空氣凈化器對車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物去除率的研究

趙紹偉，李凌燕，劉 劍，朱江華，齊園園

空氣凈化器對車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物去除率的研究

趙紹偉1，李凌燕1，劉 劍1，朱江華2，齊園園2

（1.招商局檢測車輛技術(shù)研究院有限公司 排放節(jié)能試驗(yàn)研究部，重慶 401329；2.保定長安客車制造有限公司技術(shù)部，河北 定州 073000）

文章簡述了車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）危害，介紹了客車、乘用車空氣質(zhì)量和客車用空氣凈化器現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的情況。根據(jù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn)提出了延時評價法和對比評價法，分析兩種方法的利弊及兩種方法的測試結(jié)果，并對空氣凈化器進(jìn)行了評價，為企業(yè)對空氣凈化器的選擇提供了科學(xué)依據(jù)，倡導(dǎo)引領(lǐng)企業(yè)執(zhí)行健康出行的理念。提出的延時評價法可以與車內(nèi)空氣質(zhì)量的測試方法相結(jié)合，不需要單獨(dú)進(jìn)行空氣凈化器對VOCs去除率的檢測試驗(yàn)，為企業(yè)節(jié)省時間和檢測費(fèi)用成本。

揮發(fā)性有機(jī)物；空氣凈化器；延時評價法；對比評價法；去除率

汽車作為一種必不可少的公共交通工具，車內(nèi)環(huán)境的優(yōu)劣對人體的健康有著重要影響。揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile Organic Compounds, VOCs）對人體的健康有著較大的傷害，長時間處于高VOCs環(huán)境中會導(dǎo)致人體出現(xiàn)咽、鼻、喉不適，頭疼，皮膚過敏、色斑、皮膚組織壞死，惡心、嘔吐、疲勞、眩暈，血清膽固醇降低，血漿膽堿脂酶減少，水腫、眼刺激，呼吸困難等癥狀[1-2]。因此，在營運(yùn)客車的等級分類中，增加空氣凈化器輔助解決客車內(nèi)空氣質(zhì)量問題成為必要條件[3]?？梢?，從國家主管部門層面上對客車內(nèi)環(huán)境的重視。研究空氣凈化器去除率的測試方法成為檢測機(jī)構(gòu)重要課題。

1 標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

目前，客車領(lǐng)域關(guān)于車內(nèi)空氣質(zhì)量的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)有兩個，一是限值標(biāo)準(zhǔn)《長途客車內(nèi)空氣質(zhì)量要求》（GB/T 17729—2009）；二是檢測方法標(biāo)準(zhǔn)《長途客車內(nèi)空氣質(zhì)量檢測方法》（GB/T 28370—2012）。因?yàn)檫@兩個標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時間較久，而且標(biāo)準(zhǔn)中存在較多不科學(xué)、不合理之處，所以，2019年交通部下達(dá)對這兩個標(biāo)準(zhǔn)制修訂的科研項(xiàng)目，經(jīng)過3年的研究重新對這兩個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，預(yù)計2023年發(fā)布新版本的標(biāo)準(zhǔn)。

乘用車空氣質(zhì)量方面的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)也有兩個，一是限值標(biāo)準(zhǔn)《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》（GB/T 27630—2011）；二是檢測方法標(biāo)準(zhǔn)《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》（HJ/T 400—2007），該標(biāo)準(zhǔn)于2014年立項(xiàng)修訂，因其他原因至今未能發(fā)布新版標(biāo)準(zhǔn)。GB/T 27630—2011較GB/T 17729—2009而言限值有些寬松。隨著整車企業(yè)在VOCs管控方面標(biāo)準(zhǔn)體系的建立，以及在設(shè)備、人力資源方面的投入，乘用車VOCs水平已經(jīng)下降到一個較低水平，行業(yè)中95%的車輛均能滿足GB/T 27630—2011的要求。因此，建議將限值加嚴(yán)，或者增加一些更符合現(xiàn)實(shí)場景的測試工況，比如高溫工況，可以模擬陽光照射下車內(nèi)VOCs的揮發(fā)情況。

