車內(nèi)空氣微環(huán)境檢測與車內(nèi)污染物檢測對比研究

車內(nèi)空氣微環(huán)境檢測與車內(nèi)污染物檢測對比研究

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市汽車產(chǎn)量的迅速增長，汽車排放污染已成為城市環(huán)境中最重要的污染源。以往的研究主要關(guān)注汽車尾氣的污染,然而隨著城市的不斷擴(kuò)展及城市人群出行方式的改變,私人汽車已變成越來越多人的代步工具,人們在車內(nèi)度過的時間也越來越長,車內(nèi)微環(huán)境的污染及其對健康的影響已成為人們普遍關(guān)注的熱點(diǎn);使用新車后健康明顯受損的事件也時見報端。因此,對車內(nèi)尤其是新車內(nèi)微環(huán)境空氣質(zhì)量應(yīng)投入更多的研究,以便減少車內(nèi)空氣污染對人體的危害。近十幾年來,西方發(fā)達(dá)國家和我國香港地區(qū)對該問題進(jìn)行了較深入的研究,并得出了一些重要結(jié)論。如香港Chan等在廣州地區(qū)研究中發(fā)現(xiàn)出租車內(nèi)苯系物濃度高于公交車和地鐵,并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得到車內(nèi)苯∶甲苯∶乙苯∶二甲苯是1.0∶4.3∶0.7∶1.4;Marion等發(fā)現(xiàn)新車內(nèi)VOCs濃度比舊車高出4倍;廣州環(huán)檢中心對2000輛車進(jìn)行檢測,發(fā)現(xiàn)92.5%的車輛都存在空氣質(zhì)量問題等;北京市勞動保護(hù)研究所內(nèi)環(huán)境檢測中心,對52輛新車和54輛舊車的甲醛、苯系物和揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行了檢測,超標(biāo)的車輛占72%,其中苯和甲醛濃度和超標(biāo)率新車都比舊車高。但是,從整體上看,我國甚至國際上對新車內(nèi)空氣質(zhì)量的全面分類檢測尚不多見。北京擁有1500萬人口,到2002年底汽車保有量超過200萬輛。為了對北京地區(qū)私人駕駛車輛內(nèi)環(huán)境污染特征有較全面了解,并初步探究其污染來源,本研究組于2004-04至2004-06對該市近千輛車齡2年內(nèi)的私家車內(nèi)空氣,進(jìn)行了多種污染物種檢測,并且做了詳細(xì)的問卷調(diào)查,得到了一些有益的結(jié)論。1實(shí)驗(yàn)部分1.1車輛與車輛地層排放的檢測本次檢測車輛的購置年限集中在2003-01-01至2004-04-01,有效檢測車輛共計802輛,大部分為轎車和少量七座以下旅行車;有40多家汽車廠,91款車型(詳見表1);1994-05至2002-12月生產(chǎn)的車輛也抽檢了20輛,以便與新車進(jìn)行對比。采樣地點(diǎn)設(shè)在北京市西直門成銘大廈地下停車場,該停車場在地下三層,場內(nèi)地域?qū)挄?通風(fēng)良好,溫度基本恒定在(18±2)℃。本次檢測過程在固定專用場地進(jìn)行,以便使車外環(huán)境保持在相似水平。1.2車內(nèi)污染物濃度檢測本次檢測采用靜態(tài)采樣法,即汽車進(jìn)入停車場后,停在預(yù)定停車位置熄火。打開車門讓車內(nèi)外空氣混合均勻,然后采樣人員把硅膠管通過車窗伸入車內(nèi),封好車窗。等待20min后,進(jìn)行樣品采集及數(shù)據(jù)記錄,采樣過程20min。依照國家室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)檢測項(xiàng)目,包括甲醛、苯、甲苯、二甲苯和CO。檢測和分析均按國標(biāo)法進(jìn)行。甲醛采用酚試劑法;苯、甲苯和二甲苯采用氣相色譜法;CO采用GXH-3051型便攜式相關(guān)紅外線分析器,分辨率0.01mg/m3。在進(jìn)行車內(nèi)檢測時,每天測量了停車場內(nèi)空氣中的檢測物濃度,以便在測得車內(nèi)污染物濃度后進(jìn)行扣除,得到在固定時段車內(nèi)污染物濃度的增加值。