軌道交通車輛車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)化合物的管控現(xiàn)狀及建議

李 莉 石衛(wèi)兵 張?zhí)m蘭 李支薇 嚴(yán)洪連

(1. 中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，266111,青島； 2. 廣州廣電計(jì)量檢測(cè)股份有限公司，510656,廣州//第一作者,教授級(jí)高級(jí)工程師)

影響軌道交通車輛車內(nèi)空氣質(zhì)量的因素眾多。按照性質(zhì)，污染物可分為物理性、化學(xué)性、生物性及放射性污染物?；瘜W(xué)性污染物包含碳氧化物、氮氧化物、氨、硫氧化物等無(wú)機(jī)化合物，甲醛、苯等有機(jī)化合物，以及可吸入顆粒等。其中，揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)是影響車內(nèi)空氣質(zhì)量的主要因素之一。當(dāng)VOC含量較高時(shí)，可能會(huì)帶來(lái)車內(nèi)異味，并影響人體健康。

1 軌道交通車輛車內(nèi)VOC的來(lái)源

不同的國(guó)家或組織對(duì)VOC有著不同的定義。世界衛(wèi)生組織(WHO)定義“VOC是熔點(diǎn)低于室溫，而沸點(diǎn)在50～260 ℃之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物總稱”。歐盟2002/231/CE指令定義“VOC是常溫常壓下，具有高蒸氣壓和易蒸發(fā)性能的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)”。美國(guó)聯(lián)邦環(huán)保署(EPA)將除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外任何能參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的碳化合物都定義為VOC。美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)(ASTM)則在標(biāo)準(zhǔn)D 3960—1998中規(guī)定VOC是任何能參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物。我國(guó)GB/T 18883—2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)TVOC(總揮發(fā)性有機(jī)物)的定義是“利用Tenax GC或Tenax TA采樣，非極性色譜柱(極性指數(shù)小于10)進(jìn)行分析，保留時(shí)間在正己烷和正十六烷之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物”。這些定義既有相同之處，也各有側(cè)重。目前較為普遍的是按照WHO的規(guī)定對(duì)VOC進(jìn)行分類。

VOC的來(lái)源非常廣泛，軌道交通車輛上大量使用的膠粘劑、油漆涂料、橡塑制品及紡織品等都是VOC釋放的高風(fēng)險(xiǎn)材料。為了滿足相關(guān)性能，這些產(chǎn)品在生產(chǎn)制造的過(guò)程中添加了稀釋劑、增塑劑、防老劑、穩(wěn)定劑、促進(jìn)劑及乳化劑等助劑。而這些助劑中的甲醛、苯、甲苯及二甲苯等VOC又會(huì)在使用過(guò)程中揮發(fā)出來(lái)。例如，軌道交通車輛的玻璃鋼墻板以苯乙烯作原料，當(dāng)其未固化完全時(shí)，苯乙烯會(huì)在車內(nèi)釋放。此外，軌道交通車輛常使用膠粘劑用來(lái)粘接地板布或防寒材，而膠粘劑溶劑中的甲苯及乙酸乙酯等物質(zhì)也會(huì)揮發(fā)出來(lái)，從而導(dǎo)致車內(nèi)空氣中VOC含量增加。

2 軌道交通車輛車內(nèi)VOC的管控現(xiàn)狀

目前,針對(duì)軌道交通行業(yè)有害物質(zhì)管控的國(guó)內(nèi)外法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)有：TB/T 3139—2006《機(jī)車車輛內(nèi)裝材料及室內(nèi)空氣有害物質(zhì)限量》[1]、中國(guó)鐵路總公司發(fā)布的鐵總科技50號(hào)文《時(shí)速350公里中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組暫行技術(shù)條件》[2]和歐洲鐵路行業(yè)協(xié)會(huì)(UNIFE)制定的《global Railway Industry Substance List》(《全球鐵路工業(yè)限用物質(zhì)清單》)[3]。除TB/T 3139—2006外，其他法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)尚未對(duì)車內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行管控。

TB/T 3139—2006適用于速度低于200 km/h的鐵道機(jī)車車輛內(nèi)裝材料和客室及司機(jī)室內(nèi)的有害物質(zhì)限量及檢測(cè)，其限值和測(cè)試方法均參照GB/T 18883—2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[4]的規(guī)定執(zhí)行。具體要求室內(nèi)空氣中甲醛的含量不應(yīng)大于0.10 mg/m3，TVOC含量應(yīng)小于0.60 mg/m3。經(jīng)比較，TB/T 3139—2006僅對(duì)車內(nèi)空氣中的甲醛和TVOC提出了限值的要求，GB/T 18883—2002還規(guī)定了苯、甲苯及二甲苯的限值。

