胡曼
晁华
张龙
李学强
黄晶慧
韩鹏
史斌斌
（国家汽车质量监督检验中心(襄阳)，襄阳441004）
摘要：通过对不同测试环境下的环境本底VOC浓度及车内VOC浓度散发情况进行研究，探讨了汽车所处不同环境对车内VOC散发水平的影响。测试结果表明，较高的环境本底浓度会增高车内空气中VOC浓度水平；国标标准状态下的测试方式基本可以很好地模拟实际常温状态下的用车情况；高温环境会显著加剧车内VOC的散发；不同厂家不同车型中同一污染物的VOC散发水平有较大差距；同一车型中不同污染物的散发水平也存在显著差异。
关键词：测试环境
VOC浓度
散发水平
中图分类号：X511
文献标识码：B
DOI：10.19710/J.cnki.1003-8817.20180351
1前言
随着社会经济的高速发展，人民生活水平不
一定的浓度后，会引起心脏病、哮喘等慢性疾病；气喘、皮肤等急性疾病；食欲不振、恶心等不适反应。总挥发性有机物会引起机体免疫功能失调，严重时可损伤肝脏和造血系统。甲醛被世界卫生组织确定为可致癌物质，对神经系统、免疫系统、肝脏等均有毒害，而短时间内吸入大量苯会导致急性中毒，主要表现为神经系统症状。车内VOC的来源主要有车内内饰释放的有害物质、进入车内的车外污染物和车内摆放物品的散发物等[1]。GB/T27630—2011国家推荐性标准《乘用车内空气质量评价指南》实施已经6年多了，该标准规定了乘用车车内VOC的限值，指出测试和采样方法采用HJ/T400—2007《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》。该方法标准适用于在低背景浓度、常温条件下，在车辆处于静止状态时采样和测定车内VOC含量[2]。在现实情况下，由于车内VOC的研究对象是车厢内部的空气，环境温度、环境湿度、环境中背景污染物浓度以及通风情况都会对汽车内饰中零部件及材料的VOC散发和释放
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断提高，汽车作为一种方便、快捷的交通工具，它进入家庭的步伐也日益加快。而且，随着汽车工业的飞速发展，越来越多消费者购车的关注点已经逐渐从传统的价格、外观、配置等方面向性能、可靠性、环保等特点上转变。J.D.Power2017中国车辆可靠性研究（VDS）发现，中国车主对车内气味敏感，气味问题在受访车主反映的所有问题中排列第四，且豪华车车主对此更为敏感。车内空气污染已经成为连续几年来车主投诉的典型性问题之一。车内空气中主要的污染物有苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛以及总挥发性有机物（TVOC）等，一般简称为车内VOC。VOC对人体健康的危害主要表现在，当车内有害污染物达到
作者简介：胡曼（1987—），女，工程师，硕士学位，研究方向为汽车非金属材料与制品试验。
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汽车工艺与材料
材MATERIAL料应A用CATIONPPLI产生影响[3,4]。因此，汽车在常温、静止状态下的车内VOC测定结果并不能充分地反映实际用车环境下的车内VOC散发水平。为了更充分、深入、全面地了解不同用车情况下的乘用车内VOC水平，开展基于不同测试环境的车内VOC浓度及散发情况研究显得尤为重要。
通过考察常温环境舱环境、密闭仓库环境、高温环境舱环境等不同测试环境下乘用车进行静置试验，采集车内及环境的VOC数据，对比分析了不同测试环境下的车内VOC浓度情况，考察了环境背景浓度、环境温度对车内VOC浓度水平的影响。
谱联用仪对采集的样品进行分析，得到甲醛、乙醛、丙烯醛、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯等物质的测试结果。在环境舱环境、调温调湿的密闭仓库环境、高温环境舱环境等不同测试环境下分析车内VOC浓度水平和释放情况。试验方案见表1。
表1试验分类Ⅰ类试验方案2
2.1
实验方案
实验样车准备
选取下线时间不超过3个月，行驶里程不超过
Ⅱ类Ⅲ类50km的不同厂家不同型号的样车，分别在不同测试验中选取的样车是经过一定条件筛选的，选取
测试环境试验说明环境舱内测试，环境舱条件：温度25±1℃，湿度50±10%，空气更新率达到2次每国标测试方法小时或更高，敞开车门6h，封闭车门16h空间很大的仓库：密闭时温模拟夏天下班后
度29.3～31.0℃，相对湿度
车辆停在地下车库
49%～54%，采样前温度
过夜，第二天早上
24.0～26.1℃，相对湿度
上班的情况
76%～78%，封闭车门16h模拟夏天白天经环境舱内测试，设置环境舱过太阳暴晒后人进温度40±1℃,封闭车门4h入车内时车内的VOC散发情况对选取的样车分别在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类试验环境中进行试验，考察不同测试环境中车内VOC的散发情况。3.1
环境本底浓度对车内VOC散发水平的影响在Ⅰ类测试环境下，为了模拟不同的VOC本底环境，人工准备了两个环境舱环境，一个是洁净环境舱（记为A舱）；另一个是在实验开始前，在洁净环境舱中投放一定量VOC标准溶液的环境舱（记为B舱）。在以上两个模拟环境舱中分别放置1#车16h后测定环境中VOC浓度，考察同一辆车在A舱和B舱不同环境本底浓度下VOC散发情底VOC浓度的测试结果。
