基于主观评价对车内“五苯三醛”物质进行解析

王焰孟，胡俊艳，李晓健

(中国汽车技术研究中心 天津300300)

汽车已经成为现代人生活过程中不可或缺的一部分，随着人在车内停留时间的增加，车内空气质量水平越来越引起人们的重视。车内空气质量问题主要呈现为两个方面，即国家法规规范的车内VOCs和消费者投诉的车内气味问题，两者互有交叉，主要来源均为车内具有挥发性的有机物质。根据世界卫生组织(WHO)在1989年的定义：挥发性有机物为沸点在50～250,℃的有机化合物，其室温下饱和蒸汽压超过133.32,Pa，在常温下以蒸汽形式存在。消费者对于车内气味问题的关注度呈逐年上升的趋势，2015年 JD POWER公司的报告指出，车内有“令人不愉快”的气味现已成为最频繁和最严重的问题。因此车内气味问题已经成为汽车行业共同面临的一个难题，采用科学方法进行气味溯源已经成为各个企业着力解决的难题。本文通过 GC-MS定量分析得到“五苯三醛”的具体含量，结合对整车气味主观评价得到的气味特性与整车“五苯三醛”物质含量进行比对，并提出通过主观评价对整车“五苯三醛”成分进行解析的方法。

1 实验部分

1.1 实验设备

VOCs整车实验舱：生产厂家为 Espec，体积为240,m3。

热脱附气相色谱质谱联用仪(TD-GC-MS)：生产厂家为Markes&Agilent，型号为7890B-5977A。

高效液相色谱(HPLC)：生产厂家为 Agilent，型号为122-5562。

采样泵：生产厂家为岛津，规格为0.1～1,L/min。

1.2 实验步骤

首先参照《HJ/T400—2007车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》和《GB/T 27630—2011乘用车内空气质量评价指南》[3]对新生产符合标准要求时间的整车采用Tenax吸附管和DNPH吸附管分别对车内空气中的VOCs和醛酮进行采集，采样结束之后，送至实验室进行分析，主要设备分析参数为：

①热脱附部分。Tenax管预吹1,min，吹扫流速为20,mL/min，脱附温度为 280～300,℃，解吸气流为40～60,mL/min，冷阱温度为-10,℃，冷阱加热温度为300,℃，分流比设置为62∶1。

②气相色谱质谱联用仪部分。气相部分的载气为氦气，柱流量设置为 1,mL/min，升温过程采用阶段升温的升温程序；质谱部分的溶剂切除时间为3,min，离子源温度设置为200,℃以上，检测器温度为150,℃，电子轰击能量为70,Ev。

③高效液相色谱部分。柱温温度设置为 30,℃，检测器为通用的紫外检测器，其中检测波长为360,nm，分析时间为50,min。

整车采样结束之后，由气味评价员对整车进行气味评价。评价结束之后填写整车气味强度等级，气味特性见表1。

表1 气味等级及其对应描述Tab.1 Grade of odor and relating description

2 结果与讨论

2.1 气味性能评价

表 2为采用不同进车方式对整车进行气味评价的气味等级结果。方案 1中，两名评价员先对前排进行评价，1,min后，两名评价员对后排进行评价；方案 2中，两名评价员对前排进行评价，一名评价员对左后进行评价，3位评价员同时进入车内，1,min后两名评价员分别对主驾及右后座椅位置进行评价；方案3中，4名评价员同时进入对整车气味进行评价。图1为根据不同进入车内的方法所得出的气味评价结果的最大值和最小值的极差，由图可以看出，3种进入方式的极差结果均小于 1，因此得到的评价结果均为有效。

