汽車揮發(fā)性有機物的采樣分析及其防治對策

張 堅 陳霖勛

汽車揮發(fā)性有機物的采樣分析及其防治對策

張 堅 陳霖勛

東南（福建）汽車工業(yè)有限公司

車內環(huán)境質量的好壞對人的身體健康有直接影響。近年來，隨著國內汽車保有量的增加，有車族們在車內度過的時間也越來越多，汽車內空氣污染給人體健康帶來的危害也逐漸被社會所關注。本文旨在研究汽車內空氣污染物VOC（揮發(fā)性有機化合物）的來源、采樣、分析及對策。

揮發(fā)性有機化合物；來源；采樣；對策

引言

隨著人們生活的提高，越來越多的中國人擁有了自己的汽車。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會最新統(tǒng)計表明，2009年，我國汽車產(chǎn)銷達1 379.10萬輛和1 364.48萬輛，同比增長48.30%和46.15%。其中乘用車產(chǎn)銷1 038.38萬輛和1 033.13萬輛，同比增長54.11%和52.93%；商用車產(chǎn)銷340.72萬輛和331.35萬輛，同比增長33.02%和28.39%。2009年，我國成為全球主要的汽車消費市場。中國汽車工業(yè)協(xié)會預計，2010年，我國全年汽車產(chǎn)量增速在10%左右，有望達到1 500萬輛。汽車產(chǎn)量的急劇增長，有車族們在車內度過的時間也越來越多，汽車內空氣污染給人體健康帶來的危害也逐漸被社會所關注。

1 汽車內空氣污染物的種類、特點及危害

1.1 汽車內空氣污染物（VOC）的種類

汽車內空氣污染物VOC（Volatile Organic Compounds：揮發(fā)性有機化合物）是指在常溫狀態(tài)下容易揮發(fā)的有機化合物。世界衛(wèi)生組織(WHO)對揮發(fā)性有機化合物的定義為，熔點低于室溫而沸點在50～260℃之間的揮發(fā)性有機化合物的總稱。按照HJ/T400-2007《車內揮發(fā)性有機物和醛酮類物質采樣測定方法》，在被檢車輛中共定性檢測到的有機物達200多種，其中苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、乙苯、甲醛、乙醛和丙烯醛在車內的檢出率高達98%。

苯，致癌物。長期吸入較低濃度苯蒸汽可造成慢性中毒。高濃度苯對神經(jīng)系統(tǒng)具有麻醉作用，出現(xiàn)震顫與痙攣。嚴重者可出現(xiàn)強直性、陣發(fā)性痙攣，致死原因多數(shù)為呼吸中樞麻痹。

甲醛，致癌物。甲醛對人體健康的影響主要表現(xiàn)在嗅覺異常、刺激、過敏、肺功能異常、肝功能異常和免疫功能異常等方面。在我國有毒化學品優(yōu)先控制名單上甲醛高居第二位，已被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸形物質，是公認的變態(tài)反應源和潛在的強致突變物之一。

甲苯，可疑致癌物。甲苯對皮膚和粘膜刺激性大，長期接觸有引起膀胱癌的可能。長期低濃度接觸甲苯可致人的神經(jīng)功能發(fā)生改變。當血液中甲苯濃度達到1 250 mg/m3時，接觸者的短期記憶能力、注意力持久性以及感覺運動速度均顯著降低。

二甲苯，可疑致癌物。吸入低濃度的二甲苯會對眼睛、皮膚、粘膜產(chǎn)生刺激作用，損害呼吸系統(tǒng)，并產(chǎn)生輕微的中樞神經(jīng)毒性，表現(xiàn)出頭痛、眼花等癥狀，有時還會引起胃腸不適等癥狀。眼睛接觸二甲苯的蒸汽或液體會出現(xiàn)畏光、結膜發(fā)紅、部分角膜和角膜上皮細胞脫落等刺激作用。

乙苯，可疑致癌物。吸入、食入或經(jīng)皮膚吸收乙苯可引起中毒，出現(xiàn)頭暈、咳嗽、呼吸困難、神志不清、腹痛、視力模糊、肌肉抽搐或肢體痙攣等癥狀，很快昏迷不醒，甚至死亡。

