吳睿鋒 盛 立 林超友

（海軍裝備研究院 上海 200235）

1 引言

隨著全球船舶數量和噸位的增加，船舶對海洋造成的污染日趨嚴重，人類對海洋環(huán)境的保護也日益重視。作為聯合國制定防止和控制船舶和傾倒引起的海上污染事項方面的航運規(guī)章和標準的“主管國際組織”，國際海事組織（IMO）轄下海上環(huán)境保護委員會已起草并促使通過多份防止船舶污染和保護海洋環(huán)境制度的國際公約，這些公約主要有：《經1978年議定書修訂的1973年國際防止船舶造成污染公約》（MARPOL 73／78公約）、《國際控制船舶有害防污底系統公約（AFS公約）》、《2004年國際船舶壓載水和沉淀物控制與管理公約（BWM公約）》、《2007年內羅畢國際船舶殘骸清除公約》、《2009年香港國際安全和環(huán)保拆船公約》等，覆蓋了國際海事活動的大部分內容和范圍［1］。

目前我國海軍現有艦船防污技術與發(fā)達國家海軍艦船相比，甚至與我國先進民用船舶的防污技術相比，存在著一定差距。海軍艦船的主要污染源為油污水、生活污水、固體垃圾、廢氣排放、壓載水等，面對不斷更新的國際公約，為有效指導艦船裝備的研制和生產，并為艦船出訪、護航等提供保障，環(huán)境友好艦船［2］將是未來海軍艦船發(fā)展的必然趨勢。

2 艦船防污主要技術指標

2.1 油污水

艦船油污水的來源主要是艦船的機艙艙底水。艦船的機艙是船舶動力裝置的艙室，內部裝有各種動力機械和管路系統。艙底水是機艙內各種閥門和管路中漏出的水與機器在運轉時漏出的潤滑油、主副機燃料油以及加油時的溢出油、機械及機艙防滑鐵板洗刷時產生的油污水等混合在一起的含油污水。艙底水中的油通常以三種狀態(tài)存在：浮油，以較大顆粒存在于水中，利用重度差易于從水中分離出來；乳化油，以較小的顆粒懸浮在水中，用一般隔油方法很難將他們分離出來；溶解油，用一般的物理方法分離較困難，不作為油水分離系統處理的重點。

艙底油污水數量與艦船的噸位、主機型式及功率、管系安裝的工藝水平、艉軸管密封方式、船舶航行和停泊狀態(tài)、機艙設備維修保養(yǎng)狀況和船舶的新舊等因素有關，其量值變化很大，難以定量計算［3］。含油污水的泄漏和排放對海洋生物的危害巨大，還可能通過食物鏈影響人類的身體健康，所以在相關的公約和法規(guī)中均要求船舶設置油污水處理裝置—油水分離裝置，否則應設置足夠容積的油污水收集艙，并對油污水艙的艙容進行了規(guī)定，一般來說油污水艙的總容量不得小于船舶載油總量的3%［4］。在非特殊區(qū)域，IMO含油污水排放的主要技術指標與我國GB 3552－1983《船舶污染物排放標準》、GJB 4000－2000《艦船通用規(guī)范》相關要求的對比情況如表1所示。

表1 船舶油污水排放指標

根據MARPOL 73／78公約附則I的規(guī)定，油水分離裝置的基本技術方法是設置單級分離裝置和雙級分離裝置，其中單級分離裝置要保證將含油水的油分濃度處理至100mg／L以下，但由于其油分濃度達不到最新的15mg／L以下的要求，現在這種單級的油水分離裝置已不再生產。為適應新的要求，一般是在第一級的基礎上增加第二級，即雙級分離裝置，雙級分離裝置的第一級要保證處理至100mg／L以下，第二級則從100mg／L處理到15mg／L以下。

