羅雷

（交通運(yùn)輸部廣州打撈局，廣東廣州510260）

關(guān)于在港船舶硫排放控制措施及可行性思考

羅雷

（交通運(yùn)輸部廣州打撈局，廣東廣州510260）

文章以在港船舶硫排放控制的相關(guān)措施為出發(fā)點(diǎn)，系統(tǒng)研究了上海港船舶排放現(xiàn)狀、排放特征，提出了對在港船舶排放的控制措施。

在港船舶；硫排放；控制；措施；可行性

中國是世界貿(mào)易大國、海運(yùn)大國和港口大國，至2013年末全國港口擁有生產(chǎn)用碼頭泊位31760個(gè)，其中萬噸級及以上泊位2001個(gè)。2013年全國港口完成貨物吞吐量117.67億噸（其中沿海港口完成75.61億噸），完成集裝箱吞吐量1.90億TEU（其中沿海港口完成1.70億TEU），連續(xù)多年位居世界第一。中國各地以港興市的港口經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略在助推港口城市和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)騰飛的同時(shí)，隨著港口生產(chǎn)活動的日益增加，特別是進(jìn)出港船舶的日益頻繁，在港（碼頭靠泊、錨地錨泊）的船舶數(shù)量日益增長，船舶大氣污染物的排放對港口所在城市和地區(qū)的大氣環(huán)境帶來的污染也日益突顯。面對日益嚴(yán)重的船舶大氣環(huán)境污染，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)已采用立法的形式來控制船舶大氣污染物的排放。與國外發(fā)達(dá)國家的港口城市相比，我國港口城市和地區(qū)的船舶大氣污染控制不論從法律法規(guī)還是管理技術(shù)、技術(shù)研發(fā)、技術(shù)手段和控制水平方面均存在較大的差距?，F(xiàn)以上海市空氣環(huán)境及排放統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和相關(guān)資料為基礎(chǔ)，對在港船舶硫排放控制的相關(guān)措施及可行性進(jìn)行研究思考。

一、上海港船舶大氣污染物排放現(xiàn)狀

大氣污染物直接威脅人類健康，中國多地醫(yī)學(xué)專家對大氣污染和肺癌之間的相關(guān)性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)顆粒物、二氧化硫、氮氧化物或柴油顆粒物（DPM）帶有的多環(huán)芳烴都會在一定程度上致癌，其中多環(huán)芳烴致癌性最強(qiáng)。船舶產(chǎn)生造成大氣污染的物質(zhì)主要有機(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），這些污染物對人體健康和環(huán)境有嚴(yán)重危害。NOx、HC在陽光照射下會發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成臭氧（O3）；CO2、CO和HC均會引起溫室效應(yīng)；SOx和NOx是形成酸雨的主要因素，根據(jù)2012年上海市環(huán)保局公布的數(shù)據(jù)顯示，上海市及其周邊地區(qū)的酸雨情況較為嚴(yán)重。由此可見，船舶排放的大氣污染物對港區(qū)及其周邊居民的潛在健康影響問題突出。

上海市作為一個(gè)大型港口城市，2012年末上海港成為世界上第一個(gè)集裝箱吞吐量超過3000萬標(biāo)準(zhǔn)箱的港口，達(dá)到3253萬標(biāo)準(zhǔn)箱，貨物吞吐量和集裝箱吞吐量保持世界第一。繁榮的國內(nèi)國際貿(mào)易活動和繁忙的港口裝卸及海運(yùn)事業(yè)助推了上海市及其周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)，為上海市及其周邊地區(qū)創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)，大量的船舶大氣污染物排放也給上海市及其周邊地區(qū)帶來了不容忽視的環(huán)境空氣質(zhì)量影響。

根據(jù)上海港國際航行船舶數(shù)據(jù)及其大氣污染物排放統(tǒng)計(jì)研究分析，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。遠(yuǎn)洋船舶可以燃燒硫含量高達(dá)3.5%m/m的船舶燃料，而道路上的車輛只使用硫含量更低的普通柴油，與陸上交通工具相比，船舶燃燒同樣重量燃料所排放大氣污染物會高很多。

二、上海港船舶大氣污染物的排放特征

（一）上海港船舶大氣污染物排放特征

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，其大氣污染物排放比例如表1所列。

表1上海港不同船舶主要大氣污染物排放分擔(dān)率

由表1可見，國際航行船舶占比最高，是上海港船舶大氣污染物的主要排放源，占進(jìn)出上海港船舶總數(shù)不足3%，卻排放了PM10和SOx總量的60%和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。

