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备受关注的汽车VOCs问题 你知多少?

2017年09月07日作者:来源:车用材料技术工作组

  随着我国汽车保有量的急剧攀升以及消费者健康意识的不断增强,车内空气质量,尤其是车内气味正越来越多的被全社会关注。某第三方市场咨询机构发布的中国新车质量研究报告显示,“令人不愉快的气味”在2015和2016连续两年成为中国新车质量最严重的问题;今年“3.15”前夕,某大型车企因车内气味问题,宣布对已售出的部分产品提供免费更换内饰材料的服务。为满足消费者需求,提高产品竞争力,国内各大汽车企业均加大了对车内气味的管控力度,然而,由于车内气味的复杂性,汽车企业在车内气味改善方面仍面临诸多挑战。

 

  1车内气味问题产生

  车内气味泛指车内各种气味的总称,可以通过人们的嗅觉器官进行分析和判断。当车内存在令人不愉快感觉的气味时,会刺激人的嗅觉器官,甚至会对人产生心理影响和生理危害,从而造成车内气味污染

  1.1车内气味来源

  中国汽车技术研究中心(以下简称中汽中心)利用多种分析手段对车内空气进行采样分析,结果表明,车内空气中的化学物质种类繁多,多达上百种。引起车内气味的主要物质为挥发性有机物VOCs),主要包含醛酮类、烷烃类、酯类、芳香烃类、醇类等物质。

  通过对车内气味物质来源分析,引起车内气味的原因可分为四类:

  (1)内饰材料中的VOCs;

  (2)进入车内的外部污染物;

  (3)车内微生物代谢产生的气味及驾乘人员自身携带的气味;

  (4)车内布置装饰品等其他会引起气味的主观行为。

  对于新生产的车辆,内饰材料是造成车内气味的主要原因。内饰材料多为来源于石油化工制品的非金属材料,种类繁多。按照内饰件的结构层次与功能,可分为面饰材料、缓冲材料和骨架材料三类。面饰材料主要有纤维材料、皮革、木材及再生纤维毛毡等材料,缓冲材料主要有聚氨酯发泡材料,骨架材料主要有金属材料、高分子材料及各种复合材料。汽车使用的织物、塑料和橡胶部件、油漆涂料、保温材料、粘合剂、密封剂等材料中含有的有机溶剂、添加剂、助剂等挥发性有机物是车内气味的主要来源。

  1.2车内气味污染危害

  当车内气味对人体的刺激达到一定的程度,就会对人体造成危害。世界卫生组织(WHO)规定,根据有毒有害气体的强度和浓度,可对人体健康造成如下四种程度的影响:

  (1)未对人体产生直接或间接影响;

  (2)对植物构成危害,但对人感觉器官的刺激是可逆的生理性影响,例如人的视力暂时性下降;

  (3)引起人体重要的生理机能发生障碍和病变,甚至缩短生命;

  (4)使受污染的人群发生急性病并引起死亡。

  一般情况下,车内气味污染对人体健康产生的影响主要为前三类。车内气味中的某些VOCs成分对人体具有较大的危害,见表1↓↓↓

 

  注:

  AEGL1表示超过该限值则暴露于这一毒气环境中包括敏感人群在内的大多数人员会出现不适、愤怒或某些无症状的丧失感觉的现象,但是这些现象不会使人致残并且是暂时的,一旦暴露停止就可恢复。

  AEGL2表示超过该限值则暴露于这一毒气环境中包括敏感人群在内的大多数人员会出现不可逆转的或其他严重的、长期的对健康有害的影响,或者会削弱逃生能力。

  AEGL3表示超过该限值则暴露于这一毒气环境中包括敏感人群在内的大多数人员会出现危及生命的影响或死亡。

  2车内气味行业现状

  目前,车内气味问题已成为影响消费者驾乘体验的主要问题之一。为有效改善车内气味,国内各大汽车企业纷纷采取措施加强车内气味管控,主要包含两个方面。一是将气味管控纳入产品设计开发过程中,选择符合要求的环保材料,从源头有效控制气味污染;二是建立专业的气味评价员团队,对汽车内饰材料及整车气味进行严格管控。

  2.1整车气味评价标准

  目前,汽车行业主要通过气味评价员嗅辨的方式对车内气味进行评价。使用该方法有两个问题需要注意:第一,车内气味污染属于空气污染,受车辆状态、周围环境的影响较大,为保证评价结果的一致性,必须严格控制评价环境、车辆状态及评价步骤等;第二,气味评价属于感官评价,必须对气味评价员进行严格的筛选和培训,如果有嗅觉缺陷的人从事气味评价将无法保证结果的准确性。

  为满足不同的试验需求,汽车企业对整车进行气味评价主要采用以下三种方法。

  (1)参考HJ/T400-2007《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》,评价整车在静态和常温下的气味(以下简称HJ/T400-2007);