图2给出了1#车在Ⅰ类试验条件下，分别在A舱、B舱中静置16h后，车内VOC浓度的散发情况。
从图2可看出，车辆位于环境本底浓度较高的B舱环境时，车内空气中的VOC污染物浓度水平要高于车辆位于A舱环境的情况。高车内空气中VOC浓度水平。
为验证环境舱本底浓度的可控性，对1#～4#四辆样车分别在A舱中进行Ⅰ类试验的环境本底浓度进行检测，结果如图3所示。不同车静置在环
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试环境下对样车内及环境的VOC进行采样分析。乘员数为5人，座椅面料均为皮革的车来进行以上系列试验。此处依次记为车1#、2#、3#、4#、5#。
车内采样点设置为前排座椅滑轨调到最后，取样位置为前排头枕连线的中点，高度与车内人员的呼吸高度一致。环境采样点为距离车身外表面不超过0.5m，高度与车内采样点位置相当。2.2
实验设备
以上试验中，依据HJ/T400—2007《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》对不同测试环境中样车进行VOC的采样和分析。采用美国SKC公司的PCX-R系列气体采样泵进行气体样品100～500mL/min，苯系物采样流速为100～200采集，采样时间30min。醛酮类物质采样流速为mL/min。采样泵在采样前用一级皂膜流量计进行分析，苯系物含量采用热脱附-气相色谱-质谱联用仪分析。
况。图1给出了Ⅰ类测试环境下不同舱中环境本
流量校准。醛酮类物质含量采用高效液相色谱仪
本实验结果表明，较高的环境本底浓度会增
3结果讨论及分析
采用高效液相色谱仪和热脱附-气相色谱-质
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材MATERIAL料应A用CA1#
PPLITION2#
3#
4#
环境舱中环境本底浓度具有较好的一致性。
0.10浓度/mg·m-30.080.060.040.020
A舱B舱
浓度/mg·m-3境舱中，环境舱中的VOC本底浓度水平波动较小，
0.040.020
甲醛乙醛
（b）醛酮类
图3
不同车在环境舱中环境本底VOC浓度水平
苯甲苯乙苯二甲苯苯乙烯对1#～4#车静置于A舱中进行Ⅰ类试验后的车内VOC浓度进行测试。图4给出了不同车在环境本底浓度水平基本一致的情况下，车内VOC的散发情况。
（a）苯系物
浓度/mg·m-30.040.020
甲醛
乙醛
A舱
B舱
从图4中可以看出，静置在相同浓度水平的环境舱中时，不同车的车内VOC浓度有显著差异。结合图3和图4可知，虽然环境中本底VOC浓度会影响车内VOC浓度水平，但该因素影响力有限，真正起决定作用的还是汽车自身因素，主要取决于不同车的内饰布置等。1#车中苯系物的浓度相对较高，尤其是甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯，明显高于2#～4#车；但1#车醛酮类物质含量是4个车中最低的。2#车中二甲苯含量较高，同时乙醛含量高，乙醛含量稍稍超出国标GB/T27630—2011标准限值。3#车中甲苯含量较高，同时乙醛含量超出国标GB/T27630—2011标准限值较多。4#车中二甲苯含量较高，乙醛含量在国标GB/T27630—2011标准限值临近。由于1#~4#车是选取的不同厂家的样车，在车辆结构和内外饰布置上都不同，因此车辆本身的配置才是影响车内VOC浓度水平的关键因素。3.2
不同测试环境对车内VOC散发水平的影响分别将1#~4#车静置于Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类测试
（b）醛酮类
图1
Ⅰ类测试环境下不同舱中环境本底VOC浓度
0.70.6浓度/mg·m-30.50.40.30.20.10
A舱B舱
苯苯苯苯甲B舱
甲乙（a）苯系物
0.08浓度/mg·m-30.060.040.020
甲醛
乙醛
A舱
二苯乙烯环境中，从国标测试方法、模拟夏天下班后车辆停在地下车库过夜，第二天早晨上班时人进入车内的情况、模拟夏天白天经过太阳暴晒后人进入车内时的几种情况下探究车内VOC的浓度水平。
表2显示了1#-4#车分别在Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类不同测试环境中，采样阶段时记录的车内同一部位的温度情况。
从上表可知，在以上三种不同的测试环境下，Ⅰ类、Ⅱ类环境中车内温度都是保持在常规的常
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（b）醛酮类
图2
Ⅰ类测试环境下1#车车内VOC浓度水平
0.04
0.030.020.010浓度/mg·m-31#
2#
3#
4#
苯（a）苯系物
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汽车工艺与材料
乙苯二甲苯苯乙烯甲苯AT&M
材MATERIAL料应A用CATIONPPLI温环境。而Ⅲ类环境下，不同车型在车内同一测点处的车内温度有显著差异，车内温度高达50～70℃，与一般夏季时车辆受日光暴晒后的情形较为一致。
0.7
0.60.50.40.30.20.10
1#
2#
3#
