潘灶林 黃應邦 吳洽兒 陳余海

摘? 要：研究船舶柴油機廢棄排放的危害，敘述現階段全球在船舶柴油機排放問題上的現狀和一些要求。再分析中國在船舶柴油機排放問題上，針對在相關的技術、法律等等方面所做的努力，從而分析得出相應存在的技術難關、法律缺陷等面臨的阻礙，并提出相對應的改善建議。

關鍵詞：船舶 柴油機 排放問題 阻礙

1.前言

如今突出的環(huán)境惡化問題越來越受到人們的重視，特別是新的社會觀念：環(huán)保意識，不斷深入人心，并且得到大家一直的認可。而對于作為海上商業(yè)運營的船舶，各類型柴油機的廢氣排放，有三大人所共知的特點：流動性強、擴散性大、持續(xù)時間長。因此中國船舶柴油機排放的研究，不能脫離國際環(huán)境，獨自閉門造車。

2.船舶柴油機廢棄排放的有害物質

以氣、液、固不同的形態(tài)存在：一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOX）和二氧化硫（SO2）以氣態(tài)存在與大氣中;碳顆粒物的直徑在10到100納米之間，以固態(tài)形式存在;而除了二氧化硫（SO2）外的硫氧化物（SOX）和一些液態(tài)的碳氫化合物，是以液態(tài)形式存在與空氣中。

3.當前國際柴油機排放的現狀

3.1 IMO規(guī)定

3.1.1 IMO規(guī)定的硫氧化物（SOX）和氮氧化物（NOX）限制值

《MARPOL73/78》公約附則VI中規(guī)定，燃料油中的硫（S）不能超過4.5%。當議定書生效后，燃料油中的硫（S）必須小于1.5%，硫氧化物（SOX）在排放的廢氣中不能超過6.0g/（kW·h）。同時強制性規(guī)定，船上必須安裝合格的廢氣處理設備，或者采取有效的技術措施處理硫氧化物（SOX）。

《MARPOL73/78》公約附則VI中規(guī)定，從2000年開始，所有輸出功率大于130kW安裝到船上的柴油機，以及新造或改造后的船舶，氮氧化物（NOX）的排放必須符合相應的標準。

3.1.2 IMO對柴油機排放的目標

IMO對排放的最新要求是，從2020年開始，所有航線上的船舶，不論內河還是海上，硫化物（SOX）限制值要降低到0.5%;氮化物（NOX）的排放限降低到現在排放值的20%，也就是要比現在低80%。

3.1.3 IMO設立排放控制區(qū)

排放控制區(qū)：有硫氧化物（SOX）排放控制區(qū)和氮氧化物（NOX）排放控制區(qū)兩種。這種設定，在1997年開始被收入“防止船舶造成大氣污染規(guī)則”，并成為組成附則Ⅵ的一部分，其中硫氧化物（SOX）排放控制區(qū)成為硫排放控制區(qū)（SECA）。

3.2 美國環(huán)境保護署（CEPA）規(guī)定

據美國環(huán)境保護署（CEPA）最新規(guī)定，凡是在美國注冊的船舶柴油機氣缸掃氣容積在2.5到30dm3之間，有了進一步的排放限制，稱為Tier2，從開始生效現在為止，已經實行了8年。其中二氧化氮（NO2）與IMO制定的Tier1中規(guī)定的限制值相比，少25%到40%。在硫氧化物（SOX）方面，北美參加來了航運業(yè)正面臨環(huán)境控制區(qū)域（ECA），在2012年正式實施。規(guī)定2007年要求使用的柴油硫含量，不能超過0.05%。2012年以后，燃燒此類柴油的船舶，強制要求使用超低硫柴油，含量為0.0015%。

3.3 瑞典環(huán)境保護署規(guī)定

瑞典在認可并執(zhí)行IMO的相關要求下，在1998年，就對行駛在其國內的海域的船，按照其船舶安裝的柴油機排放值（包括硫氧化物（SOX）和氮氧化物（NOX）排放值等），排放值的多少需繳納不同程度的污染稅，如表1。

3.4 歐盟規(guī)定

2012年，歐盟為了保護環(huán)境，通過了一項最新的立法修正案，該立法修正案規(guī)定，凡是航行在歐盟國家海域的所有船舶，將以硫氧化物（SOX）排放標準執(zhí)行。同時決定，航行在其成員國12海里的海域或者?？坎丛谄涑蓡T國港口的船舶，開始施行2008年通過的0.5%的硫氧化物（SOX）排放標準。值得注意的是，波羅地海、北海和英吉利海峽這三個控制區(qū)，2015年后，就要施行0.1%的排放標準。為了符合歐盟議會的各項要求，在過去的2013年，執(zhí)行空氣質量的評審標準是，以徹底換用0.1%的硫化物排放標準，來測試和驗證新的排放標準的可能性。

