VOC及 VOI研究结果报告 中国汽车工程研究院股份有限公司 中国 北京 2018.09.04 目 录 CONTENTS 02 VOC 03 VOI 01 研究背景 研究背景 01 48% 52% 12款 11款 A级 测评 B级 SUV 测评 测评 4款 8款 11款 车 型 分 布 48% 52% 合资品牌 12款 自主品牌 11款 车 型 分 布 11款 4款 3款 4款 1款 市 场 覆 盖 率 2018年试验车型市场销量覆盖率 * *： 2018年上半年中国乘用车销量共 1406.65万辆， 2018年试验车型销量共 196.77万，车型销量市 场覆盖度约 14% 20172018已完成车型累计市场销量覆盖率 试 验 设 计 综 合 污 染 同时考虑了最严重污染程度和平均污染物程度 综合指数 级别 评价 0.49 I 清洁 0.500.99 II 未污染 1.001.49 III 轻污染 1.501.99 IV 中污染 2.00 V 重污染 健 康 危 害 健康危害值 健康危害程度 Hza 1 10-6 不存在致癌风险 1 10-6 Hza 1 10-4 致癌风险在可接受的范围内 Hza 1 10-4 致癌风险较高 评价方法考虑了乘员暴露时间、暴露频率、暴露年限、 平均寿命、平均体重、空气呼吸率均值等因素 气 味 评 价 依 据： 6级评价法 气味强度等级 气味强度评分标准描述 1级 无气味，不易感觉到 2级 有气味，可以感觉到轻微强度 3级 有明显气味，可以明显感觉到，中等强度 4级 刺鼻的气味，强度较大 5级 强烈的刺鼻的气味，强度很大 6级 不可忍受的气味 苯 甲醛 长期接触可能致癌、致白血病 长期接触可能致癌、致突变 苯和甲醛是国际癌症研 究中心 （ IARC） 认定 的对人类是一级致癌物 苯和甲醛是美国环保 署 （ US EPA） 认定的 第 I 类致癌物 苯是 世界卫生组织 (WHO)公布的 19种主 要环境致癌物质之一 健 康 危 害 苯 & 甲 醛 VOC 02 图 2 常温、 高温、通风状态下车空气中苯的含量 常温 高温 通风 图 1 车内空气中苯检出情况 常温下苯平均散发量 0.006mg/m3，约为国标限值的 5% 近 20%样车在常温、高温、通风三个阶段均未检出苯 苯 散 发 行 为 表 1 常温、 高温、通风状态下车内空气中 苯的健康危害值常温 高温 通风 图 3 车内空气中苯健康危害程度 常温、高温、通风三个阶段的车内空气中苯对人体的健康危 害均无风险 苯 健 康 危 害 苯健康 危害值 常温 高温 通风 零 26% 21% 61% 10-7 数量级 0% 9% 17% 10-6 数量级 70% 57% 22% 10-5 数量级 4% 13% 0% 10-4 数量级 0% 0% 0% 法规对苯管控严格 现阶段，各车企对苯管控 较严 主要来源：涂料 、 黏合剂相关 标准中已经禁止使用苯 法规对苯管控严格 “ 五苯 ” 沸点从低到高依次为苯 、 甲苯 、 乙苯 、 二甲苯 、 苯乙烯 苯沸点低 易挥发 苯 散 发 行 为 分 析 图 4 常温、 高温、通风状态下车内空气中苯系物的散发量 苯 系 物 散 发 行 为 常温、高温、通风三个阶 段车内甲苯、乙苯、二甲 苯、苯乙烯的散发浓度均 低于国标限值 从浓度均值看车内苯系物散 发量：甲苯和二甲苯高于苯 乙烯和乙苯 苯系物 Rf (mg/m3) 非致癌风险 (常温 均值 ) 非致癌风险 (高温 均值 ) 非致癌风险 (通风 均值 ) 甲苯 5 0.011 0.028 0.004 乙苯 1 0.020 0.058 0.054 二甲苯 0.1 0.540 