周保华 刘成帅 陈蕾 关荣 殷祥刚

摘 要 本文基于国家对乘用车内空气质量限量要求，研究建立了对乘用车内不同内饰部件挥发性有毒有害物质质量安全的风险分析数学模型。通过实验室数据计算结果分析表明，单项目不合格因子和综合风险值两个指标，能够从内饰部件本身质量方面比较客观准确地反映其散发有害物质的安全风险问题，为汽车主机厂进行工艺优化和车内空气质量控制提供可靠的参考数据。

关键词 车内空气质量；内饰部件；安全风险；数学模型

Research of Quality and Safety Assessment Model

for Hazardous Substances Emitted

from Vehicle Interior Parts

ZHOU Bao-Hua¹ LIU Cheng-Shuai² CHEN Lei³

GUAN Rong¹ YIN Xiang-Gang^3*

Abstract This study is conducted based on the national standards for air quality limits in passenger vehicles, and established a mathematical model for risk analysis regarding volatile toxic and harmful substances in various interior components of passenger vehicles. The analysis of laboratory data and computational results indicates that the two indicators of single item nonconformity factor and comprehensive quality and safety risk value objectively and accurately reflects the safety risks associated with the emission of toxic and harmful substances from interior components, offering reliable reference data for process optimization and air quality control in automotive original equipment manufacturers (OEMs).

Keywords air quality in vehicles; interior trim part; security risk; mathematical model

基金项目：海关总署科研项目（2022HK142）

第一作者：周保华（1973—），男，汉族，山东东营人，高级工程师，主要从事机电产品检验工作，E-mail: 13589206635@139.com

通信作者：殷祥刚（1974—），男，汉族，山东泰安人，研究员，主要从事进出口纺织服装检验检测技术、功能纤维材料、数据挖掘技术应用研究工作，E-mail: xgyin2006@126.com

1. 中国海关科学技术研究中心 北京 100026

2. 青岛海关技术中心 青岛 266000

3. 南京海关纺织工业产品检测中心 无锡 214101

1. China Customs Science and Technology Research Center, Beijing 100026

2. Qingdao Customs Technology Center, Qingdao 266000

3. Textile Industry Products Testing Center of Nanjing Customs, Wuxi 214101

随着社会公众的环境意识和自我保护意识不断提高，车内空气污染问题越来越受到社会公众关注。我国发布的国家标准规定了乘用车内空气中苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛和丙烯醛的浓度要求^[1-3]。本文基于某企业内部研发提供的相关汽车内饰部件测试结果，通过研究建立乘用车内饰材料挥发性有机物的综合危害风险评价模型，对乘用车内饰件散发挥发性有毒有害物质的安全风险进行评估，为主机厂进行车内空气质量控制提供参考。

1 试验及限量要求

1.1 汽车内饰部件分类

根据本次汽车内饰部件有害挥发物质量安全风险评价的研究，本文将内饰部件分为仪表板系统、门护板系统、座椅系统、驾驶室内装件系统、内护面系统、密封条及其他共7类，具体分类见表1。

1.2 材料与试剂

高纯氮气（纯度99.999%）；乙腈、甲醇等分离用有机溶剂，国产色谱纯；Tenex管（英国Markes公司）；2,4-二硝基苯肼（2,4-Dinitrophenylhydrazine，DNPH）管（宁波环测实验器材有限公司）。

1.3 仪器与设备

气相色谱-质谱联用仪（GCMS-QP2010，日本岛津公司）；高效液相色谱仪（LC-20ADXR，日本岛津公司）。

1.4 检测方法

本文采用GB/T 39897—2021《车内非金属部件挥发性有机物和醛酮类物质检测方法》中袋式法测定汽车内饰部件中的挥发物，相关测试步骤如下：

（1）样品准备‌：将待测样品放入清洁的采样袋中，确保采样袋本身清洁。

（2）充气‌：向采样袋内充入体积分数50%的高纯氮气，并进行多次充气和排空操作，以确保采样袋内的空气被完全置换。

‌（3）加热‌：将密封的采样袋放入已恒温至65℃的烘箱内，保持2 h时间。

‌（4）气体收集‌：使用Tenax管和DNPH管分别收集挥发性物质。

‌（5）气体分析‌：收集到的气体通过气相色谱-质谱联用仪或高效液相色谱进行分析，测定八种挥发物的浓度。

1.5 限量要求及权重分配

现有研究表明，苯和甲醛作为1类致癌物质对人体伤害的风险最大，乙苯、苯乙烯和乙醛作为2B类可能致癌物质的风险次之，而二甲苯、甲苯和丙烯醛作为3类可疑致癌物质的风险最小^[4-6]。参考现行国家标准GB/T 27630—2011《乘用车内空气质量评价指南》中的限量要求，本文研究汽车内饰部件中各类挥发物质的浓度限量要求和权重见表2。

表2 车内空气中主要挥发物的浓度限量要求

Table 2 Requirements for concentration limits of main volatiles of air in vehicles

2 试验结果及数学模型

2.1 检测结果及归一化

按照1.4检测方法对表1中7类共44种汽车内饰部件样品进行检测，得出苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛及丙烯醛等挥发物的结果数据352组，按照公式（1）计算结果见表3。

(1)

