標準與檢測 為中國造船與海洋工程設(shè)施保駕護航

張永剛

中國海洋石油總公司常州涂料化工研究院有限公司 （江蘇 常州 213016）

標準與檢測 為中國造船與海洋工程設(shè)施保駕護航

張永剛

中國海洋石油總公司常州涂料化工研究院有限公司 （江蘇 常州 213016）

針對2項國際拆船公約對船用有害物質(zhì)限量的技術(shù)要求，自主建立了船用產(chǎn)品中15種有害物質(zhì)的檢測方法，獲得了中國船級社（CCS）的檢測機構(gòu)認可證書，實現(xiàn)了從涂料檢測向材料檢測的突破，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。基于項目的研究成果，制定了4項國家標準，為我國在船舶與海洋工程設(shè)施用材料的研發(fā)、生產(chǎn)和使用涉及的相關(guān)檢測提供了技術(shù)支持，提升了服務(wù)行業(yè)、服務(wù)社會的綜合實力。

拆船公約；有害物質(zhì)；標準；船舶；海洋工程設(shè)施

船舶一詞包含的內(nèi)容十分廣泛，依據(jù)中華人民共和國海上交通安全法：船舶為排水或非排水的船、筏、水上飛機、潛水器和移動式平臺。GB/T 7727.1—2008《船舶通用術(shù)語 第1部分：綜合》中船舶的定義為：能航行、停泊于水域，從事運載、作戰(zhàn)、作業(yè)、科研等的構(gòu)造物。從定義的角度看，海上平臺等海洋工程設(shè)施其實隸屬于船舶。船舶和海洋工程設(shè)施在制造、營運、維修、拆解等過程中直接或間接把一些物質(zhì)或能量引入海洋環(huán)境，產(chǎn)生一系列諸如損害生物資源、妨礙包括漁業(yè)在內(nèi)的各種海洋活動，破壞海水水質(zhì)等環(huán)境問題。

為保護海洋環(huán)境及人類身體健康和安全免受船用材料中有害物質(zhì)影響的需要，國際海事組織（IMO）于2009年在中國香港發(fā)布了《國際安全與環(huán)境無害化拆船公約》（簡稱香港公約）[1]，歐洲理事會于2013年頒布了《歐盟1215/2013號拆船法規(guī)》（簡稱歐盟法規(guī)）。這2個法規(guī)（統(tǒng)稱拆船公約）[2]對包括中國在內(nèi)的世界各國船舶業(yè)是一個嚴峻的考驗，引起各國政府、航運組織、船舶漆生產(chǎn)商、各國船級社、船舶材料檢測機構(gòu)的高度重視。然而無論是香港公約還是歐盟法規(guī)的文本及附則，僅列出了要控制的有害物質(zhì)名稱和限量值，均未明確相應(yīng)的檢測方法。

我國是香港公約的締約國之一，國家相關(guān)主管部門已在推動履約前的各項準備工作，而中國船級社（CCS）作為中國唯一從事船舶入級檢驗業(yè)務(wù)的專業(yè)機構(gòu)，也期望國內(nèi)的檢測機構(gòu)對香港公約和歐盟法規(guī)中規(guī)定的15種有害物質(zhì)的檢測技術(shù)進行研究，以期建立公正、科學(xué)、權(quán)威且為世界各國船級社互認的檢測方法，為香港公約的實施和歐盟法規(guī)的執(zhí)行提供技術(shù)支持[3]。

依托中國海洋石油總公司（以下簡稱中海油）常州涂料化工研究院有限公司建設(shè)的國家涂料質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（以下簡稱檢測中心），是首批經(jīng)中國合格評定國家認可委員會認可的符合ISO/IEC1 7025《檢測和校準實驗室能力通用要求》的實驗室，也是由國家認監(jiān)委授權(quán)的國內(nèi)最早專門從事涂料、顏料、膠黏劑等產(chǎn)品質(zhì)量檢驗的國家級質(zhì)檢中心，以高度的責(zé)任感和市場意識，主動承擔起相關(guān)的研究工作。為積極應(yīng)對拆船公約中有關(guān)船舶材料中15種有害物質(zhì)的檢測需要和市場需求，檢測中心自2012年9月就啟動了該項目的研究工作，同時向中海油總公司申報了《2013年—2015年科技平臺建設(shè)項目》，同年得到了中海油的立項批文，列入中海油項目 “國家涂料工程技術(shù)研究中心科技研發(fā)平臺建設(shè)規(guī)劃及2013年—2015年實施計劃”中“子平臺二：船舶及海洋工程防護涂層有毒有害物質(zhì)檢測系統(tǒng)建設(shè)”。

