車內(nèi)空氣中VOC污染來源分析及檢測(cè)

辛強(qiáng)，宋可，王琳

(1.廣州機(jī)械科學(xué)研究院有限公司，廣東廣州 510700；2.蘇州中汽檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限公司，江蘇蘇州 215134)

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車內(nèi)空氣中VOC污染來源分析及檢測(cè)

辛強(qiáng)1，宋可2，王琳2

(1.廣州機(jī)械科學(xué)研究院有限公司，廣東廣州 510700；2.蘇州中汽檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限公司，江蘇蘇州 215134)

摘要：汽車車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)的排放會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生很大的危害。隨著人們對(duì)汽車車內(nèi)空氣質(zhì)量的重視，社會(huì)對(duì)汽車車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物的來源與檢測(cè)也越來越重視。主要就汽車車內(nèi)VOC污染的來源進(jìn)行分析，根據(jù)污染物來源對(duì)汽車整車、零部件及材料的VOC檢測(cè)方法進(jìn)行探討和改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：車內(nèi)空氣；VOC來源；VOC檢測(cè)

0引言

中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)表明：2014年我國(guó)汽車產(chǎn)銷量超過2300萬輛，創(chuàng)全球歷史新高，且連續(xù)6年蟬聯(lián)全球第一。

伴隨著汽車銷量的升高，隨之而來的車內(nèi)環(huán)境安全問題得到了越來越多人的重視。與室內(nèi)環(huán)境相比較，車內(nèi)空間更加狹窄封閉，而越來越多的使用者長(zhǎng)時(shí)間待在如此封閉的環(huán)境中，車內(nèi)空氣是否污染？車內(nèi)空氣污染會(huì)給人們身體帶來哪些危害？評(píng)判車內(nèi)空氣污染的指標(biāo)是什么？這一系列的問題正逐漸受到社會(huì)的關(guān)注和思考。

車內(nèi)空氣污染物主要有苯系物、醛酮類物質(zhì)和氮氧化物等，其中苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛和丙烯醛的濃度限值，在2012年3月1日起正式實(shí)施的GB/T 27630-2011《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》中做出了明確的規(guī)定和要求。該標(biāo)準(zhǔn)的制定，一方面提高了全社會(huì)對(duì)車內(nèi)空氣質(zhì)量問題的認(rèn)識(shí)，提高了我國(guó)車用材料產(chǎn)品的質(zhì)量；另一方面也為車內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)提供了科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)，加強(qiáng)車內(nèi)空氣質(zhì)量控制。由此，不僅促使汽車生產(chǎn)企業(yè)更加關(guān)注汽車內(nèi)飾零部件的選材和制造工藝過程，也使得消費(fèi)者有了維護(hù)自身權(quán)益的依據(jù)。2016年初國(guó)家環(huán)保部也發(fā)布關(guān)于征求國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》(征求意見稿)意見函，擬將該標(biāo)準(zhǔn)提升為國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，而此次強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)的制定不僅加大了幾項(xiàng)污染物的限值要求，還明確了新車型市場(chǎng)準(zhǔn)入機(jī)制。

1汽車車內(nèi)VOC污染濃度標(biāo)準(zhǔn)

汽車在不同使用條件下，車內(nèi)VOC揮發(fā)含量測(cè)試結(jié)果具有很大的差別。

歐盟化學(xué)品管理委員會(huì)ECHA制定的Reach法規(guī)1907/2006《有關(guān)化學(xué)品注冊(cè)、評(píng)估、授權(quán)與限制制度》對(duì)汽車相關(guān)材料做了部分規(guī)定。美國(guó)環(huán)保局要求汽車材料需確保對(duì)環(huán)境和人體危害程度達(dá)最低點(diǎn)。另外，美國(guó)加州65提案中對(duì)VOC的限制為室內(nèi)空氣中總揮發(fā)性有機(jī)物含量低于0.5 mg/m3。俄羅斯制定了P51206-98 號(hào)《車輛車內(nèi)污染物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及方法》，是把司機(jī)駕駛室作為工作區(qū)的前提下所制定的車內(nèi)污染標(biāo)準(zhǔn)。

我國(guó)對(duì)車內(nèi)污染的限值要求如表1所示，其中新限值要求還在制定中。

我國(guó)在2007年底，出臺(tái)的整車VOC測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)HJ/T 400-2007《車內(nèi)空氣污染物測(cè)量方法》，對(duì)汽車整車VOC測(cè)定進(jìn)行了規(guī)定。

