徐立恒,張 明,徐 茜

(中國(guó)計(jì)量學(xué)院質(zhì)量與安全工程學(xué)院,浙 江 杭州 310018)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,汽車已經(jīng)逐漸進(jìn)入家庭.城市的不斷擴(kuò)展及城市人群出行方式的改變,私人汽車成了越來(lái)越多人的代步工具,人們?cè)谲噧?nèi)度過(guò)的時(shí)間也越來(lái)越長(zhǎng),車內(nèi)微環(huán)境的空氣污染及其對(duì)健康的影響受到了人們普遍的關(guān)注.Tonkelaar指出[1],無(wú)論在城鎮(zhèn)道路還是高速路上,汽車內(nèi)的空氣污染是離公路50～100 m處污染的18倍.Chan等[2]研究發(fā)現(xiàn)出租車內(nèi)苯系物濃度明顯高于公交車和地鐵.Marion等[3]發(fā)現(xiàn)新車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)污染物的濃度比舊車高4倍.Som等[4]研究發(fā)現(xiàn)燃油中苯的含量、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的類型均會(huì)顯著影響車內(nèi)空氣中苯的污染情況.近幾年開(kāi)始對(duì)車內(nèi)空氣污染情況進(jìn)行調(diào)查研究,2004年[5],中國(guó)科協(xié)工程學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)汽車環(huán)境專業(yè)委員會(huì)借用房屋室內(nèi)空氣標(biāo)準(zhǔn),首次對(duì)汽車內(nèi)空氣污染情況進(jìn)行了調(diào)查,結(jié)果顯示93.82%的新車車內(nèi)空氣存在不同程度的污染.2009年,Li等[6]報(bào)道了對(duì)公交車內(nèi)空氣污染情況的調(diào)查結(jié)果,發(fā)現(xiàn)車內(nèi)空氣中苯系物的平均濃度為95.9μg/m3,約為公交車站的2.6倍,對(duì)人體健康的影響不容忽視.

苯系物(包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯等)是一類重要的空氣污染物,對(duì)人體健康危害顯著.其中,苯被國(guó)際腫瘤研究機(jī)構(gòu)歸類為確定的致癌物質(zhì)(A類)[7],而苯、甲苯、二甲苯等會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷人的神經(jīng)系統(tǒng).為此,苯系物成為空氣污染、水體污染、土壤污染等各領(lǐng)域關(guān)注的重要目標(biāo)污染物之一[8,9].家用轎車由于車內(nèi)裝飾材料揮發(fā)、燃油和發(fā)動(dòng)機(jī)釋放等原因,不但汽車尾氣中含有較多的污染物[10],而且車內(nèi)空氣中苯系物污染也較為嚴(yán)重.調(diào)查車內(nèi)空氣中苯系物的污染水平和對(duì)人體健康的影響,對(duì)了解車內(nèi)空氣質(zhì)量狀況,指導(dǎo)人們改變駕乘習(xí)慣,推動(dòng)車內(nèi)空氣污染控制,及制定車內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等,都具有一定的指導(dǎo)意義.

本文對(duì)家用車內(nèi)空氣中重要的苯系物(苯和二甲苯)濃度和污染水平進(jìn)行調(diào)查,了解不同條件對(duì)苯系物濃度水平的影響,并進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的分析,以探討車內(nèi)空氣污染狀況對(duì)人體健康的影響.

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 儀器與試劑

苯、二甲苯及二硫化碳均為分析純?cè)噭灰瑲せ钚蕴窟^(guò)60～80目篩,用于制備活性炭采樣管；ZGQ-150A型恒流大氣采樣器；Agilent 7890A氣相色譜儀,ECD檢測(cè)器,毛細(xì)管色譜柱.