2014年開始到現在，歐盟議會為進一步保護環(huán)境，嘗試修改船舶關稅，主要是修改船舶柴油機排放的征稅立法。

3.5 船舶氮氧化物排放限制

本應該在2016年生效的《國際防止船舶污染公約》附錄四中Tier III氮氧化物排放限制，由于俄羅斯提出提議，接著波蘭和希臘等5個國家相應和支持這一項提議，生效的時間推遲到2021年。只是以略微多幾票的多數通過了俄羅斯自身的提議，美國在擁有保留推遲生效時間的權利之下，與幾個歐洲國家一同表示反對。同時，一些非政府環(huán)保組織，比如T&E等，他們以自身的立場表示對此決定反對。鑒于此，IMO只能在下一屆的海洋環(huán)境保護委員會會議上重新投票得出決定。

3.6 日本的新技術

被稱為的絕熱發(fā)動機機器的問世，日本方面聲稱，它的二氧化碳（CO2）排放水平將比現有的排放水平低三分之二，氮氧化物（NOX）和灰塵等顆粒物的排放水平將達到新的層次，可以做到幾乎無排出。它還有一項大的改進，理論上的熱效率將達到70%的水平。

通過以上的敘述，國際組織的標準已經在上述的發(fā)達國家得到認可，并且各國依據自身的生產條件，制定了較為嚴格的標準。同時一些新技術已經被發(fā)明創(chuàng)造出來，并且已經得到了實際的運用。

4.當前中國柴油機排放的現狀

4.1 中國船舶行業(yè)的簡況

就按照目前國內國企或者私企擁有的船舶而言，與國際上的船舶相比，在質量方面，船舶的服務年限已經到了老船的時期;在船舶構成方面，集裝箱和油船船占總船舶的比例較小散貨船所占的比例較大;在噸位方面，按照平均來比較，在世界的排名較發(fā)達國家后。這凸顯了我國的船舶，在大型化方面與國際水平差距很大。在專業(yè)化和自動化方面，更是落后于其他國家，而且現在在船舶上使用的關鍵技術，都是依靠進口。

4.2 中國船舶柴油機排放

4.2.1 中國船舶柴油機排放的相關情況

在目前的國際情形之下，中國依舊在造船數量上遙遙領先與世界任何一個國家，是名副其實的建造船舶大國。由于中國境內的河流眾多，其承載的航運資源巨大，需要數量龐大的內河船舶。據有關的權威發(fā)布的數據顯示，中國目前有831030艘各種大小和類型的船舶，可以用于正常生產的港口總量約有3.1萬個，而河流的總航道長約124200千米。因此，在數字背后顯示，中國的船舶動力方面排放非?？捎^，不得不引起人們的注意。據國內的環(huán)境科學院的有關人員透露，繁忙的沿海海運和港口的運作，這些地區(qū)的來自國內外的船舶的廢氣量絕不比內河輕。

據交通運輸部在其官網上發(fā)布的數據顯示，在貫徹實行了“十五”規(guī)劃的節(jié)能減排的措施后，這一個“十五”階段，遠洋船舶的CO2排放量達到驚人的0.4億t。而遠洋船舶的氮氧化物（NOX）占了世界氮氧化物（NOX）總量8000萬噸的三分之一還多一點。

4.2.2 中國船舶柴油機排放的標準

《中華人民共和國大氣污染防治法》該法規(guī)從2000年通過以來，初略的描述，要求船舶的排放中有害物質，不能超過相關規(guī)定的限制值。

GB/T15097-2008《船用柴油機排氣排放污染物測量方法》這是2009年最新開始施行的心標準。此標準對一些臺架測量、測試方法和程序等都有具體的規(guī)定，但是沒有給出具體的上限和下限值。

《船用柴油機氮氧化物排放試驗及檢驗指南》中國是組成IMO成員國的一員，專門有針對性根據《73/78國際防止船舶造成污染公約》附則VI中的規(guī)定，以及依據《船用柴油機氮氧化物排放控制技術規(guī)則》的相關要求，該指南經過一系列的探討和實驗研究之后，得到中國船級社（CCS）批準生效。在該指南上面列出的和指定的方法，都有特定的程序，有些直接采取國外的一些有實踐的使用的方法。

4.2.3中國船舶柴油機排放的一些動態(tài)

