羅寧

（長江三峽通航管理局，湖北宜昌443000）

上海港船舶硫排放現(xiàn)狀及特征分析

羅寧

（長江三峽通航管理局，湖北宜昌443000）

文章通過大量調(diào)查數(shù)據(jù)分析了上海港船舶硫排放現(xiàn)狀，引用排放推算方法，論述了上海港硫排放各種類型船舶的分擔(dān)率，船舶各種工況的影響，推論上海港硫排放的特征，并提出了上海港控制硫排放的可行措施與指定相關(guān)政策與法規(guī)的建議。

船舶；硫排放；特征；上海港

中國共產(chǎn)黨十八屆三中全會做出了關(guān)于全面深化改革的重大戰(zhàn)略部署，為認(rèn)真貫徹全會精神，交通運(yùn)輸部提出把改革創(chuàng)新貫穿加快發(fā)展“四個交通”的各個領(lǐng)域、各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)交通運(yùn)輸轉(zhuǎn)型升級。綠色交通是“四個交通”發(fā)展中重要組成部分，而港口的節(jié)能減排又是綠色交通創(chuàng)新發(fā)展的重要舉措。

港口作為現(xiàn)代物流的關(guān)鍵節(jié)點，其快速發(fā)展為所在城市及周邊地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和繁榮創(chuàng)造了條件，但同時也帶來了船舶污染物排放影響環(huán)境空氣質(zhì)量的問題。由于船舶可以燃燒硫含量高達(dá)3.5%m/m的船用燃油，與其他交通運(yùn)輸工具相比，船舶消耗同樣重量燃油所排放的污染物相對較高，因此研究港口靠港船舶硫排放現(xiàn)狀、特征及控制措施，對提高區(qū)域環(huán)境空氣的清潔程度具有重要意義。

本文擬以中國最大的港口上海港為例，研究分析上海港船舶硫排放現(xiàn)狀和特征。

一、國內(nèi)外概況

早在20世紀(jì)，人們就已經(jīng)意識到空氣污染的危害。世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國環(huán)境組織在一份報告中說：“空氣污染已成為全世界人們生活中一個無法逃避的現(xiàn)實”。而船舶排放對空氣污染的貢獻(xiàn)也逐漸被人們所認(rèn)識。船舶產(chǎn)生污染空氣的物質(zhì)主要是機(jī)器燃燒產(chǎn)生的氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）、碳氧化物（COx）、碳?xì)浠铮℉C）以及顆粒物（PM）（其中船舶排放的一次顆粒物中95%以上為PM2.5），這些污染物對人體健康和環(huán)境有嚴(yán)重危害[1]。NOx、HC在陽光照射下會發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成臭氧（O3）；SOx和NOx是形成酸雨的主要因素；CO2、CO和HC均會引起溫室效應(yīng)。在各種類型的船舶中，遠(yuǎn)洋船舶是大氣污染物的首要來源①。遠(yuǎn)洋船舶可以燃燒硫含量高達(dá)3.5%m/m的船舶燃料，與其他交通工具相比，船舶燃燒同樣重量燃料所排放污染物會高很多。

根據(jù)《2011年香港排放清單報告》[2]，2011年香港污染物排放量統(tǒng)計顯示水上運(yùn)輸?shù)亩趸?、氮氧化物、可吸入懸浮粒子排放總量不僅居各種運(yùn)輸方式之首，甚至超過了公用發(fā)電的排放量，水上運(yùn)輸二氧化硫的排放量分別是道路運(yùn)輸和民用航空的83倍和57倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人們的一般想象，如下頁表1所列。

相關(guān)研究表明：顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等都會在一定程度上致癌。美國癌癥協(xié)會一項長達(dá)16年多達(dá)50萬人的隊列研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)顆粒物（PM2.5）年均濃度每升高10ug/m3，人類肺癌死亡率將上升8%①參見國際癌癥研究機(jī)構(gòu)http://www.larc.fr/en/media-centre/larcnewa/pdf/pr221_E.pdf--4。。由此可見，船舶排放的污染物對港區(qū)及其周邊居民的潛在健康影響突出。