苯乙烯 ,致癌物。苯乙烯對眼和上呼吸道粘膜有刺激和麻醉作用。高濃度時，立即引起眼及上呼吸道粘膜的刺激，出現(xiàn)眼痛、流淚、流涕、噴嚏、咽痛、咳嗽等，繼之頭痛、頭暈、惡心、嘔吐、全身乏力等；嚴重者可有眩暈、步態(tài)蹣跚。

乙醛，可疑致癌物。低濃度的乙醛會引起眼、鼻及上呼吸道刺激癥狀及支氣管炎，高濃度吸入尚有麻醉作用。表現(xiàn)有頭痛、嗜睡、神志不清及支氣管炎、肺水腫、腹瀉、蛋白尿肝和心肌脂肪性變，可致死。

丙烯醛，可疑致癌物。

1.2 汽車內空氣污染的特點

汽車內空氣污染，與室內污染有許多共通之處，但也呈現(xiàn)特殊性和復雜性：首先汽車是移動交通工具，與外界對流熱交換量大，外界氣候條件變化大，對溫度等條件的控制難度加大。其次汽車長時間暴露在陽光下，車內溫度變化幅度較大。在高溫下，車內零部件及裝飾材料中的有害物質更易揮發(fā)出來。另外汽車內空間狹小，密閉性很強，在多數(shù)情況下門窗關閉，不利于有害氣體的擴散，污染程度大。

1.3 汽車內空氣污染的危害

由于VOC具有毒性，當汽車內濃度超標時，短時間內人們會感到頭痛、惡心等，嚴重時會出現(xiàn)抽搐，并會傷害到人的肝臟、腎臟、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)。事實上，車內污染致人傷害案早有發(fā)生。2003年道奇車被訴車內有毒氣體甲醛含量超標26倍，車主因“甲醛接觸反應”產(chǎn)生脫發(fā)現(xiàn)象，最終法院以我國目前還沒有出臺車內空氣標準為由判定敗訴。2004年奧拓車被訴苯超標致人死亡案，最終法院以原告證據(jù)不足為由，駁回了其訴訟請求。除此之外，還有“XX疑致兒童白血病案”、“新XXX甲醛超標三倍”、“XX轎車六年后甲醛仍超標4.4倍”等事件。公開資料顯示，所有原告敗訴理由之一，均系沒有車內空氣污染參照標準。

2 國內外汽車內空氣污染的防控概況

2.1 國外汽車內空氣污染的防控概況

資料表明汽車內污染在西方國家也是一個非常受關注的問題，美國甚至把室內和車內污染作為人類健康的五大危害之一。這些國家不僅制定了相關的技術標準，在防治方面投入了很大的精力。

日本機動車協(xié)會(JAMA)2005年發(fā)布了《小轎車車內空氣污染治理指南》，該指南以自主行動計劃的形式發(fā)布，希望日本主要汽車公司在2005年以后新生產(chǎn)的汽車中減少車內空氣污染，該指南同時也發(fā)布JAMA建議的測試方法。

德國環(huán)保署與德國汽車制造學會聯(lián)合制定了《德國汽車車內環(huán)境標準》，規(guī)定汽車本身、裝在車內的塑料配件、地毯、車頂氈、沙發(fā)等必須符合德國“藍天使”環(huán)保標志的要求，車內裝飾、坐套、膠粘劑等裝飾材料含有的苯、甲醛、丙酮、二甲苯等必須低于“德國三級車內環(huán)保標準”，汽車銷售前還必須經(jīng)過有毒空氣釋放期。

俄羅斯在1999年制定并實施了《車輛車內污染物評價標準及方法》的國家標準，以防止汽車駕駛室（車艙）的空氣被污染。

韓國建設部在2007年6月5日頒布了《新規(guī)制作汽車的室內空氣質量管理標準》，該管理標準規(guī)定了新生產(chǎn)車的揮發(fā)性污染物排放檢測方法和標準。