TB/T 3139—2006對(duì)于國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的地鐵(最高時(shí)速120 km/h)、市域快軌(最高時(shí)速160 km/h)、現(xiàn)代有軌電車(時(shí)速不大于80 km/h)等軌道交通車輛車內(nèi)空氣質(zhì)量管控方面具有一定參考價(jià)值。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略進(jìn)程的推進(jìn)，新型軌道交通工具，特別是中速磁懸浮列車和高速鐵路動(dòng)車組，將具有更廣泛的應(yīng)用。因此，如何對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)速達(dá)200 km的中速磁浮列車、最高設(shè)計(jì)時(shí)速達(dá)600 km的高速磁浮列車及時(shí)速大于200 km的高鐵列車等軌道交通車輛的車內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行管控，還需要進(jìn)一步研究。

3 室內(nèi)和車內(nèi)空氣中VOC的管控現(xiàn)狀

TB/T 3139—2006標(biāo)準(zhǔn)參考了GB/T 18883—2002標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法和限值要求，表明我國(guó)將軌道交通車輛車內(nèi)空氣質(zhì)量與室內(nèi)空氣質(zhì)量同等對(duì)待。軌道交通車輛內(nèi)裝材料和室內(nèi)裝飾雖然有較大差異，但也具有一定的可比性。可見,不同國(guó)家及地區(qū)對(duì)室內(nèi)和車內(nèi)空氣質(zhì)量的管控，可為研究軌道交通車輛車內(nèi)空氣質(zhì)量提供指導(dǎo)和借鑒。

3.1 對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量的管控

表1為我國(guó)對(duì)室內(nèi)空氣中VOC管控的標(biāo)準(zhǔn)和采樣要求。由表1可見，各地的管控范圍及采樣要求各有不同。

表1 我國(guó)對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量的管控標(biāo)準(zhǔn)及采樣要求

表2為國(guó)內(nèi)外對(duì)室內(nèi)空氣中VOC管控的物質(zhì)及限值[4-9]。由表2可見：

(1)管控要求方面。我國(guó)內(nèi)地的GB 50325—2010標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)建筑物的分類不同，對(duì)空氣質(zhì)量要求也不同；香港地區(qū)將空氣質(zhì)量分為優(yōu)秀級(jí)和良好級(jí)。芬蘭將空氣質(zhì)量分為3個(gè)等級(jí)。

(2)管控物質(zhì)方面。各地管控的物質(zhì)存在差異。甲醛是所有國(guó)家和地區(qū)都管控的項(xiàng)目；除日本外，其他國(guó)家或地區(qū)均提出了TVOC的管控要求；我國(guó)內(nèi)地、香港，以及國(guó)外的日本對(duì)部分苯系物限值作出規(guī)定；我國(guó)內(nèi)地的GB/T 18883—2002標(biāo)準(zhǔn)對(duì)甲苯和二甲苯的管控限值比其他地區(qū)或國(guó)家更為嚴(yán)格。此外，日本還對(duì)部分烴類化合物(三氯乙烯等)進(jìn)行了管控，而我國(guó)暫未限制。

(3)管控限值方面。國(guó)內(nèi)外對(duì)甲醛的限值量較為接近。芬蘭與我國(guó)香港地區(qū)均規(guī)定了優(yōu)秀級(jí)和良好級(jí)空氣的TVOC限值。我國(guó)內(nèi)地的GB/T 18883—2002、GB 50325—2010(II類)、香港(良好級(jí))及澳門規(guī)定的TVOC限值一致，均為0.6 mg/m3。

