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随着生活水平的提高，汽车在逐渐走进人们生活的同时也带来了一系列引人关注的问题，由于车内的空气环境密闭，有效空间较小，车内空气质量对人体健康安全有着越来越密切的影响。一氧化碳是一种常见的无无味有毒气体，不易被察觉，如何保证车内人员身体安全健康及保障驾驶人的安全驾驶，简单便捷高效地对车内空气环境污染进行有效监测已经成为一个亟需解决的问题。
到2019年底，全国汽车的保有量为2.5亿辆，私家汽车的保有量为2.0亿辆。近几年，汽车的保有量呈现出快速增加的趋势，现代社会人们日常生活、出游与汽车密不相关。生活和工作在汽车的时间，城镇居民的
平均消耗是8%，而司机等在汽车里工作的特种职业是长期生活在汽车里的，每天在车内的时间长达8到12h。由于汽车内部空气环境密封，有效空间较少，对人体健康安全的影响越来愈密切。汽车内空气污染对人体健康的危害，成为当前社会发展的一个不可避免的热点，也引起了社会各界越来越多的关注。在所有汽车内的空气污染中，一氧化碳逐渐成为人体最大的危害因素之一。一氧化碳是无、无味的有毒气体，对人体健康具有极大的安全隐患，在一定浓度下甚至威胁人体的生命安全。如何确保车内人员的身体健康和驾驶者安全，简单方便高效监控车内的空气环境污染，已成为当前急需解决的一个问题。
自20世纪80年代起，全球各界对汽车中的空气污染问题逐渐引起关注，为了准确规范汽车中的污染，各类环保组织和汽车企业采取了一系列的规范措施。2004年7月，我国国家环保总局正式启动了对《车内污染物浓度限值和测量方法》的编制工作，这将成为世界上第一个官方的关于汽车内部污染问题的正式官方标准。本文以分析和测量国外空气污染中一氧化碳的浓度，对车内空气污染中的一氧化碳的研究状况，旨在提供我国现行的研究和标准制定工作参考。
1 汽车内主要的污染气体产生原因
汽车内主要的污染气体产生原因有：汽车零部件、车内装饰材料中所含的有毒有害物质的释放、汽车外界污染物进入车内，以及汽车发动机自身排放的污染物进入车内等三部分。影响汽车内空气污染物浓度的因素主要有：汽车内部环境温度，汽车年龄，有效空气交换速度和通风模式，测定背景环境VOC浓度
以及相对湿度等作为主要影响因素，其影响主要有：这些因素对汽车内的空气污染进行测量是一个困难的，也是不确定的因素。因此，在制定汽车内污染控制国家标准的过程中，必须对汽车受检的温度、湿度和背景环境VOC浓度进行严格的规定。
1.1 汽车装饰物释放出的气体污染及其危害
汽车装饰物释放出的气体污染主要包括整辆车内所需的有机溶剂，辅料，织物，漆料、保温材料和粘合剂等化学组成，这些化学元素挥发释放到车内时，会对汽车空气环境产生污染。污染物以苯，甲苯，甲醛，碳氢化合物等卤代烃产品为主。而且车辆的污染度不同，车龄也不同。新车出产后，由于汽车内部通风不足，汽车内部装潢材料所造成的污染往往要比用车前更严重。一般而言，汽车内部污染物浓度随着使用汽车时间的增长而降低，因此，在比较内饰材料造成的车辆污染时，应严格确定车龄。
1.2 车外污染物进入车内
车外污染物以碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物和颗粒性污染为主。这种汽车内部的污染在交通拥堵的情况下尤其明显。在这些污染物中，一氧化碳对人体的健康安全有着尤其显著的威胁和影响。一氧化碳毒性强烈，但由于其无、无味、无臭的特性，往往不易被人们发觉，长期接触较低浓度一氧化碳可引起慢性中毒，并对心血管、神经系统等有不同程度的影响；高浓度一氧化碳会导致人体中毒，甚至死亡。
1.3 汽车自身燃烧产物形成的VOC车内污染气体及其危害
VOC污染通常指在常温条件下，碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物、微生物、苯、烯烃、芳香烃等易挥发的有机化合物。汽车自身排放的污染物是通过汽车的排气管，曲轴箱和燃料蒸发等手段进入汽车，或长时间使用后风道的汽车空调所积累的污染。污染物以碳氢化合物，一氧化碳，氮氧化物，微生物，苯烃，烯烃和芳香烷为主。挥发性VOC的危害明显，当浓度超过一定程度、浓度时，人们在短期内会感到头疼、恶心、吐气和四肢无力；严重的可引起抽搐、昏厥以及记忆减退。VOC 对人体的肝、肾、大脑及神经系统有损害，对人的健康影响以刺激性眼睛及呼吸道、使皮肤过敏等主要，引起头痛、咽疼和乏力等症状。
2 密闭车内一氧化碳气体污染检测手段
2.1 半导体气敏传感器
