我國船舶港口空氣污染防治現(xiàn)狀及展望

馬 冬 丁 焰 尹 航 黃志輝 王宏麗

(中國環(huán)境科學(xué)研究院機動車排污監(jiān)控中心，北京 100101)

引言

當(dāng)前，我國大氣環(huán)境污染形勢嚴峻，灰霾現(xiàn)象頻發(fā)。2014年6月，環(huán)境保護部發(fā)布的《2013 中國環(huán)境狀況公報》［1］顯示，2013年全國74 個新標準監(jiān)測實施第一階段城市環(huán)境空氣質(zhì)量達標城市比例僅為4.1%，其中氮氧化物(NOx)和顆粒物(PM)濃度超標嚴重。2013年全國平均霾日數(shù)為35.9 天，比上年增加18.3天，為1961年以來最多?；姻策^程呈現(xiàn)出污染范圍廣、持續(xù)時間長、污染程度嚴重、污染物濃度累積迅速等特點，且污染過程中首要污染物均以PM2.5為主。

隨著我國經(jīng)濟的快速增長，航運業(yè)取得了長足發(fā)展。2014年5月，交通運輸部發(fā)布的《2013年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》［2］顯示，2013年全國擁有水上運輸船舶17.26 萬艘，全年港口完成貨物吞吐量達到117.67 億噸，連續(xù)多年位居世界首位。由于目前我國船舶港口污染防治水平落后，空氣污染形勢日趨嚴重，尤其是長三角、珠三角和京津冀等沿海沿江地區(qū)，船舶港口排放已成為大氣污染的重要來源之一。2013年9月國務(wù)院發(fā)布的《大氣污染防治行動計劃》，對全國總體空氣質(zhì)量，尤其是京津冀、長三角、珠三角等重點區(qū)域空氣質(zhì)量提出了明確要求，同時提出要開展船舶港口的污染防治工作，減少污染物排放。本文通過對我國船舶港口空氣污染防治現(xiàn)狀進行研究，總結(jié)歸納我國船舶港口空氣污染防治面臨的相關(guān)問題，并對未來船舶港口空氣污染防治提出了建議。

1 污染防治現(xiàn)狀

1.1 船舶

1.1.1 船舶排放現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟的快速增長，航運業(yè)取得了長足發(fā)展。根據(jù)交通運輸部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截止2013年底，全國擁有水上運輸船舶17.26 萬艘，同比減少3.4%;凈載重量24401.03 萬噸，同比增長6.8%，如圖1 所示。

圖1 全國水上運輸船舶發(fā)展趨勢

與世界船舶構(gòu)成相比，我國貨運船舶結(jié)構(gòu)存在著比較明顯的缺陷，如散貨船比例相對較高、集裝箱船比例相對偏低、船舶平均噸位小、平均船齡較老等，船舶的大型化、集裝箱化與國際水平相比還存在較大差距［3］，我國沿海貨運船舶結(jié)構(gòu)如表1 所示。

目前，我國尚未建立全國性的船舶港口排放清單，但從地方開展的研究來看，船舶排放已經(jīng)成為沿海沿江城市的重要污染來源。上海市研究結(jié)果顯示［4］，2010年船舶對本市主要污染物總量的貢獻主要集中在二氧化硫(SO2)和NOx，分別為12.4%和11.6%，對全市細顆粒物(PM2.5)的貢獻也達到5.6%，其中又以遠洋船舶為甚，PM2.5、SO2、NOx 排放量對全市的貢獻分別為5.0%、12.0%和8.2%。

表1 我國沿海貨運船舶結(jié)構(gòu)

2014年3月，香港環(huán)境保護署發(fā)布2012年度香港空氣污染物排放清單［5］，指出水上運輸SO2、NOx、可吸入懸浮粒子(RSP)及微細懸浮粒子(FSP)排放分擔(dān)率分別達到50%、32%、37%及43%，已成為城市污染最大的排放源。2012年度香港各空氣污染物排放量及分布情況如圖2 所示。