2車內(nèi)空氣VOC污染來源的分析檢測(cè)及舉例

大多數(shù)汽車內(nèi)飾部件中都含有一定量的揮發(fā)性有機(jī)物，主要為烷烴、烯烴、芳烴、乙醛或酮類等物質(zhì)。

目前，開展的關(guān)于汽車VOC測(cè)試的方法(不包括為得到結(jié)果所進(jìn)行的熱老化前處理)主要有：對(duì)于苯系物和有機(jī)烴類有害物質(zhì)，采用的主要是固相吸附→熱解析→氣相色譜→質(zhì)譜法(GC-MS)分析方法。這一方法的主要過程是通過加熱，使樣品中的有機(jī)污染物到達(dá)揮發(fā)和吸附的動(dòng)態(tài)平衡，然后利用TENAX管抽取樣品揮發(fā)的氣體，使得氣體中的有害組分被TENAX填料特征吸附，再利用熱脫附二級(jí)解析和富集后使用氣象色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行定性和定量分析。這種方法是一種非破壞性的測(cè)試，但是不能重復(fù)測(cè)定，只能通過平行樣采集的方法來驗(yàn)證采樣過程的可靠性。

醛酮類的測(cè)試是通過特征絡(luò)合反應(yīng)形成新的化合物來進(jìn)行定量分析。具體的方法是：在采集TNEAX管的同時(shí)，連接DNPH管(內(nèi)有可以和醛酮類物質(zhì)反應(yīng)的2,4-二硝基苯肼)，樣品中揮發(fā)的醛酮組分在DNPH管中發(fā)生反應(yīng)形成新的化合物2,4-二硝基苯腙，再通過乙腈溶劑淋洗，最后利用高效液相色譜儀進(jìn)行分析檢測(cè)。

除了上述2種分析方法之外，還有霧化、氣味檢測(cè)，一種直接分析VOC的理化指標(biāo)方法；總碳測(cè)試，分析VOC物質(zhì)的綜合，以碳元素的相當(dāng)量來做結(jié)果表述。

總體來說熱老化的處理過程德系和美系主機(jī)廠偏向于廂式法與材料熱解析分析的方法，日系偏向于袋式法。我國(guó)自主品牌則是結(jié)合了世界上主流車廠的測(cè)試方法開發(fā)了自己的方法，例如吉利采用了日系的袋式法，神龍則是袋式法與材料熱解析的方法均有采用。

據(jù)了解，各種面料類產(chǎn)品如汽車車內(nèi)的地毯、頂棚、坐墊、腳墊、側(cè)圍等的采用會(huì)產(chǎn)生較多甲醛，塑料制品如儀表板、座椅扶手、車門內(nèi)板及裝飾物覆蓋件、電線包皮坐墊，以及橡膠制品、皮制品和黏結(jié)劑等都會(huì)產(chǎn)生大量苯、甲醛、二甲苯等有害氣體。表2列出了一些內(nèi)飾材料中所含有的揮發(fā)性有機(jī)物種類。

而根據(jù)車內(nèi)空氣VOC污染的來源，逆向溯源分析，一般可以將VOC揮發(fā)性能測(cè)試分為3個(gè)級(jí)別：整車、總成、材料。整車分析的對(duì)象為車內(nèi)空氣，目前的方法主要為HJ/T400-2007，整車空氣測(cè)試出現(xiàn)問題，再溯源至總成、零部件。這一級(jí)別的主要測(cè)試方法為袋式法或廂式法。然后再溯源至材料。材料的測(cè)試有氣味、霧化、總碳、甲醛、袋式法、熱解析法。這樣通過逐級(jí)控制的方法達(dá)到車內(nèi)有機(jī)揮發(fā)物的控制，而不同級(jí)別的測(cè)試均包括樣品采樣和樣品分析2個(gè)環(huán)節(jié)。而下面就是作者給出的實(shí)際案例分析。

