轨道交通车辆车内挥发性有机化合物的管控现状及建议

李 莉 石卫兵 张兰兰 李支薇 严洪连

(1. 中车青岛四方机车车辆股份有限公司，266111,青岛； 2. 广州广电计量检测股份有限公司，510656,广州//第一作者,教授级高级工程师)

影响轨道交通车辆车内空气质量的因素众多。按照性质，污染物可分为物理性、化学性、生物性及放射性污染物。化学性污染物包含碳氧化物、氮氧化物、氨、硫氧化物等无机化合物，甲醛、苯等有机化合物，以及可吸入颗粒等。其中，挥发性有机化合物(VOC)是影响车内空气质量的主要因素之一。当VOC含量较高时，可能会带来车内异味，并影响人体健康。

1 轨道交通车辆车内VOC的来源

不同的国家或组织对VOC有着不同的定义。世界卫生组织(WHO)定义“VOC是熔点低于室温，而沸点在50～260 ℃之间的挥发性有机化合物总称”。欧盟2002/231/CE指令定义“VOC是常温常压下，具有高蒸气压和易蒸发性能的有机化学物质”。美国联邦环保署(EPA)将除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外任何能参加大气光化学反应的碳化合物都定义为VOC。美国材料与试验协会(ASTM)则在标准D 3960—1998中规定VOC是任何能参加大气光化学反应的有机化合物。我国GB/T 18883—2002《室内空气质量标准》中对TVOC(总挥发性有机物)的定义是“利用Tenax GC或Tenax TA采样，非极性色谱柱(极性指数小于10)进行分析，保留时间在正己烷和正十六烷之间的挥发性有机化合物”。这些定义既有相同之处，也各有侧重。目前较为普遍的是按照WHO的规定对VOC进行分类。

VOC的来源非常广泛，轨道交通车辆上大量使用的胶粘剂、油漆涂料、橡塑制品及纺织品等都是VOC释放的高风险材料。为了满足相关性能，这些产品在生产制造的过程中添加了稀释剂、增塑剂、防老剂、稳定剂、促进剂及乳化剂等助剂。而这些助剂中的甲醛、苯、甲苯及二甲苯等VOC又会在使用过程中挥发出来。例如，轨道交通车辆的玻璃钢墙板以苯乙烯作原料，当其未固化完全时，苯乙烯会在车内释放。此外，轨道交通车辆常使用胶粘剂用来粘接地板布或防寒材，而胶粘剂溶剂中的甲苯及乙酸乙酯等物质也会挥发出来，从而导致车内空气中VOC含量增加。

2 轨道交通车辆车内VOC的管控现状

目前,针对轨道交通行业有害物质管控的国内外法规或标准有：TB/T 3139—2006《机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量》[1]、中国铁路总公司发布的铁总科技50号文《时速350公里中国标准动车组暂行技术条件》[2]和欧洲铁路行业协会(UNIFE)制定的《global Railway Industry Substance List》(《全球铁路工业限用物质清单》)[3]。除TB/T 3139—2006外，其他法规或标准尚未对车内空气质量进行管控。

TB/T 3139—2006适用于速度低于200 km/h的铁道机车车辆内装材料和客室及司机室内的有害物质限量及检测，其限值和测试方法均参照GB/T 18883—2002《室内空气质量标准》[4]的规定执行。具体要求室内空气中甲醛的含量不应大于0.10 mg/m3，TVOC含量应小于0.60 mg/m3。经比较，TB/T 3139—2006仅对车内空气中的甲醛和TVOC提出了限值的要求，GB/T 18883—2002还规定了苯、甲苯及二甲苯的限值。

TB/T 3139—2006对于国内现有的地铁(最高时速120 km/h)、市域快轨(最高时速160 km/h)、现代有轨电车(时速不大于80 km/h)等轨道交通车辆车内空气质量管控方面具有一定参考价值。随着我国城镇化战略进程的推进，新型轨道交通工具，特别是中速磁悬浮列车和高速铁路动车组，将具有更广泛的应用。因此，如何对设计时速达200 km的中速磁浮列车、最高设计时速达600 km的高速磁浮列车及时速大于200 km的高铁列车等轨道交通车辆的车内空气质量进行管控，还需要进一步研究。