1.2 采 樣

活性炭采樣管(150 mm×6 mm)中裝入200 mg活性炭,兩端用少量玻璃纖維固定,280℃活化1 h后迅速用封口膜封緊采樣管兩端,在干燥器內(nèi)保存?zhèn)溆?采樣時(shí)車輛處于靜止?fàn)顟B(tài),門窗關(guān)閉.采樣點(diǎn)位于前排座椅中心連線的中點(diǎn),呼吸帶高度.采樣流量為0.2 L/min,采樣時(shí)間30 min.記錄采樣時(shí)的溫度和壓力,并將采樣體積換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積.

1.3 樣品的處理與測(cè)定

將采樣管中的活性炭轉(zhuǎn)入具塞刻度試管中,加入5.0 mL二硫化碳,塞緊管塞,經(jīng)超聲波萃取后4000 r/min條件下離心分離5 min.移取上部清液經(jīng)有機(jī)相濾頭過(guò)濾后用氣相色譜儀進(jìn)行測(cè)定.載氣為高純氮?dú)?ECD檢測(cè)器,程序升溫過(guò)程為40℃保持4 min,然后以5℃/min的速率升溫至80℃,保持3 min,升溫速率10℃/min升至120℃,保持5 min.通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)樣品保留時(shí)間對(duì)照進(jìn)行定性,根據(jù)色譜峰高進(jìn)行定量分析.每個(gè)樣品平行分析3次.同時(shí),取一個(gè)未經(jīng)采樣的活性炭采樣管做空白樣品.

2 結(jié)果與討論

2.1 車內(nèi)空氣中苯系物的質(zhì)量濃度

實(shí)驗(yàn)對(duì)采集的家用車內(nèi)空氣樣品中典型的苯系物苯和二甲苯的濃度進(jìn)行了測(cè)定,結(jié)果顯示,車內(nèi)空氣中苯的質(zhì)量濃度為0.115～0.235 mg/m3,平均為0.157 mg/m3；二甲苯的質(zhì)量濃度范圍為0.106～0.248 mg/m3,平均為0.172 mg/m3.

根據(jù)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 18883-2002)的規(guī)定,室內(nèi)空氣中苯的限值為0.11 mg/m3,二甲苯的限值為0.20 mg/m3.對(duì)比發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的全部家用車內(nèi)空氣中苯的質(zhì)量濃度都超過(guò)了室內(nèi)空氣標(biāo)準(zhǔn)的限值,個(gè)別情況甚至達(dá)到了2倍以上,說(shuō)明家用車內(nèi)空氣中苯污染的現(xiàn)象非常普遍.實(shí)驗(yàn)檢測(cè)車輛空氣中二甲苯的平均質(zhì)量濃度低于空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),但仍有35%的車輛超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值.家用車內(nèi)空氣中苯系物的污染狀況比較嚴(yán)重.

圖1 車內(nèi)空氣樣品中的苯和二甲苯Figure 1 Concentrations of benzene and xylene of in-vehicle air

2.2 車齡對(duì)車內(nèi)空氣中苯系物的影響

汽車投入使用的時(shí)間(即車齡)對(duì)車內(nèi)空氣質(zhì)量狀況影響顯著.將不同車齡的家用車內(nèi)空氣中苯和二甲苯的水平進(jìn)行對(duì)照,結(jié)果如圖2.由圖2可見(jiàn),車內(nèi)空氣中苯和二甲苯的質(zhì)量濃度均隨車齡的增加而逐漸降低,新車的車內(nèi)空氣污染情況最為嚴(yán)重.實(shí)驗(yàn)調(diào)查的車輛中,投入使用3年以上的車輛中苯、甲苯分別為0.144 mg/m3和0.148 mg/m3,而使用1年以內(nèi)的新購(gòu)車輛的車內(nèi)空氣中苯、甲苯高達(dá)0.172 mg/m3和 0.212 mg/m3.車內(nèi)裝飾材料等的揮發(fā)釋放可能是新車內(nèi)空氣中苯系物的主要來(lái)源,隨車齡的增長(zhǎng),裝飾材料中污染物的揮發(fā)逐漸減少,因此其內(nèi)部空氣中的污染物濃度降低.另外,由于汽車的燃油、動(dòng)力系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生一定的苯系物污染,由圖可見(jiàn),家用轎車在使用3年以后車內(nèi)空氣中仍然有較高濃度的苯系物存在,尤其是苯,其質(zhì)量濃度仍顯著高于室內(nèi)空氣標(biāo)準(zhǔn).