式（1）中，X(Ni) 表示单项物质归一化后数据；M(Ni) 表示单项物质检测原始值（μg/m³）；L(Ni) 表示单项物质对应的限量指标值（μg/m³）。

表3中，若“X(Ni)＜1”，则表示测试样品中该类挥发性物质限量未超过规定要求，该挥发物质量“合格”，否则为“不合格”。

表3 各项目检测结果归一化数据（X(Ni)）

Table 3 Normalized data of testing results for each metric X(Ni)

2.2 数据分析

从表3检测结果中发现，汽车内饰部件挥发物中乙醛的不合格数量最多为36个，其次是苯的不合格数量为24，第三位是甲醛的不合格数量为16个。样品材料A4的不合格挥发物高达7项，不合格物数量占8种挥发物的87.5%；材料A3、F2及H5的不合格挥发物为5项，不合格物数量占8种挥发物的62.5%；仅有材料D1、D4、F5、F8及H7测试8种挥发物的结果全部为合格。

2.3 数学模型建立

本文中汽车内饰部件空气质量风险判定指标包括单项目不合格因子（SIF）和综合风险值（CRV）。

2.3.1 单项目不合格因子

单项目不合格因子按照试验样品中某类挥发物的检测项目不合格数计算，计算见公式（2）。

(2)

式（2）中，SIF为单项目不合格因子；k为某类挥发物的试验样品检测结果中M(Ni) ≥L(Ni)的数量（k≤n）；n为某类挥发物的试验样品数。

SIF表示该类产品检测样品总体合格情况，最大值为“1”，全部检测样品不合格，质量安全风险最高；最小值为“0”，全部检测样品均合格，质量安全风险最低。

2.3.2 综合风险值

综合风险值以每种测试样品全部检测项目结果归一化后X(Ni)值与相应权重乘积之和表示，计算见公式（3）。

(3)

式（3）中，CRV为试验样品的综合风险值；X(Ni)为检测项目归一化后数值；W(Ni)为每种挥发性物质的权重值（%）。

CRV反应产品质量整体状况，值越大，产品的整体质量安全风险越高，产品因挥发物存在的质量安全问题就越严重。

2.4 计算结果及分析

按照公式（2）计算各类产品SIF，结果见表4。从表4计算结果看，各类产品中苯（N1）SIF最大的是A类产品，即汽车内饰部件中的仪表板系统；甲醛（N6）SIF最大的是A类产品和E类产品，即汽车内饰部件中的仪表板系统、内护面系统；C类产品的SIF中只有N7、N8较大，其余均为0，说明汽车内饰部件中座椅系统的挥发物风险最低。

表4 单项目不合格因子（SIF）计算结果

Table 4 Calculation result of single item unqualified factor (SIF)

按照公式（3）计算44种样品的综合风险值，计算结果见表5。从表5计算结果看，44种样品的CRV中D8（组合开关体）最大，高达44.780，其中甲醛（N6）的值超高，超过表2中限量浓度要求的117倍；D6（左遮阳板总成）次之，其中苯（N1）的值也超高，超过表2中限量浓度要求近20倍；B3（左前门护板总成）排第三，其中苯（N1）的值超过限值浓度的10倍；从以上CRV结果分析看，所建立模型计算结果能够反映出原始数据中关键项目指标的特征，即一类致癌高风险物质（苯、甲醛）检测结果越高，该类产品的总体风险越高。

表5 44种样品综合风险值（CRV）计算结果

Table 5 Results of comprehensive risk value calculation

for 44 samples (CRV)

3 结论

本文基于国家对乘用汽车内空气质量限量要求，研究建立了对乘用车内饰部件中有害挥发物的质量安全风险分析数学模型，并提出单项目不合格因子（SIF）和综合风险值（CRV）两个评价指标，得到如下结论：（1）所建立模型计算结果能反映出原始数据中关键项目指标的特征，SIF和CRV能够从内饰部件本身质量方面比较客观反映其散发有害挥发物的安全风险问题，为汽车主机厂进行工艺优化和车内空气质量控制提供可量化的参考数据。（2）内饰部件中因致癌物苯导致风险最大的是仪表板系统，因致癌物甲醛导致风险最大的是仪表板系统、内护面系统，建议主机厂应当加大对内饰部件中这两个项目指标的控制。

综上所述，本文基于实验室检测数据研究建立的汽车内饰部件中有害挥发物的数学模型及评价指标，可以客观反映其质量安全风险问题，为企业对汽车内饰部件质量控制及整车内空气分析提供了参考依据，也有助于企业的高质量发展。

参考文献

[1] GB/T 27630—2011乘用车内空气质量评价指南[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2011.

[2] 熊缨, 梁鸿, 付冬梅.家用轿车内甲醛和总挥发性有机物污染状况调查[J].环境与职业医学, 2010, 27(3): 156-158.

[3] IARC. IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risk to humans[R]. Lyon, France: IARC, 1987.

[4] 徐立恒, 张明, 徐茜.家用车内空气苯系物污染状况及健康风险分析[J].中国计量学院学报, 2010, 21(1): 67-70.

[5] 殷祥刚, 朱文怡, 魏峰, 等. 汽车内饰部件散发VOC的质量分析[J]. 纺织科技进展, 2019, 9: 22-24.

[6] 李力, 江楠, 仇雁翎.新乘用车内空气中的挥发性有机物污染特征及健康风险[J].中国环境监测, 2023, 39(5): 156-164.

表1 7类试验样品分类

Table 1 Classification of 7 types of test samples

注: 表1所列试验样品为企业内部研发分析提供, 非市场采购.