  (2)参考ISO12219-1《Wholevehicletestchamber-Specificationandmethodforthedeterminationofvolatileorganiccompoundsincabininteriors》,评价整车在驾驶状态或模拟阳光暴晒下的气味;

  (3)根据企业研发需要,评价整车在实际道路测试中的气味。

  整车气味评价时,气味评价员依次进入车舱内部,对特定位置的气味进行评价,根据主观感受给出气味等级。目前,行业内对气味等级的评判主要分为六级制和十级制两种,具体见表2↓↓↓

 

  2.2整车气味水平

  中汽中心对市场中的42辆新车气味调研的结果显示,如参考HJ/T400-2007标准对新车进行气味评价,按照六级制评判标准,达到3.0级的车型占比为10%,达到3.5级的车型占比为50%,达到4.0级的车型占比为40%,见图1。由图1可知,目前市场上新车气味等级主要处于3.0至4.0之间,即车辆气味介于可明显感觉到和刺鼻之间。

 

  3车内气味污染特点

  车内座舱环境狭小,内饰材料复杂,可以产生气味的物质种类繁多,且相互之间存在着复杂的作用机理。同时,车内气味主要依靠气味评价员的感官评价,受人为影响因素较大。因此,车内气味污染有着鲜明的特点。

  3.1评价困难

  由于车内气味完全依靠气味评价员的嗅觉感官进行评价,受评价员个体差异影响较大。研究表明,不同人员的正丁醇嗅阈值(某种物质能引起人体对其嗅觉感受的最小物质浓度)在1.8×10-4g/L到1.45×10-7g/L之间,个体差异较大。同时,评价员的嗅觉还受个体心情、健康情况、评价环境及评价次数的影响。例如,心情不好时嗅觉灵敏度会降低,长时间接触某种物质时会减弱对该物质的嗅觉感受。

  3.2溯源困难

  为对车内气味进行有针对性的管控,需要准确找到引起车内气味的物质,即气味溯源。目前,气味溯源主要存在两方面的困难。第一,准确测定气味化合物困难。由于人的嗅觉非常灵敏,能感知极低浓度的气味化合物,有可能远低于仪器的检出限,这就使得仪器难以准确测定所有的气味化合物。第二,准确确定高危气味物质困难。研究表明,利用阈稀释倍数(某种物质的物质浓度/该物质的嗅阈值浓度)可以作为筛选高危气味物质的指标之一。然而,目前国内外的嗅阈值库不够完善,尤其缺乏针对汽车行业的嗅阈值库,造成确定高危气味物质比较困难。

  3.3治理困难

  车内气味污染一旦超过一定范围,需要对车内气味进行治理。目前,车内气味治理主要存在两方面的困难。第一,削减气味物质浓度对降低气味强度不明显。由韦伯-费希纳定律可知,单一物质的气味强度和化学浓度的对数成正比,见公式(1)。

 

  由该定律可知,即使气味物质的浓度降低了90%,而人的嗅觉感觉只减少了50%。这就要求必须大幅削减车内气味物质的化学浓度,才能明显改善车内气味。第二,车内气味物质组成复杂,相互之间互相影响。以二组分混合气味为例,气味物质间相互作用对混合物气味强度的影响可分为:融合作用(混合物气味强度等于单项物质气味强度之和)、协同作用(混合物气味强度大于单项物质气味强度之和)、拮抗作用(混合物气味强度小于单项物质气味强度之和)及无关效应(混合物的气味由某一种成分决定)。车内物质成分多达上百种,相互之间的作用更加复杂,这就使得只削减一种或几种气味物质并不能有效改善车内气味。

  4思考和建议

  为有效改善车内气味,满足消费者需求,结合车内气味污染特点,未来汽车行业需在以下方面加强投入。

  (1)建立高水平的气味评价员团队。未来一段时间内,车内气味评价仍需依靠气味评价员的感官评价,为保障评价结果的准确性和稳定性,需要对气味评价员进行严格的筛选和专业的培训。同时,应建立气味评价员定期考核机制,对嗅觉发生变化不能满足感官评价要求的评价员及时中止其评价资格。

  (2)开展气味溯源研究工作。一方面,创新车内空气采样方法,不断改进、引入新的仪器分析方法,尽可能全面准确地对车内气味物质进行定性定量。另一方面,开展车内气味物质嗅阈值研究,建立适合汽车行业的车内气味物质嗅阈值库,为气味溯源奠定基础。

  (3)进行全产业链气味管控。完善从材料、零部件到整车的气味评价标准体系,汽车企业、零部件企业和材料企业等行业上下游企业通力合作,研发低气味材料,改进零部件生产工艺,控制整车生产车间环境,从各个环节加强车内气味管控。


编辑:治废专家03

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