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(jì)，靠港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NxO，均為12%；對全市PM2.5的直接排放分擔(dān)率為6%。國際船舶是靠港船舶大氣污染物排放的首要來源，其SO2，NOx和PM2.5排放量對全市排放清單的分擔(dān)率分別達(dá)到8.1%、6.3%和3.5%。

（二）上海港國際航行船舶大氣污染物排放情況

1.上海港國際航行船舶數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

國際船舶主要?？看a頭為外高橋、洋山、張華浜及軍工路碼頭，其中外高橋碼頭占48%，洋山碼頭占22%。

國際航行船舶類型較多，主要為集裝箱船、雜貨船、散貨船、化學(xué)品船、滾裝船、游輪等，其中又以集裝箱船為主，2012年靠離上海港集裝箱船占比高達(dá)67%。

2.國際航行船舶大氣污染物排放情況

（1）國際船舶大氣污染物區(qū)域分布特征。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)研究，國際船舶大氣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)，浦東轄區(qū)約為57.69%，洋山轄區(qū)為34.59%，其余轄區(qū)約為7%。

（2）各類國際船舶大氣污染物排放分擔(dān)率。根據(jù)計(jì)算，上海港國際船舶大氣污染物主要來自于集裝箱船，其排放的各類大氣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。

（3）船舶不同工況分擔(dān)率。對2010～2012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(jì)算，每一年度不同工況占比相似，因此，僅以2012年為例進(jìn)行說明。國際船舶在2種不同工況下的排放量，停泊狀態(tài)排放量大于航行狀態(tài)，其中，停泊狀態(tài)大氣污染物排放約占總排放量的56%，其中，輔機(jī)排放量最大，約占73%。

（4）過境船舶影響。根據(jù)長江引航站的數(shù)據(jù)，2012年及2013年的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，如果將過境船舶的大氣污染物排放計(jì)入，上海港船舶大氣污染物的排放將增大56%。

三、對靠港船舶硫排放控制相關(guān)措施及可行性思考

（一）提倡靠港船舶使用低硫燃油

國際航行船舶使用低硫燃油，可以顯著降低SOx和PM的排放，以2012年為例，根據(jù)課題研究組其他成員的研究數(shù)據(jù)和計(jì)算方法，不同硫含量的燃料油，SOx和PM2.5的排放量和下降比例，如表2所列：

由表2可見，使用低含硫量的燃料油的減排效果是顯著的。但靠港船舶使用低硫燃料油以控制硫排放也存在弊端，如：

表2不同硫含量燃料油SOx和PM2.5排放量和下降比例

（1）目前在上海的船舶燃料油市場，國際航行船舶主要從燃料油供應(yīng)商中加注進(jìn)口的船舶燃料油即保稅油，保稅油IFO硫含量在2.8%～3.0%m/m，若保稅油IFO燃油硫含量降低到1.0%m/m時(shí)，燃油價(jià)格將增加100～150美元/噸；若用0.10%m/m及以下的餾分油（MDO和MGO）時(shí)，燃油價(jià)格則大幅增加400美元/噸?，F(xiàn)階段，硫含量≤0.10%m/m的低硫燃油在中國市場的供應(yīng)很少，國內(nèi)也很少生產(chǎn)。使用低硫燃油會使船公司營運(yùn)成本提高，在目前航運(yùn)業(yè)不景氣的情況下會給船公司增加較大的經(jīng)營成本和競爭壓力。

（2）增加船舶設(shè)計(jì)或改造費(fèi)用成本。煉油廠為了生產(chǎn)低硫燃油，需要采用特殊工藝及程序?qū)θ加瓦M(jìn)行脫硫處理，導(dǎo)致低硫燃油的很多特性都發(fā)生了顯著變化。船舶燃油系統(tǒng)、機(jī)器設(shè)備一般都是基于重油/船用柴油設(shè)計(jì)的，低硫燃油的使用經(jīng)驗(yàn)不多，當(dāng)使用低硫燃油轉(zhuǎn)換硫排放控制時(shí)，可能導(dǎo)致船舶燃油系統(tǒng)及設(shè)備故障，甚至發(fā)生船舶失去動力的危險(xiǎn)。