1.910 0.410 苯乙烯 1 0.012 0.069 0.013 非致癌风险 HI=C/Rf HI 1 有非致癌风险 HI1 无非致癌风险 图 5 常温、 高温、通风下二甲苯非致癌 风险占比 表 2 苯系物的非致癌风险 苯 系 物 非 致 癌 风 险 图 7 常温、 高温、通风状态下车内空气 中甲醛含量 常温 高温 通风 图 6 车内空气中甲醛 健康危害程度 甲醛检出量：高温阶段常温阶段通风阶段 所有样车在常温、高温、通风三个阶段均检出甲醛 甲 醛 散 发 行 为 表 3 高温、通风状态下车内空气中甲醛的健康危害值常温 高温 通风 图 8 车内空气中甲醛健康危害风险 个别样车在常温下对人体健康危害风险大 通风阶段所有样车对人体健康危害风险均可接受 甲 醛 健 康 危 害 甲醛健康危 害值 常温 高温 通风 10-6 数量级 0% 0% 22% 10-5 数量级 91% 0% 78% 10-4 数量级 9% 87% 0% 10-3 数量级 0% 13% 0% VOC单体 的扩散系数与温度的 1.75次方成正 比。温度是影响 VOC散发 的 最主要因素。 材料内部扩散系数 车用材料和乘员舱内空气流动相的边界层化合 物的蒸气压梯度 ，形成 VOC从车内材料向 乘 员舱内空气扩散的推动力， VOC释放量 。 挥发性有机化合物蒸气压 现阶段，高温下甲醛的管控 难度较大甲醛散发与温度并非呈线性 图 9 温度对车内甲醛释放的影响 图 10 高温状态下的采样点温度 甲 醛 散 发 行 为 分 析 图 12 常温、 高温、通风状态下车内空气中乙醛含量 图 11 常温阶段乙醛浓度 与限值比较 常温下， 48%样车乙醛超过现行国标限值，但均未超过 拟修订限值 乙 醛 散 发 行 为 图 13 高温、通风状态下甲醛散发量与常温 状态下甲醛散发量的相对倍数 高温下，大部分样车的 甲醛 散发量是常温下散发量的 5-11倍， 最高相对倍数达 27倍 图 14 高温、通风状态下乙醛散发量与常温 状态下甲醛散发量的相对倍数 高温下，乙醛散发量均在常温散发量的 1.65.3倍之间 醛 类 散 发 行 为 甲醛的 “ 温度敏感性 ” 强于乙醛 VOC单体的扩散系数与环境温度、压力和 单 体自身性质（如：分子量） 有关 ，乙醛 分子 量较甲醛大，其单体扩散系数比甲醛低。 扩散系数与 VOC单体自身性质有关 通风去除乙醛比甲醛更容易 通风阶段初期，甲醛浓度较乙醛高也是该阶 段乙醛浓度低的原因之一。 乙醛 散发速率低于甲醛 图 15 通风 30 min后的采样点温度 40%78% 72%100% 醛 类 散 发 行 为 分 析 图 16 常温、高温、通风三种工况下 丙烯醛的散发浓度 丙烯醛高温状态下更易散发 丙 烯 醛 散 发 行 为 丙烯醛 沸点 较高 丙烯醛的沸点是 52.5oC ， 相比甲醛 （ 沸点 - 19.5oC） 和乙醛 （ 沸点 20.8oC） 更高 ， 丙烯醛在 常温状态下不易散发 ， 而高温阶段 ， 车内空气 温度普遍超过丙烯醛沸点 ， 车内零部件表面温 度更高 ， 加速丙烯醛释放 。 醛类 Rf (mg/m3) 非致癌风险(常温 均值 ) 非致癌风险 (高温 均值 ) 非致癌风险(通风 均值 ) 乙醛 0.009 8.23 24.27 0.64 丙烯醛 0.00002 50.0 530.4 15.2 图 17 常温、 高温、通风下乙醛非致癌 风险占比 图 18 常温、 高温、通风下丙烯醛非致癌 风险占比表 4 醛类的非致癌风险 醛 类 非 致 癌 风 险 图 19 下线时间对某轿车内 VOC和醛酮浓度的影响 图 20 某轿车内 VOC和醛酮化合物随下线时间的衰减对比 VOC 短 期 衰 减 图 21 下线时间对某 SUV内 VOC和醛酮组分浓度的影响 图 22 某 SUV内 VOC和醛酮化合物随下线时间的衰减对比 苯系物的短期衰减强于醛酮组分 苯系物和醛酮组分的释放特性不同 阻隔性 释放 自由 释放 化学性 释放 VOC 短 期 衰 减 图 23 相对湿度对醛酮和 VOC组分 释放量的影响 “空隙竞争 理论 ” 车内发泡材料呈多孔状，孔隙空间中被水分子和 VOC分子所占据，且比例是一定的。 