王焰孟，胡俊艷，李曉健

(中國(guó)汽車技術(shù)研究中心 天津300300)

汽車已經(jīng)成為現(xiàn)代人生活過(guò)程中不可或缺的一部分，隨著人在車內(nèi)停留時(shí)間的增加，車內(nèi)空氣質(zhì)量水平越來(lái)越引起人們的重視。車內(nèi)空氣質(zhì)量問(wèn)題主要呈現(xiàn)為兩個(gè)方面，即國(guó)家法規(guī)規(guī)范的車內(nèi)VOCs和消費(fèi)者投訴的車內(nèi)氣味問(wèn)題，兩者互有交叉，主要來(lái)源均為車內(nèi)具有揮發(fā)性的有機(jī)物質(zhì)。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)在1989年的定義：揮發(fā)性有機(jī)物為沸點(diǎn)在50～250,℃的有機(jī)化合物，其室溫下飽和蒸汽壓超過(guò)133.32,Pa，在常溫下以蒸汽形式存在。消費(fèi)者對(duì)于車內(nèi)氣味問(wèn)題的關(guān)注度呈逐年上升的趨勢(shì)，2015年 JD POWER公司的報(bào)告指出，車內(nèi)有“令人不愉快”的氣味現(xiàn)已成為最頻繁和最嚴(yán)重的問(wèn)題。因此車內(nèi)氣味問(wèn)題已經(jīng)成為汽車行業(yè)共同面臨的一個(gè)難題，采用科學(xué)方法進(jìn)行氣味溯源已經(jīng)成為各個(gè)企業(yè)著力解決的難題。本文通過(guò) GC-MS定量分析得到“五苯三醛”的具體含量，結(jié)合對(duì)整車氣味主觀評(píng)價(jià)得到的氣味特性與整車“五苯三醛”物質(zhì)含量進(jìn)行比對(duì)，并提出通過(guò)主觀評(píng)價(jià)對(duì)整車“五苯三醛”成分進(jìn)行解析的方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

VOCs整車實(shí)驗(yàn)艙：生產(chǎn)廠家為 Espec，體積為240,m3。

熱脫附氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(TD-GC-MS)：生產(chǎn)廠家為Markes&Agilent，型號(hào)為7890B-5977A。

高效液相色譜(HPLC)：生產(chǎn)廠家為 Agilent，型號(hào)為122-5562。

采樣泵：生產(chǎn)廠家為島津，規(guī)格為0.1～1,L/min。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

首先參照《HJ/T400—2007車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測(cè)定方法》和《GB/T 27630—2011乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》[3]對(duì)新生產(chǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)間的整車采用Tenax吸附管和DNPH吸附管分別對(duì)車內(nèi)空氣中的VOCs和醛酮進(jìn)行采集，采樣結(jié)束之后，送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，主要設(shè)備分析參數(shù)為：

①熱脫附部分。Tenax管預(yù)吹1,min，吹掃流速為20,mL/min，脫附溫度為 280～300,℃，解吸氣流為40～60,mL/min，冷阱溫度為-10,℃，冷阱加熱溫度為300,℃，分流比設(shè)置為62∶1。

②氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀部分。氣相部分的載氣為氦氣，柱流量設(shè)置為 1,mL/min，升溫過(guò)程采用階段升溫的升溫程序；質(zhì)譜部分的溶劑切除時(shí)間為3,min，離子源溫度設(shè)置為200,℃以上，檢測(cè)器溫度為150,℃，電子轟擊能量為70,Ev。

③高效液相色譜部分。柱溫溫度設(shè)置為 30,℃，檢測(cè)器為通用的紫外檢測(cè)器，其中檢測(cè)波長(zhǎng)為360,nm，分析時(shí)間為50,min。

整車采樣結(jié)束之后，由氣味評(píng)價(jià)員對(duì)整車進(jìn)行氣味評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)束之后填寫整車氣味強(qiáng)度等級(jí)，氣味特性見表1。

表1 氣味等級(jí)及其對(duì)應(yīng)描述Tab.1 Grade of odor and relating description

2 結(jié)果與討論

2.1 氣味性能評(píng)價(jià)