半导体敏感传感器利用半导体表面的气体氧化和还原作用产生了敏感器件的阻值变化。当半导体装置升温加热到一个相对稳定的状态，此时气体被吸引附着在了半导体的表面，它们内部的分子通过在物体表面进行自由地分散，在这期间会逐渐失去运动能量。在这之后，一部分分子通过运动被蒸发，剩下的残留的分子也因产生了热分解，在化学吸附处最终被吸收。由于在半导体功函数小于吸附分子时，这些吸附分子就会从器体中进行夺走电子的行为，从而转换为负离子进行吸附，最终会在半导体表面生成相应
的电荷层。
气体敏感材料对环境气氛中某些氧化性的气体，还原气或有机溶剂的蒸汽非常敏感，这些气体对材料表面的吸附和脱离会引起电学特性(如电阻率)明显变化，从而起到报警作用。这些材料应具备：稳定性，对可燃气的危险度和有害气体的不容许浓度应能迅速
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发出指示，对特定的气体具有选择性，反应速度快，具有高度的可复制性，使用寿命长，相应的消耗功率低，小型可量产品廉价等。2.2 利用MQ7气体传感器对一氧化碳气体进行检测
MQ-7气体传感器是以一种采用低温清洗高温加热循环方法进行空气探测的传感器，能够对空气中含有
的一氧化碳进行浓度的高温检测。其中，由于传感器的电导率数值密度会随着探测空气中碳浓度值的增大而增大，所以可以在高温条件对不含杂散物的低温气体进行高温清洁。MQ-7传感器有高敏度，能够探测含有一氧化碳的各种气体，具有长时
间使用和稳定的优势，是一种低成本高效传感器，适用于多种应用。
图1 MQ传感器典型的温度、湿度特征曲线
图1所示为受温度、湿度影响的典型曲线。图中的纵坐标是传感器的平均电阻率（R s / R o ）。R s 表示在含100ppm 稳态一氧化碳、各种温/湿度条件下的稳态电阻值，R o 则表示在含100ppm 稳态一氧化碳、20℃/65%RH 下的电稳态阻值。其中敏感体功耗（PS ）值可用于下式计算：
传感器电阻（RS
），可用下式计算：
图2 敏感度特性曲线图3 响应度恢复曲线
传感器的敏感性特征曲线，代表了这个传感器处在不同浓度一氧化碳环境中，与其相对应的VRL 值。响应度恢复曲线表示了该传感器在先被放置在第一个检测的氛围下，然后把传感器转移到第二个氛围中，在这个过程中传感器的VRL 值存在不同的变化程度。MQ-7元件的性能长期稳定性，表明MQ-7
元件存在一定时间内的高度稳定性。
图4 MQ-7传感器的基本测试电路
图5所示是MQ-7传感器的基本测试电路。由于该传感器在电路测试过程中需要施加两个电压，分别是加
热器电压（VH ）以及测试电压（VC ）。其中VH 可用直流电源或交流电源，主要为了提供了特定的工作温度条件给传感器，VH 在传感器检测一氧化碳的过程中应保证其
汽车装潢处在1.5V ±0.1V 的低电压状态。VRL 是传感器串联的负载电阻（RL ）上的电压。Vc 是指为测试负荷电阻提供直流电压的测试器，必须确保直流电源的使用。同时，为了极大地改善传感器使用的环境，传感器实室采用了活性炭过滤层，将传感器与外部环境区分开来。加热设备的应用提供了各种气敏电子元件的加热，以便正常工作。
对于储存在MQ-7半导体气敏传感器的环境，必须避免暴露在易被
腐化的气体中，如H2S 、SOX 、Cl2、HCl ，这些环境下的传感器发生腐蚀或造成不可逆的损害，从而导致敏感材料性能不可逆地恶化。在日常存储中，应尽量避免凝结水，长期暴露在高温、高湿或污染的环境中，并且由于传感器长时间储存不能通电，其电阻产生了可逆漂移，这与储存环境的影响有关。传感器应将不含挥发性硅化物的密封袋中保存。长期存储的传感器，需要更长时间通电以达到稳定的目标。mq7半导体气敏感器存储时间不超过六个月，老化期推荐在168h 以下。
科技时代的高速发展促进了现代社会的进步，但在享受现代科技便捷的同时也应该时刻注意其对人体健康的影响。由于汽车车内污染物种类繁多，并且会随着车内装饰材料的不同而产生不同的污染，同时由于新出厂的汽车也存在通风不足的原因，因此合理控
制汽车内饰以及保障车内具有良好的通风条件是降低污染物带来风险的重要措施之一。汽车车内污染存在对人体有着相应的健康安全隐患，本文通过解析汽车内空气污染的产生原因及其安全隐患，通过利用半导体气敏传感器对车内空气污染物之一的一氧化碳气体进行检测的描述与说明，以期达到对于相类似的车内空气污染物进行简单方便快捷检测的目的。
基金项目：2019年广东海洋大学寸金学院大学生创新创业创新训练项目（2020CJXYDCZD01）；2020年“攀登计划”广东海洋大学寸
金学院大学生科技创新培育专项资金（CJXYPDJHB202019）。
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