2.2 國內汽車內空氣污染的防控概況

與國外汽車內空氣污染治理相比，我國車內污染治理起步較晚。但我國有關部門早已注意到汽車內污染問題。2004年7月，由國家環(huán)境保護總局主持召開了國家標準《車內污染物限值和測量方法》開題報告論證會。標志著國家標準《車內污染物濃度限值和測量方法》的制定工作的正式啟動。2004年9月正式下達了車內污染物標準的計劃（國標委計劃函[2004]58號“關于下達“車內空氣污染物濃度限值及測量方法國家標準”修訂項目計劃的通知）。2007年底出臺HJ/T 400-2007《車內空氣污染物測量方法》。2008年3月制訂限值標準組啟動，2008年10月出臺《車內空氣污染物濃度限值》討論稿，這也意味著這個醞釀五年多的“汽車室內環(huán)境標準”離實施又邁進了一步。我們有理由相信未來的幾年內，國家環(huán)境保護標準《車內空氣中揮發(fā)性有機物濃度要求》將正式頒布實施。

3 汽車內揮發(fā)性有機化合物（VOC）的4類污染源

汽車內空氣污染，主要是由汽車內飾材料產(chǎn)生的揮發(fā)性有機物。影響較大的主要為汽車儀表臺板、門內飾板、地毯、頂棚、座椅總成等。根據(jù)制造工藝和零部件種類的不同，可大致歸為4類汽車內污染源，如表1所示：

表1 4種類型汽車內污染源

3.1 I型塑料裝飾件的污染

塑料裝飾件，主要是注塑成型工藝及噴漆，脫模劑和油漆是其主要污染源。

脫模劑是能使塑料制品易于脫模的物質。脫模劑既可加入模塑料中，亦可覆于模具表面。前者稱內脫模劑，后者稱外脫模劑。脫模劑是為使模塑制品易與模具分離而涂于模具成型面或加入模塑料中的物質。脫模劑用于玻璃纖維增強塑料，聚氨酯泡沫和彈性體，注塑熱塑性塑料，真空發(fā)泡片材和擠壓型材等各種模壓操作中。脫模劑種類很多，有聚氨酯自結皮脫模劑，聚氨酯硬泡、軟泡脫模劑，聚氨酯彈性體脫模劑，環(huán)氧樹脂脫模劑，各種橡塑脫模劑，酚醛樹脂脫模劑，不飽和樹脂脫模劑等。脫模劑稀釋溶劑采用苯、甲苯、二甲苯等有機溶劑，是VOC的主要來源。

油漆目前常用的油漆是硝基漆和油性漆。這兩種油漆歷史悠久,其優(yōu)點是施工方便,價格低廉，干燥迅速,具有良好的裝飾效果，但揮發(fā)性有機化合物(VOC)含量高。硝基漆有30%的揮發(fā)物而油性的揮發(fā)物高達50%-60%。油漆中的揮發(fā)出的有害氣體主要是苯、二甲苯、甲苯、丁脂、CAC醚、游離TDI。

3.2 II型地毯、氈制品的污染

車內使用的地毯、內飾毛毯和頂篷，主要是熱壓成型工藝，VOC揮發(fā)量較高，這與其制造過程中使用的粘結材料酚醛樹脂直接相關，酚醛樹脂膠粘劑采用的合成原料為甲醛，若反應不完全，膠粘劑中會含有游離甲醛，因此在使用過程中會放出甲醛。

3.3 III型總成類零件的污染

汽車座椅，遮陽板及方向盤總成的生產(chǎn)工藝比較復雜。一套完整座椅的材料包含金屬、布料、聚氨酯高彈泡沫塑料、塑料、皮革、化纖毯子及油漆。生產(chǎn)工藝涵蓋發(fā)泡、注塑及噴漆、包覆等。其中注塑、噴漆及地毯工藝等已作闡述，下文將針對差異項作具體分析。主要是布料、聚氨酯高彈泡沫塑料和皮革。