3 室内和车内空气中VOC的管控现状

TB/T 3139—2006标准参考了GB/T 18883—2002标准的测试方法和限值要求，表明我国将轨道交通车辆车内空气质量与室内空气质量同等对待。轨道交通车辆内装材料和室内装饰虽然有较大差异，但也具有一定的可比性。可见,不同国家及地区对室内和车内空气质量的管控，可为研究轨道交通车辆车内空气质量提供指导和借鉴。

3.1 对室内空气质量的管控

表1为我国对室内空气中VOC管控的标准和采样要求。由表1可见，各地的管控范围及采样要求各有不同。

表1 我国对室内空气质量的管控标准及采样要求

表2为国内外对室内空气中VOC管控的物质及限值[4-9]。由表2可见：

(1)管控要求方面。我国内地的GB 50325—2010标准根据建筑物的分类不同，对空气质量要求也不同；香港地区将空气质量分为优秀级和良好级。芬兰将空气质量分为3个等级。

(2)管控物质方面。各地管控的物质存在差异。甲醛是所有国家和地区都管控的项目；除日本外，其他国家或地区均提出了TVOC的管控要求；我国内地、香港，以及国外的日本对部分苯系物限值作出规定；我国内地的GB/T 18883—2002标准对甲苯和二甲苯的管控限值比其他地区或国家更为严格。此外，日本还对部分烃类化合物(三氯乙烯等)进行了管控，而我国暂未限制。

(3)管控限值方面。国内外对甲醛的限值量较为接近。芬兰与我国香港地区均规定了优秀级和良好级空气的TVOC限值。我国内地的GB/T 18883—2002、GB 50325—2010(II类)、香港(良好级)及澳门规定的TVOC限值一致，均为0.6 mg/m3。

3.2 对车内空气质量的管控

汽车车内空间也是一种特殊的室内空间，其空间的密闭及所用的大部分内饰材料与轨道交通车辆相似。而且，目前许多国家或组织都出台了相关的法律法规来对汽车车内的VOC进行管控。故这些法律法规也为轨道交通车辆车内的VOC管控提供了参照。表3为轨道交通车辆和汽车车内空气质量测试的主要标准及测试要求。在测试环境条件方面，除TB/T 3139—2006未对测试环境条件有要求外，其余方法的测试环境条件要求基本相同。车辆的测试准备条件上，我国GB/T 27630—2011,以及日本、德国及国际标准化组织(ISO)的标准都要求将整车静止、密闭地放置在恒温恒湿的测试环境中，其中日本和ISO标准要求换气预处理,而GB/T 27630—2011和德国标准则无须换气。TB/T 3139—2006和韩国标准均要求紧闭门窗至少12 h，区别在于韩国标准测试方法需使车内空气处于循环状态。俄罗斯标准和我国GB/T 17729—2009中的非空载状态则是以一定速度行驶后进行测试的。测试条件方面，GB/T 17729—2009和俄罗斯标准未作要求，ISO标准要求需红外灯加热一段时间，其它标准则要求在一定温度下密闭一定时间。

表2 国内外室内空气质量管控物质及限值

表3 不同国家或组织对车内空气质量的管控

表4为不同国家对车内空气质量管控物质的种类和限值要求。由于测试条件存在差异，各国汽车制造材料及工艺也不同，故管控物质的种类和限值有较大差异。①管控物质的种类方面。甲醛是最为关注的管控物质，所列国家都规定了车内空气中甲醛的限值。我国的GB/T 27630—2011规定了8种物质(甲醛、乙醛、丙烯醛、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯)的限值要求；日本和韩国均管控6种物质。②管控物质的限值方面。俄罗斯的甲醛管控限值最严，韩国则最宽松，中日两国的限值近似，介于俄罗斯和韩国之间。TB/T 3139—2006和GB/T 17729—2009中TVOC的限值是相同的，俄罗斯的要求则远大于上述两者。我国的GB/T 27630—2011和GB/T 17729—2009、日本和韩国都对车内苯系物的含量作出了规定，其中GB/T 27630—2011和韩国管控的苯系物相同，日本则未对苯制定限值要求，而GB/T 17729—2009仅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，其他物质限值要求均严于或接近中国的GB/T 27630—2011和韩国；GB/T 27630—2011在甲苯和乙苯的限值上与韩国接近，苯乙烯则与日韩近似。