3.2 對(duì)車內(nèi)空氣質(zhì)量的管控

汽車車內(nèi)空間也是一種特殊的室內(nèi)空間，其空間的密閉及所用的大部分內(nèi)飾材料與軌道交通車輛相似。而且，目前許多國(guó)家或組織都出臺(tái)了相關(guān)的法律法規(guī)來(lái)對(duì)汽車車內(nèi)的VOC進(jìn)行管控。故這些法律法規(guī)也為軌道交通車輛車內(nèi)的VOC管控提供了參照。表3為軌道交通車輛和汽車車內(nèi)空氣質(zhì)量測(cè)試的主要標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)試要求。在測(cè)試環(huán)境條件方面，除TB/T 3139—2006未對(duì)測(cè)試環(huán)境條件有要求外，其余方法的測(cè)試環(huán)境條件要求基本相同。車輛的測(cè)試準(zhǔn)備條件上，我國(guó)GB/T 27630—2011,以及日本、德國(guó)及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的標(biāo)準(zhǔn)都要求將整車靜止、密閉地放置在恒溫恒濕的測(cè)試環(huán)境中，其中日本和ISO標(biāo)準(zhǔn)要求換氣預(yù)處理,而GB/T 27630—2011和德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)則無(wú)須換氣。TB/T 3139—2006和韓國(guó)標(biāo)準(zhǔn)均要求緊閉門窗至少12 h，區(qū)別在于韓國(guó)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法需使車內(nèi)空氣處于循環(huán)狀態(tài)。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)GB/T 17729—2009中的非空載狀態(tài)則是以一定速度行駛后進(jìn)行測(cè)試的。測(cè)試條件方面，GB/T 17729—2009和俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)未作要求，ISO標(biāo)準(zhǔn)要求需紅外燈加熱一段時(shí)間，其它標(biāo)準(zhǔn)則要求在一定溫度下密閉一定時(shí)間。

表2 國(guó)內(nèi)外室內(nèi)空氣質(zhì)量管控物質(zhì)及限值

表3 不同國(guó)家或組織對(duì)車內(nèi)空氣質(zhì)量的管控

表4為不同國(guó)家對(duì)車內(nèi)空氣質(zhì)量管控物質(zhì)的種類和限值要求。由于測(cè)試條件存在差異，各國(guó)汽車制造材料及工藝也不同，故管控物質(zhì)的種類和限值有較大差異。①管控物質(zhì)的種類方面。甲醛是最為關(guān)注的管控物質(zhì)，所列國(guó)家都規(guī)定了車內(nèi)空氣中甲醛的限值。我國(guó)的GB/T 27630—2011規(guī)定了8種物質(zhì)(甲醛、乙醛、丙烯醛、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯)的限值要求；日本和韓國(guó)均管控6種物質(zhì)。②管控物質(zhì)的限值方面。俄羅斯的甲醛管控限值最嚴(yán)，韓國(guó)則最寬松，中日兩國(guó)的限值近似，介于俄羅斯和韓國(guó)之間。TB/T 3139—2006和GB/T 17729—2009中TVOC的限值是相同的，俄羅斯的要求則遠(yuǎn)大于上述兩者。我國(guó)的GB/T 27630—2011和GB/T 17729—2009、日本和韓國(guó)都對(duì)車內(nèi)苯系物的含量作出了規(guī)定，其中GB/T 27630—2011和韓國(guó)管控的苯系物相同，日本則未對(duì)苯制定限值要求，而GB/T 17729—2009僅要求了甲苯和二甲苯的限值。日本在苯系物的管控上了除了乙苯外，其他物質(zhì)限值要求均嚴(yán)于或接近中國(guó)的GB/T 27630—2011和韓國(guó)；GB/T 27630—2011在甲苯和乙苯的限值上與韓國(guó)接近，苯乙烯則與日韓近似。

表4 不同國(guó)家的車內(nèi)空氣質(zhì)量管控物質(zhì)及限值 mg/m3

4 軌道交通車輛車內(nèi)VOC的管控建議

隨著人們對(duì)空氣質(zhì)量要求的逐步提高，車輛車內(nèi)空氣污染日益引發(fā)關(guān)注，VOC作為車內(nèi)空氣污染的重要來(lái)源之一，其管控將勢(shì)在必行。因此，借鑒汽車和室內(nèi)空氣的管控經(jīng)驗(yàn)，對(duì)軌道交通車輛車內(nèi)空氣質(zhì)量的管控提出如下建議：

(1) 目前僅有TB/T 3139—2006對(duì)車輛車內(nèi)甲醛和TVOC的含量進(jìn)行了限制。除了甲醛和TVOC外，我國(guó)還規(guī)定了室內(nèi)空氣中苯、甲苯和二甲苯的限值。此外，我國(guó)對(duì)汽車車內(nèi)空氣質(zhì)量還規(guī)定了乙醛、丙烯醛、苯、甲苯、二甲苯、乙苯和苯乙烯的限值要求。因此，在對(duì)軌道交通車輛車內(nèi)空氣的管控也可增加上述幾種物質(zhì)。