圖2 香港空氣污染物排放清單

1.1.2 相關(guān)標準、技術(shù)、政策

船舶對大氣的污染主要來自于船用發(fā)動機尾氣排放的一氧化碳(CO)、碳氫(HC)、NOx、SO2、PM 等，船舶所使用的消耗臭氧物質(zhì)，船上所載貨物所產(chǎn)生的揮發(fā)性有機化合物(VOCs)。船舶污染防治主要從標準、技術(shù)及政策三個層面分別采取措施。

在標準層面，目前針對船舶污染物排放的標準比較少，主要包括GB3552－83《船舶污染物排放標準》、GB 20891－2014《非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法(中國第三、四階段)》等。《船舶污染物排放標準》僅對生活污水及含油污水的排放物做了規(guī)定;《非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法(中國第三、四階段)》適用于小于37kW的船舶柴油機，對于功率更大的船用柴油機(37kW 以上)，尚無排放控制要求。

此外國家質(zhì)檢總局還發(fā)布了2 項測量方法標準和1項排氣煙度限值標準，但均未強制實施;中國船級社發(fā)布了1 項《船用柴油機氮氧化物排放試驗及檢驗指南》，見表2。

表2 船舶發(fā)動機排氣污染物排放相關(guān)標準

2014年7月7日，環(huán)境保護部對國家強制性標準《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)》公開征求意見［6］，該標準適用范圍包括內(nèi)河船、沿海船、江海直達船和海峽(渡)船等，功率≥37kW 的柴油發(fā)動機，計劃于2017年1月1日起實施第一階段限值標準;2020年1月1日起實施第二階段限值標準。污染物控制項目包括:CO、HC、NOx、PM 等。技術(shù)內(nèi)容主要采用歐盟(EU)指令97/68/EC(截止到修訂版2004/26/EC)《關(guān)于協(xié)調(diào)各成員國采取措施防治非道路移動機械用壓燃式發(fā)動機氣態(tài)污染物和顆粒物排放的法律》的有關(guān)船用發(fā)動機的相關(guān)規(guī)定，第二階段排放限值要求及對船機大修后的要求參照美國EPA 法規(guī)40 CFR PART 94《壓燃式船用發(fā)動機排放控制》中的相關(guān)規(guī)定。該標準將適用于船舶發(fā)動機的型式核準、生產(chǎn)一致性檢查等。

我國作為國際海事組織(IMO)締約國成員之一，嚴格執(zhí)行MARPOL 公約附則Ⅵ的規(guī)定，實施針對船舶氮氧化物排放限值標準。2011年，中國船級社(CCS)在《船用柴油機氮氧化物排放試驗及檢驗指南》(2000)的基礎(chǔ)上，結(jié)合IMO 2008年新修訂的MARPOL 公約附則Ⅵ《防止船舶造成空氣污染規(guī)則》第13 條、《船用柴油機氮氧化物排放控制技術(shù)規(guī)則》、ISO8178－1:2006、GB/T 15097－2008 及業(yè)界反饋，發(fā)布了《船用柴油機氮氧化物排放試驗及檢驗指南》(2011)，為船用柴油機污染防治提供了指導(dǎo)。

技術(shù)層面，目前防治船舶污染大氣的技術(shù)主要包括建立船舶大氣污染物排放清單、船舶主機的排放控制技術(shù)、船舶能效管理計劃、船舶利用LNG 燃料技術(shù)等。建立船舶大氣污染物排放清單是控制船舶大氣污染物排放的基礎(chǔ)工作，目前，廣東省、江蘇省、上海港、天津港均開展了船舶大氣污染物排放清單研究工作。船舶主機的排放控制技術(shù)包括電子控制技術(shù)、尾氣凈化技術(shù)、乳化燃燒技術(shù)、催化燃燒技術(shù)、脫硫裝置等，這些技術(shù)在國內(nèi)得到了較好的應(yīng)用。中國航運企業(yè)在中國船級社的組織下開展了船舶能效管理計劃，提高了船舶能源利用效率，從而減少大氣污染物的排放。