表 2為采用不同進(jìn)車方式對(duì)整車進(jìn)行氣味評(píng)價(jià)的氣味等級(jí)結(jié)果。方案 1中，兩名評(píng)價(jià)員先對(duì)前排進(jìn)行評(píng)價(jià)，1,min后，兩名評(píng)價(jià)員對(duì)后排進(jìn)行評(píng)價(jià)；方案 2中，兩名評(píng)價(jià)員對(duì)前排進(jìn)行評(píng)價(jià)，一名評(píng)價(jià)員對(duì)左后進(jìn)行評(píng)價(jià)，3位評(píng)價(jià)員同時(shí)進(jìn)入車內(nèi)，1,min后兩名評(píng)價(jià)員分別對(duì)主駕及右后座椅位置進(jìn)行評(píng)價(jià)；方案3中，4名評(píng)價(jià)員同時(shí)進(jìn)入對(duì)整車氣味進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖1為根據(jù)不同進(jìn)入車內(nèi)的方法所得出的氣味評(píng)價(jià)結(jié)果的最大值和最小值的極差，由圖可以看出，3種進(jìn)入方式的極差結(jié)果均小于 1，因此得到的評(píng)價(jià)結(jié)果均為有效。

圖1 不同進(jìn)入車內(nèi)的方式對(duì)整車內(nèi)氣味強(qiáng)度的影響Fig.1 Influence of aboarding ways on odor intensity

表2 不同進(jìn)入方式對(duì)整車氣味等級(jí)的影響Tab.2 Influnce of aboarding ways on odor grade

除此之外，韋伯-費(fèi)希納(Weber·Fischna)通過(guò)心理物理實(shí)驗(yàn)證明并推導(dǎo)出對(duì)于中等強(qiáng)度刺激，人體產(chǎn)生的反應(yīng)量k 和外界環(huán)境刺激量c 之間滿足以下公式：

式中，k為人體產(chǎn)生反應(yīng)的量，c為外界刺激的強(qiáng)度，α為韋伯常數(shù)。

由上式可以看出，人體產(chǎn)生反應(yīng)的量和外界刺激強(qiáng)度是對(duì)數(shù)關(guān)系，即外界刺激在中等強(qiáng)度時(shí)，人體產(chǎn)生反應(yīng)量的變化是相對(duì)較小的，基于韋伯-費(fèi)希納公式并加以拓展，可以得出當(dāng)車內(nèi)空氣揮發(fā)性有機(jī)物濃度，即氣味濃度呈等比例變化時(shí)，對(duì)所處該環(huán)境中的乘員產(chǎn)生的主觀感受變化呈等差變化。

對(duì)車內(nèi)第 1排座椅和第 2排座椅之間呼吸帶高度參照《HJ/T,400—2007車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測(cè)定方法》和《GB/T,27630—2011乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》進(jìn)行采樣分析之后得到的結(jié)果如表 3所示，其中前排座椅中間位置分析結(jié)果，即標(biāo)準(zhǔn)采樣點(diǎn)結(jié)果記為c1，后排座椅中間位置分析結(jié)果，即非標(biāo)準(zhǔn)采樣點(diǎn)結(jié)果記為 c2，c2相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)采樣位置濃度 c1的差值用 RD%,表示，其計(jì)算方法見公式：

表3 前后排采樣結(jié)果偏差Tab.3 Deviation of front row and back row sampling results

2.2 GC-MS分析與主觀評(píng)價(jià)

首先參照《HJ/T 400車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測(cè)定方法》和《GB/T,27630—2011乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》對(duì)車內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行采樣分析，采樣結(jié)束之后對(duì)整車氣味按照文章 1.2部分進(jìn)行氣味評(píng)價(jià)。本文考察的整車覆蓋了轎車、SUV、兩排座及三排座車，車系覆蓋自主品牌、韓系、日系、歐系等不同品牌的整車。

