李 凱 郭俊東 王 蕾 王鶴榮

（吳淞海事局，上海 200940）

0 引言

長(zhǎng)江口水域是船舶進(jìn)出長(zhǎng)江和上海港，以及南北航行船舶必經(jīng)之處。目前，該水域每天船舶流量超過(guò)1 000 艘次[1]，其中許多船舶存在排放黑煙的問(wèn)題。醫(yī)學(xué)研究表明，船舶黑煙排放對(duì)人體有負(fù)面影響，柴油機(jī)排放的黑煙成分在世衛(wèi)組織2017 年A 類致癌物質(zhì)排名第39 位[2]。美英等國(guó)已經(jīng)將船舶排放黑煙的行為納入執(zhí)法體系，中國(guó)香港特別行政區(qū)也作出了相關(guān)規(guī)定。近年來(lái)，上海、江蘇等地區(qū)相繼出臺(tái)規(guī)定，船舶在航行中排放明顯可見(jiàn)黑煙的行為屬于違法行為。本文在研究長(zhǎng)江口水域船舶黑煙排放原因的基礎(chǔ)上，提出了預(yù)防措施和監(jiān)管建議，為船舶減少黑煙排放和主管部門(mén)有效監(jiān)管提供了指導(dǎo)。

1 船舶排放黑煙的危害

船舶排放的黑煙主要包含碳一氧化碳、二氧化硫、苯并芘、碳?xì)浠衔?、氮氧化合物、含鉛化合物及固體顆粒物等污染物。船舶黑煙排放對(duì)環(huán)境和人類健康造成多種危害，包括[3]：

1）空氣污染：船舶黑煙排放中的顆粒物和有害氣體會(huì)污染空氣，導(dǎo)致霧霾并對(duì)人體呼吸系統(tǒng)造成刺激和損害，增加呼吸道疾病風(fēng)險(xiǎn)。

2）氣候變化：船舶黑煙排放的碳?xì)浠衔锖投趸际菧厥覛怏w的主要來(lái)源之一，導(dǎo)致大氣溫度上升，加劇全球氣候變化，引發(fā)極端天氣、海平面上升和冰川融化等問(wèn)題。

3）水質(zhì)污染：船舶黑煙中的顆粒物降落到水體中，導(dǎo)致水質(zhì)污染。這些顆粒物含有有害物質(zhì)，對(duì)水生生物造成毒害，破壞水生態(tài)平衡。

4）生物多樣性損失：船舶黑煙排放引發(fā)的氣候變化和水質(zhì)污染等環(huán)境問(wèn)題對(duì)海洋生物多樣性產(chǎn)生負(fù)面影響，破壞海洋物種的生存和棲息地，威脅整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。

5）城市景觀受損：船舶黑煙排放導(dǎo)致的空氣污染使城市空氣質(zhì)量下降，影響城市景觀和居民的視覺(jué)體驗(yàn)。黑煙中的灰塵也會(huì)落在建筑物、車輛和公共設(shè)施上，破壞城市環(huán)境美觀。

6）其他危害：船舶黑煙排放會(huì)增加柴油燃料消耗，降低功率，增加磨損，并使柴油機(jī)過(guò)熱，引發(fā)活塞和氣門(mén)大量積炭，影響柴油機(jī)使用壽命[4]。

2 長(zhǎng)江口水域船舶黑煙排放相關(guān)的法律要求

2014年10月1日，《上海市大氣污染防治條例》正式實(shí)施，修正版于2018 年12 月20 日通過(guò)，自2019 年1 月1 日起施行。其中，第四章《防治機(jī)動(dòng)車、船排放污染》中第三十九條第五款規(guī)定：“在本市行駛的機(jī)動(dòng)車船不得排放明顯可見(jiàn)的黑煙。”第八十六條規(guī)定：“違反本條例第三十九條第五款規(guī)定的,由海事部門(mén)責(zé)令改正，可以處一千元以上一萬(wàn)元以下罰款；情節(jié)嚴(yán)重的；處一萬(wàn)元以上五萬(wàn)元以下罰款。”

2018 年11 月30 日，交通運(yùn)輸部制定了《船舶大氣污染物排放控制區(qū)實(shí)施方案》，對(duì)船舶排放硫氧化物、氮氧化物、顆粒物和揮發(fā)性有機(jī)物等大氣污染物作出了具體要求[5]。