在政策層面，交通運輸部積極推行綠色船舶計劃，中國船級社相繼推出的《綠色船舶規(guī)范》、《船舶能效管理認證規(guī)范》、《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》等技術(shù)指導(dǎo)文件，有力推動了中國綠色船舶的進程，有助于減少船舶大氣污染物的排放。此外，交通運輸部在2011年制定了“十二五”水運節(jié)能減排總體推進實施方案，提出了制定營運船舶節(jié)能減排準入與退出管理辦法、開展鼓勵靠港船舶使用岸電相關(guān)政策研究、試點應(yīng)用油碼頭油氣回收再利用技術(shù)等有利于減少船舶大氣污染物排放的控制措施。

1.2 港口

1.2.1 港口排放現(xiàn)狀

根據(jù)交通運輸部統(tǒng)計，2013年全年全國港口完成貨物吞吐量117.67 億噸，比上年增長9.2%。其中，沿海港口完成75.61 億噸，內(nèi)河港口完成42.06 億噸，分別增長9.9%和7.9%，如圖3 所示。全國港口完成旅客吞吐量1.85 億人，比上年下降4.8%。其中，沿海港口完成0.78 億人，內(nèi)河港口完成1.07 億人，分別下降1.2%和下降7.3%。

圖3 全國港口貨物吞吐量發(fā)展趨勢

全國港口擁有生產(chǎn)用碼頭泊位31760 個，有萬噸級及以上泊位2001 個。港口貨物吞吐量3 億噸以上的港口數(shù)量達到10 個，集裝箱吞吐量500 萬標箱以上的港口數(shù)量共11 個。全國港口貨物吞吐量排名如圖4 所示。

圖4 全國港口貨物吞吐量排名

港區(qū)及船舶空氣污染物的排放主要來自于船舶航行中以及進出港、靠離泊、錨泊時的船舶發(fā)動機尾氣、進出港車輛發(fā)動機尾氣、以燃油為動力的裝卸運輸機械尾氣、煤炭礦石等干散貨在裝卸儲運過程中的產(chǎn)塵、石油及化工品等液體散貨在裝卸儲運過程中的有毒有害氣體及其光化學(xué)反應(yīng)二次產(chǎn)物、以及碼頭施工揚塵等，其特征污染物主要包括:NOx、SOx、VOCs、液體化工蒸汽、CH4、CO、CO2、O3、TSP、PM10、PM2.5等。

盡管各類碼頭泊位空氣污染物的排放源、特征污染物以及發(fā)生量不盡相同，其空氣污染問題以及防治對策與具體碼頭類型及周邊環(huán)境密切相關(guān)，具有特殊性，但由于多數(shù)港口通常都規(guī)劃建設(shè)了各類碼頭泊位，因此，港口所面臨的經(jīng)綜合疊加的空氣環(huán)境問題以及防治對策體系又具有相似性和可比性。經(jīng)采用港口總體規(guī)劃環(huán)境影響評價相關(guān)成果推算，2011年港區(qū)SO2、NO2、粉塵、VOCs 排放量分別達到12.7 萬噸、14.6 萬噸、116 萬噸和32 萬噸［7］。

1.2.2 相關(guān)標準、技術(shù)、政策

目前，我國已發(fā)布的有關(guān)港口環(huán)境保護方面的標準主要側(cè)重港口粉塵的監(jiān)測和礦石風(fēng)塵濃度控制(JT 2014－1990《港口粉塵濃度測定方法》、JT 2015－1990《港口煤炭作業(yè)除塵用水水質(zhì)標準》、JT 464－2001《港口礦石粉塵濃度控制指標及測試方法》等)、港口噪聲測量(GB 4964－1985《內(nèi)河航道及港口內(nèi)船舶輻射噪聲的測量》)、港口建設(shè)環(huán)境影響評價(JTJ/T 226－1997《港口建設(shè)項目環(huán)境影響評價規(guī)范》、JTJ 231－1994《港口工程環(huán)境保護設(shè)計規(guī)范》)以及港口溢油應(yīng)急設(shè)備配備要求(JT/T 451－2001《港口溢油應(yīng)急設(shè)備配備要求》)等方面。隨著綠色港口的發(fā)展，2013年6月我國制定了綠色港口等級評價標準(JTS/T105－4－2013《綠色港口等級評價標準》)。在標準方面，還缺乏對港口設(shè)備及在港船舶空氣污染方面的控制。