本文主要考察整車內(nèi)國(guó)標(biāo)規(guī)定的“五苯三醛”8項(xiàng)物質(zhì)。不同物質(zhì)由于具有特征的官能團(tuán)，因此具有不同官能團(tuán)物質(zhì)會(huì)呈現(xiàn)特征的氣味。表 4列出了“五苯三醛”物質(zhì)所對(duì)應(yīng)的特征氣味。

表4 氣味物質(zhì)及其特性描述Tab.4 Odor chemicals and their characterisctics

由表4可知，苯、甲苯、乙苯、二甲苯等苯系物具有特征芳香氣味，甲醛、乙醛等醛類物質(zhì)具有特征刺激性氣味。從上述分析可知，對(duì)整車氣味特性的氣味進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，可以在一定程度上完成對(duì)車內(nèi)的氣味成分的解析。對(duì)整車進(jìn)行采樣分析之后，由氣味評(píng)價(jià)員參照 1.2部分的氣味評(píng)價(jià)流程對(duì)整車氣味進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，并給出氣味特性結(jié)果。對(duì) GC-MS分析結(jié)果和氣味主觀評(píng)價(jià)的結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表5所示。

表5 4個(gè)車型GC-MS分析和整車氣味評(píng)價(jià)結(jié)果匯總Tab.5 Summary of GC-MS analysis of four vehicle models and odor evaluation results

表6 3個(gè)車型GC-MS分析和整車氣味評(píng)價(jià)結(jié)果匯總Tab.5 Summary of GC-MS analysis of three vehicle models and odor evaluation results

由表 5可以看出，車型 1、2和 4的醛類含量超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，車型 3的乙苯、二甲苯含量超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)照表2之后發(fā)現(xiàn)，車型超標(biāo)的物質(zhì)對(duì)應(yīng)表2中的特征氣味和氣味評(píng)價(jià)員主觀評(píng)價(jià)得到的結(jié)果匹配性很高，因此設(shè)想可以通過(guò)氣味評(píng)價(jià)員主觀評(píng)價(jià)對(duì)整車車內(nèi)氣味成分進(jìn)行解析。后3輛車的GC-MS分析結(jié)果和氣味主觀評(píng)價(jià)結(jié)果如表6所示。由表6可知，通過(guò)氣味主觀評(píng)價(jià)可以得到車型 1具有較強(qiáng)的芳香氣味，因此初步判斷車型1的苯系物超標(biāo)；車型2有較典型的塑料味，因此初步判斷車型 2的苯乙烯超標(biāo)；車型3有刺激性氣味，因此初步判斷車型3的醛類物質(zhì)超標(biāo)。

3 結(jié) 論

隨著消費(fèi)者對(duì)車內(nèi)空氣質(zhì)量的要求越來(lái)越高，氣味問(wèn)題是消費(fèi)者進(jìn)入車內(nèi)最直接感受到的汽車品質(zhì)之一，各大整車生產(chǎn)企業(yè)、第三方研究機(jī)構(gòu)投入了巨大的人力、物力來(lái)改善車內(nèi)空氣氣味。基于氣味評(píng)價(jià)員主觀評(píng)價(jià)對(duì)整車氣味成分進(jìn)行解析的方法推廣，一方面可以通過(guò)氣味評(píng)價(jià)員培訓(xùn)和氣味評(píng)價(jià)員評(píng)價(jià)的開展提高氣味評(píng)價(jià)員團(tuán)隊(duì)能力；另一方面，基于氣味評(píng)價(jià)員主觀評(píng)價(jià)對(duì)整車氣味成分進(jìn)行解析有利于減小汽車氣味質(zhì)量整改、管控的成本。

［1］ 汽車車內(nèi)空氣的評(píng)價(jià)規(guī)范[S]. T/CMIF 13—2016，2016.

［2］ 車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測(cè)定方法 [S]. HJ/T 400—2007，2007.

［3］ 乘用車車內(nèi)空氣評(píng)價(jià)指南[S]. GB/T 27630—2011，2011.

［4］ 李祚泳，彭荔紅. 基于韋伯-費(fèi)希納拓廣定律的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[J]. 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2003，16(4)：17-19.