面對日益嚴(yán)重的船舶大氣污染，國際海事組織和發(fā)達(dá)國家、地區(qū)都已采取了積極的應(yīng)對措施，很多發(fā)達(dá)國家與地區(qū)已利用立法的形式來控制船舶大氣污染物的排放。以歐盟的德國、法國和西班牙3個最大的排放國統(tǒng)計數(shù)據(jù)為例，政策實施后的效果明顯, SOx的排放量顯著減少。其中最大排放國德國SOx的排放量從1990的5292噸下降到2011年的445噸，降幅達(dá)到91%，如表2所列。

中國隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的深入推進(jìn)，能源資源消耗持續(xù)增加，大氣污染防治壓力繼續(xù)加大。根據(jù)國家環(huán)保總局公布數(shù)據(jù)[3]，2010～2012年主要污染物排放數(shù)據(jù)二氧化硫、氮氧化物排放量較大且每年增加。數(shù)據(jù)顯示③參見中國港口網(wǎng)，2013全球十大港口排行。，2013年我國大陸港口貨物吞吐量2億噸以上的港口數(shù)量達(dá)到16個；3億噸以上的港口數(shù)量為10個；4億噸以上的港口數(shù)量有8個；5億噸以上的港口數(shù)量共3個，分別為寧波舟山港、上海港和天津港，2013年世界排名前十的港口分別為寧波舟山、上海、新加坡、天津、青島、鹿特丹、廣州、唐山、大連和營口，除新加坡港和鹿特丹港外其余八大港口均為中國港口，且中國港口增速依然強(qiáng)勁。但與國外發(fā)達(dá)國家相比，中國港口船舶污染控制不論從法律法規(guī)還是管理技術(shù)、控制水平方面均存在較大的差距。

表12011年香港污染物排放量統(tǒng)計表[2]

二、上海港船舶排放現(xiàn)狀

（一）上海港基本情況

上海港由外港和內(nèi)河港組成。外港水域為長江口和杭州灣北岸水域、黃浦江水域、閔行西界、崇明島、洋山港區(qū)水域以及長江口外的長江口錨地水域、綠華山錨地水域，內(nèi)河水域為上海市境內(nèi)上述水域以外的所有內(nèi)河航道涉及的水域。

上海港航道主要由長江口航道、杭州灣航道、黃浦江航道、洋山進(jìn)出港航道及內(nèi)河航道組成。長江口航道長約170公里。杭州灣航道全長67.2公里。洋山進(jìn)出港航道規(guī)劃自崎嶇列島白節(jié)山燈塔南側(cè)至小巖礁附近，設(shè)計通航水深為15米以上。上海市境內(nèi)共有內(nèi)河航道196條，航道總里程高達(dá)2252公里。

表2歐盟的德國、法國和西班牙報告的SOx數(shù)據(jù)②參見PortofLosAnglesEmissionsInventoryHighlights-2012。

近年來上海港集裝箱吞吐量發(fā)展迅速，2012年上海港集裝箱吞吐量達(dá)到3253萬標(biāo)準(zhǔn)箱，繼續(xù)位列世界第一。上海港集裝箱港區(qū)總體是以外高橋港區(qū)和洋山深水港區(qū)為主，黃浦江兩岸港區(qū)為補(bǔ)充的集裝箱港區(qū)布局。至2012底，上海港共建有集裝箱公用泊位50個，年通過能力2002萬標(biāo)準(zhǔn)箱。根據(jù)《上海市綜合交通體系規(guī)劃》和《上海港總體規(guī)劃》，預(yù)計2020年上海港集裝箱吞吐量在4000萬標(biāo)準(zhǔn)箱左右，年均增長2.6%。

上海市作為一個大型港口城市，水路運(yùn)輸為上海創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，同時，船舶大氣污染物排放也給上海帶來了不容忽視的環(huán)境空氣質(zhì)量影響。

（二）上海港船舶排放計算方法

鑒于現(xiàn)有條件下無法做到對每艘進(jìn)出港口船舶的排放進(jìn)行實際檢測和計量，只能在相關(guān)船舶統(tǒng)計數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行測算，本研究采用了上海環(huán)境監(jiān)測中心對船舶污染物排放計算的方法，即動力法對船舶排放量進(jìn)行計算。