在中海油總公司支持下，經(jīng)過兩年多的能力建設(shè)和專項研究，檢測中心根據(jù)兩項國際法規(guī)中規(guī)定的15種有害物質(zhì)的閾值要求，建立了相應(yīng)的檢測方法和管理體系。并于2015年3月成為國內(nèi)首家獲得CCS拆船公約有害物質(zhì)檢測機構(gòu)資格的實驗室，樹立了在國內(nèi)有害物質(zhì)檢測領(lǐng)域的權(quán)威。全國涂料和顏料標準化技術(shù)委員會（以下簡稱涂標委）以相關(guān)研究成果為基礎(chǔ)，積極申報了強制性國家標準立項。對尚未建立標準檢測方法的有害物質(zhì)，借鑒自建的檢測方法，制定了3項相應(yīng)的檢測方法國家標準，為我國在船舶與海洋工程設(shè)施用材料的研發(fā)、生產(chǎn)和使用涉及的相關(guān)檢測提供了技術(shù)支持，提升服務(wù)社會、服務(wù)行業(yè)的綜合實力。

1 檢測能力建設(shè)

1.1 拆船公約中有害物質(zhì)類型及限量要求

拆船公約的核心內(nèi)容為每艘船舶上應(yīng)按規(guī)定持有一份有害物質(zhì)清單證書，即確定船用產(chǎn)品中各種有害物質(zhì)的類型和含量。其中香港公約對13種有害物質(zhì)規(guī)定了具體要求，歐盟法規(guī)在此基礎(chǔ)上增加了2種，共對15種有害物質(zhì)規(guī)定了具體要求。確定船用產(chǎn)品中有害物質(zhì)的類型和含量是香港公約和歐盟法規(guī)實施的前提條件之一，兩項國際法規(guī)中規(guī)定的15種害物質(zhì)類型及限量要求見表1。

1.2 國內(nèi)外檢測技術(shù)現(xiàn)狀和有害物質(zhì)特性

研究初始，國內(nèi)尚無檢測機構(gòu)具有對船用產(chǎn)品中15種有害物質(zhì)檢測的能力。查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻和標準，也沒有針對船用產(chǎn)品中有害物質(zhì)的檢測方法，國外船級社公開發(fā)布的相關(guān)檢測方法資料，僅有部分測試其他產(chǎn)品中的某些項目的測試方法可供參考[4]。

通過研究國內(nèi)外已發(fā)布的相關(guān)技術(shù)資料及標準,如:國際標準化組織(ISO)、美國環(huán)境保護署(EPA)、美國國家職業(yè)安全與健康研究學(xué)會（NIOSH）、英國健康安全委員會（HSG）、德國工程師協(xié)會（VID）、日本工業(yè)調(diào)查會 （JIA）、中國國家標準化管理委員會（GB）等機構(gòu)制定的標準，對技術(shù)內(nèi)容進行了梳理、對比分析，掌握了15種有害物質(zhì)的基本特性及在船舶材料中的主要用途，國內(nèi)外目前的分析技術(shù)狀況、檢測技術(shù)難點詳見表2。

由表2可知，15種有害物質(zhì)的形態(tài)、特性各不相同，涉及礦物、金屬化合物、有機化合物、放射性物質(zhì)。每一種有害物質(zhì)都不是單一的化合物，已知數(shù)量多達800多種。此外公約中列出的一些有害物質(zhì)目前尚未見到有對應(yīng)參考價值的檢測技術(shù)可供參考，如對放射性化合物的檢測要求在現(xiàn)有條件下則難以實施，而多氯萘、短鏈氯化石蠟等檢測項目未見業(yè)內(nèi)達成共識的檢測方法。通常一艘船是由許多部件組合而成，所用材料種類繁雜，幾乎涵蓋了目前已知的材料類別，液體、固體，有機、無機材料，金屬、非金屬材料等等。而國際法規(guī)中禁用或限用的有害物質(zhì)均是與基質(zhì)混在一起，有些甚至是以雜質(zhì)或無害物質(zhì)的伴生物無意引入的。