苯系物是多为疏水化 合物 甲醛、乙醛是亲水化 合物 苯系物总 体随着相对湿度 的升高而升高 醛酮方面，有检出的甲醛 和乙醛浓度总体随着相对 湿度的升高略有降低 RH 对 VOC 散 发 的 影 响 VOI 03 材料加工过程 助剂在高聚物成型 过程中，氧气 、 剪 切力等因素，导致 链断裂， 生成气味 小分子 材料处理过程 为了表面效果、耐 磨耗、手感等要求， 内饰件通常需要再 处理，油性处理剂 味道大。 汽车使用过程 由于高分子老化断 链，释放出新的气 味物质，产生气味。 气 味 来 源 图 24 常温、高温下车内气味强度等级 光照后，零部件气味物质挥发加速，车内高分子材料发生氧化降解 、热降解 等化学 反应 ，产生 挥发性小分子 ， 富集后产生异味。 气 味 强 度 评价样车车内气味情况良好 图 25 常温阶段车内气味强度分布图 图 26 高 温阶段车内气味强度分布图 按照 6级评价法对整车车内气味强度等级进行评价 ， 发现常温状态下 ， 样车车内气味强 度普遍在 33.5级之间；高温状态下 ， 样车车内气味强度普遍在 3.54级之间 。 气 味 强 度 气 味 & 综 合 污 染 图 27 常温下的综合污染值 图 28 常温下的车内气味强度 图 29 高 温下的综合污染值 图 30 高 温下的车内气味强度 VOC综合污染值只是影响车内气味强度的因素之一 VOC研究偏重于有机物对人体健康的影响； 气味研究偏重于驾乘人员的感官舒适性（敏 感性） VOC和气味研究重点不同 同一个人对不同气味物质的嗅辨阈值存在数 量级上的差异，部分低剂量高气味强度的化 合物（如含硫有机物、挥发性氨类物质）能 够掩盖 “五苯三醛 ”的气味 嗅辨阈值差异大 气 味 & 综 合 污 染 常温下，除 “五苯三醛 ”，还检出 直链烷烃、支链烷烃、酮类、醛类、酚类、酯类等。 化合物名称 CAS号 分类 健康危害 癸烷 124-18-5 直链烷烃 吸入、口或经皮肤吸收对身体有害。其蒸气或雾对眼睛、皮肤、粘膜和呼吸道有刺激作用。吸入后可引起化学性肺炎、肺水肿。 正十一烷 1120-21-4 直链烷烃 吸入、摄入对身体有害。高浓度的情况下，可使人窒息或因麻 醉作用而死亡。 正十二烷 112-40-3 直链烷烃 吸入、摄入或经皮肤吸收后对身体可能有害，具刺激作用。 正十三烷 629-50-5 直链烷烃 吸入、摄入或经皮肤吸收后对身体有害，具刺激作用。 2,4-二甲基庚烷 2213-23-2 支链烷烃 - 3,7-二甲基癸烷 17312-54-8 支链烷烃 - 3,6-二甲基癸烷 17312-53-7 支链烷烃 - 2,5,6-三甲基辛烷 62016-14-2 支链烷烃 - 3,7-二甲基壬烷 17302-32-8 支链烷烃 - 2,3,8-三甲基癸烷 62238-14-6 支链烷烃 - 4-甲基辛烷 2216-34-4 支链烷烃 - 2,2,4,6,6-五甲基庚烷 13475-82-6 支链烷烃 - 丙酮 67-64-1 酮类 特殊辛辣味 ， 急性中毒主要表现为对中枢神经系统的麻醉作用，出现乏力、恶心、头痛、头晕、易激动。 