图1 不同进入车内的方式对整车内气味强度的影响Fig.1 Influence of aboarding ways on odor intensity

表2 不同进入方式对整车气味等级的影响Tab.2 Influnce of aboarding ways on odor grade

除此之外，韦伯-费希纳(Weber·Fischna)通过心理物理实验证明并推导出对于中等强度刺激，人体产生的反应量k 和外界环境刺激量c 之间满足以下公式：

式中，k为人体产生反应的量，c为外界刺激的强度，α为韦伯常数。

由上式可以看出，人体产生反应的量和外界刺激强度是对数关系，即外界刺激在中等强度时，人体产生反应量的变化是相对较小的，基于韦伯-费希纳公式并加以拓展，可以得出当车内空气挥发性有机物浓度，即气味浓度呈等比例变化时，对所处该环境中的乘员产生的主观感受变化呈等差变化。

对车内第 1排座椅和第 2排座椅之间呼吸带高度参照《HJ/T,400—2007车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》和《GB/T,27630—2011乘用车内空气质量评价指南》进行采样分析之后得到的结果如表 3所示，其中前排座椅中间位置分析结果，即标准采样点结果记为c1，后排座椅中间位置分析结果，即非标准采样点结果记为 c2，c2相对于标准采样位置浓度 c1的差值用 RD%,表示，其计算方法见公式：

表3 前后排采样结果偏差Tab.3 Deviation of front row and back row sampling results

2.2 GC-MS分析与主观评价

首先参照《HJ/T 400车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》和《GB/T,27630—2011乘用车内空气质量评价指南》对车内空气质量进行采样分析，采样结束之后对整车气味按照文章 1.2部分进行气味评价。本文考察的整车覆盖了轿车、SUV、两排座及三排座车，车系覆盖自主品牌、韩系、日系、欧系等不同品牌的整车。

本文主要考察整车内国标规定的“五苯三醛”8项物质。不同物质由于具有特征的官能团，因此具有不同官能团物质会呈现特征的气味。表 4列出了“五苯三醛”物质所对应的特征气味。

表4 气味物质及其特性描述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气味，甲醛、乙醛等醛类物质具有特征刺激性气味。从上述分析可知，对整车气味特性的气味进行主观评价，可以在一定程度上完成对车内的气味成分的解析。对整车进行采样分析之后，由气味评价员参照 1.2部分的气味评价流程对整车气味进行主观评价，并给出气味特性结果。对 GC-MS分析结果和气味主观评价的结果统计如表5所示。

表5 4个车型GC-MS分析和整车气味评价结果汇总Tab.5 Summary of GC-MS analysis of four vehicle models and odor evaluation results

表6 3个车型GC-MS分析和整车气味评价结果汇总Tab.5 Summary of GC-MS analysis of three vehicle models and odor evaluation results

由表 5可以看出，车型 1、2和 4的醛类含量超出国家标准，车型 3的乙苯、二甲苯含量超出国家标准。对照表2之后发现，车型超标的物质对应表2中的特征气味和气味评价员主观评价得到的结果匹配性很高，因此设想可以通过气味评价员主观评价对整车车内气味成分进行解析。后3辆车的GC-MS分析结果和气味主观评价结果如表6所示。由表6可知，通过气味主观评价可以得到车型 1具有较强的芳香气味，因此初步判断车型1的苯系物超标；车型2有较典型的塑料味，因此初步判断车型 2的苯乙烯超标；车型3有刺激性气味，因此初步判断车型3的醛类物质超标。

3 结 论

随着消费者对车内空气质量的要求越来越高，气味问题是消费者进入车内最直接感受到的汽车品质之一，各大整车生产企业、第三方研究机构投入了巨大的人力、物力来改善车内空气气味。基于气味评价员主观评价对整车气味成分进行解析的方法推广，一方面可以通过气味评价员培训和气味评价员评价的开展提高气味评价员团队能力；另一方面，基于气味评价员主观评价对整车气味成分进行解析有利于减小汽车气味质量整改、管控的成本。

［1］ 汽车车内空气的评价规范[S]. T/CMIF 13—2016，2016.

［2］ 车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法 [S]. HJ/T 400—2007，2007.

［3］ 乘用车车内空气评价指南[S]. GB/T 27630—2011，2011.

［4］ 李祚泳，彭荔红. 基于韦伯-费希纳拓广定律的环境空气质量标准[J]. 中国环境监测，2003，16(4)：17-19.