表1 船用產(chǎn)品中有害物質(zhì)類型及限量要求

1.3 建設(shè)內(nèi)容

在對15種有害物質(zhì)的特性和測試方法分析研究的基礎(chǔ)上，確定了檢測方法和分析儀器類型。

由于15種有害物質(zhì)都不是單一的化合物，而是一大類，要準確檢測所有的化合物是不可能的。目前很多化合物僅限于理論推測尚未見到產(chǎn)品，因此不具備檢測的條件。借鑒國內(nèi)外對具有大量同源物化合物檢測的原則，選擇有代表性的、且可合成得到純品的同源物作為“指示性”同源物，對其進行檢測，檢測結(jié)果作為判斷此類物質(zhì)合格與否的依據(jù)，據(jù)此確定了檢測15種有害物質(zhì)的標準物質(zhì)。

針對船用材料的樣品形態(tài)、種類的多樣性和復(fù)雜性，被測物質(zhì)的特性，建立了樣品預(yù)處理方法有效分離并富集待測物質(zhì)，特別是滿足法規(guī)閾值要求的低含量有害物質(zhì)的分類提取。

表2 有害物質(zhì)的特性及國內(nèi)外測試技術(shù)現(xiàn)狀

續(xù)表2

根據(jù)有害物質(zhì)本身的特性選定檢測儀器的原理，收集了各種有代表性的樣品，在大量試驗的基礎(chǔ)上，建立了樣品的分析測試條件和測試方法，并規(guī)定了每種有害物質(zhì)的檢出限以及出具檢測結(jié)果的具體內(nèi)容要求。

通過上述大量繁雜嚴謹?shù)难芯吭囼灒瑢崿F(xiàn)如下技術(shù)創(chuàng)新：

1）針對船用材料特點，探索建立了樣品前處理方法。根據(jù)待測樣品的形態(tài)和成分，欲測試項目本身的特性，建立了樣品前處理操作程序，確保檢測結(jié)果的一致性和準確性。

2）科學(xué)合理選擇標準物質(zhì)。對同類物質(zhì)多達數(shù)百種的 “消耗臭氧物質(zhì)”、“多氯聯(lián)苯”、“短鏈氯化石蠟”等檢測項目，根據(jù)其用途、選擇的測試方法、標準物質(zhì)商品化程度，確定了有代表性的且可購買到的品種作為相應(yīng)的檢測標準物質(zhì)，解決了測試的技術(shù)瓶頸。

3）儀器選擇上的創(chuàng)新。對于“石棉”檢測，目前常用的3種檢測儀器 （偏光顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電鏡能譜儀）來進行檢測，但僅用1種儀器不能準確確認是否為石棉，至少使用2種儀器同時鑒定，保證測試結(jié)果的準確性。對未見報道過的 “放射性物質(zhì)”檢測，提出以α、β射線表面污染劑量、γ射線劑量作為檢測項目并確定了檢測儀器和評價指標。對目前業(yè)界尚未確定檢測方法的“短鏈氯化石蠟”、“多氯萘”、“六溴環(huán)十二烷”檢測，建立了采用氣相色譜—電子俘獲器和氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀的檢測方法，填補了國內(nèi)技術(shù)空白。

2 標準制定

2.1 制定標準的重要性

在進行船用產(chǎn)品有害物質(zhì)檢測技術(shù)能力建設(shè)的過程中，通過對國內(nèi)外已發(fā)布的相關(guān)技術(shù)資料及標準方法的分析研究得出二方面的結(jié)論：①國外對于兩項國際法規(guī)中限制的有毒有害物質(zhì)涉及的材料領(lǐng)域非常廣泛，本項目建立的適用于各種類型船用材料的檢測方法可以適用于多個領(lǐng)域多種材料范疇，即通用性較強；②國內(nèi)對于有毒有害物質(zhì)的檢測分析技術(shù)尚處于起步階段，可供參考的國家標準并不多，而且方法也有不盡完善的地方。通過標準對比，本項目的研究意義和目標更為突出，即該方法一旦形成，一方面具有國際先進性，另一方面在國內(nèi)具有較大的推廣價值，對其他領(lǐng)域的相關(guān)標準建立具有借鑒意義。

2項國際法規(guī)是對所有船用材料規(guī)定了有害物質(zhì)限量要求，但作為船用材料之一的船舶涂料在國內(nèi)外尚未制定有害物質(zhì)限量標準，而且法規(guī)中提及的多種有害物質(zhì)國內(nèi)也無針對涂料產(chǎn)品的檢測方法標準。涂標委以研究成果為基礎(chǔ)，發(fā)揮常州涂料化工研究院（以下簡稱常州院）在涂料領(lǐng)域的綜合優(yōu)勢，制定船舶涂料中的有害物質(zhì)限量國家強制性標準；對照國際法規(guī)中的有害物質(zhì)清單，對涂料產(chǎn)品中可能存在的有害物質(zhì)且目前尚無檢測方法標準的，制定相應(yīng)的測試方法標準，為今后制定其他涂料產(chǎn)品標準時設(shè)置該項檢測項目提供技術(shù)支持。目前已立項制定國家標準4項，其中1項為強制性國家標準，2項已完成，詳見表3。