1.排放計算公式

公式1：船舶所做的功計算公式

W=MCR×LF×Act

其中：W——船舶所做的功（千瓦時；kwh）MCR——發(fā)動機(jī)額定功率

LF——負(fù)載因子（平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值）

Act——工作時間

公式2：船舶發(fā)動機(jī)排放計算公式

E=W×EF×FCF×CF×10-6其中：E——排放量（噸/年;t/year）

EF——排放因子（克/千瓦時;g/kwh）

FCF——燃料修正因子

CF——排放控制因子（使用減排措施后的變化）

2.排放計算的統(tǒng)計范圍

（1）船舶范圍。本研究的船舶大氣污染物排放計算，包括了所有進(jìn)出上海港的國際航行船舶。但是，對于途經(jīng)上海港水域但未停靠任何上海港碼頭的船只的大氣污染物排放未被計算入內(nèi)。根據(jù)上海海事局對進(jìn)入上海港船舶簽證的統(tǒng)計和分類，此次排放清單將產(chǎn)生大氣污染物排放的上海港靠港船舶分為以下幾種：油船、散裝化學(xué)品船、散貨船、集裝箱船、滾裝船、液化氣船、其他貨船、非運(yùn)輸船、頂推拖輪。

海事部門統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示近年來進(jìn)出上海港的國際、國內(nèi)航行船舶、航次數(shù)量均呈現(xiàn)快速增加勢頭。2012年上海港進(jìn)出港船舶簽證數(shù)共計190.09萬艘次，較2008年總體增加了1.47倍。其中，國際航行船舶4.21萬艘次，基本與2011年持平；沿海航行船舶9.06萬艘次，同比減少7.16%；內(nèi)河船舶29.34萬艘次，同比減少6.07%。

（2）地理范圍。上海港進(jìn)港船舶航行的航道較為規(guī)律。目前上海港國際船舶主要從以下幾條航道進(jìn)入上海港區(qū)：長江口深水航道、南槽航道、外高橋航道、寶山航道、洋山航道、金山航道以及漕涇東航道。

本研究針對進(jìn)出上海港主要航道上的船舶大氣污染物排放，對于支線航道，由于缺少具體的流量信息，在排放計算中，一并計入主要航道排放量中。

3.排放因子的選取

排放因子是通過發(fā)動機(jī)的基本參數(shù)以及排放要求而設(shè)定的，本研究選取美國洛杉磯港大氣污染物排放清單公布的排放因子，計算過程中主要使用了主機(jī)排放因子、輔機(jī)排放因子，鍋爐排放因子以及用以校正排放量的燃油校正因子，其中主機(jī)排放因子如表3所列。

（三）上海港船舶污染物排放總體情況

表3國際船舶主機(jī)排放因子（單位：克/千瓦·時）

根據(jù)海事局提供的近3年（2010年至2012年）上海港國際船舶的進(jìn)出港的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計算結(jié)果顯示，國際船舶污染物近幾年保持穩(wěn)定，2012年排放較2011年有所減少，其變化趨勢與近3年進(jìn)出上海港國際船舶航次變化趨勢一致。

1.國際船舶污染物區(qū)域分布特征

國際船舶污染物排放非常集中，超過90%的排放量都集中在浦東與洋山轄區(qū)。其中，浦東轄區(qū)國際船舶排放的污染物占比最高，約為57.69%，其次為洋山轄區(qū)（34.59%），其余轄區(qū)國際船舶排放的污染物共占比約為7%。

2.各類國際船舶排放分擔(dān)率

根據(jù)計算，上海港國際船舶污染物主要來自于集裝箱船，其排放的各類污染物及溫室氣體占比都高于89%，由于集裝箱船艘次占上海港國際船舶艘次的67%且噸位大，其排放占比高，如表4所列。

