常敬州+朱國金+陳浩

摘要：通過對現(xiàn)有研究成果的整理分析，了解我國船舶大氣污染物排放情況，分析其時空排放特征；通過對法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的梳理和總結(jié)，分析當(dāng)前我國海事部門的執(zhí)法權(quán)責(zé)和海事管理的業(yè)務(wù)需求，明確與海事執(zhí)法監(jiān)管相關(guān)的船舶大氣污染監(jiān)測范圍和監(jiān)測內(nèi)容；基于船舶大氣污染物排放特征與監(jiān)督管理需求，提出滿足我國需要的船舶污染監(jiān)測多層指標(biāo)體系。

關(guān)鍵詞：大氣 污染物 排放 監(jiān)視監(jiān)測

0 概述

船舶運輸所帶來的環(huán)境污染問題日益突出。船舶燃燒燃油排放出的氣體對港口大氣環(huán)境的威脅也不容小覷。據(jù)測算，2016年全國船舶二氧化硫排放量約占全國排放總量的8.4%，氮氧化物排放量占11.3%，表明船舶污染已成為我國許多港口城市和內(nèi)河區(qū)域大氣質(zhì)量的主要污染源。在這種背景下，治理船舶污染已成為當(dāng)務(wù)之急，而當(dāng)前我國的船舶污染防治水平與面臨的緊迫形勢和防治壓力不相適應(yīng)，亟需開展對航行于我國水域船舶排放大氣污染物進行監(jiān)視監(jiān)測工作。

針對船舶尾氣中污染物的排放，國家環(huán)境保護部門也將出臺船舶大氣污染物排放控制標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)的實施對控制船舶氮氧化物和顆粒物等污染物的排放具有重要意義。但該標(biāo)準(zhǔn)的實施效果如何保障，需要對船舶排放的污染物進行全面掌握和深入分析。因此，開展船舶大氣污染物排放監(jiān)視監(jiān)測對于保障船舶污染物排放控制標(biāo)準(zhǔn)的有效實施具有重要作用。

1 船舶大氣污染物排放特點分析

為分析我國的船舶大氣污染物排放特征，本研究基于船舶自動識別系統(tǒng)（Automatic Identification System，簡稱AIS）數(shù)據(jù)、勞氏等船舶信息庫數(shù)據(jù)等，利用動力法計算船舶大氣污染物排放清單。研究結(jié)果顯示，以東經(jīng)102～126度、北緯12.6～41.6度為研究范圍，2016年船舶排放的SO2約為110萬噸/年、NOx約為229萬噸/年、PM10約為16萬噸/年、PM2.5約為14萬噸/年，分別占全國污染物排放總量的2%、4%、0.6%和0.7%，詳見表1-1。清單結(jié)果覆蓋航行于我國海域的遠洋船舶、沿海船舶，以及航行于長江等主要內(nèi)河水域的內(nèi)河船舶；覆蓋船舶主機、輔機和鍋爐等不同排放源；覆蓋船舶在巡航、機動和停泊等不同活動狀態(tài)的排放。

從時間分布規(guī)律來看，船舶大氣污染物排放的時間不均勻性較大，每年4～5月和9～10月為船舶排放的高值時段，2月為低值時段。從空間分布規(guī)律來看，污染排放的空間分布與船舶活動的空間分布特征密切相關(guān)，各類污染物的空間分布特征基本一致，渤海水域和東南沿海水域的船舶排放強度較高，特別是長三角地區(qū)為全國船舶排放強度最高的區(qū)域（圖1-1和圖1-2）。從船型分布規(guī)律來看，在不考慮漁船和軍事用途船舶的情況下，集裝箱船的排放占比最高，約占船舶排放總量的50%，其次為散貨船，超過20%，油輪約占10%，上述3種船型共占船舶排放總量的86%以上，各種主要船型的排放分布情況見圖1-3。

2 船舶大氣污染物排放監(jiān)視監(jiān)測需求

控制燃油質(zhì)量是減排船舶排放硫氧化物和顆粒物的有效手段。在我國，對于內(nèi)河船舶和江海直達船而言，應(yīng)當(dāng)遵守2015年修訂的《大氣污染防治法》中“第六十三條 內(nèi)河和江海直達船舶應(yīng)當(dāng)使用符合標(biāo)準(zhǔn)的普通柴油”的要求。對于國內(nèi)行駛的海船而言，根據(jù)《關(guān)于加強船舶燃油質(zhì)量檢測管理有關(guān)事項的通知》（海船舶﹝2012﹞527號）要求，內(nèi)貿(mào)船用燃料油執(zhí)行于2015年發(fā)布修訂后的《船用燃料油》（GB/T17411-2015）。另外，進入我國領(lǐng)海的各國船舶均應(yīng)當(dāng)遵守2015年8月交通運輸部發(fā)布的《珠三角、長三角、環(huán)渤海（京津冀）水域船舶排放控制區(qū)實施方案》，在珠三角、長三角、環(huán)渤海（京津冀）水域分階段實施船舶使用硫含量小于0.5%m/m燃油的要求。對于國際航行船舶而言，根據(jù)《關(guān)于加強船舶燃油質(zhì)量檢測管理有關(guān)事項的通知》（海船舶﹝2012﹞527號）要求，供國際航線的外貿(mào)用燃料油執(zhí)行《石油產(chǎn)品—燃料（F類）-船用燃料油》（ISO8217最新版本）。若MARPOL公約附則VI及其修正案比上述標(biāo)準(zhǔn)更嚴格的，應(yīng)當(dāng)執(zhí)行國際公約的要求。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于2010年表決通過了最新的《船用燃料規(guī)格》（ISO 8217-2010），以適應(yīng)MARPOL公約附則VI修正案的新要求，我國《船用燃料油標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T17411-2012）版本即是在該標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上制定的。國內(nèi)外的法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對各類船用燃油的品質(zhì)均作出了嚴格的規(guī)定，并且隨著社會對于環(huán)境保護的關(guān)注，部分品質(zhì)參數(shù)也有了更高的標(biāo)準(zhǔn)。

