主成分累積解釋方差分別為79.6%和82.5%(表3)。 2 個溫度階段的3 個主成分構(gòu)成均相同(表3,圖2),主成分1 聚集了乙苯、鄰二甲苯、對二甲苯和間二甲苯,可能來自塑料件脫模劑;主成分2顯示甲苯和苯乙烯相關(guān);主成分3 包括甲醛和乙醛,可能來自地毯和毛氈中的膠黏劑[35]。

圖2 主成分分析旋轉(zhuǎn)后空間中的組件圖Fig.2 Principal component analysis for VOCs

表3 因子載荷矩陣和總方差解釋Table 3 Rotated component matrix and total variance explained

2.4 新車車內(nèi)空氣中苯和甲醛的致癌風(fēng)險

車內(nèi)空氣中I 類致癌物苯和甲醛的綜合吸入性致癌風(fēng)險見圖3。 對于本研究的全部48 款車而言,幼兒、青少年與成人呼吸車內(nèi)空氣中苯的致癌風(fēng)險均小于10-5,即無致癌風(fēng)險或致癌風(fēng)險可接受。 對于車內(nèi)空氣中的甲醛而言,其對幼兒、青少年與成人的致癌風(fēng)險超過10-4的占比分別為25.5%、14.6%和12.5%,即致癌風(fēng)險較高。 本研究車內(nèi)甲醛的致癌風(fēng)險普遍高出苯1 ～2 個數(shù)量級,因此車內(nèi)空氣中甲醛的致癌風(fēng)險值得關(guān)注,建議高溫或光照強烈時上車前應(yīng)先通風(fēng)再乘坐。

圖3 幼兒、青少年與成人呼吸車內(nèi)空氣中苯和甲醛的致癌風(fēng)險箱線圖Fig.3 Box plot of carcinogenic risk of benzene and formaldehyde in the air of vehicles

3 結(jié)論

本研究調(diào)查了國內(nèi)新生產(chǎn)乘用車在常溫、高溫和通風(fēng)模式下車內(nèi)空氣中苯系物和醛類化合物的含量、時間變化趨勢、可能的來源以及致癌風(fēng)險。

1)甲醛在高溫模式、乙醛在常溫和高溫模式時超出國家標(biāo)準(zhǔn)限值的比例較高, 分別為81.3%、77.1%和89.6%。 高溫模式下車內(nèi)苯系物和醛類物質(zhì)含量顯著高于常溫模式,通風(fēng)模式下車內(nèi)苯系物和醛類物質(zhì)含量相比高溫模式則顯著降低。

2)2017—2020 年生產(chǎn)的新乘用車,車內(nèi)空氣中苯系物和醛類組分在3 種模式下不同年份間基本無顯著性差異。 建議探討在國家標(biāo)準(zhǔn)《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》(GB/T 27630—2011)中是否需要調(diào)整指標(biāo)限值和增加新的控制指標(biāo)。

3)主成分分析顯示乙苯、鄰二甲苯、對二甲苯和間二甲苯相關(guān);甲苯和苯乙烯相關(guān);甲醛和乙醛相關(guān)。 可能的來源包括塑料件脫模劑、地毯和毛氈中的膠黏劑。

4)車內(nèi)空氣中苯的致癌風(fēng)險可接受;部分車型中甲醛的致癌風(fēng)險較高。 甲醛的致癌風(fēng)險高出苯1 ～2 個數(shù)量級,建議在高溫或光照強烈時進(jìn)入車內(nèi)前先通風(fēng)。