赵绍伟，李凌燕，刘 剑，朱江华，齐园园
空气净化器对车内挥发性有机物去除率的研究
赵绍伟1，李凌燕1，刘 剑1，朱江华2，齐园园2
（1.招商局检测车辆技术研究院有限公司 排放节能试验研究部，重庆 401329；
2.保定长安客车制造有限公司技术部，河北 定州 073000）
文章简述了车内挥发性有机物（VOCs）危害，介绍了客车、乘用车空气质量和客车用空气净化器现行标准的情况。根据现有标准的缺点提出了延时评价法和对比评价法，分析两种方法的利弊及两种方法的测试结果，并对空气净化器进行了评价，为企业对空气净化器的选择提供了科学依据，倡导引领企业执行健康出行的理念。提出的延时评价法可以与车内空气质量的测试方法相结合，不需要单独进行空气净化器对VOCs去除率的检测试验，为企业节省时间和检测费用成本。
挥发性有机物；
空气净化器；
延时评价法；
对比评价法；
去除率
汽车作为一种必不可少的公共交通工具，车内环境的优劣对人体的健康有着重要影响。挥发性有机物（Volatile Organic Compounds, VOCs）对人体的健康有着较大的伤害，长时间处于高VOCs环境中会导致人体出现咽、鼻、喉不适，头疼，皮肤过敏、色斑、皮肤组织坏死，恶心、呕吐、疲劳、眩晕，血清胆固醇降低，血浆胆碱脂酶减少，水肿、眼刺激，呼吸困难等症状[1-2]。因此，在营运客车的等级分类中，增加空气净化器辅助解决客车内空气质量问题成为必要条件[3]。可见，从国家主管部门层面上对客车内环境的重视。研究空气净化器去除率的测试方法成为检测机构重要课题。
目前，客车领域关于车内空气质量的现行标准有两个，一是限值标准《长途客车内空气质量要求》（GB/T 17729—2009）；
二是检测方法标准《长途客车内空气质量检测方法》（GB/T 28370—2012）。因为这两个标准发布时间较久，而且标准中存在较多不科学、不合理之处，所以，2019年交通部下达对这两个标准制修订的科研项目，经过3年的研究重新对这两个标准进行了修订，预计2023年发布新版本的标准。
乘用车空气质量方面的现有标准也有两个，一是限值标准《乘用车内空气质量评价指南》（GB/T 27630—2011）；
二是检测方法标准《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》（HJ/T 400—2007），该标准于2014年立项修订，因其他原因至今未能发布新版标准。GB/T 27630—2011较GB/T 17729—2009而言限值有些宽松。随着整车企业在VOCs管控方面标准体系的建立，以及在设备、人力资源方面的投入，乘用车VOCs水平已经下降到一个较低水平，行业中95%的车辆均能满足GB/T 27630—2011的要求。因此，建议将限值加严，或者增加一些更符合现实场景的测试工况，比如高温工况，可以模拟阳光照射下车内VOCs的挥发情况。
《客车空气净化装置技术条件》（QC/T 1091—2017）是关于客车空气净化器性能检测的标准。标准中给出了客车空气净化器关于VOCs去除率的检测方法，但该方法过于复杂，且试验过程不易操作、存在较大安全隐患。因此，实验室根据以上原因开发了直接在整车上验证空气净化器对VOCs去除效果的检测方法。并取得相应的试验数据来评价客车空气净化器对VOCs去除率的效果，通过直接在整车上验证去除率，为企业在选型空气净化器时提供数据支持[4]。
2.1 延时评价法
2.1.1试验过程
将客车置于环境舱内，环境舱温度调节至（25.0±1.0）℃，相对湿度调节至50 %±10 %。去除车内座椅覆盖物，清除车内杂物，布置车内采样点，9 m以下客车沿着车内中轴线布置两个采样点，9 m以上客车沿着车内中轴线布置三个采样点，采样点高度（1.2±0.1）m。打开车门、车窗，保持车内通风，待车内温度达到（25.0±1.0）℃后（预处理阶段），关闭车门、车窗，密闭4 h，在密闭4 h过程中采集一次环境舱内背景浓度，密闭结束后开始采集车内VOCs。第一次采集结束后，开启车内空气净化器，每隔半小时采样一次，共采集5次，时间周期约2 h[5-6]。
2.1.2试验车辆要求
1）受检车辆从下线至车内样品采集的全过程中，生产企业不应对车辆有任何影响车内空气质量排放的人为处理（包括在车内临时放置吸附物品或净化器等）。
2）车辆燃料箱中的燃料种类和数量应按生产企业的规定添加。
3）新生产且下线时间在（42±5）天以内的，车辆内饰未被改变的长途客车。
2.1.3试验结果
GB/T 17729中对长途客车内空气质量的主要管控物质为苯、甲苯、二甲苯、总挥发性有机物（Total Volatile Organic Compounds, TVOC）、甲醛。表1为9 m长的客车配置1台空气净化器，各管控物质在0～2 h的浓度和去除率。表2为9 m长客车配置2台空气净化器，各管控物质在0～2 h的浓度和去除率。代表浓度，代表去除率。
表1 配置1台空气净化器时各物质的浓度和去除率
项目空气净化器开启时间/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台空气净化器时各物质的浓度和去除率
项目空气净化器开启时间/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 对比评价法
2.2.1试验过程