3 長(zhǎng)江口水域船舶黑煙排放的現(xiàn)狀

航經(jīng)長(zhǎng)江口水域的船舶多為大型海船，包括散貨船、集裝箱船、液貨船、雜貨船、滾裝貨船、氣體運(yùn)輸船、郵輪、工程船等。除了使用新能源如LNG、甲醇等作為燃料的船舶外，其他船舶在啟動(dòng)、機(jī)動(dòng)航行和巡航等工況下往往存在排放黑煙的行為。特別是船齡超過(guò)10 年的船舶，排放黑煙的概率較船齡在10 年以內(nèi)的船舶更高。

4 長(zhǎng)江口水域船舶黑煙排放的成因

長(zhǎng)江口水域船舶排放明顯可見(jiàn)黑煙的案例，主要是由于船舶柴油機(jī)（包括主機(jī)和副機(jī)）故障以及燃油鍋爐燃燒不良引起的。

4.1 船舶柴油機(jī)故障

船舶供油系統(tǒng)故障、燃燒系統(tǒng)故障、進(jìn)氣排氣系統(tǒng)故障極易導(dǎo)致排放黑煙。這些故障包括但不限于以下情況：

（1）供油系統(tǒng)故障

①供油提前角異常:供油提前角過(guò)大或過(guò)小會(huì)影響柴油進(jìn)入氣缸后的燃燒性能。過(guò)大的供油提前角會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)較多早燃情況，致使燃燒不完全，產(chǎn)生大量的黑煙。如果供油提前角設(shè)置過(guò)小，極易在燃油噴入氣缸時(shí)，出現(xiàn)錯(cuò)過(guò)最佳時(shí)機(jī)的情況，致使燃油與空氣混合不均，燃燒不完全，而產(chǎn)生黑煙。

②出油閥或噴油泵柱塞磨損：若噴油泵柱塞或出油閥被嚴(yán)重磨損，噴油泵的泵油壓力極易下降，影響供油壓力上升速度,會(huì)使燃油噴射過(guò)程延長(zhǎng)，噴油霧化質(zhì)量也會(huì)受到影響,從而導(dǎo)致燃燒不充分,產(chǎn)生黑煙。

③噴油嘴損壞：噴油嘴如發(fā)生霧化不良、嚴(yán)重滴油或卡死，燃油噴射質(zhì)量會(huì)降低，致使燃燒不完全，產(chǎn)生黑煙。噴油壓力異常（過(guò)大或過(guò)小）也會(huì)影響噴油時(shí)間，導(dǎo)致燃油燃燒不完全，產(chǎn)生黑煙。

④噴油泵調(diào)速器故障：噴油泵調(diào)速器問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致噴油器與油門(mén)控制機(jī)構(gòu)不平衡，從啟動(dòng)時(shí)就可能出現(xiàn)黑煙排放。

⑤噴油泵供油量過(guò)大：若噴油泵的供油量過(guò)大，大量燃油進(jìn)入氣缸后將發(fā)生不充分燃燒，產(chǎn)生黑煙。

（2）燃燒系統(tǒng)故障

①氣缸壓力不足：若活塞頂部間隙過(guò)大或者氣閥的密封不嚴(yán)會(huì)導(dǎo)致氣缸壓縮壓力和溫度降低，燃油燃燒不充分，產(chǎn)生黑煙。氣閥座圈凹入太深也會(huì)降低氣缸的壓縮比，進(jìn)而影響燃燒性能。

②氣閥間隙不正確：若氣閥間隙過(guò)大會(huì)造成氣閥開(kāi)啟持續(xù)時(shí)間縮短，進(jìn)氣量減少，燃油燃燒不完全，產(chǎn)生黑煙。

③氣缸內(nèi)氣體壓縮不良：若活塞與缸套之間的磨損過(guò)大或活塞環(huán)嚴(yán)重磨損，或是氣閥密封不良會(huì)導(dǎo)致氣缸漏氣，都會(huì)影響氣缸的壓縮性能，燃油燃燒不充分，產(chǎn)生黑煙。

④進(jìn)排氣系統(tǒng)故障

（3）導(dǎo)致柴油機(jī)冒黑煙的進(jìn)氣系統(tǒng)問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)：

①空氣濾清器問(wèn)題：如果空氣濾清器臟污，或是使用劣質(zhì)的空氣濾芯，會(huì)使阻力增加，進(jìn)入氣缸的新鮮空氣量會(huì)減少，導(dǎo)致燃燒不完全，排放黑煙。