2.2 生活污水

海軍艦船生活污水來源基本與民用船舶一致。MARPOL 73／78公約將船舶生活污水定義為廁所、小便池排出的任何形式的廢水和其他廢棄物；醫(yī)務室（含藥房、病房等）的洗面盆、洗澡盆的廢水以及這些處所排水孔的排出物，裝有活畜禽貨處所的排出物；或混有上述排出物的其他廢水。按照所排水的水質不同，船舶生活污水又可分為“黑水”和“灰水”兩種類型?！昂谒笔侵肝廴疚锖枯^高的廁所排水，即糞便污水，“灰水”是指污染較輕的洗滌、廚房、洗衣等污水。按國際公約規(guī)定，黑水要經過處理才能排放。對于灰水的處理雖然還沒有像黑水那樣嚴格而明確的處理限制，但由于灰水特別是廚房廢水的有機污染十分嚴重，也已經引起廣泛關注。

表2 船舶生活污水排放指標

為了防止船舶生活污水污染，在MARPOL 73／78公約的附則IV“防止船舶生活污水污染規(guī)則”第11條對生活污水的排放做出了明確的規(guī)定［4］：船舶在距最近陸地3nmile以外，使用主管機關所認可的設備，排放經粉碎和消毒的生活污水，或在距最近陸地12nmile以外排放未經粉碎和消毒的生活污水。但不論哪種情況，不得將集污艙中貯存的生活污水即刻排光，而應于船舶以不低于4kn的航速航行時，以適當的速率排放，排放速率應經主管機關認可。而在距離最近陸地3nmile以內時，則要求使用主管機關批準的生活污水處理裝置，并且排出的廢液在其周圍水中不產生可見的漂浮固體且不能使水變色。國際海事組織（IMO）海上環(huán)境保護委員會決議MEPC.2（VI）《生活污水處理裝置國際排放標準和性能試驗規(guī)程》中關于污水處理裝置在非特殊區(qū)域的排放標準與我國民用及軍用標準的對比情況如表2所示。

根據國際海事組織（IMO）在 MARPOL 73／78公約附則IV中的規(guī)定，每艘國際航行的營運船舶，必須采用裝設生活污水收集貯存裝置（集污艙）、生活污水粉碎消毒系統或生活污水處理裝置等三種生活污水處理方法之一。而生活污水處理裝置按凈化機理又可分為生物學方法、物理化學方法、加熱濃縮方法、電化學方法和密度差分離方法等，目前船上的生活污水處理裝置多采用生物處理排放方式和物理化學處理排放方式。

2.3 固體垃圾

海軍艦船固體垃圾來源基本與民用船舶一致。依據MARPOL 73／78公約附則V—防止船舶垃圾污染規(guī)則的定義［4］，船舶垃圾是指產生于船舶正常運營期間并需要持續(xù)或定期處理的各種食品、日常用品和工作用品的廢棄物（不包括鮮魚及其各部分）。但 MARPOL 73／78公約其他附則中所定義的就列出的物質（如油類、生活污水、有毒液體物質）除外。船舶垃圾有的漂浮于水面而導致水質惡化，有的沉入溝底對海底棲生物造成影響和破壞，有的則溶解于水而消耗大量的溶解氧，使水生物窒息而死。在垃圾中還存在著大量的病原體、微生物，處理不當會給人體帶來危害。MARPOL 73／78公約附則V對船舶垃圾在海上排放的相關規(guī)定如表3所示。

表3 海上垃圾處理規(guī)則

根據附則V的要求，禁止處理入海的船舶垃圾必須移入港口或裝卸站的垃圾接收設施。締約國的港口和裝卸站應有足夠數量的垃圾接收設施。此外，我國的GB 3552－1983《船舶污染物排放標準》、GJB 4000－2000《艦船通用規(guī)范》對船舶垃圾的排放也有相應的規(guī)定，其內容與MARPOL 73／78公約附則V的要求基本相同，如表4所示。