4#
温环境，但对于不同的污染物其浓度升高水平不尽相同，而且不同车型中同一污染物的浓度水平也不相同。
0.04浓度/mg·m-30.030.020.010
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
1#2#
3#4#
浓度/mg·m-3苯苯甲苯苯甲乙乙烯二苯（a）苯
0.70.6浓度/mg·m-30.50.40.30.20.10
Ⅰ类
1#2#3#1#
2#
3#
（a）苯系物
0.08浓度/mg·m-30.060.040.020
1#2#
3#
4#
甲醛乙醛
Ⅱ类Ⅲ类
（b）醛酮类
图4
不同车在环境舱中车内VOC浓度水平表2试验方案中温度样车号1#2#3#4#不同样车中试验温度Ⅰ类（/℃）25.124.825.324.9Ⅱ类（/℃）24.025.726.025.8Ⅲ类（/℃）50.765.458.569.8浓度/mg·m-3（b）甲苯
0.8
0.70.60.50.40.30.20.10
Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类
（c）二甲苯
0.5浓度/mg·m-30.40.30.20.10
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
1#
2#3#4#
图5显示了1#～4#车分别在Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类不同测试环境下，车内VOC的散发情况。
从图5可看出，车辆在Ⅰ类、Ⅱ类测试环境中的苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛的浓度基本趋于持平，差别不是很大。与Ⅰ类测试环境相比，Ⅱ类测试环境的温度、湿度、风速等因素的受控程度相对较低，但是这两种方案中的VOC污2011中的测试方法能够很好地模拟常温正常用车情况下车内VOC的散发水平。同时，高温下，车内之间的车内VOC浓度水平差异很大。在高温测试VOC的浓度总体高于常温情况，但高温下不同车环境下，测试样车的VOC散发水平普遍都高于常
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（d）乙苯
0.070.06浓度/mg·m-30.050.040.030.020.010
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
1#
2#3#4#
染物浓度水平基本一致，表明国标GB/T27630—
（e）苯乙烯
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材MATER0.350.300.250.200.150.100.050
1#2#
3#4#
料应A用CATIONIALPPLI椅，醛酮类的污染物还需要加大控制力度。
浓度/mg·m-34
Ⅲ类
结论
a.Ⅰ类常温标准状况测试环境与Ⅱ类测试环
Ⅰ类Ⅱ类
境的测试结果都相差不大，说明标准状况下的测试结果基本可以很好地模拟实际常温状态下的用车情况。
b.对于新下线的车辆，在密闭环境下，车内的VOC浓度在高温下普遍高于常温环境，不同污染物的倍数在2~6倍，不同车型之间差异很大。因此，高温下的实际用车环境对车主用户的健康危
（f）甲醛
0.6浓度/mg·m-30.50.40.30.20.10
Ⅰ类
1#
2#3#4#
Ⅱ类Ⅲ类
害很大，这是不容忽视的，GB/T27630—2011标准状态下的测试并不能有效地反映这一情况，需要在法规上进一步完善。
c.对于不同测试环境下车内VOC的散发研究，为分阶段设计不同情况下车内VOC污染物的整体试验方案提供了一定的思路和参考意义。
参考文献：
[1]朱熠,王泽庆.车内污染物的来源及改善车内空气质量的措施[J].汽车工艺与材料,2014,(10):69-72.[2]国家环境保护总局.车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法:HJ/T400—2007[S].北京:中国环境科学出版社,2007.
[3]杨韬.车内及室内环境中材料污染物的散发传质特性研究[D].北京：北京理工大学,2015.
[4]姚小勇,赵龙庆.不同车型车内空气质量的调查及分析[J].林业机械与木工设备,2016,(11):10-13.
AT&M（g）乙醛
图5不同测试环境下车内VOC浓度水平
从图5a可知，测试样车中苯的浓度都相对较低，而且由于苯具有强挥发性，在常温环境下就大部分挥发，常温与高温下散发水平差别不大。从图5b、5c、5d可知，对于甲苯、二甲苯、乙苯这三种污染物，高温状态下的浓度是常温状态的2～5倍，高温状态的散发随温度升高而显著增强。图5e中数据显示，不同厂家测试样车的苯乙烯散发含量都控制的较好，浓度处于较低水平；但不同车型之间比较的话，各车企样车之间的差异较大，说明苯乙烯散发情况受车辆内饰材料的配置影响较大。图5f、5g中，常温下甲醛、乙醛的散发水平与GB/T27630—2011标准限值相比都不算低，在高温状态下其浓度更是增加了3～6倍，这是因为所有样车都是选取的皮座椅配置，所以说对于消费者备受青睐的皮座
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