②進(jìn)氣管問(wèn)題：若進(jìn)氣系統(tǒng)發(fā)生堵塞，或者進(jìn)氣管過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)氣阻力增加，致使燃燒不完全，從而產(chǎn)生黑煙。若進(jìn)氣溫度過(guò)高，同樣也會(huì)致使燃燒不完全，產(chǎn)生黑煙。

③排氣系統(tǒng)問(wèn)題：若排氣系統(tǒng)安裝不合理，例如：排氣管過(guò)長(zhǎng)、過(guò)細(xì)，或消聲器安裝不合適，會(huì)導(dǎo)致排氣阻力增加，致使得排氣不暢，導(dǎo)致燃燒不完全，產(chǎn)生黑煙。

（4）其他問(wèn)題

如果經(jīng)過(guò)排除以上問(wèn)題后，柴油機(jī)仍然排放黑煙，可以考慮以下因素：

①燃油質(zhì)量問(wèn)題：使用不合適的柴油，如標(biāo)號(hào)不正確、黏度過(guò)大或質(zhì)量差的柴油，會(huì)使燃燒不完全，導(dǎo)致黑煙排放，并可能導(dǎo)致燃燒室和排氣系統(tǒng)積炭。

②環(huán)境因素：高環(huán)境溫度會(huì)導(dǎo)致燃油和進(jìn)氣溫度升高，降低了充氣密度和燃油氣化能力，使燃燒條件惡化，造成燃燒不完全和黑煙排放。

③設(shè)備匹配問(wèn)題：柴油機(jī)與動(dòng)力輸出裝置（例如變速箱或螺旋槳）不匹配，或者是設(shè)備本身存在問(wèn)題，可能會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)排放黑煙。如果更換了變速箱或螺旋槳后出現(xiàn)黑煙問(wèn)題，可能是因?yàn)椴裼蜋C(jī)與新裝置不匹配。

4.2 船舶燃油鍋爐燃燒不良

船舶排放明顯可見(jiàn)的黑煙的原因有一部分是燃油鍋爐燃燒不良造成的，主要有以下幾種情況：

（1）燃油質(zhì)量差：使用含有多種雜質(zhì)、黏溫性差的燃油容易導(dǎo)致噴油嘴堵塞、霧化不良等問(wèn)題。

（2）燃油燃燒不充分：進(jìn)風(fēng)擋板設(shè)置不當(dāng)、風(fēng)油配比不合理、布風(fēng)器臟污等因素會(huì)導(dǎo)致進(jìn)風(fēng)量不足，使燃油無(wú)法充分燃燒。

（3）燃油霧化質(zhì)量差：燃油壓力低、油溫低、噴嘴老化或堵塞等都會(huì)影響燃油的霧化效果，從而導(dǎo)致燃燒不良。

（4）爐膛和供風(fēng)溫度過(guò)低：冷爐點(diǎn)火時(shí)，特別是在冬季，進(jìn)風(fēng)溫度過(guò)低會(huì)影響燃燒的質(zhì)量。

（5）燃油泵供油系統(tǒng)故障：供油泵故障、老化等問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致燃油供應(yīng)不穩(wěn)定，油壓波動(dòng)，進(jìn)而影響霧化效果和燃燒質(zhì)量。

（6）煙道發(fā)生二次燃燒事故：過(guò)多的積灰會(huì)導(dǎo)致煙道發(fā)生二次燃燒，進(jìn)而導(dǎo)致柴油機(jī)冒黑煙[6]。

5 預(yù)防措施

5.1 船舶柴油機(jī)預(yù)防措施

（1）供油系統(tǒng)：定期檢查供油提前角、噴油泵和噴油器的磨損情況，并保持良好的霧化效果，避免供油量過(guò)大。

（2）燃油系統(tǒng)：確保氣缸壓縮壓力正常，檢查和調(diào)整活塞頂間隙和氣閥間隙，并保持氣閥的良好密封。

（3）進(jìn)氣系統(tǒng)：定期清洗空氣濾器，避免堵塞，確保足夠的空氣供應(yīng)。

（4）排氣系統(tǒng)：確保排氣系統(tǒng)正確安裝，沒(méi)有漏氣或阻塞。

（5）其他方面：選擇質(zhì)量好的燃油，避免使用不易著火的劣質(zhì)燃油，防止環(huán)境溫度過(guò)高，導(dǎo)致燃油氣化不完全，確保柴油機(jī)與設(shè)備的動(dòng)力輸出裝置匹配。