圖2 車齡對(duì)車內(nèi)空氣中污染物質(zhì)量濃度的影響Figure 2 Influence of the vehicle age on the contaminants concentration of in-car air

2.3 封閉時(shí)間對(duì)車內(nèi)空氣中苯系物的影響

家用轎車在停止行駛的靜態(tài)時(shí),基本處于門、窗緊閉的封閉狀態(tài).封閉時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)車內(nèi)空氣中苯系物的濃度有一定影響.由圖3可見(jiàn),隨封閉時(shí)間的延長(zhǎng),車內(nèi)空氣中苯和甲苯的質(zhì)量濃度均呈增加的趨勢(shì),分別從封閉2 h以內(nèi)的0.145 mg/m3和0.160 mg/m3增加到4 h以上的0.162 mg/m3和0.176 mg/m3.處于封閉狀態(tài)的轎車沒(méi)有來(lái)自燃油、動(dòng)力系統(tǒng)的污染物新增,但來(lái)自車內(nèi)裝飾材料的揮發(fā)等污染物繼續(xù)向車內(nèi)釋放.封閉狀態(tài)時(shí),車內(nèi)空氣與外界空氣的交換量非常低,不利于車內(nèi)空氣中污染物的擴(kuò)散,因此導(dǎo)致污染物的濃度逐漸增加.影響家用車內(nèi)空氣中苯系物濃度的因素除上述討論的車齡、封閉時(shí)間以外,汽車的型號(hào)、排量、生產(chǎn)廠家、內(nèi)部裝飾材質(zhì)等都會(huì)對(duì)車內(nèi)空氣質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響,為此,需要開(kāi)展大量的研究工作明確各因素對(duì)車內(nèi)空氣的影響情況.

圖3 封閉時(shí)間對(duì)車內(nèi)空氣中污染物濃度的影響Figure 3 Influence of closing period on the contaminants concentration of in-car air

2.4 健康風(fēng)險(xiǎn)分析

當(dāng)人長(zhǎng)期接觸一定濃度水平的苯系物污染時(shí),即使接觸濃度較低,也將會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生一定的損傷.根據(jù)聯(lián)合國(guó)世衛(wèi)組織(WHO)的建議,人體長(zhǎng)期接觸0.13～0.23μg/m3的苯即存在百萬(wàn)分之一的患癌癥的風(fēng)險(xiǎn),這一水平顯著低于我國(guó)目前的室內(nèi)空氣標(biāo)準(zhǔn)(0.11 mg/m3).因此,有必要通過(guò)健康風(fēng)險(xiǎn)分析了解家用車內(nèi)空氣中苯系物對(duì)人體健康可能造成的長(zhǎng)期影響.

2.4.1 致癌風(fēng)險(xiǎn)分析 苯是已知確定的致癌物質(zhì),采用壽命致癌風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算來(lái)評(píng)價(jià)車內(nèi)空氣中苯對(duì)人體造成的長(zhǎng)期影響.根據(jù)美國(guó)EPA的建議,致癌風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算公式為:

式中:R—致癌風(fēng)險(xiǎn)；PF—致癌因子(苯的PF為0.029)；I—慢性攝入量(mg?kg-1?d-1).