(2) TB/T 3139—2006中規(guī)定的車內(nèi)空氣質(zhì)量測(cè)試方法與材料或零部件的測(cè)試方法不同，有必要建立軌道交通車輛內(nèi)飾零部件及材料的相關(guān)測(cè)試方法。

(3) 企業(yè)應(yīng)參考國(guó)內(nèi)外VOC管控的相關(guān)法律法規(guī)，并結(jié)合自身實(shí)際，制定相應(yīng)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為軌道交通車輛車內(nèi)空氣的管控提供依據(jù)。

(4) 軌道交通車輛車內(nèi)VOC所涉及的材料非常多。一方面，可建立軌道交通行業(yè)材料數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)軌道交通產(chǎn)品供應(yīng)鏈的各環(huán)節(jié)進(jìn)行信息化管理，便于在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造及生產(chǎn)等過(guò)程中對(duì)選用材料的環(huán)保情況進(jìn)行了解和分析；另一方面，應(yīng)建立供應(yīng)鏈全員參與的模式(包括主機(jī)廠和各級(jí)供應(yīng)商)，實(shí)現(xiàn)材料-部件-整車的逐級(jí)管理。

(5) 除了采取有效措施積極應(yīng)對(duì)外，還應(yīng)加強(qiáng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)控制和質(zhì)量管理，并積極探尋更環(huán)保綠色的替代品，在滿足產(chǎn)品功能的同時(shí)，提高軌道交通車輛的舒適性和環(huán)保性。

[1] 中華人民共和國(guó)鐵道部. 機(jī)車車輛內(nèi)裝材料及室內(nèi)空氣有害物質(zhì)限量:TB/T 3139—2006[S]. 北京:中國(guó)鐵道出版社,2006.

[2] 中國(guó)鐵路總公司. 時(shí)速350公里中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組暫行技術(shù)條件:TJ/CL342—2014[S]. 北京:中國(guó)鐵路總公司,2014.

[3] UNIFE. Railway Industry Substance List[Z]. Belgium: Union of European Railway Industries,2011-2017.

[4] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部. 室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn):GB/T 18883—2002[S]. 北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2002.

[5] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部. 民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范:GB 50325—2010[S]. 北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2010.

[6] 香港特別行政區(qū)政府. 辦公室及公眾場(chǎng)所室內(nèi)空氣質(zhì)素管理指引[S]. 香港：香港特別行政區(qū)政府室內(nèi)空氣質(zhì)素管理小組,2003.

[7] 澳門特別行政區(qū)政府. 澳門一般公共場(chǎng)所室內(nèi)空氣質(zhì)素指引[S]. 澳門：澳門特別行政區(qū)政府環(huán)境保護(hù)局，2014.

[8] Ministry of the Environment, Government of Japan. Environmental quality standards in Japan-air quality[S]. Tokyo: Ministry of the Environment, Japan, 2010.

[9] Classification of Indoor Climate 2000：Target Values, Design Guidance and Product Requirements[S]. Helsinki: The Republic of Finland, 2000.

[10] 中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部. 乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南:GB/T 27630—2011[S]. 北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2011.

[11] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. 長(zhǎng)途客車內(nèi)空氣質(zhì)量要求:GB/T 17729—2009[S]. 北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2009.

[12] 日本汽車工業(yè)協(xié)會(huì). 小轎車車內(nèi)空氣污染治理指南[S]. 東京:日本汽車工業(yè)協(xié)會(huì), 2005.

[13] 韓國(guó)建設(shè)部. 新規(guī)制作汽車的室內(nèi)空氣質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)[S]. 首爾:韓國(guó)建設(shè)部, 2007.

[14] 俄羅斯汽車摩托車技術(shù)試驗(yàn)和調(diào)試科研中心:車輛車內(nèi)污染物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及方法: P 51206—98[S]. 莫斯科：俄羅斯汽車摩托車技術(shù)試驗(yàn)和調(diào)試科研中心，1998.

[15] 德國(guó)環(huán)保署，德國(guó)汽車制造學(xué)會(huì). 汽車整體放射情況汽車內(nèi)部空間氣體:PV 3938[S].柏林：德國(guó)環(huán)保署，2000.

[16] ISO. 道路車輛的內(nèi)部空氣第1部分：整車試驗(yàn)室測(cè)定車廂內(nèi)部揮發(fā)性有機(jī)化合物的規(guī)范與方法：ISO 12219.1—2012[S]. Geneva: ISO, 2012.