《客車空氣凈化裝置技術(shù)條件》（QC/T 1091—2017）是關(guān)于客車空氣凈化器性能檢測的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中給出了客車空氣凈化器關(guān)于VOCs去除率的檢測方法，但該方法過于復(fù)雜，且試驗(yàn)過程不易操作、存在較大安全隱患。因此，實(shí)驗(yàn)室根據(jù)以上原因開發(fā)了直接在整車上驗(yàn)證空氣凈化器對VOCs去除效果的檢測方法。并取得相應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來評價客車空氣凈化器對VOCs去除率的效果，通過直接在整車上驗(yàn)證去除率，為企業(yè)在選型空氣凈化器時提供數(shù)據(jù)支持[4]。

2 試驗(yàn)方法

2.1 延時評價法

2.1.1試驗(yàn)過程

將客車置于環(huán)境艙內(nèi)，環(huán)境艙溫度調(diào)節(jié)至（25.0±1.0）℃，相對濕度調(diào)節(jié)至50 %±10 %。去除車內(nèi)座椅覆蓋物，清除車內(nèi)雜物，布置車內(nèi)采樣點(diǎn)，9 m以下客車沿著車內(nèi)中軸線布置兩個采樣點(diǎn)，9 m以上客車沿著車內(nèi)中軸線布置三個采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)高度（1.2±0.1）m。打開車門、車窗，保持車內(nèi)通風(fēng)，待車內(nèi)溫度達(dá)到（25.0±1.0）℃后（預(yù)處理階段），關(guān)閉車門、車窗，密閉4 h，在密閉4 h過程中采集一次環(huán)境艙內(nèi)背景濃度，密閉結(jié)束后開始采集車內(nèi)VOCs。第一次采集結(jié)束后，開啟車內(nèi)空氣凈化器，每隔半小時采樣一次，共采集5次，時間周期約2 h[5-6]。

2.1.2試驗(yàn)車輛要求

1）受檢車輛從下線至車內(nèi)樣品采集的全過程中，生產(chǎn)企業(yè)不應(yīng)對車輛有任何影響車內(nèi)空氣質(zhì)量排放的人為處理（包括在車內(nèi)臨時放置吸附物品或凈化器等）。

2）車輛燃料箱中的燃料種類和數(shù)量應(yīng)按生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)定添加。

3）新生產(chǎn)且下線時間在（42±5）天以內(nèi)的，車輛內(nèi)飾未被改變的長途客車。

2.1.3試驗(yàn)結(jié)果

GB/T 17729中對長途客車內(nèi)空氣質(zhì)量的主要管控物質(zhì)為苯、甲苯、二甲苯、總揮發(fā)性有機(jī)物（Total Volatile Organic Compounds, TVOC）、甲醛。表1為9 m長的客車配置1臺空氣凈化器，各管控物質(zhì)在0～2 h的濃度和去除率。表2為9 m長客車配置2臺空氣凈化器，各管控物質(zhì)在0～2 h的濃度和去除率。代表濃度，代表去除率。

表1 配置1臺空氣凈化器時各物質(zhì)的濃度和去除率

項(xiàng)目空氣凈化器開啟時間/h 00.511.52 甲苯C0.0880.0630.0570.0540.054 R－28353939 二甲苯C2.0551.6521.5291.4591.446 R－20262930 TVOCC14.5312.0511.4711.1211.10 R－17212424 甲醛C0.4270.420.4340.430.466 R－2-2-1-9

表2 配置2臺空氣凈化器時各物質(zhì)的濃度和去除率

項(xiàng)目空氣凈化器開啟時間/h 00.511.52 甲苯C0.0940.0700.0700.0710.071 R－26262424 二甲苯C2.0311.7511.7411.8131.838 R－14141110 TVOCC14.2511.8612.3212.2512.35 R－17141110 甲醛C0.3780.3710.4060.4030.446 R－2-7-7-18

2.2 對比評價法

2.2.1試驗(yàn)過程

將客車置于環(huán)境艙內(nèi)，環(huán)境艙溫度調(diào)節(jié)至（25.0±1.0）℃，相對濕度調(diào)節(jié)至50%±10%。去除車內(nèi)座椅覆蓋物，清除車內(nèi)雜物，布置車內(nèi)采樣點(diǎn)，打開車門、車窗，保持車內(nèi)通風(fēng)，待車內(nèi)溫度達(dá)到（25.0±1.0）℃后，關(guān)閉車門、車窗，密閉4 h，在密閉4 h過程中采集一次環(huán)境艙內(nèi)背景濃度，密閉結(jié)束后開始采集車內(nèi)VOCs。本次采樣作為初始濃度。