丁醛 123-72-8 醛类 窒息性气味 ，对眼、呼吸道粘膜及皮肤有强烈刺激性。吸入可 引起喉、支气管的炎症、水肿和痉挛，化学性肺炎，肺水肿， 并出现麻醉作用。 乙酸乙酯 141-78-6 酯类 果香味， 对眼、鼻、咽喉有刺激作用。高浓度吸入可引进行性 麻醉作用，急性肺水肿，肝、肾损害。持续大量吸入，可致呼 吸麻痹。 间羟基联苯 580-51-8 酚类 刺激性气味 环己酮 108-94-1 酮类 泥土气味 ，麻醉和刺激作用 苯酚 108-95-2 酚类 有 特殊臭味和燃烧味 ，常被用作胶水的交联剂 表 5 评价样车（常温）标准规定以外的化合物检出情况及健康危害 车 内 VOC 检 出 物 高温下，除 “五苯三醛 ”和上一页的物质，还检出多种有机化合物，包括 直链烷烃、支链烷烃、 苯的同系物、环烷烃、酯类、醛类等。 表 6 评 价样车（ 高 温）标准规定以外的化合物检出情况及健康危害 化合物名称 CAS号 分类 健康危害 正十六烷 544-76-3 直链烷烃 蒸气对上呼吸道有刺激性，高浓度吸入有刺激作用。液体 直接吸入肺部可引起化学性肺炎。口服有害。对眼和皮肤 有刺激性。 8-甲基十七烷 13287-23-5 支链烷烃 - 7-甲基十五烷 6165-40-8 支链烷烃 - 2-甲基 ,5-乙基辛烷 62016-18-6 支链烷烃 - 10-甲基十九烷 56862-62-5 支链烷烃 - 间三邻苯 92-6-8 苯的同系物 刺激性作用，对眼睛、呼吸道和皮肤有刺激作用。 十氢化萘 91-17-8 环烷烃 散发 樟脑丸味 的气味，对皮肤粘膜有刺激性，有麻醉作用。 吸入后可引进呼吸道刺激、头痛、头晕。液体或高浓度蒸 气对眼有刺激性。 3-乙氧基丙酸乙酯 763-69-9 酯类 刺激眼睛 苯甲醛 100-52-7 醛类 散发 苦杏仁味 ，对眼睛、呼吸道粘膜有一定的刺激作用。由于其挥发性低，其刺激作用不足以引致严重危害。 连三甲苯 526-73-8 苯的同系物 散发 特殊气味 ，蒸气对眼、粘膜和上呼吸道有刺激性。接 触后可引起头痛、头晕、恶心、麻醉作用。可引起皮炎， 属于微毒类。 偏三甲苯 95-63-6 苯的同系物 散发 特殊气味 ，蒸气对眼、粘膜和上呼吸道有刺激性。接 触后可引起头痛、头晕、恶心、麻醉作用。可引起皮炎， 属于微毒类。 车 内 VOC 检 出 物 化学成分 贡献 车内材料 贡献 零部件 贡献 零 部 件 气 味 & 整 车 气 味 最大 ：座椅和顶棚 其次： 地毯和密封圈 最大 ： 醛酮类 其次： 酯类 再次 :苯胺类 最 次 :烷烃类 最大 ： ABS塑料 其次 :部分皮革 变化不显著 : PP树脂和一些泡沫 评价样车车内气味情况良好 + + + 不同零部件使 用的袋子体积 不同 部分零部件的 测试量不是整 车用量 零部件的暴露 表面积也影响 气味强度 气味具有叠加 、 相消 、 协同 、 拮抗等效应 零部件级别的气味评价不能替代整车气味评价 零 部 件 气 味 & 整 车 气 味 研 究 发 现 常温下，管控难度最大的车内挥发性有机化合物是乙醛 甲醛的 “ 温度敏感性 ” 强于乙醛，丙烯醛在高温下易散发 通风对车内乙醛去除效果好， 35%的试验样车通风阶段乙醛未检出 苯系物的短期衰减程度较醛类更显著 VOC综合污染值只是影响车内气味强度的因素之一 零部件级别的气味评价不能替代整车气味评价 一、 VOC散发行为研究 二、 VOI车内气味 研究 建 议 高温下车内醛酮污染较常温下更严重，需关注高温下车内污染物散发 除了具有代表性的 “ 五苯三醛 ” ，车内空气中的 TVOC也 值得 重点关注 进一步提高车内气味评价的客观性（嗅辨员与分析设备相结合）