表4 不同国家的车内空气质量管控物质及限值 mg/m3

4 轨道交通车辆车内VOC的管控建议

随着人们对空气质量要求的逐步提高，车辆车内空气污染日益引发关注，VOC作为车内空气污染的重要来源之一，其管控将势在必行。因此，借鉴汽车和室内空气的管控经验，对轨道交通车辆车内空气质量的管控提出如下建议：

(1) 目前仅有TB/T 3139—2006对车辆车内甲醛和TVOC的含量进行了限制。除了甲醛和TVOC外，我国还规定了室内空气中苯、甲苯和二甲苯的限值。此外，我国对汽车车内空气质量还规定了乙醛、丙烯醛、苯、甲苯、二甲苯、乙苯和苯乙烯的限值要求。因此，在对轨道交通车辆车内空气的管控也可增加上述几种物质。

(2) TB/T 3139—2006中规定的车内空气质量测试方法与材料或零部件的测试方法不同，有必要建立轨道交通车辆内饰零部件及材料的相关测试方法。

(3) 企业应参考国内外VOC管控的相关法律法规，并结合自身实际，制定相应的企业标准，为轨道交通车辆车内空气的管控提供依据。

(4) 轨道交通车辆车内VOC所涉及的材料非常多。一方面，可建立轨道交通行业材料数据库，对轨道交通产品供应链的各环节进行信息化管理，便于在产品设计、制造及生产等过程中对选用材料的环保情况进行了解和分析；另一方面，应建立供应链全员参与的模式(包括主机厂和各级供应商)，实现材料-部件-整车的逐级管理。

(5) 除了采取有效措施积极应对外，还应加强产品的设计控制和质量管理，并积极探寻更环保绿色的替代品，在满足产品功能的同时，提高轨道交通车辆的舒适性和环保性。

[1] 中华人民共和国铁道部. 机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量:TB/T 3139—2006[S]. 北京:中国铁道出版社,2006.

[2] 中国铁路总公司. 时速350公里中国标准动车组暂行技术条件:TJ/CL342—2014[S]. 北京:中国铁路总公司,2014.

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

[4] 中华人民共和国卫生部. 室内空气质量标准:GB/T 18883—2002[S]. 北京:中国标准出版社, 2002.

[5] 中华人民共和国建设部. 民用建筑工程室内环境污染控制规范:GB 50325—2010[S]. 北京:中国标准出版社, 2010.

[6] 香港特别行政区政府. 办公室及公众场所室内空气质素管理指引[S]. 香港：香港特别行政区政府室内空气质素管理小组,2003.

[7] 澳门特别行政区政府. 澳门一般公共场所室内空气质素指引[S]. 澳门：澳门特别行政区政府环境保护局，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] 中华人民共和国环境保护部. 乘用车内空气质量评价指南:GB/T 27630—2011[S]. 北京:中国标准出版社, 2011.

[11] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 长途客车内空气质量要求:GB/T 17729—2009[S]. 北京:中国标准出版社, 2009.

[12] 日本汽车工业协会. 小轿车车内空气污染治理指南[S]. 东京:日本汽车工业协会, 2005.

[13] 韩国建设部. 新规制作汽车的室内空气质量管理标准[S]. 首尔:韩国建设部, 2007.

[14] 俄罗斯汽车摩托车技术试验和调试科研中心:车辆车内污染物评价标准及方法: P 51206—98[S]. 莫斯科：俄罗斯汽车摩托车技术试验和调试科研中心，1998.

[15] 德国环保署，德国汽车制造学会. 汽车整体放射情况汽车内部空间气体:PV 3938[S].柏林：德国环保署，2000.

[16] ISO. 道路车辆的内部空气第1部分：整车试验室测定车厢内部挥发性有机化合物的规范与方法：ISO 12219.1—2012[S]. Geneva: ISO, 2012.