安排第二次對照試驗(yàn)，試驗(yàn)過程與第一次數(shù)據(jù)采集過程相同，不同之處是車輛狀態(tài)不同。密閉的4 h過程中車內(nèi)空氣凈化器處于開啟狀態(tài)。密閉結(jié)束后采集車內(nèi)VOCs，本次采集的濃度作為對照濃度。

2.2.2車輛要求

試驗(yàn)車輛要求與延時評價法中對車輛的要求相同。

2.2.3試驗(yàn)結(jié)果

表3 為采用對照法采集的數(shù)據(jù)對比結(jié)果。

表3 對照法試驗(yàn)結(jié)果

空氣凈化器狀態(tài)檢測濃度/(mg/m3) 甲苯二甲苯TVOC甲醛 未開啟0.1460.2621.7070.102 開啟0.1350.1591.3170.073 R8492633

3 分析與討論

3.1 延時對照法

從圖1可看出，開啟一臺空氣凈化器時，對甲苯、二甲苯和TVOC的去除率在0.5 h時達(dá)到峰值，隨著時間推移，空氣凈化器對車內(nèi)VOCs的去除速率和車內(nèi)揮發(fā)VOCs的速度到達(dá)動態(tài)平衡，甚至去除率低于揮發(fā)速率?？諝鈨艋鲗妆降娜コЧ詈罂梢赃_(dá)到26%，對二甲苯和TVOC的去除率也能達(dá)到14%，但是對甲醛的去除效果最差，基本沒有去除效果，并且隨著時間的推移，甲醛在車內(nèi)的濃度增加。

圖1 配置1臺空氣凈化器去除率變化圖

從圖2可以看出，安裝2臺空氣凈化器后，對甲苯、二甲苯和TVOC的去除率在1.5 h達(dá)到峰值，空氣凈化器對車內(nèi)VOCs的去除速率和車內(nèi)揮發(fā)VOCs的速度到達(dá)動態(tài)平衡。同樣的安裝兩臺空氣凈化器時，對甲苯的去除效果也是最好，可以達(dá)到39%。二甲苯可以達(dá)到30%，TVOC可以達(dá)到24%。較安裝一臺空氣凈化器時去除率都得到大幅提高，但是對甲醛同樣沒有去除效果，說明該種原理的空氣凈化器對甲醛沒有去除效果。

圖2 配置2臺空氣凈化器去除率變化圖

3.2 對比評價法

從表3中可以看出本次試驗(yàn)空氣凈化器對甲苯的去除率只有8%，對二甲苯的去除率最高，達(dá)到49%；對TVOC的去除率達(dá)到26%，對甲醛的去除率也達(dá)到了33%。

從兩種方法的結(jié)果上看，兩次試驗(yàn)對VOCs都有一定去除效果，對比評價法結(jié)果整體優(yōu)于延時評價法的結(jié)果，且對甲醛有一定的去除效果。但是從對產(chǎn)品本身質(zhì)量要求考慮，本次在客車上使用的空氣凈化器對VOCs的去除率效果并不好。首先去除率較低，空氣凈化器對VOCs的去除率較低，最高只有49%，滿足不了QC/T 1091—2017中對去除率90%的要求，并且延時評價法對甲醛沒有處理效果。其次，去除時間較長，從圖2延時評價法的去除率變化圖看，空氣凈化器要經(jīng)過1.5 h后去除效果才能達(dá)到最佳，駕乘人員都已經(jīng)在車內(nèi)乘坐一定時間，車廂內(nèi)飾揮發(fā)的有害物質(zhì)已對人體健康產(chǎn)生有一定時間的影響。

延時評價法的試驗(yàn)周期為7～10 h，不同季節(jié)、不同車長預(yù)處理花費(fèi)的時間有較大差別，因此，才會出現(xiàn)試驗(yàn)周期不固定。對比評價法試驗(yàn)周期10～14 h。從時間上看，對比評價法用時過長，給檢測成本帶來較大壓力，從檢測機(jī)構(gòu)和整車企業(yè)角度來考慮，延時評價法可能成為較優(yōu)選擇。