2.1車窗密封條

作者在測(cè)試車窗密封條時(shí)發(fā)現(xiàn)，此樣品為均一成型材料，屬于材料類測(cè)試，在四大排放(即氣味、霧化、總碳、甲醛)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，只有總碳不合格?？偺嫉臏y(cè)試譜圖中顯示有一個(gè)較大的色譜峰；然后通過袋式法進(jìn)行確認(rèn)，樣品中揮發(fā)的有害物質(zhì)中有大量的二氯甲烷存在；又通過頂空-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行確認(rèn)，樣品中確是揮發(fā)出大量的二氯甲烷。但是車窗密封條的主要成分為苯乙烯類熱塑彈性體TPES，可以推斷二氯甲烷并不是由產(chǎn)品的原材料引起的，由此找尋相關(guān)制作工藝時(shí)發(fā)現(xiàn)，脫模劑使用主要成分為二氯甲烷的有機(jī)溶劑。通過改換新型脫模劑或脫模工藝，重新測(cè)試后，結(jié)果合格。

2.2行李箱地毯

作者在測(cè)試行李箱地毯時(shí)發(fā)現(xiàn)，該樣品的四大排放性能中除霧化之外其他測(cè)試均不合格，霧化的測(cè)試溫度為100 ℃，主要考量的是高分子物質(zhì)在高溫下的降解，所以此樣品的關(guān)鍵污染物應(yīng)該以小分子物質(zhì)為主。經(jīng)驗(yàn)推理，行李箱地毯類樣品甲苯、乙苯、二甲苯、甲醛為高風(fēng)險(xiǎn)存在物質(zhì)。在行李箱地毯加工過程中是將面料、木纖維板和織物通過粘合劑復(fù)合在一起制成的，面料中甲醛、黏合劑中苯類物質(zhì)都是高風(fēng)險(xiǎn)存在的。

甲醛可以通過高溫和水洗的方式去除，膠黏劑可以采用水性膠黏劑代替，除此之外加強(qiáng)產(chǎn)品的通風(fēng)和延長(zhǎng)庫(kù)存時(shí)間都可以減少VOC的污染。

2.3整車VOC和氣味

作者在測(cè)試整車時(shí)發(fā)現(xiàn)，該樣品氣味大，且VOC測(cè)試結(jié)果不合格。

通過分析測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)：該樣品苯系物超標(biāo)、甲醛超標(biāo)，有硫醚類特征氣味。通過分析，硫醚類味道主要為車窗密封條加工工藝中硫化工藝造成，而粘膠類的使用容易帶來甲醛和苯系物含量的超標(biāo)。建議其先改進(jìn)車窗密封條和使用的粘膠類物質(zhì)，若效果確認(rèn)達(dá)到目標(biāo)，可結(jié)案；若仍不能滿足要求，可按照從大件到小件樣品、從高到低VOC風(fēng)險(xiǎn)樣件繼續(xù)整改。

3總結(jié)

車內(nèi)空氣污染的來源主要是汽車內(nèi)飾零部件及材料釋放的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)，主要為烷烴、烯烴、芳烴、乙醛或酮類等物質(zhì)，且隨著人們生活質(zhì)量的提高受到越來越廣泛的關(guān)注。車內(nèi)空氣VOC污染物檢測(cè)方式根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)有不同的測(cè)試方法，而污染來源的分析對(duì)制造商工藝改進(jìn)有著指向作用，使之更加有利于人體健康及環(huán)境保護(hù)。

參考文獻(xiàn):

【1】GB/T 27630-2011乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南[S].

【2】GB/T 17729-2009長(zhǎng)途客車內(nèi)空氣質(zhì)量要求[S].

【3】HJ/T 400-2007車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采用測(cè)定方法[S].

【4】陳炳基淺談汽車內(nèi)空氣污染來源及影響因素[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2008，33(8)：142-145.

Analysis and Detection of VOC Pollution Sources in Vehicle Air

XIN Qiang1， SONG Ke2， WANG Lin2

(1.Guangzhou Mechanical Engineering Research Institute Co., Ltd., Guangzhou Guangdong 510700,China;2.Suzhou Automobile Detection Technology Service Co. ,Ltd., Suzhou Jiangsu 215134,China)

Keywords:Vehicle air; VOC source; VOC detection

Abstract:The emission of volatile organic compounds (VOC) in the vehicle is harmful to human health. Along with people’s attention to the air quality in the vehicle, the society has paid more and more attention to the source and detection of the volatile organic compounds in the vehicle. The source of VOC pollution in the vehicle was analyzed. According to the source of pollutants in the vehicle, the VOC detection methods for parts and materials were explored and improved.

收稿日期：2016-03-16

作者簡(jiǎn)介：辛強(qiáng)(1983—)，男，碩士，工程師，專業(yè)方向?yàn)檐囕v工程。E-mail：xinqiang08@126.com。

中圖分類號(hào):U461.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1674-1986(2016)03-077-03