（3）國內(nèi)煉油廠要生產(chǎn)低硫燃油，需要增加相應(yīng)的設(shè)備、管網(wǎng)以及相應(yīng)的生產(chǎn)工藝等，這增加了煉油廠的生產(chǎn)成本，需要有相應(yīng)的政策扶持。

（4）船用燃料油供應(yīng)商需要增加專用的低硫燃油儲罐和裝卸貨設(shè)備。這額外增加了船用燃料油供應(yīng)商的成本，同樣也需要相應(yīng)政策的扶持。

（二）廢氣清洗（ExhaustGasCleaning(EGC)）系統(tǒng)

IMO在2009年通過了MEPC.184(59)決議，即《廢氣清洗系統(tǒng)導(dǎo)則》。MARPOL公約附則VI第14條規(guī)定，船舶若使用正常硫含量的燃料油，則應(yīng)采用經(jīng)船舶船旗國主管機(jī)關(guān)按《廢氣清洗系統(tǒng)導(dǎo)則》認(rèn)可的廢氣清洗系統(tǒng)將船舶包括主副推進(jìn)機(jī)械的SOx排放總量減少至4.0g/kWh或更少；或采用合適和可行的任何其他技術(shù)方法，能將SOx排放限制在同樣的水平。

試驗(yàn)表明，洗滌塔可以很有效的將船舶SOx排放減少90%以上，顆粒物排放減少達(dá)到30%～70%（根據(jù)不同類型的洗滌塔技術(shù)而不同）。但多年來洗滌塔還沒有在船舶上正式采用。主要原因有三：一是洗滌塔比較高大，需要占據(jù)一定的空間，而船舶本身空間有限；二是洗滌塔需要使用大量的淡水，而船舶的淡水有限，若用海水淡化技術(shù)，需要額外增加設(shè)備，成本很高；三是洗滌塔產(chǎn)生的洗滌廢水其酸性較強(qiáng)，不能隨意排放到海水中，只能船舶到港后排放到專門的接受設(shè)備中。此替代措施可以達(dá)到等效的大氣污染物排放減少，但船公司的投資成本較大。

目前，國家工信部已組織開展硫控制排放要求中使用低硫油的等效替代措施的脫硫設(shè)備研發(fā)，這將打破國外在這方面的技術(shù)與價(jià)格壟斷，并為其國產(chǎn)化和廣泛使用奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

（三）岸電技術(shù)

目前，在歐洲和美國的主要港口，在船舶靠泊碼頭時(shí)使用陸上的電源對船舶進(jìn)行供電，船舶的輔機(jī)停止使用，從而降低靠港船舶大氣污染物的排放。

在中國，2010年7月5日，上海港務(wù)集團(tuán)與中國海運(yùn)集團(tuán)在上海港外高橋港區(qū)聯(lián)合宣布，中國首個(gè)港口移動式岸基船用變頻變壓供電系統(tǒng)正式激活。該系統(tǒng)將由港口岸基供電取代船舶油料發(fā)電，有效減輕港口地區(qū)的空氣污染，實(shí)現(xiàn)綠色水運(yùn)。但目前，上海港地區(qū)還未真正全面投入使用。

使用岸電技術(shù)能實(shí)現(xiàn)船舶靠泊時(shí)的大氣污染物零污染排放，一是技術(shù)上較為成熟；二是港口和船公司在技術(shù)及設(shè)備設(shè)施改造上都有較強(qiáng)的可操作性和較易的可實(shí)現(xiàn)性，是理想的替代措施。但港口和船公司都需要一次性較大的改造投入和設(shè)備設(shè)施投入。

（四）替代清潔燃料

替代清潔燃料包括天然氣（LNG）、天然氣（LNG）燃油、生物質(zhì)燃料等。

天然氣（LNG）、天然氣（LNG）燃油技術(shù)應(yīng)用越來越被關(guān)注。2013年9月1日，中國船級社頒布了《天然氣燃料動力船舶規(guī)范》。船舶發(fā)動機(jī)可使用單一氣體燃料（天然氣）或雙燃料（天然氣和燃料油），天然氣可以氣態(tài)或液態(tài)形式儲存在船舶上。天然氣與燃料油相比，NOx和SOx的排放量大幅減少，是理想的綠色能源。但是天然氣的充氣站在世界各主要港口碼頭中很少，需要港口進(jìn)行相應(yīng)的投入和設(shè)施建設(shè)。