将客车置于环境舱内，环境舱温度调节至（25.0±1.0）℃，相对湿度调节至50%±10%。去除车内座椅覆盖物，清除车内杂物，布置车内采样点，打开车门、车窗，保持车内通风，待车内温度达到（25.0±1.0）℃后，关闭车门、车窗，密闭4 h，在密闭4 h过程中采集一次环境舱内背景浓度，密闭结束后开始采集车内VOCs。本次采样作为初始浓度。
安排第二次对照试验，试验过程与第一次数据采集过程相同，不同之处是车辆状态不同。密闭的4 h过程中车内空气净化器处于开启状态。密闭结束后采集车内VOCs，本次采集的浓度作为对照浓度。
2.2.2车辆要求
试验车辆要求与延时评价法中对车辆的要求相同。
2.2.3试验结果
表3 为采用对照法采集的数据对比结果。
表3 对照法试验结果
空气净化器状态检测浓度/(mg/m3) 甲苯二甲苯TVOC甲醛 未开启0.1460.2621.7070.102 开启0.1350.1591.3170.073 R8492633
3.1 延时对照法
从图1可看出，开启一台空气净化器时，对甲苯、二甲苯和TVOC的去除率在0.5 h时达到峰值，随着时间推移，空气净化器对车内VOCs的去除速率和车内挥发VOCs的速度到达动态平衡，甚至去除率低于挥发速率。空气净化器对甲苯的去除效果最后可以达到26%，对二甲苯和TVOC的去除率也能达到14%，但是对甲醛的去除效果最差，基本没有去除效果，并且随着时间的推移，甲醛在车内的浓度增加。
图1 配置1台空气净化器去除率变化图
从图2可以看出，安装2台空气净化器后，对甲苯、二甲苯和TVOC的去除率在1.5 h达到峰值，空气净化器对车内VOCs的去除速率和车内挥发VOCs的速度到达动态平衡。同样的安装两台空气净化器时，对甲苯的去除效果也是最好，可以达到39%。二甲苯可以达到30%，TVOC可以达到24%。较安装一台空气净化器时去除率都得到大幅提高，但是对甲醛同样没有去除效果，说明该种原理的空气净化器对甲醛没有去除效果。
图2 配置2台空气净化器去除率变化图
3.2 对比评价法
从表3中可以看出本次试验空气净化器对甲苯的去除率只有8%，对二甲苯的去除率最高，达到49%；
对TVOC的去除率达到26%，对甲醛的去除率也达到了33%。
从两种方法的结果上看，两次试验对VOCs都有一定去除效果，对比评价法结果整体优于延时评价法的结果，且对甲醛有一定的去除效果。但是从对产品本身质量要求考虑，本次在客车上使用的空气净化器对VOCs的去除率效果并不好。首先去除率较低，空气净化器对VOCs的去除率较低，最高只有49%，满足不了QC/T 1091—2017中对去除率90%的要求，并且延时评价法对甲醛没有处理效果。其次，去除时间较长，从图2延时评价法的去除率变化图看，空气净化器要经过1.5 h后去除效果才能达到最佳，驾乘人员都已经在车内乘坐一定时间，车厢内饰挥发的有害物质已对人体健康产生有一定时间的影响。
延时评价法的试验周期为7～10 h，不同季节、不同车长预处理花费的时间有较大差别，因此，才会出现试验周期不固定。对比评价法试验周期10～14 h。从时间上看，对比评价法用时过长，给检测成本带来较大压力，从检测机构和整车企业角度来考虑，延时评价法可能成为较优选择。
本文介绍了两种对车内空气净化装置进行评价的方法，目前国内外没有标准采用延时评价法对空气净化装置进行评价，该方法可以与标准《长途客车内空气质量要求及检测方法》（GB/T 17729）中车内空气质量的测试方法相结合，不需要单独进行空气净化器对VOCs去除率的检测试验，为企业节省时间和检测费用成本。但是，通过以上两种方法的数据来看，本次试验使用空气净化器还需要做技术上的革新，通过新的原理提高对VOCs的去除率，且要在尽可能短的时间内，让车内空间VOCs降到最低。除此之外，整车企业也需要对车内使用的原材料进行优化选材，通过制定控制VOCs的企业标准，从源头对供应商进行管控。安装空气净化器作为提升车内环境的重要手段，整车企业应与空气净化器生产企业一起研究开发符合《客车空气净化器技术条件》的产品，以满足“健康汽车”的理念及公众健康出行的需求。
[1] 赵绍伟,闵照源,刘一鸣.车内空气污染物的危害及其检测方法研究[J].客车技术与研究,2014,3(6):52-55.
[2] 王立茹.浅谈雾霾对人们身体健康的影响及如何治理[J].农业与技术,2013,33(9):235-237.
[3] 全国汽车标准化技术委员会客车分技术委员会.营运客车类型划分及等级评定:JT/T 325[S].北京:人民交通出版社,2018.
[4] 刘焕亮.坑道空气净化器的净化原理及净化效能评价[J].解放军预防医学杂志,2019,37(12):1-3.
[5] 中华人民共和国交通运输部.长途客车内空气质量检测方法:GB/T 28370[S].北京:中国标准出版社,2012.
[6] 国家环境保护总局科技标准司.车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法:HJ/T 400—2009[S].北京:中国环境科学出版社,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
赵绍伟（1985－），男，硕士，高级工程师，研究方向为车内有害物质检测，E-mail:zhaoshaowei0929@163.com。
10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.012.025
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