3.船舶不同工況分擔(dān)率

對2010年至2012年度國際船舶在航行狀態(tài)和停泊狀態(tài)工況下的排放量進(jìn)行計算，每一年度的不同工況占比相似，因此，僅以2012年為例進(jìn)行說明。國際船舶在兩種不同工況下的排放量，在停泊狀態(tài)排放量大于航行狀態(tài)。停泊狀態(tài)污染物排放量約占總排放量的56%，其中，輔機(jī)排放量最大，大約占73%。

4.過境船舶影響

根據(jù)長江引航站的數(shù)據(jù)，2012～2013年上海港過境船舶航次分別為38114航次及37554航次，過境船舶航次與國際船舶航次之比約為0.9∶1.0，如果將過境船舶的排放計入，上海港大氣污染物的排放量實際更大。

三、上海港船舶硫排放特征分析

近年上海對靠港船舶按遠(yuǎn)洋船舶（國際船舶與沿海船舶）、外港內(nèi)河與內(nèi)河船舶三類大氣污染物的排放情況進(jìn)行了估算①參見VSROperatorSummary，Year2012，Port:POLA09-05-12。，其污染物排放比例如表4所列。

由表4可見，國際航行船舶是上海港船舶大氣污染的主要排放源，其中，占進(jìn)出上海港船舶總數(shù)不足3%的國際航行船舶，卻排放了SOx總量的68%，其他大氣污染物以及溫室氣體的排放比例也高達(dá)40%以上。

根據(jù)對船舶污染物排放量與航次、總噸的關(guān)系研究，發(fā)現(xiàn)船舶大氣污染物排放量與航次及總噸的乘積成正比。同時，將國際船舶與沿海船舶的總噸與艘次的乘積列出，可以看到，雖然國際船舶航次較少，但是其航次與總噸的乘積卻是沿海船舶的2～3倍左右，這說明國際船舶的大氣污染物排放將是沿海船舶的2～3倍，這也與國際船舶及沿海船舶的大氣污染物排放測算值相似。

上海市環(huán)境監(jiān)測中心對上海市主要大氣污染物（PM，PM10，PM2.5，SO2，NOx）進(jìn)行了估算，并按照其來源進(jìn)行了統(tǒng)計，船舶對上海市各類大氣污染物總量的貢獻(xiàn)主要集中在SO2和NOx，均為12%。國際船是船舶排放的首要來源，其SO2，排放量對全市排放清單的分擔(dān)率達(dá)到8.1%。

四、結(jié)論和建議

船舶排放SOx、NOx及PM等污染物對環(huán)境的影響和對人體健康的危害已越來越被人們所認(rèn)識和重視。發(fā)達(dá)國家成功經(jīng)驗表明船舶的排放是可以有效控制的，特別是SOx排放控制可以達(dá)到明顯

表4上海港不同船舶主要污染物排放分擔(dān)率

效果。

根據(jù)上海港船舶排放現(xiàn)狀和硫排放特征，硫排放控制的重點對象是國際船舶、特別是集裝箱船，硫排放控制的重點工況是停泊狀態(tài)工況。

中國港口硫排放的控制，應(yīng)從政策、管理和技術(shù)各個層面同步推進(jìn)。建議下一步深化研究設(shè)立上海港排放控制區(qū)、鼓勵使用低硫燃料或替代燃料、推廣廢氣洗滌技術(shù)、實施船舶靠港期間使用岸電等各種政策和措施的可行性和具體方案。

[1]吳家穎，高慧嘉，馮淑慧.共同邁往優(yōu)質(zhì)生活區(qū)：設(shè)立珠江三角洲排放控制區(qū)[J].思匯，2013,（11）.

[2]香港特別行政區(qū)政府環(huán)境保護(hù)署空氣科學(xué)組.2011年香港排放清單報告[R].香港：香港特別行政區(qū)政府環(huán)境保護(hù)署，2013.

[3]中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部.2009環(huán)境年報、2010環(huán)境年報、2011環(huán)境年報、2012環(huán)境年報[EB/OL].http∶//zls.mep. gov.cn/hjtj/nb/.

X736.3

A

2095-4263（2014）02-0003-04

2014-06-10

①參見VSROperatorSummary,Year2012,Port:POLA09-05-12。