控制船舶發(fā)動機性能是減排氮氧化物的重要手段。國際上，MARPOL公約附則VI中明確要求船舶NOx排放量至少降低至文件中所規(guī)定的極限值；當(dāng)船舶位于排放控制區(qū)之內(nèi)時，船舶所使用的引擎應(yīng)符合特定要求。另外，《往復(fù)式內(nèi)燃機排放測量》（ISO8178-4：1996）是世界多個國家普遍采用的船機測量方法標(biāo)準(zhǔn)，針對不同類型的船機規(guī)定了五種測試循環(huán)，但不涉及限值要求。在我國，中國船級社發(fā)布的《船用柴油機氮氧化物排放試驗及檢驗指南》（GD01-2011）是依據(jù)2008年新修訂的MARPOL公約附則VI及《船用柴油機氮氧化物排放控制技術(shù)規(guī)則》（MEPC.177（58）決議）修訂的檢驗標(biāo)準(zhǔn)，補充了直接測量和監(jiān)測方法要求，修訂了NOx排放標(biāo)準(zhǔn)、氣體污染物排放量計算公式、臺架試驗條件等。環(huán)境保護部發(fā)布的《船舶壓燃式發(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法（中國第一、二階段）》填補了我國船舶大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)的空白，規(guī)定了船機排氣污染物排放限值及測量方法，適用于內(nèi)河船、沿海船、江海直達船和海峽（渡）船裝用的第1類和第2類船機的型式核準(zhǔn)、生產(chǎn)一致性檢查和耐久性要求。

國際上現(xiàn)有船舶排放控制區(qū)對于硫氧化物和氮氧化物的控制要求如圖2-1所示。

3 國內(nèi)外排放監(jiān)視監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 監(jiān)視監(jiān)測技術(shù)國外應(yīng)用現(xiàn)狀

美國、歐洲等發(fā)達國家和地區(qū)在船舶排放監(jiān)測方面起步相對較早，美國和歐洲均設(shè)立了船舶排放控制區(qū)，在各自的排放控制區(qū)內(nèi)開展了船舶大氣污染物排放多方位監(jiān)控研究，各國所采用的監(jiān)測方案匯總見表3-1。

便捷式燃油快速檢測在荷蘭應(yīng)用較為成熟，美國和瑞典等國也開始測試快速檢測方法，試用效果較好。荷蘭的船舶檢察人員（即荷蘭港口國監(jiān)督官員）現(xiàn)正使用一種便攜式快檢設(shè)備來篩查船舶燃料的含硫量：當(dāng)含硫量篩查結(jié)果高于0.1%時，需要進行燃油樣品取樣并送實驗室分析其是否超過ECA標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)含硫量篩查結(jié)果高于0.15%時，應(yīng)當(dāng)將船舶扣留。目前得到的快檢結(jié)果和實驗室分析結(jié)果基本一致。美國和瑞典的執(zhí)法人員也開始測試此類便攜式篩查設(shè)備。利用X射線熒光檢測設(shè)備能夠在5分鐘內(nèi)顯示結(jié)果。美國環(huán)境保護署也利用這類設(shè)備在加油設(shè)施上篩查燃油樣本。由于不同廠商生產(chǎn)的快檢設(shè)備的精確度和可行度不同，還需要開展研究和測試選擇應(yīng)使用哪種儀器，并明確判定船舶違規(guī)的臨界值。一套用于檢測燃油含硫量的便攜式X射線熒光檢測儀的價格約為18 000 ～39 500美元。

各國普遍采用了嗅探技術(shù)和光學(xué)遙測技術(shù)，設(shè)備布放地點各有不同，將設(shè)備裝載在陸上、橋梁等固定位置，或搭載在車輛、飛機等移動平臺上均有實踐。

3.2 監(jiān)視監(jiān)測技術(shù)國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

根據(jù)《船舶與港口污染防治專項行動實施方案（2015-2020年）》、《珠三角、長三角、環(huán)渤海（京津冀）水域船舶排放控制區(qū)實施方案》等文件要求，海事管理部門需要對排放控制區(qū)水域內(nèi)停泊、作業(yè)的船舶大氣污染物排放進行監(jiān)管。監(jiān)測因子包括船用燃料油含硫量及尾氣中SOx、NOx、顆粒物。