柴油機排放的的主要影響因素有兩個：一個是與發(fā)動機相關的工藝水平，二是燃用的燃料油的質量好壞。然而，中國恰好在這兩點上，在管理、研發(fā)和技術等等方面存在巨大的漏洞，以至于還在世界排名的后面。最新有一項數字表明，我國已經在燃料油此加大力度了。該數字是“普通柴油”中的硫物質占得比例從0.4%降到0.035%。這一要求，已經與現在施行的“車用柴油”中的比例一樣。盡管在這樣可喜的情況之下，在船舶中使用的油含硫的比例是“普通柴油”的一百倍。柴油機等發(fā)動機方面，由于自主創(chuàng)新的技術不多，這種能力在企業(yè)和科研部門中都比較薄弱，要開發(fā)新的產品和一些技術都缺乏理論和設備條件。

一些柴油機的排放標準，雖然被我國的一些部門依次的通過并實施，但都沒有強制要求。

面度如今低迷的經濟環(huán)境，一些船舶所有者和管理者，盡可能的做到利益最大化，在船上使用不合格的低品質的燃油，排放的廢氣中污染物，遠不能滿足要求，使排放問題進一步加深。

不得不提的是，據相關的調查和走訪，管理部門對柴油機排放的認識不足，并且政策執(zhí)行不到位。

5.改善柴油機排放問題的理論方法面臨的阻礙

5.1 理論支持

徹底除去船舶柴油機的燃料油中的硫成分，是從源頭上解決硫氧化物（SOX）排放最有力的理論支持。這樣的方法也從是根本上解決了硫氧化物（SOX）生成，所以是一種效果最好的方法?？梢酝ㄟ^對燃油進行脫硫，來達到這一效果。但由于目前的技術限制，用來進行這一操作的設備和程序，不夠先進和太過耗時復雜，成本過高。有待新的設備的研發(fā)出來。也可以通過利用一種方法——水洗，來除去排放物中的硫氧化物（SOX）?？墒沁@一項投資，雖有顯著的，但從整體來說不符合環(huán)保的要求。

由于空氣中含有氮氣（N2），而生成氮氧化物（NOX）目前主要是由于柴油機自身的機構、柴油機運行時動態(tài)的燃燒過程和柴油機工作時的外部環(huán)境，以及柴油機運行相關的一系列輔助系統和設備的工作狀態(tài)有關。因此，要控制氮氧化物（NOX）排放，是一項系統的工程。無論哪一個因素，都足以把其它先進的設備共用，不能夠得以全面的發(fā)揮，進而導致不能減輕氮氧化物（NOX）的排放。

5.2 實用技術

電子調速器系統、SCR技術、EGR技術、氣體燃料技術、排氣再循環(huán)、高壓共軌噴射、選擇性催化還原器、排氣再循環(huán)、柴油機顆粒捕集器和EGR技術等等是一些比較常用的實用技術。

6.關于改進柴油機排放問題的一些建議

各個省市在制定行業(yè)標準方面，應該設立一套合理的信息互享與溝通的系統。成立一些專家機構，以及政府辦事機構，以最快的反應速度，收集和應對理論與實踐中出現的各種問題，跟進國際最新的技術，進行研究。同時，及時的對國內的相關標準或者技術，展開最新的探討和研究，以便適應最新的世界行情。

除了省市，所有的相關企業(yè)，應該自覺地或者在政府的鼓勵與獎懲之下，積極參與政府參加的各項研究。在企業(yè)和省市中，參與相關柴油機排放工作的人員之間，應該建立一定的培訓計劃、淘汰制度和國際交流機制。以便于這些人員了解最新的行業(yè)知識、能夠保持最強的活力。同時與國際人員交流，培養(yǎng)他們的全球化視角，提高他們的國際競爭力。

在柴油機的生產和研發(fā)上，國家應該投入一些資金，設立一些柴油機排放的研發(fā)和開發(fā)項目，用于實際考驗各個企業(yè)的能力，以避免各種形式的評估。

對于船舶的燃料油，應該建立一套網上公示的系統，以便于對各個船舶柴油機燃料油供應商的及時了解。

關于人才，國家應該重視學校人才的實踐和理論教學，培養(yǎng)自己人才資源。

7. 結論

本研究了國外各國的法律法規(guī)和先進技術、國內法律法規(guī)和巨大需求下的落后技術和改善排放問題的理論阻礙，這方面綜合分析得出，中國船舶柴油機排放面臨巨大的障礙。

基金項目：農業(yè)農村部漁業(yè)安全生產管理項目（171721301124112041-01，171721301124112041-02）;農業(yè)農村部南海漁業(yè)安全應急處置與對策研究（02011020191111）;農業(yè)農村部外海漁業(yè)開發(fā)重點實驗室2018年度開放基金課題（LOF 2018-05）.

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