4 小結(jié)

本文介紹了兩種對車內(nèi)空氣凈化裝置進(jìn)行評價的方法，目前國內(nèi)外沒有標(biāo)準(zhǔn)采用延時評價法對空氣凈化裝置進(jìn)行評價，該方法可以與標(biāo)準(zhǔn)《長途客車內(nèi)空氣質(zhì)量要求及檢測方法》（GB/T 17729）中車內(nèi)空氣質(zhì)量的測試方法相結(jié)合，不需要單獨(dú)進(jìn)行空氣凈化器對VOCs去除率的檢測試驗(yàn)，為企業(yè)節(jié)省時間和檢測費(fèi)用成本。但是，通過以上兩種方法的數(shù)據(jù)來看，本次試驗(yàn)使用空氣凈化器還需要做技術(shù)上的革新，通過新的原理提高對VOCs的去除率，且要在盡可能短的時間內(nèi)，讓車內(nèi)空間VOCs降到最低。除此之外，整車企業(yè)也需要對車內(nèi)使用的原材料進(jìn)行優(yōu)化選材，通過制定控制VOCs的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從源頭對供應(yīng)商進(jìn)行管控。安裝空氣凈化器作為提升車內(nèi)環(huán)境的重要手段，整車企業(yè)應(yīng)與空氣凈化器生產(chǎn)企業(yè)一起研究開發(fā)符合《客車空氣凈化器技術(shù)條件》的產(chǎn)品，以滿足“健康汽車”的理念及公眾健康出行的需求。

[1] 趙紹偉,閔照源,劉一鳴.車內(nèi)空氣污染物的危害及其檢測方法研究[J].客車技術(shù)與研究,2014,3(6):52-55.

[2] 王立茹.淺談霧霾對人們身體健康的影響及如何治理[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù),2013,33(9):235-237.

[3] 全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會客車分技術(shù)委員會.營運(yùn)客車類型劃分及等級評定:JT/T 325[S].北京:人民交通出版社,2018.

[4] 劉煥亮.坑道空氣凈化器的凈化原理及凈化效能評價[J].解放軍預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,2019,37(12):1-3.

[5] 中華人民共和國交通運(yùn)輸部.長途客車內(nèi)空氣質(zhì)量檢測方法:GB/T 28370[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2012.

[6] 國家環(huán)境保護(hù)總局科技標(biāo)準(zhǔn)司.車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法:HJ/T 400—2009[S].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2009.

Study on Removal Efficiency of Volatile Organic Compounds in Vehicle by Air Purifier Transport

ZHAO Shaowei1, LI lingyan1, LIU Jian1, ZHU Jianghua2, QI Yuanyuan2

( 1.China Merchants Testing Vehicle Technology Research Institute Company Limited, Emission Reduction and Energy Saving Test Research Department, Chongqing 401329, China;2.Technology Department, Baoding Chang'an Bus Manufacturing Company Limited, Dingzhou 073000, China )

This paper briefly describes the hazards of volatile organic compounds (VOCs) in vehicles, introduces the current standards of air purifier and air quality for passenger car and sedan. The delayed evaluation method and the comparative evaluation method are proposed,according to the shortcomings of existing standards,and the two methods analyzed for the advantages and disad- vantages. The test results of the two methods are analyzed and discussed, the air purifier is evaluated. It provides a scientific basis for enterprises to choose air purifiers, and advocates the concept of leading enterprises to implement healthy travel. The proposed delay evaluation method can be combined with the test method of air quality in the bus, and it is not necessary to test the removal rate of VOCs by the air cleaner separately, which saves time and testing costs for enterprises.Keywords:Volatile organic compounds; Air cleaner; Delayed evaluation method; Comparative evaluation method; Removal efficiency

U473.9

A

1671-7988(2023)12-132-04

趙紹偉（1985－），男，碩士，高級工程師，研究方向?yàn)檐噧?nèi)有害物質(zhì)檢測，E-mail:zhaoshaowei0929@163.com。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.012.025