布料是指車內用紡織品。為了使汽車內紡織品能達到防皺、防縮、阻燃等效果，或者為了保持印花、染色的耐久性以及改善手感，都需在紡織品生產(chǎn)助劑中添加甲醛。當紡織品長時間的暴露在空氣中時，由于甲醛具有揮發(fā)性，就會不斷釋放而污染車內環(huán)境。

聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯合成材料的主要品種之一。一般聚氨酯系由二元或多元有機異氰酸酯與多元醇的化合物（聚醚多元醇或聚酯多元醇）相互反應的產(chǎn)物。有機異氰酸酯是一種有毒的化學藥品。它對人體的傷害有二種途徑：一是揮發(fā)在空氣中的氣體；二是直接接觸。二異氰酸酯有較高的揮發(fā)性，這也是目前生產(chǎn)聚氨酯常用的原材料。甲苯二異氰酸酯（TDI）在20℃的蒸發(fā)壓為1.33Pa，MDI和PAPI的25℃的蒸發(fā)壓僅為2.1×10-7Pa。當甲苯二異氰酸酯的濃度超過0.05 mg/m3時，對人體呼吸道分泌作用而引起咳嗽，并可引起敏感性氣喘。當人體感到甲苯二異氰酸酯的臭味時，其濃度已超過0.4 mg/m3。異氰酸酯對人體的造血功能有傷害，據(jù)稱也有一定的制癌問題。所以由聚氨酯高彈泡沫塑料引發(fā)的氣味是非常嚴重的課題。

皮革分為真皮和人造合成革。真皮即是動物皮皮革。甲醛應用于皮革制造的各個階段,但皮革中大多數(shù)甲醛產(chǎn)生于鞣制和復鞣中。人造合成革的常用品種是PU革與PVC革。PU革即聚氨酯革。它產(chǎn)生氣味的原因同聚氨酯高彈泡沫塑料。但PU革的結構與聚氨酯高彈泡沫塑料結構差別很大，它不是泡沫狀態(tài)，所以PU革的氣味對座椅的影響應是極小的。PVC革燃燒時會產(chǎn)生有害氣體。

3.4 IV型其他粘膠劑、附著力促進劑的污染

汽車內經(jīng)常要使用到溶劑型膠粘劑，如：地毯膠粘劑、密封膠粘劑、塑料膠粘劑等。膠粘劑使用過程中會釋放甲醛、苯、甲苯、二甲苯及其它揮發(fā)性有機物。

車內附著力促進劑可用于聚氨酯、環(huán)氧、腈類酚醛膠粘劑和密封材料。改善填料和顏料在聚合物中潤濕性和分散性并提高對玻璃、塑鋼、銅、鋁、鐵尼龍等金屬及塑膠的附著力。使用時要用一些有機稀釋劑，是VOC的主要來源。

當然，除了以上4種類型汽車車內污染源之外，消費者所購買的車內裝飾物如毛絨玩具、塑料地毯等裝飾物也是造成污染的主要來源，在此暫不作闡述。

4 汽車內揮發(fā)性有機化合物（VOC）的采樣方法

4.1 整車揮發(fā)性有機化合物（VOC）的采樣

在HJ/T 400-2007《車內揮發(fā)性有機物和醛酮類物質采樣測定方法》中，已詳細規(guī)定了各類車輛的VOC采樣方法，本文不作具體闡述。

4.2 零件揮發(fā)性有機化合物（VOC）的采樣

不同零件由于體積、重量差異大，對于零件的VOC含量分析，目前國內的檢測機構一般采用氣袋法。即將一定重量的零件封裝在一定容量的氣袋中，恒溫加熱一定時間后，抽取定量氣體進行分析。采樣裝置如圖1所示：

圖1 采樣裝置簡圖

測量用樣袋尺寸一般是以下類型： 10 L、50 L、100 L、200 L、500 L、1 000 L、2000 L。根據(jù)樣件的大小和類型，選擇相應的氣袋。表2摘錄部分零件的封裝方法。

表2 氣袋法零件封裝規(guī)范

5 汽車內揮發(fā)性有機化合物（VOC）的定量分析

5.1 整車揮發(fā)性有機化合物（VOC）的定量標準

在《車內空氣中揮發(fā)性有機物濃度要求》征求意見稿編制說明中，已詳細規(guī)定了苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、乙苯、甲醛、乙醛和丙烯醛這8類有機物的濃度要求，摘要如下。