生物質(zhì)燃料有利于減少CO2排放,減輕溫室效應(yīng)，減輕能源危機(jī)，但是由于在船舶儲存、運(yùn)輸和處理過程中，相應(yīng)的泵、管線和閥等機(jī)械系統(tǒng)未經(jīng)兼容性實(shí)驗(yàn)，ISO目前規(guī)定船舶燃料不得含有生物燃料（脂肪酸甲酯≤0.1%）。

替代清潔燃料措施可以大幅度地減少船舶大氣污染物的排放，實(shí)現(xiàn)清潔能源的使用。目前，在中國雖然清潔燃料的可獲得性、基礎(chǔ)設(shè)施包括船舶改造和碼頭的投資改造建設(shè)還剛開始起步，但已邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。據(jù)《中國交通報(bào)》報(bào)道：（1）2014年6月初，交通運(yùn)輸部海事局發(fā)文核準(zhǔn)了“武家嘴57”輪作為中國第一艘LNG燃料動力改造試點(diǎn)船舶，標(biāo)志著中國海船LNG燃料動力試點(diǎn)正式啟動。該輪動力改造采用的是多點(diǎn)噴射技術(shù)，改造后發(fā)動機(jī)排放將能實(shí)現(xiàn)真正意義上的環(huán)保，氮氧化物、硫氧化物等綜合污染物將減排80%以上，甲烷等溫室氣體排放將比簡易改造大幅降低；（2）2014年6月中旬，中國首艘完全符合《天然氣燃料動力船舶規(guī)范》的雙燃料動力改造船舶—“浦海211”輪，靠泊中國首個(gè)水上LNG（液化天然氣）加注站“海港星01”號，成功完成首次燃料加注。整個(gè)加注耗時(shí)約1個(gè)小時(shí)，共加注LNG燃料6.5噸。根據(jù)設(shè)計(jì)，改造后的“浦海211”輪LNG燃料替代率可達(dá)到60%，燃油成本下降約13%，節(jié)能減排效果明顯。

（五）推進(jìn)中國沿海海域設(shè)立硫排放控制區(qū)

目前，在歐洲的波羅的海、北海、北美和美國加勒比海地區(qū)海域，為防止和減少船舶大氣污染物對港口所在地區(qū)的空氣環(huán)境污染的影響，立法規(guī)定在離岸一定距離的沿海海域設(shè)立硫排放控制區(qū)，航行進(jìn)入該硫排放控制區(qū)海域的船舶都須遵守相關(guān)的排放規(guī)定要求。中國可借鑒歐美發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)，政府主管機(jī)關(guān)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候可正式向國際海事組織IMO提出申請，將中國的長三角、珠三角和渤海灣沿海地區(qū)設(shè)立成為MARPOL公約附則VI的硫排放控制區(qū)。這對中國建立綠色港口的意義是巨大的。

（六）上海地區(qū)靠港船舶硫排放控制的可行性分析思考

綜上所述，對上海市空氣環(huán)境及排放統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和資料的研究分析，在現(xiàn)階段可通過采用船舶使用低硫燃油、廢氣清洗系統(tǒng)、岸電技術(shù)、替代清潔燃料以及積極推進(jìn)中國沿海海域設(shè)立硫排放控制區(qū)等技術(shù)途徑及控制措施來防止和減少靠港船舶大氣污染物排放對港口地區(qū)的空氣環(huán)境污染的影響?？扛鄞皩?shí)施硫排放控制政策，影響到港口公司、船公司、燃料油供應(yīng)商、煉油廠、電廠、船舶及船用設(shè)備設(shè)計(jì)和制造廠商、港口當(dāng)?shù)睾椭苓叺貐^(qū)政府等各相關(guān)方的利益。在歐美和香港等世界主要港口不斷提高環(huán)境質(zhì)量要求，實(shí)施硫排放控制的大趨勢下，中國港口也需要跟上國際步伐。減少大氣污染，提高公共健康效益，政府需要制定相關(guān)的綜合配套政策，同時(shí)也需要相關(guān)各方努力并付出一定的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。政府在制定政策時(shí)若既能充分考慮政府和公眾的需求，又充分考慮和平衡各相關(guān)利益方的實(shí)際情況及利益，分階段的、有步驟的推進(jìn)上海和其他港口地區(qū)靠港船舶硫排放控制，在技術(shù)性、可操作性和可實(shí)現(xiàn)性上是可行的。

[1]交通運(yùn)輸部.2013年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[N].中國交通報(bào)，2014-05-13.

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