在采集以上污染物的同時,定時記錄車內(nèi)外溫度和濕度,實(shí)驗(yàn)也抽檢了部分汽車內(nèi)部的空氣交換率。2結(jié)果2.1國產(chǎn)汽車企業(yè)數(shù)量增加在本研究中,檢測的新車范圍覆蓋了時下熱銷的高、中、低各檔次共91款車型,涉及38家國內(nèi)汽車生產(chǎn)廠和6家國際著名汽車廠。國產(chǎn)汽車占了主導(dǎo)地位,占被檢測車輛總數(shù)的97%以上,國內(nèi)知名汽車生產(chǎn)廠商均列其中。轎車類型全面,涵蓋了各種檔次,以低檔次轎車為主,如表1所示。2.2不同檢測物的超標(biāo)情況在進(jìn)行檢測的802輛新車中,全部檢測項(xiàng)目合格的車輛有145輛,僅占檢測總數(shù)的18%。由于車內(nèi)各個部位的材料組成和質(zhì)量不同,各種檢測物濃度在不同車內(nèi)存在很大差異,表2列出了各種檢測物的統(tǒng)計結(jié)果及超標(biāo)情況。從表2可見,甲苯、二甲苯、苯、甲醛和CO濃度最高值分別是室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)值的81倍、18倍、16倍、11倍、3倍。甲苯和苯超標(biāo)率比較高,分別是82%和75%。甲苯在車內(nèi)污染最嚴(yán)重,其平均值是1.22mg/m3,達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值的6倍;其次是苯的平均濃度是室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)濃度的2.5倍。說明汽車內(nèi)環(huán)境主要超標(biāo)物質(zhì)為甲苯,其次是苯、CO、二甲苯和甲醛。各種檢測物濃度的標(biāo)準(zhǔn)差都較大,原因是各種車輛的檔次不同,內(nèi)飾差別大。2.3車內(nèi)空氣交換率2空氣交換率是檢測汽車封閉性的重要參數(shù)。本研究在檢測車內(nèi)污染物后,也抽查了在檢測時車輛較多的八種車型(前兩種是高檔車型,隨后兩種是中檔車型,后四種是低檔車型,且占總檢測車輛的37%)的空氣交換率。利用CO2作為示蹤氣體,根據(jù)CO2濃度隨時間變化的值,計算出車內(nèi)的空氣交換率。在車內(nèi)撒干冰一段時間后,取出干冰,待車內(nèi)CO2恒定在3000mg/m3時,開始每間隔5min記錄1次車內(nèi)數(shù)據(jù),檢測時間共計1.5h。檢測的數(shù)據(jù)利用《公共場所室內(nèi)新風(fēng)量測定方法》的公式進(jìn)行計算,表3列出了檢測的部分車型的空氣交換率。從表3可以看到,各種車型的空氣交換率都較低,其中高檔車型密閉性能都較好,和外界基本沒有交換;低檔車型的空氣交換率也較低,均低于0.6h-1。說明檢測車時,車內(nèi)的各種檢測物很少滲漏出車外。3討論3.1汽車的選擇和運(yùn)輸在表1中對各種車型分成不同的檔次,圖1和圖2分別表示了不同檔次車型的各種檢測物的平均值及超標(biāo)率。從圖1和圖2可看出,各種檢測物濃度和超標(biāo)率基本都是低檔型最高,然后依次是高檔次和中檔次轎車。低檔型轎車價格較低,選用材料普通,低檔車內(nèi)部的座套和座墊多是合成織物,方向盤以合成橡膠為主,腳墊一般由化纖制品組成。高檔型轎車各種檢測物濃度僅次于低檔型轎車,高檔型轎車座套、方向盤等基本都是真皮材料,且高檔車密閉性能良好,導(dǎo)致車內(nèi)釋放物聚集在車內(nèi),以致于各種檢測物濃度偏高。3.2思想汽車甲醛溶液在不同標(biāo)準(zhǔn)值下的超標(biāo)選擇八種車型(與表3同)分析各檢測物的平均濃度和超標(biāo)率,統(tǒng)計結(jié)果如表4和圖3所示。由表4和圖3可以看到,各種車型的苯和甲苯的超標(biāo)率基本相當(dāng)且在60%以上,各種車型的甲苯平均值是標(biāo)準(zhǔn)值的5～6倍,苯的平均值是標(biāo)準(zhǔn)值的2～3倍,說明這兩種檢測物在各種車內(nèi)污染都較嚴(yán)重。甲醛濃度的平均值基本都在標(biāo)準(zhǔn)值以下,超標(biāo)不是很嚴(yán)重。