表3 車內空氣中揮發(fā)性有機物濃度要求

5.2 零件揮發(fā)性有機化合物（VOC）的定量分析

對于車內污染的控制，主要通過對配套零部件的管理來實現(xiàn)的。汽車制造商以氣袋法采集零件揮發(fā)性有機化合物，然后可選用固相吸附劑進行吸附后，用氣質聯(lián)用（GC-MS）和高效液相色譜（HPLC）分別對揮發(fā)性有機組分和醛酮組分定性定量分析。苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、T—VOC的測量一般采用氣相色譜儀/質譜儀分析法（簡稱GC/MS）。而甲醛、乙醛、丙烯醛測量一般采用高效液相色譜儀（簡稱HPLC）。

值得欣慰的是，雖然國內還沒有發(fā)布統(tǒng)一的標準，但各制造商已著手制定企業(yè)標準，以控制配套零部件的揮發(fā)性有機化合物（VOC）的釋放。表4摘取國內其他汽車制造商的企業(yè)標準。

表4 零部件揮發(fā)性有機物和醛類物質控制項目及限值 單位為μg

6 汽車中揮發(fā)性有機化合物（VOC）的防治對策

目前，對于汽車中VOC的控制技術大致可分為2類。一是消費者的末端治理。主要方法有駕駛過程中的通風換氣，“光觸媒”技術，活性炭包吸附，及空氣凈化器凈化等。二是制造商的預防性措施，主要是原材料替換。下文針對提到的5類汽車揮發(fā)性有機化合物（VOC）的污染源提出具體的建議防治對策。

6.1 消費者的末端治理

6.1.1通風換氣

在駕駛新車的半年內，消費者切勿在行駛時緊閉車窗，應盡量少用空調，以加強車內有害物質釋放；如果車主有自家車庫，可以在不開車的時候經(jīng)常開窗通風。體弱者、妊娠期婦女、兒童和有過敏性體質的人不宜在密閉的條件下長時間駕駛和乘坐新車。如果車主自己駕駛新車一段時間以后發(fā)現(xiàn)有不適反應，如感覺呼吸刺激甚至頭暈，應盡快發(fā)現(xiàn)和清除車內污染源。

6.1.2 “光觸媒”技術

二氧化鈦光觸媒作為室內空氣凈化劑，其方便性、安全性正逐漸突顯出來，光觸媒技術得到了世界權威機構和專家的廣泛肯定，被譽為 “當今世界最理想的車輛殺菌凈化新技術 ”。消費者將光觸媒涂覆于車內部件表面，形成一層很薄的、透明的光觸媒薄膜，可以使污染物釋放出來立即被分解成二氧化碳和水。

6.1.3活性炭包吸附

活性炭是一種非常優(yōu)良的吸附劑，它具有物理吸附和化學吸附的雙重特性，可以有選擇地吸附空氣中的甲醛、甲苯、二甲苯及氨氣等車內空氣污染的主要元兇，以達到防腐、防潮、除臭、防霉、殺菌消毒除臭凈化空氣等目的?；钚蕴孔鳛樘烊蝗f用空氣凈化器，具備凈化容易、無污染自然特征。消費者需要注意的是活性炭吸附飽和后需要及時更換活性炭。

6.1.4空氣凈化器凈化

目前，國際國內市場上車用的空氣消毒凈化器不多，主要集中在使用單一的臭氧發(fā)生器、紫外線燈、消毒液和負離子發(fā)生器進行空氣消毒凈化，極少數(shù)的在空調回風口裝有高壓靜電場進行凈化。研究證明，空氣消毒凈化器能夠有效去除存在于車內空間中的污染物。

6.2 制造商的防治

6.2.1 I型塑料裝飾件的防治

塑料裝飾件主要污染源是脫模劑和涂料。制造商可選用水性脫模劑，用水稀釋或直接使用，可減少VOC排放。并購買合格的涂料品種；嚴格按產(chǎn)品工藝要求；施工后及時通風。同時開發(fā)水性涂料和高固體涂料。

