不同使用场景下车内挥发性有机污染物的研究

虞接华，潘雷

广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州 510000

0 引言

据公安部交通管理局官方微博消息，2021年全国机动车保有量达3.95亿辆，其中汽车约3.02亿辆;机动车驾驶人员达4.81亿，其中汽车驾驶人员约4.44亿。人们的出行越来越依赖汽车，路面车辆密度增大和道路拥堵导致通勤时间越来越长，人们与车内微环境日日相伴，车内环境已成为驾乘人员非常重要的生存环境之一。对于车内环境污染，世界卫生组织已明确将其与高血压、艾滋病等共同列为人类健康的十大威胁之一[1-5]。车内空气污染的影响因素很多[6-7]，本文通过模拟隔夜停车、阳光暴晒停车及行驶过程等用车场景，系统研究分析了不同场景下的车内空气污染物的变化规律。

1 试验方法与原理

1.1 样车信息

本文选取10台样车，包含6台燃油车和4台纯电动车，分别标记为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10号车。试验车辆的采样时间距其下线时间均在1个月左右，车辆内饰材质基本一致，样车信息见表1。

表1 样车信息

1.2 试剂

乙腈(色谱纯)，甲醇(农残级)，苯系物mix12混标0.001(o2si)，醛酮mix15混标1.5×10-5(SUPELCO),2,4-二硝基苯肼标准物(GL Sciences Inc.mini AERODNPH,Cat.No.5010-23500)，Tenax-TA(markes CTBP1TC)

1.3 设备与仪器

采样环境舱(Simplewell VA-120)，高效液相色谱仪/二极管阵列检测器(Agilent 1260)，气相色谱质谱联用仪(Agilent 7890B-5977A),热脱附仪(Markes TD100),恒流空气采样泵(Gilian GilAir plus),气体流量校准计(Gilian Gilibrator-2)，Tenax管老化炉(北京踏实科贸 BTH-10)。

1.4 样车采样

本文主要模拟了3个常用使用场景，分别是隔夜停车、阳光暴晒停车与行驶过程。10台样车的车内挥发性有机污染物在采样环境舱中采集，分3个场景进行:第一个场景(隔夜停车)参考标准HJ/T 400—2007[8]的采样方法进行采样;第二个场景(阳光暴晒停车)与第三个场景(行驶过程)均参考标准ISO 12219—2012[9]的采样方法进行采样。

1.5 样品分析

1.5.1 挥发性有机组分测定方法

车内空气污染物中挥发性有机组分的测定采用热脱附气相色谱质谱联用法，具体按HJ/T 400—2007标准附录B的规定执行。

1.5.2 醛酮组分测定方法

车内空气污染物中醛酮组分的测定采用高效液相色谱法，具体按HJ/T 400—2007标准附录C的规定执行。

2 结果分析

2.1 隔夜停车模拟场景的测试

对10台样车在隔夜停车模拟场景下的车内挥发性有机污染物进行测试，结果见表2。由表可知，隔夜停车场景下车内挥发性有机污染物除了2号与9号的乙醛项超标外，其他车型均满足GB/T 27630—2011乘用车内空气质量评价指南[10]的要求。

表2 隔夜停车场景测试结果 单位:μg/m3

2.2 阳光暴晒停车模拟场景的测试

对10台样车在阳光暴晒停车模拟场景下的车内挥发性有机污染物进行测试，结果见表3。由表可知，车内挥发性有机污染物较隔夜停车场景明显上升，尤其是甲醛项，最高的2号上升了近16倍，且超国标限值5倍多。乙醛项全部超GB/T 27630—2011乘用车内空气质量评价指南的要求，甲醛项除了3号与4号外，其他车型均超GB/T 27630—2011乘用车内空气质量评价指南的要求。

表3 阳光暴晒停车场景测试结果 单位:μg/m3

2.3 行驶过程模拟场景的测试

对10台样车在行驶过程模拟场景下的车内挥发性有机污染物进行测试，结果见表4。由表可知，行驶过程场景车内挥发性有机污染物较阳光暴晒停车场景明显降低，除了8号车的乙醛项超标外，其他车型均满足GB/T 27630—2011乘用车内空气质量评价指南的要求。

表4 行驶过程场景测试结果 单位:μg/m3

2.4 3种场景下的平均值分析

图1为3种场景平均值测试结果。由图可知，阳光暴晒场景下的甲醛超国标限值84%，乙醛超国标限值170%;隔夜停车与行驶过程场景下的平均值均能满足国标限值要求，且这两种使用场景的均值除乙醛项行驶场景浓度更低外，其他项基本相当。

图1 3种场景平均值测试结果

3 新风策略对车内挥发性有机污染物的影响

选取一台样车在散发较显著的阳光暴晒停车场景下采用内循环策略、外循环策略、外循环空调策略、外循环降窗策略等对车内挥发性有机污染物进行分析比较。各新风策略详细流程如下：

(1)内循环策略：开启内循环;通风设置在最高挡通风换气，所有调风口正向并完全打开;空调关闭;车窗关闭。

(2)外循环策略：开启外循环;通风设置在最高挡通风换气，所有调风口正向并完全打开;空调关闭;车窗关闭。

(3)外循环空调策略：开启外循环;通风设置在最高挡通风换气，所有调风口正向并完全打开;空调开启，温度设定23 ℃;车窗关闭。

(4)外循环降窗策略：开启外循环;通风设置在最高挡通风换气，所有调风口正向并完全打开;空调开启，温度设定23 ℃;前后车窗降至最低。

通过对阳光暴晒停车场景不同新风策略进行采样分析，参考GB 27630乘用车内空气质量评价指南征求意见稿中车内挥发性有机污染物浓度等级划分规则，具体见表5。由表可知，综合污染指数I越小空气质量越好。

表5 车内挥发性有机污染物分级标准

不同策略的测试结果见表6。由表可知，阳光暴晒停车场景下车内挥发性有机污染物综合污染指数I为7.16，对应的浓度等级为最差的C级。采用不同新风策略后，车内挥发性有机污染物浓度削减效果差异明显，其中采用外循环空调策略与外循环降窗策略后，车内挥发性有机污染物浓度等级由采用策略前最差的C级提升到最优的A级。对比分析数据发现，车内挥发性有机污染物浓度削减效果由小到大为：内循环、外循环、外循环空调、外循环降窗。

表6 不同策略的测试结果 单位:μg/m3

4 结论

(1)根据样车实测数据可知，不同场景下车内挥发性有机污染物浓度差异明显，隔夜停车场景车内挥发性有机污染物浓度超国标限值车辆比例为20%，行驶过程场景车内挥发性有机污染物浓度超国标限值车辆比例为10%，阳光暴晒停车场景车内挥发性有机污染物浓度超国标限值车辆比例为100%。

(2)基于不同策略的车内挥发性有机污染物浓度测试数据，不同新风策略对车内挥发性有机污染物浓度削减效果差异明显，其中外循环降窗策略削减效果最优，具体削减效果由小到大为:内循环、外循环、外循环空调、外循环降窗。在条件允许的情况下，建议驾驶人员上车时把风扇风速调至最大，开启外循环及空调，把前后车窗降至最低，可有效削减车内空气污染物，更好地保护司乘人员的健康。

(3)目前国内有关车内空气的测试标准仅规定了在25 ℃车辆静止条件下的采样方法，没有覆盖阳光暴晒停车与行驶过程等其他实际使用场景，而测试数据显示不同用车场景下车内挥发性有机污染物浓度差异明显，国内车内空气质量测试标准应参考实际使用场景逐步完善以更好地保护驾乘人员的健康。