目前，我國港口采取的降低港口環(huán)境污染技術(shù)主要針對船舶、運輸車輛及裝卸機械等。對于靠港船舶使用岸電。對于運輸車輛采用液化天氣(LNG)動力拖掛車、集裝箱拖掛車全場調(diào)度系統(tǒng)等。對于裝卸機械采用集裝箱門式起重機“油改電”，帶式輸送機“減電機”運行，輪胎式集裝箱門式起重機采用根據(jù)負載控制柴油機轉(zhuǎn)速技術(shù)，起重機采用勢能回收或超級電容技術(shù)，起重機采用變頻或直流驅(qū)動技術(shù)等。對于裝卸儲運過程采用港口供電質(zhì)量改進，地源熱泵制冷供熱，半封閉環(huán)保型料棚，防風(fēng)抑塵網(wǎng)，碼頭油氣回收，干霧抑塵等。

發(fā)展低碳綠色港口是我國港口發(fā)展的新趨勢。目前，歐盟、加拿大、美國、德國、澳大利亞等主要發(fā)達國家和地區(qū)都提出并正在建設(shè)綠色港口。建設(shè)綠色港口將成為我國優(yōu)化和轉(zhuǎn)型發(fā)展的主要目標，也是我國港口實現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展的迫切要求?！督煌ㄟ\輸“十二五”發(fā)展規(guī)劃》明確提出建設(shè)綠色交通體系，積極推動綠色港口發(fā)展。目前，大連港、秦皇島港、上海港、唐山港、天津港、青島港、深圳港等港口企業(yè)相繼提出了綠色港口建設(shè)的理念和計劃，并取得了初步成效。

1.3 油品

目前，我國內(nèi)河船舶燃料以普通柴油為主，技術(shù)標準應(yīng)符合GB252－2011《普通柴油》［8］?！镀胀ú裼汀愤m用于拖拉機、內(nèi)燃機車、工程機械、船舶和發(fā)電機組等壓燃式發(fā)動機。自2013年7月1日起，普通柴油硫含量不大于350ppm。但由于油品市場缺乏有效監(jiān)管，實際硫含量普遍較高，平均在2000ppm 以上。除普通柴油外，船用燃油還有三類:一類為船用餾分燃油，另一類為船用渣油或燃料油，再一類為混合油(混合油由輕質(zhì)油和重質(zhì)油按一定的比例混合而成)。目前，我國現(xiàn)行的船用燃料油標準為GB/T 17411－2012《船用燃料油》［9］，該標準為推薦性標準，對船用餾分油硫含量要求在10000～15000ppm 之間，對船用殘渣燃料油硫含量要求在20000～35000ppm 之間。

2012年9月國務(wù)院批復(fù)的《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》中對船用燃料的硫含量提出了要求:“2013年7月1日前，將普通柴油硫含量降低至350ppm 以下;逐步將遠洋船舶用燃料硫含量降低至2000ppm 以下”?！洞皦喝际桨l(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法(中國第一、二階段)》征求意見稿中也指出，標準適用范圍內(nèi)的內(nèi)河船、沿海船、江海直達船和海峽(渡)船等應(yīng)使用符合上應(yīng)使用符合GB252 標準的柴油，不允許使用燃料油。

2 面臨的主要問題

2.1 船舶

國家現(xiàn)在對車輛的尾氣排放給予了足夠的重視，全國各地相繼出臺了機動車排氣污染防治相關(guān)規(guī)定，機動車的尾氣排放得到了較好的控制，但對船舶的污染氣體的排放防治卻相對滯后。主要體現(xiàn)在:

(1)船舶標準制定相對滯后。(2)我國對船舶大氣污染控制僅局限于對新建造船舶，并未針對在用船舶提出大氣污染控制的相關(guān)要求。(3)船舶管理涉及多個部門，缺乏有效銜接。(4)船舶排放基礎(chǔ)研究薄弱。

2.2 港口

我國港口污染防治還沒有建立起系統(tǒng)的污染防治措施，港口基礎(chǔ)設(shè)施落后，岸電、污染物處理等設(shè)施不足，港作機械電氣化水平不高。建立港口排放控制區(qū)(ECA)是實現(xiàn)港口污染防治的重要手段之一。依據(jù)MARPOL 公約(國際防止船舶污染海洋公約)附則VI 的規(guī)定，控制區(qū)內(nèi)燃油硫含量水平自2015年1月1日起必須從目前的10000ppm 下降到1000ppm，非排放控制區(qū)內(nèi)燃油硫含量水平自2020年1月1日起必須從目前的35000ppm 下降到5000ppm。目前世界上已設(shè)有波羅的海、北海、北美及美國加勒比海四大排放控制區(qū)，我國目前還未設(shè)立排放控制區(qū)，船用燃油硫含量水平是國外先進水平的3～6 倍。

2.3 油品

油品質(zhì)量直接影響船舶排放水平。我國境內(nèi)運營船舶使用的燃油包括普通柴油、重柴油及渣油，其中內(nèi)河及沿海船舶主要使用普通柴油，技術(shù)標準應(yīng)符合GB252－2011《普通柴油》。自2013年7月1日起，普通柴油硫含量不大于350ppm。由于油品市場缺乏有效監(jiān)管，品質(zhì)無法保證，平均硫含量水平在2000ppm 左右，直接影響船舶排放水平。遠洋船舶主要使用重柴油及渣油，技術(shù)標準應(yīng)符合GB/T 17411－2012《船用燃料油》，該標準為推薦性標準，沒有強制約束力，平均硫含量水平在35000ppm 以上。由于油品市場缺乏有效監(jiān)管，實際硫含量普遍較高，品質(zhì)無法保證，直接影響船舶二氧化硫及顆粒物排放水平。

3 建 議

為有效降低我國船舶和港口污染，改善區(qū)域空氣質(zhì)量，提出以下建議:

(1)開展排放清單編制工作。建立船舶大氣污染物排放清單是控制船舶大氣污染物排放的基礎(chǔ)工作，目前我國部分地區(qū)已經(jīng)開展相關(guān)研究，尚未建立國家船舶港口排放清單，缺乏系統(tǒng)的、全面的研究，因此，通過測定船舶排放因子，調(diào)查統(tǒng)計船舶保有量、活動水平、技術(shù)狀況等，建立我國船舶港口排放清單，摸清實際排放狀況顯得尤為重要。

(2)加快相關(guān)標準法規(guī)制定。加快制定并實施《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)》標準，開展在用船舶排放標準研究。進一步完善法律和法規(guī)，明確船舶排放控制的監(jiān)管范圍，以及相關(guān)監(jiān)管部門、標準制定部門、生產(chǎn)、銷售及使用者的責(zé)任、權(quán)利和義務(wù)，特別是法律責(zé)任和相應(yīng)的處罰要求。制定相關(guān)經(jīng)濟激勵措施，推動船舶港口節(jié)能減排技術(shù)升級，通過推廣選擇性催化還原裝置(SCR)、顆粒物過濾器(DPF)等后處理裝置、LNG 動力船舶、岸電、泊岸轉(zhuǎn)油、污染物處理等技術(shù)措施，有效降低船舶港口污染物排放水平。