在各種車型中,各種檢測物都有所超標(biāo),存在某種車型某種檢測物超標(biāo)嚴(yán)重的現(xiàn)象。比如,富美來車型的甲苯濃度平均值最高,達(dá)到1.8mg/m3,是標(biāo)準(zhǔn)值的9倍,由于該車型封閉性能良好,且在新車內(nèi)使用大量膠粘劑,造成了甲苯濃度偏高;捷達(dá)車型的甲醛污染最重,原因是車內(nèi)的座套、座墊都是合成織物,方向盤的材料是合成橡膠;奧托車型的苯污染最嚴(yán)重,主要原因是車內(nèi)材料多是合成織物和合成橡膠。3.3行駛公里對車內(nèi)污染物濃度的影響本次檢測的私家車基本都屬于新車,平均行駛里程10500km。不同的行駛里程表明車的使用和損耗程度不同,對車內(nèi)污染程度會有不同的影響,表5列出了不同的行駛里程車內(nèi)污染物濃度。從表5可看到,不同行駛里程的車內(nèi)CO有明顯的變化,隨著行駛里程的提高,車內(nèi)CO濃度逐漸升高?？赡艿脑蚴瞧嚀p耗越大,車體的密封性越差,發(fā)動機(jī)處于熱狀態(tài)下燃料揮發(fā)后進(jìn)入車體的CO就會越多。其他檢測物沒有明顯的趨勢變化,苯系物在低于5000km行駛里程的車內(nèi)濃度最高,甲醛在大于20000km行駛里程時車內(nèi)濃度最高。因?yàn)楸狙芯繉儆陟o態(tài)檢測,車內(nèi)污染物主要來源于車內(nèi)飾物,行駛里程越低車齡一般越小,這是低行駛里程的車內(nèi)苯系物濃度最高的原因。3.4公車內(nèi)部一切檢測物平均濃度本次檢測主要以檢測新車為主,同時也檢測了部分(20輛)舊車,舊車出廠年限在1994-05至2002-12。表6列出了相同車型的新車(106輛)和舊車內(nèi)各種檢測物的平均濃度。從表6可見,舊車除了CO外各種檢測物都比新車低。這與Marion等所做結(jié)果吻合,說明新車內(nèi)各種材料都較新,正處于高度釋放期,而舊車各種材料陳舊,各種檢測物釋放較少。CO釋放主要是車輛停止運(yùn)行時發(fā)動機(jī)依然很熱而造成燃料揮發(fā),新車發(fā)動機(jī)良好,燃油揮發(fā)和泄漏的較少;此外,新車各部位結(jié)合緊密且較少經(jīng)過路途震動,密封性優(yōu)于舊車,導(dǎo)致舊車的CO濃度高于新車。3.5苯系物的檢測結(jié)果目前,對車內(nèi)污染物的檢測主要集中在苯系物,而對其他的VOCS物種涉及很少。國內(nèi)外對大量的公交系統(tǒng)、出租車和私家車內(nèi)的苯系物都做了很多工作,表7列出了國內(nèi)外部分研究者在私家車內(nèi)對苯、甲苯和二甲苯的檢測結(jié)果。本研究與其他研究者的檢測結(jié)果相比,苯系物濃度都是最高的,其中甲苯的濃度比戴漣漪的檢測結(jié)果高一些,比國外的檢測結(jié)果高很多,說明國產(chǎn)車甲苯污染嚴(yán)重。本研究所檢測的私家車都是在靜態(tài)檢測下進(jìn)行的,發(fā)動機(jī)的燃油揮發(fā)量較少;另外我國汽油中催化汽油比例過大,烯烴含量高而芳香烴含量低,這都說明車內(nèi)的苯系物主要來自車內(nèi)飾物的釋放。從苯系物來看,車內(nèi)微環(huán)境里國產(chǎn)車污染比國外嚴(yán)重得多,這一方面是國內(nèi)市場大打價格戰(zhàn),汽車廠商為了降低成本對車內(nèi)材料選擇不當(dāng)造成的,另一方面也是國內(nèi)沒有相關(guān)的汽車出廠的環(huán)境檢測,導(dǎo)致不能很好地制約廠商的生產(chǎn)行為。中國車內(nèi)污染已經(jīng)不是某個汽車廠家的問題,而是整個行業(yè)的集體現(xiàn)象,中國亟需車內(nèi)空氣污染物濃度限值及測量方法的建立,以便控制車內(nèi)環(huán)境,保護(hù)人體健康。4不同檔次汽車檢測結(jié)果(1)新車內(nèi)污染嚴(yán)重,各種檢測物濃度都較高,尤其甲苯污染最為嚴(yán)重,平均值是1.22mg/m3,達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值的6倍,其次是苯、甲醛污染也較嚴(yán)重。(2)不同檔次的車內(nèi)污染情況不同,平均濃