表3 涂料產(chǎn)品中有害物質(zhì)檢測制定的4項標準簡介

2.2 強制性國家標準《船舶涂料中有害物質(zhì)限量》

《船船涂料中有害物質(zhì)限量》標準的制定遵循源頭控制的原則[5]，根據(jù)國內(nèi)目前船舶涂料的發(fā)展水平，應(yīng)用需要并參考國內(nèi)外的相關(guān)法規(guī)及技術(shù)要求，從控制并減少船舶涂料中有害物質(zhì)排放為出發(fā)點，以促進我國船舶涂料品種優(yōu)化和涂裝工藝技術(shù)進步、向著低污染化方向發(fā)展、減少對人體和環(huán)境的危害為目的，設(shè)置的控制項目共5項，包括VOC含量、限用溶劑含量、重金屬含量、生物殺傷劑含量、石棉含量。本標準在國內(nèi)外均是首次以法規(guī)的形式規(guī)定了船舶涂料中對人體和環(huán)境有害的物質(zhì)容許限值的要求等內(nèi)容。隨著標準的發(fā)布實施，將進一步限制涂料生產(chǎn)、施工以及船舶航運過程中有害物質(zhì)的排放對人類和環(huán)境造成的不利影響，促進我國船舶涂料制造技術(shù)水平的提升。當然，也必然會提升國家涂料質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的影響力和對外承檢業(yè)務(wù)量。

2.3 國家標準《涂料中石棉的測定》

石棉纖維具有保溫、隔熱、絕緣等特性，在某些涂料產(chǎn)品的制造過程中，為改善其性能，有時需加入一些石棉物質(zhì)或天然礦物 （常會摻雜有石棉纖維的伴生物）[6-7]。但長期吸入石棉纖維會引起石棉肺、肺癌、胸膜間皮瘤、腹膜間皮瘤和胃腸癌等致命的疾病。隨著各類石棉控制或禁用法規(guī)的實施，涂料成為無法規(guī)避的被檢材料，因此能夠準確的識別涂料中是否含有石棉纖維有著非常重要的意義。該標準的制定不僅為我國相關(guān)部門在生產(chǎn)、使用、驗收、監(jiān)督檢查涂料時提供石棉含量的檢測結(jié)果，也為各種石棉禁用法規(guī)得以實施提供技術(shù)保障。

2.4 國家標準《涂料中有機錫含量的測定 氣質(zhì)聯(lián)用法》

有機錫化合物在涂料領(lǐng)域主要作為催化劑、穩(wěn)定劑使用，在船舶涂料中曾作為防污涂料中的殺菌劑被廣泛使用[8-9]。但是該類化合物有致癌、致畸、破壞免疫和生殖功能等毒性，國內(nèi)外相關(guān)管理機構(gòu)已頒布了各種法規(guī)，對不同領(lǐng)域材料中使用的有機錫化合物均規(guī)定了限量值。目前國內(nèi)涂料領(lǐng)域尚未建立測定有機錫含量的測試方法標準，只能采用測定總錫含量的理念間接代替有機錫含量，這種方法不能滿足在制定涂料產(chǎn)品標準時明確有機錫類型及確定具體技術(shù)指標的要求。因此將測試涂料中有機錫含量的方法形成國家標準并加以推廣具有重大的意義。

2.5 國家標準《涂料中多氯聯(lián)苯的測定》

多氯聯(lián)苯是一類可揮發(fā)的有機化合物，對生物體有積蓄性毒害作用，在自然環(huán)境中很難降解[10]。在涂料領(lǐng)域主要是通過一些含氮染料和酞箐顏料帶入，一般在油漆生產(chǎn)的廢水中能檢測出。目前國內(nèi)外關(guān)于涂料中多氯聯(lián)苯的檢測還沒有統(tǒng)一的標準，隨著國家對這類物質(zhì)的嚴苛禁用，制定涂料中多氯聯(lián)苯的檢測方法標準勢在必行。該標準的制定不僅為相關(guān)部門檢測涂料中多氯聯(lián)苯含量提供了統(tǒng)一有效的方法，也為多氯聯(lián)苯的有效禁用提供了技術(shù)保障。