(3)加強環(huán)保型式核準管理。建立船用發(fā)動機排放型式核準制度，加強新生產(chǎn)發(fā)動機環(huán)保生產(chǎn)一致性、在用符合性管理，從源頭上控制船舶污染物排放。目前環(huán)保部已對額定凈功率小于37kW 的船用發(fā)動機進行了型式核準管理，未來應(yīng)將額定凈功率37kw 以上的船舶用發(fā)動機、港作機械發(fā)動機等納入環(huán)保型式核準管理。

(4)開展環(huán)保檢驗及合格標志管理。在機動車環(huán)保檢驗及合格標志管理的基礎(chǔ)上，研究開展船舶、港作機械等環(huán)保檢驗及合格標志管理，逐步將船舶、港作機械等納入到環(huán)保檢驗及合格標志管理系統(tǒng)中。研究制定船舶、港作機械等環(huán)保檢驗方法及限值標準，完善I/M 制度相關(guān)管理規(guī)定，建立環(huán)保檢驗信息監(jiān)管平臺，加強在用船舶、港作機械排放控制。

(5)加強油品監(jiān)管，提升燃油品質(zhì)。嚴格實施GB252－2011《普通柴油》標準，制定船用燃料油國家強制標準，加強油品質(zhì)量監(jiān)管，確保燃油品質(zhì)。未來應(yīng)逐步取消普通柴油，實現(xiàn)車用柴油與普通柴油并軌，實現(xiàn)油品低硫化，有效降低二氧化硫及顆粒物排放。推廣使用LNG 等清潔燃料，加大政府補貼力度，加快建立加氣站等基礎(chǔ)設(shè)施。通過分析全球排放控制區(qū)設(shè)立的現(xiàn)狀及趨勢，研究我國設(shè)立排放控制區(qū)的方案及可行性，并在有條件的地區(qū)開展排放控制區(qū)試點工作，推動船用燃油低硫化。

(6)加強部門間協(xié)調(diào)合作。明確部門分工，加強部

門間協(xié)調(diào)合作，共同加強船舶港口排放控制。對于新生產(chǎn)船舶，環(huán)保部門應(yīng)建立新生產(chǎn)船機排放型式核準制度，交通和農(nóng)業(yè)部門加強船舶初次檢驗，從源頭控制船舶污染物排放。對于在用船舶，環(huán)保部門負責(zé)船舶排放定期檢驗及環(huán)保檢驗標志管理，交通和農(nóng)業(yè)部門負責(zé)船舶排放定期檢驗工作的實施，質(zhì)檢部門負責(zé)對船舶排放定期檢驗機構(gòu)資質(zhì)管理和計量認證管理，財政部門負責(zé)完善相關(guān)經(jīng)濟激勵政策的制定實施。對于船用油品，環(huán)保部門負責(zé)制定船用油品標準，發(fā)改部門負責(zé)理順價格機制，工商質(zhì)監(jiān)部門負責(zé)船用油品質(zhì)量監(jiān)管，商務(wù)部門負責(zé)油品銷售流通監(jiān)管，各部門共同努力，保證油品質(zhì)量，實現(xiàn)油品低硫化發(fā)展。

［1］中華人民共和國環(huán)境保護部．2013 中國環(huán)境狀況公報，2014年06月05日．

［2］中華人民共和國交通運輸部．2013年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報，2014年05月13日．

［3］中華人民共和國交通運輸部．2013年國內(nèi)沿海貨運船舶運力情況分析報告，2014年03月31日．

［4］上海市船舶及港口大氣污染物排放清單研究．2014 船舶港口空氣污染防治國際論壇，2014年02月27日．

［5］中華人民共和國香港特別行政區(qū)環(huán)境保護署．2012年度香港空氣污染物排放清單，2014年03月．

［6］中華人民共和國環(huán)境保護部.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)征求意見稿，2014年07月07日．

［7］喬冰．水路運輸:空氣污染防治與碳排放控制［J］．水運科技，2013(7):22－25．

［8］GB 252－2011，普通柴油［S］．

［9］GB/T 17411－2012，船用燃料油［S］．