對船舶垃圾處理的合適程序要根據船舶的條件而定，如船舶類型和大小、營運區(qū)域、船上垃圾處理設備和貯存場所、船主人員數量、航行時間、所靠港口的管理規(guī)章和接收設備?？紤]到不同的處理技術所需的費用，把需要特殊處理的垃圾分揀出來貯存是合理而經濟的。正確的處理方式將會減少對船舶貯存場所的要求，也可使這些貯存的垃圾有效的排放至港口接收設備。目前船舶垃圾的處理一般可分為收集、加工、貯存和排放四個階段。

表4 船舶垃圾排放規(guī)定

2.4 廢氣排放

海軍艦船廢氣污染源主要有消耗臭氧層物質（ODS）、氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）等。MARPOL 73／78公約附則Ⅵ對船舶排放大氣污染物作出了嚴格的規(guī)定［4］，其首次設定了船舶氮氧化物（NOx）和硫氧化物（SOx）的排放指標，禁止非法排放消耗臭氧層物質（2010年之前已在船上配備的除外），并對燃油的硫含量在全球范圍內規(guī)定了最高限量。目前我國的GB 3552－1983《船舶污染物排放標準》、GJB 4000－2000《艦船通用規(guī)范》對廢氣的排放并未做相應的規(guī)定。

NOx排放控制方面，除應急發(fā)電柴油機、救生艇發(fā)動機以及應急設備或裝置使用的柴油機外，根據船舶的建造年份制定了三層控制標準，如表5所示。

表5 NOx排放控制標準

在SOx排放控制方面，船舶使用的任何燃油的含硫量不得超過4.5%。在硫氧化物（SOx）排放控制區(qū)的船舶所使用的任何燃料中，含硫量不得超過1.5%。船舶可使用經主管機關按IMO制訂的導則認可的廢氣凈化系統將船舶的硫氧化物總排放量減少至6.0g／（kW·h）或以下，也可使用其他技術將硫氧化物總排放量限制在同等水平，但是應當經過主管機關依據IMO導則認可。波羅的海區(qū)域、北海區(qū)域（包括英吉利海峽）被指定為硫氧化物（SOx）排放控制區(qū)。從2012年1月l日開始，全球重質燃油的含硫量已從現在的4.5%降低至3.5%，并在2018年之前做出可行性評估，如果通過評估，則到2020年l月1日，將要求全球船用重質燃油的含硫量降低到0.5%。對于硫氧化物（SOx）排放控制區(qū)，從2010年7月l日開始，該區(qū)域船舶所使用的燃油含硫量不得超過1.0%，從2015年l月l日開始不得超過0.1%。

船舶柴油機的排放控制措施分為機內控制（一次控制）和機外控制（二次控制）。機內控制是指在可燃混合氣燃燒之前采取的降低污染物排放的措施，包括了濕法降低NOx技術（燃油乳化、氣缸直接噴水、增壓空氣加濕）、廢氣再循環(huán)技術（EGR）、優(yōu)化柴油機結構參數和運行參數、添加燃油添加劑等。機外控制則是指是在機內控制基礎上，進一步降低排放量，以期滿足附則Ⅵ的要求所采取的措施，包括了選擇性催化還原技術（SCR），廢氣洗滌法等。

2.5 壓載水

艦船壓載水和沉積物的隨意排放會造成有害水生物滋生和病原體傳播，破壞不同海域生物的生態(tài)平衡，嚴重威脅著海洋環(huán)境。因此，在國際海事組織2004年2月13日在倫敦通過了《國際船舶壓載水和沉積物管理與控制公約》［5］，根據船舶建造年份和壓載水量的不同制定了不同管理標準，并將壓載水的處理達標排放作為最終要求。一些國家與地區(qū)還依據自身的管理要求，制定了要求高于公約的實施計劃表。同時對于處理后的壓載水排放指標也給出了具體的約束指標，但同時一些國家與地區(qū)為保護當地海域的海洋環(huán)境。制定了排放指標要求遠高于國際公約要求區(qū)域性指標。表6為國際公約與美國的船舶壓載水處理殺菌標準要求。