其計(jì)算公式為:

式中:C—空氣中的污染物濃度(mg/m3)；IH—攝入速率(m3/h)；ET—暴露時(shí)間(h/d)；EF—暴露頻率(d/y)；90%是人體對(duì)苯的吸收系數(shù)；ED—暴露持續(xù)時(shí)間(y)；BW—代表人的體重(kg)；AT L—代表平均壽命(y).

將公式中各項(xiàng)進(jìn)行簡(jiǎn)化取值,假定人每年有250 d需駕駛或乘坐汽車,每天的乘車時(shí)間1 h,暴露的持續(xù)時(shí)間為50年,壽命根據(jù)杭州市居民的平均壽命男性和女性分別為76.68年和81.17年,平均體重男性和女性分別為65 kg和55 kg,攝入速率取20 m3/d.

經(jīng)計(jì)算,家用車內(nèi)苯污染的濃度水平對(duì)駕乘人員造成的致癌風(fēng)險(xiǎn)男性為2.34×10-5,女性為2.62×10-5.根據(jù)EPA的建議,致癌風(fēng)險(xiǎn)低于百萬(wàn)分之一(1.00×10-6)時(shí)認(rèn)為是可以接受的,而當(dāng)致癌風(fēng)險(xiǎn)高于萬(wàn)分之一(1.00×10-4)則認(rèn)為必須采取一定的措施.由此可知,家用車內(nèi)苯的污染對(duì)駕乘人員存在一定的致癌風(fēng)險(xiǎn).需指出的是,上述計(jì)算過(guò)程中只分析了對(duì)成年人的影響,而對(duì)孩子的影響可能會(huì)更為嚴(yán)重.

2.4.2 非致癌風(fēng)險(xiǎn)分析 非致癌風(fēng)險(xiǎn)通常用危險(xiǎn)系數(shù)(HI)來(lái)衡量暴露于危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)中的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn).危險(xiǎn)系數(shù)的計(jì)算公式為HI=CC/RfC,其中,CC為空氣中污染物濃度；RfC—參考濃度(mg/m3,苯為3×10-2,二甲苯為0.1).

經(jīng)計(jì)算,家用車內(nèi)空氣中苯和二甲苯的濃度水平對(duì)人體造成的非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)分別為5.23和1.72,均顯著大于基準(zhǔn)(HI＜l),表明會(huì)對(duì)人體造成的顯著非致癌健康風(fēng)險(xiǎn).

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)家用車內(nèi)空氣中苯、二甲苯水平的調(diào)查研究,發(fā)現(xiàn)家用車內(nèi)空氣普遍存在苯系物超標(biāo)的現(xiàn)象,尤其是苯的污染現(xiàn)象較為嚴(yán)重.新購(gòu)車輛的內(nèi)部空氣中苯系物的濃度明顯高于使用時(shí)間較長(zhǎng)的車輛,汽車靜態(tài)封閉時(shí)間越長(zhǎng),其車內(nèi)空氣中苯系物的濃度越高,車內(nèi)裝飾材料的釋放是主要的污染源.車內(nèi)空氣中苯污染對(duì)男性和女性駕乘人員造成的致癌風(fēng)險(xiǎn)分別為2.34×10-5和2.62×10-5,高于美國(guó)EPA對(duì)致癌物的控制標(biāo)準(zhǔn)1.0×10-6.車內(nèi)苯和二甲苯的非致癌風(fēng)險(xiǎn)分別為5.23和1.72,均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于基準(zhǔn)值1,會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生顯著影響.為了保障家用汽車駕乘人員的身體健康,有必要采取適當(dāng)?shù)拇胧└纳栖噧?nèi)空氣的質(zhì)量.例如,對(duì)于車齡較短和停放時(shí)間較長(zhǎng)的車輛在駕乘前應(yīng)先開(kāi)窗通風(fēng)一段時(shí)間以迅速降低車內(nèi)空氣中污染物的濃度；在車內(nèi)適當(dāng)放置活性炭等吸附劑等方法也可以改善車內(nèi)空氣的質(zhì)量.

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