6.2.2 II型地毯、氈制品的防治

制造商應替換地毯、氈制品制造過程中使用的粘結材料酚醛樹脂，選用環(huán)保型的膠粘劑。并選用不含或選用含酚醛樹脂含量低的地毯、毛毯。

6.2.3 III型總成類零件的防治

總成類，除了注塑、噴漆及地毯工藝外，主要污染源是布料、聚氨酯高彈泡沫塑料和皮革。

布料：(1)篩選出適當?shù)幕げ牧虾团浞健?2)了解供應商提供的化工材料性能，在采購原料時應要求供貨方出具產(chǎn)品中甲醛含量合格的證明。(3)使用在實踐中證明有效的甲醛清除劑。(4)加工過程中，應使用綠色環(huán)保的甲醛替代產(chǎn)品，在操作工藝后期，不使用甲醛含量高的產(chǎn)品。

聚氨酯：（1）采用水性聚氨酯，避免了有機溶劑的可燃性和有毒性，而且減少或消除了聚氨酯固化過程中有機溶劑揮發(fā)帶來的環(huán)境問題。同時，由于水性聚氨酯以水為介質，具有不燃、氣味小、不污染、節(jié)能、操作加工方便等優(yōu)點，越來越受關注。（2）改變合成工藝，后處理工藝，減少VOC排放。（3）尋找新的環(huán)保溶劑。

皮革：(1)篩選出適當?shù)幕げ牧虾团浞健?2)了解供應商提供的化工材料性能，在采購原料時應要求供貨方出具產(chǎn)品中甲醛含量合格的證明。(3)使用在實踐中證明有效的甲醛清除劑。(4)加工過程中，應使用綠色環(huán)保的甲醛替代產(chǎn)品，在操作工藝后期,不使用甲醛含量高的產(chǎn)品。問題：替代品少，成本高。

6.2.4 IV型粘膠劑的防治

粘膠劑:(1)開發(fā)水性膠粘劑，它以水作為分散介質，無毒、無污染。(2)采用熱熔型膠粘劑，不含有機溶劑。(3)膠粘劑使用后處理過程，盡量使VOC揮發(fā)完全。（4）尋找毒性小的溶劑，作為替代品。

附著力促進劑：(1)尋找毒性小的溶劑，作為替代品。(2)后處理過程盡量使VOC揮發(fā)完全。

7 結論

汽車內空氣污染問題與每個人休戚相關，它關系著每個人的安全，每一個家庭的幸福。政府法規(guī)、汽車制造商、消費者應共同行動起來。除了消費者提高自身環(huán)保健康意識，積極關注如何治理汽車車內污染問題外，有關部門應盡早頒布實施國家環(huán)境保護標準“車內空氣中揮發(fā)性有機物濃度要求”，使得執(zhí)法部門有法可依。另外汽車制造商也應本著‘以人為本’的原則，生產(chǎn)出低毒、無毒，讓廣大消費者滿意的產(chǎn)品，為廣大駕乘者提供真正便捷、健康的交通工具，不再受車內空氣污染的困擾。

[1] 國家環(huán)境保護總局. HJ/T 400-2007.車內揮發(fā)性有機物和醛酮類物質采樣測定方法[S]. 北京:中國環(huán)境科學出版社,2007.

[2] 環(huán)境保護部.車內空氣中揮發(fā)性有機物濃度要求征求意見稿[M].北京, 2008.

Sampling Analysis of Vehicle Volatile Organic Compounds and the Control Strategy for VOC

Zhang Jian, Chen Linxun

(Southeast (Fu jian) Automobile Industry Co., Ltd., Fu zhou 350119, China)

The inside environment of an automobile directly affects human health. With the growing of private automobiles in China, more and more owners spend their time in the automobile. The influence of air pollution inside the automobile on human health is increasingly concerned. The source and sampling of air contaminants VOC in the automobile are discussed with analysis suggestion.

volatile organic compounds (VOC)