表6 壓載水處理排放標準

目前壓載水管理可分為四類：壓載水無排放、壓載水更換、壓載水處理和壓載水隔離。壓載水無排放是指船舶在港口國管轄水域不排放壓載水。壓載水置換常用的方法有三種：逐艙更換法、溢流法和稀釋法，所有這些方法必須依照國際海事組織指南／公約和船舶壓載水管理計劃操作。在可能的情況下，船舶應當在深水區(qū)、公海和離岸盡可能遠的地方進行壓載水置換。具體的應用要求是：船舶在航途中，水深500m以上，距岸超過200nmile或離岸航行超過48h的航程，對在港口水域或沿海打入的壓載水，通過逐一更換法或用3倍于艙容水量注入頂出法更換成大洋海水，來達到減少船舶壓載水傳播外來生物的危險。壓載水處理是指為殺滅、消除壓載水和沉積物內的外來有害生物和病原體，或使其失去繁衍能力而采用的機械、物理、化學成生物方法。機械處理法可通過在加裝或排放過程或兩個過程中都采用過濾法進行，壓載水通過逐漸減少網眼的篩子，或通過“離心分離器”濾渣或者返回海洋，或者貯存到單獨的船艙里。從理論上講許多處理方法都是有效的，如過濾、加熱、氯化或臭氧化處理、紫外照射等等，目前也正在研究采用這些方法來處理壓載水，并取得一定進展，但從實船應用來講，其合理和可行性還需要進一步完善。船舶壓載水隔離是指把壓載水從船上泵到專門的岸上儲罐或其他接收設備中，在把壓載水排放到當地港口水域中或用于其他目的前，在岸上儲罐或其他接受設備中對它們進行有償處理。

3 防污技術指標發(fā)展趨勢

隨著人類對海洋生態(tài)環(huán)境日益重視以及防污技術的飛速發(fā)展，IMO及世界各國關于船舶污染物的排放標準和要求將更加嚴格，而我國的民用和軍用防污技術指標和國外相比存在滯后的現象，部分排放指標偏低，需要加快國際公約的國內化進程以適應國際防污公約的發(fā)展趨勢。目前國際上防污相關技術指標所呈現發(fā)展趨勢如下。

3.1 污染物排放指標越來越嚴格

目前世界各國許多海域和港口都制定了類似于（甚至高于）公約的排放指標，如地中海、馬六甲海峽、澳大利亞的廣大海域、香港維多利亞港、美國阿拉斯加海域均制定了比公約略高的排放指標、標準；還有許多國家的港口及部分特殊海域對船舶油污水、生活污水和固體垃圾已制定并實行了“零排放”的要求；我國逐漸加強了船舶污染物排放的控制，國內港口對駐泊艦船防污染的要求越來越高，《三亞市防治船舶污染水域規(guī)定》就明確要求駐泊海軍艦船生活污水和固體垃圾排放指標必須達到國際公約的要求，并禁止排放含油污水。

3.2 船體結構和防污裝置方面指標越來越重視

隨著船舶技術的日益改善和提高，國際海事也逐漸認識到在船體結構和防污裝置方面所制定的指標不能滿足船舶防污的需要。早在1971年《1954年防止海洋油污國際公約》修正案中提出油船要設置雙底艙，同時對中心艙和翼艙的艙容做出了限制。而在MAPOL 73／78提出了更為嚴格的要求，如一切海上船舶要設置污水艙、油水分離器、油控裝置、油水臨界指示器等裝置。

3.3 防污技術指標的制定對象越來越全面

在防污公約的起草過程中，關于物質適用的范圍發(fā)生了較大的變化。MARPOL 73／78公約先后針對油類污染、控制有毒液體物質污染、海運包裝有害物質污染、船舶生活污水污染、船舶垃圾污染、船舶造成大氣污染進行了防污技術指標的詳細制定；AFS公約和BWM公約分別對有害污底和壓載水有害水生物進行了防污技術標準的制定。目前防污公約所制定的防污技術指標，幾乎涵蓋了大部分船舶污染物質。