目前我國以船用燃油抽查和文書檢查為主，執(zhí)法監(jiān)管制度也尚不完善。部分科研院所對可用于船舶大氣污染物排放監(jiān)測監(jiān)管的技術(shù)方法進行了一定的研究，如嘉興市港航管理局和上海海事大學(xué)共同研發(fā)了基于新型NOx和SOx光纖傳感器的內(nèi)河船舶尾氣檢測系統(tǒng)，香港城市大學(xué)研發(fā)了基于互聯(lián)網(wǎng)加紅外遙感技術(shù)的可移動式船舶排放監(jiān)測系統(tǒng)，武漢理工大學(xué)研究了基于AIS/3G終端擴展方法的內(nèi)河船舶污染物排放在線監(jiān)控系統(tǒng)等，但這些技術(shù)多數(shù)仍停留在研究階段，沒有進行實際應(yīng)用。我國尚缺乏系統(tǒng)化的滿足船舶大氣污染物排放現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)體系，無法滿足排放控制區(qū)等防治措施的管理需求。

4 我國排放控制區(qū)監(jiān)視監(jiān)測技術(shù)建議

從目前的研究結(jié)果來看，各類大氣污染物排放監(jiān)測技術(shù)在船舶上的應(yīng)用總體較少，隨著排放控制區(qū)管理需求的出現(xiàn)、公眾對于船舶污染的關(guān)注，美國和歐洲已經(jīng)開始了船舶排放監(jiān)測的嘗試，積累了一定的經(jīng)驗，我國的部分科研機構(gòu)和監(jiān)測設(shè)備企業(yè)也已經(jīng)開始著手進行監(jiān)測裝備在船舶監(jiān)管上的適用性改造，但與發(fā)達國家還有較大差距。

對于各類技術(shù)用于船舶排放監(jiān)管，面臨著一些共性的問題。首先是設(shè)備能否獲得準(zhǔn)確、可靠、穩(wěn)定的監(jiān)測數(shù)據(jù)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的限制因素是否能夠通過設(shè)備的改進加以克服；其次是設(shè)備能否適應(yīng)在港口或航道長時間運行，沿海沿江的高濕、高鹽、強風(fēng)環(huán)境對設(shè)備的影響有待實踐檢驗；第三是因缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，設(shè)備檢測數(shù)據(jù)與燃油含硫量之間的關(guān)系尚無法分析，因此如何為每類設(shè)備科學(xué)設(shè)計使用標(biāo)準(zhǔn)成為一個難題。

考慮到船舶大氣污染物監(jiān)測的特殊性，流動污染源、空間范圍廣、大氣環(huán)境復(fù)雜、水汽含量大，監(jiān)測技術(shù)應(yīng)具備結(jié)果相對可靠、精度相對較高、覆蓋面區(qū)域較大、操作相對簡單、響應(yīng)快速等特點，目前建議優(yōu)先考慮激光雷達、紫外差分（主動式、被動式）、嗅探器（或微型空氣站）、便攜式多氣體檢測儀等裝備。設(shè)備適用于不同的環(huán)境，也各有限制因素，如表4-1所示。

5 結(jié)論與展望

分析了我國船舶大氣污染排放特征，梳理了當(dāng)前船舶大氣污染排放監(jiān)管需求，提出了船舶排放監(jiān)測指標(biāo)體系；系統(tǒng)梳理國內(nèi)外大氣監(jiān)視監(jiān)測技術(shù)的研究和應(yīng)用情況，對多種監(jiān)測技術(shù)裝備開展了船舶大氣監(jiān)測的實船測試，提出了我國船舶大氣污染物排放監(jiān)視監(jiān)測技術(shù)的建議；借鑒國外排放控制區(qū)監(jiān)管機制等其他污染源監(jiān)管機制，提出加強我國排放控制區(qū)監(jiān)管的制度建議。

國外船舶大氣污染物監(jiān)視監(jiān)測技術(shù)（尤其是嗅探器和光學(xué)遙測技術(shù)）已在試點試用，國內(nèi)現(xiàn)有監(jiān)視監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用于船舶大氣污染物監(jiān)測的研究尚處于起步階段，亟須加快推進。

我國剛剛設(shè)立了排放控制區(qū)，積累的工作經(jīng)驗較少，排放控制區(qū)監(jiān)管工作機制不成熟，監(jiān)管手段、數(shù)據(jù)共享、協(xié)調(diào)執(zhí)法等方面仍存在諸多問題。建議基于“初篩-精篩-確定”的逐級篩查模式，完善我國現(xiàn)有的排放控制區(qū)工作指南，建議從加大燃油抽檢力度、加快新技術(shù)設(shè)備應(yīng)用、盡快構(gòu)建聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺、加強執(zhí)法人員培訓(xùn)和從業(yè)人員宣貫等方面推動監(jiān)管機制的完善和落實。

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