3 應(yīng)用價值

3.1 服務(wù)行業(yè)

檢測中心從涂料檢測向材料檢測拓展，成功開展非涂料檢測業(yè)務(wù)，至今已承接4 000多個樣品的分析檢測，實現(xiàn)對外承檢收入400多萬元，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。從各方面的反饋信息來看，船舶設(shè)計制造者、船東海運業(yè)者、港口及監(jiān)管機構(gòu)等均非常重視公約的要求，主動送樣檢驗，避免使用不合格產(chǎn)品。這為船舶制造業(yè)這一產(chǎn)業(yè)鏈上的相關(guān)行業(yè)制定和調(diào)整戰(zhàn)略提供了依據(jù)，促進我國造船業(yè)盡快實現(xiàn)綠色發(fā)展。

3.2 服務(wù)社會

依據(jù)船用產(chǎn)品中有害物質(zhì)限量要求，結(jié)合船舶涂料的特點，提出并主要負責(zé)起草制定了強制性國家標準《船舶涂料中有害物質(zhì)限量》[10]。隨著該標準的發(fā)布實施，將進一步限制船舶涂料生產(chǎn)、施工以及船舶航運和拆解過程中有害物質(zhì)的排放，減少對人類和環(huán)境的危害，促進我國船舶涂料的技術(shù)進步。為使船舶涂料以及其他涂料的生產(chǎn)商和使用者能及時了解產(chǎn)品中有害物質(zhì)的含量，由常州院提出并主負責(zé)起草制定了測試方法國家標準 《涂料中石棉的測定》、《涂料中有機錫含量的測定 氣質(zhì)聯(lián)用法》和《涂料中多氯聯(lián)苯的測定》，上述各項工作為整個涂料行業(yè)朝著環(huán)保、低污染化方向發(fā)展起到了積極地促進作用。

4 結(jié)語

有害物質(zhì)的檢測能力建設(shè)取得了較好的效果，獲得了CCS有害物質(zhì)檢測機構(gòu)認可證書，實現(xiàn)了檢測中心從涂料檢測向材料檢測的突破，擴大了常州院的影響力。制定的國家標準不僅為CCS采用，更上升為國家技術(shù)法規(guī)，為整個涂料行業(yè)的健康發(fā)展具有極為重要的貢獻、推廣應(yīng)用價值和指導(dǎo)意義，并具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1]IMO(國際海事組織).2009年香港國際安全與環(huán)境無害化拆船公約[Z].2009,5.

[2]Regulation(EU).1257/2013船舶回收法規(guī)[Z].2013,12.

[3]IMO.2011年有害物質(zhì)清單編制指南[Z].2011,7.

[4]CCS(中國船級社).船舶有害物質(zhì)清單編制及檢驗指南GD11-2014[Z].中國船級社,2014,9.

[5]劉惠榮,黃 旻.國際海事組織法律規(guī)則探析及其對我國的啟示[J].海洋信息,2011,2:29-32.

[6]崔 燕.應(yīng)對石棉禁令迫在眉睫-訪中國船級社 （CCS）副總裁高照杰[J].中國船檢,2011,（7）:26-28.

[7]International Organization for Standardization.空氣質(zhì)量 散裝材料 第1部分:商業(yè)散裝材料中石棉的取樣和定性測定:ISO 22262-1:2012[S].全球國家標準化機構(gòu)聯(lián)合會,2012,7.

[8]IMO(國際海事組織).船舶防污底系統(tǒng)簡單取樣指南[Z].2003,7.

[9]IMO(國際海事組織).控制船舶有害防污底系統(tǒng)公約[Z].2011,3.

[10]EPA（US）美國國家環(huán)保局.氣相色譜法進行多氯聯(lián)苯的測定:EPA 8082A[S].U.S.EPA,2007,2.

According to the technical requirements in two international shipbreaking conventions to the harmful substances in the products used for ships,the detection methods of 15 kinds of the harmful substances were established,and a certification certificate of inspection institution issued by China Classification Society (CCS)was obtained.A breakthrough from coating detection to material detection was realized,and a good economic and social benefit was achieved.Based on the research results,4 national standards were formulated,which provided technical support for the relevant research and development,production and use of materials used in the ships and marine engineering facilities in China,and improved the comprehensive strength of servicing industry and serving the society.

shipbreaking convention;hazardous substance;standard;ship;marine engineering facility

張永剛（1980-），男，高級工程師，主要從事分析測試技術(shù)和有害物質(zhì)檢測技術(shù)研究。

崔 杰

2017-10-30