3.4 防污技術指標所適用的地域越來越廣泛

除了對12nmile內排放污染物提出要求外，根據1982年聯合國頒布的《聯合國海洋法》，每個國家有200nmile的專屬經濟區(qū)，在該區(qū)域內航行船只必須達到所屬國的環(huán)保法規(guī)要求。2010年1月1日起執(zhí)行的MEPC.159（55）決議規(guī)定，沒有生活污水處理裝置或處理不能達標的船只，要到遠離大陸架、人跡罕至的公海上才允許排放污水。

4 海軍艦船防污技術指標發(fā)展思路

海軍艦船是海洋環(huán)境的污染源之一，在環(huán)境問題越來越受到重視的今天和未來，艦船能否順利執(zhí)行各類航行任務，一個至關重要的制約因素是看其能否滿足各國以及特定海域的環(huán)保要求［6］。雖然國際海事組織制定的防污公約不適用于任何軍艦、海軍輔助船舶，但應保證本國的艦船行為與公約規(guī)定保持基本一致。從加強海洋環(huán)境保護、保障艦船國際航行、推動艦船裝備技術發(fā)展、提高標準規(guī)范水平這四個角度出發(fā)，必須建立健全海軍艦船防污技術指標。

2001年國家修訂發(fā)布《采用國際標準管理辦法》對“采用國際標準”進行明確規(guī)定，是指將國際標準的內容，經過分析研究和試驗驗證，等同或修改轉化為我國標準（包括國家標準、行業(yè)標準、地方標準和企業(yè)標準），并按我國標準審批發(fā)布程序審批發(fā)布。同時，采用國際標準也是我國軍用標準化工作的一項重要政策，GJB 0.1《軍用標準化工作導則 第1部分：軍用標準和指導性技術文件編寫規(guī)定》中要求軍隊采用國際標準的規(guī)則按照GB／T 2000.2《標準化工作指南 第2部分：采用國際標準的規(guī)則》進行。海軍艦船應采取“采用國際防污公約”的方式，而不能直接應用，應強調國際防污指標的國內轉化，以滿足我國艦船作戰(zhàn)使用需求為根本出發(fā)點，以積極采用、作戰(zhàn)為先、分步實施、區(qū)別對待這四項原則為主導，并根據我國艦船基本技術條件等，綜合分析國際防污公約對我國艦船的適用情況，進行必要的補充、修改，使其真正為我軍事技術裝備建設服務。

5 結語

保護海洋環(huán)境、防止海洋污染已成為全世界共同關注的焦點，海軍艦船作為海上船舶的重要組成部分也應制定相關防污技術指標。我們應積極提高艦船防污染技術水平，緊密跟蹤采用國際防污公約，并轉化為適合我國裝備發(fā)展的技術指標，有效指導艦船裝備的研制和生產，在保障艦船出訪、護航的同時，為保護海洋環(huán)境、防止海洋污染貢獻一份力量。

［1］邱奇，陳海清.國際海事防污立法趨勢及影響［J］.水運管理，2010，12（32）：31－33.

［2］趙凱，朱娜，劉艷陽.艦船廢棄物處理技術［J］.船海工程，2010，12（6）：56－59.

［3］陳紹綱.輪機工程手冊［M］.北京：人民交通出版社，1994.

［4］中國船級社.經1978年議定書修訂的1973年國際防止船舶造成污染公約［S］.北京：人民交通出版社，2003.

［5］中國船級社.國際控制船舶有害防污底系統公約［S］.北京：人民交通出版社，2006.

［6］高峰，冷駿.艦船環(huán)保裝備的發(fā)展方向［J］.船海工程，2010，12（39）：13－16.