5.2 燃油鍋爐預(yù)防措施

（1）加裝正規(guī)燃油，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鍋爐噴嘴容易被油渣堵塞、噴油嘴和布風(fēng)器容易臟污時(shí)，應(yīng)及時(shí)向公司反饋燃油質(zhì)量，加裝合格燃油。

（2）設(shè)置正確的風(fēng)油比，保證充足的風(fēng)量和燃油混合均勻。

（3）按照要求設(shè)置燃油壓力和加熱器溫度，并定期清潔和更換噴油嘴。

（4）冷爐點(diǎn)火時(shí)，先使用輕柴油，待爐膛溫度升高后再轉(zhuǎn)換為重油，并保持機(jī)艙溫度。

（5）定期檢查和更換燃油泵組件，保持燃油泵的良好工作狀態(tài)。

（6）定期清洗煙道積灰，保持煙道暢通。

（7）檢查和清洗燃油供應(yīng)系統(tǒng)和噴射系統(tǒng)中的濾器，并及時(shí)更換故障的壓力儀表。

（8）在自動(dòng)控制的鍋爐負(fù)荷低時(shí)，適當(dāng)增加油艙加溫閥或部分蒸汽泄放來(lái)增加負(fù)荷，避免低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

6 長(zhǎng)江口水域船舶黑煙排放監(jiān)管建議

自《上海市大氣污染防治條例》實(shí)施以來(lái)，在航船舶航經(jīng)長(zhǎng)江口水域時(shí)，發(fā)生排放明顯可見(jiàn)黑煙的行為已經(jīng)被列入違法行為清單。執(zhí)法人員通過(guò)宣傳教育、現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法等方式對(duì)該水域船舶進(jìn)行治理，大氣環(huán)境得到明顯改善，但仍有船舶航經(jīng)該水域時(shí)排放明顯可見(jiàn)的黑煙。因此，有必要對(duì)違規(guī)排放黑煙的船舶進(jìn)行監(jiān)管。參考目前國(guó)內(nèi)外生效的法律法規(guī)及相關(guān)管理規(guī)定，結(jié)合轄區(qū)長(zhǎng)江口水域航行船舶的實(shí)際情況，建議：

1）加強(qiáng)法律法規(guī)建設(shè)，制定和完善相關(guān)法律法規(guī)，明確船舶黑煙排放的限制標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管要求，確立相應(yīng)的懲罰措施和處罰力度，同時(shí)，加強(qiáng)執(zhí)法力度，確保違規(guī)排放行為得到有效打擊。

2）推動(dòng)清潔能源轉(zhuǎn)型，促進(jìn)燃料升級(jí)和燃燒技術(shù)改進(jìn)。除了推廣低硫燃料和潔凈燃料，還可以鼓勵(lì)船舶使用新興的清潔能源如氫燃料電池、電動(dòng)船舶等，減少對(duì)傳統(tǒng)燃料油的依賴，進(jìn)一步降低船舶黑煙排放。

3）加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和取證方法，對(duì)黑煙的鑒定更加科學(xué)合理。建立船舶黑名單機(jī)制和處罰分級(jí)管理機(jī)制，對(duì)違規(guī)排放的船舶嚴(yán)格追責(zé)。加大宣傳教育力度，普及船舶黑煙排放危害的認(rèn)識(shí)，提高環(huán)保意識(shí)。對(duì)于綠色船舶和環(huán)保措施出色的船舶，給予獎(jiǎng)勵(lì)和榮譽(yù)。

4）引入經(jīng)濟(jì)激勵(lì)措施，如給予使用清潔燃料船舶稅收減免、補(bǔ)貼或貸款利率優(yōu)惠等，鼓勵(lì)船舶業(yè)主和運(yùn)營(yíng)商升級(jí)船舶燃料和減少黑煙排放。

5）加強(qiáng)船舶黑煙排放的宣傳教育工作，向船舶業(yè)主、船員和相關(guān)從業(yè)人員普及相關(guān)知識(shí)，提高他們對(duì)黑煙排放危害的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，提供技術(shù)培訓(xùn)和支持，推廣先進(jìn)的燃燒技術(shù)和減排設(shè)備的應(yīng)用。

6）加強(qiáng)國(guó)際合作與經(jīng)驗(yàn)交流，積極參與國(guó)際組織和項(xiàng)目，與其他國(guó)家和地區(qū)分享經(jīng)驗(yàn)和最佳實(shí)踐，學(xué)習(xí)先進(jìn)的監(jiān)管模式和技術(shù)，提升船舶黑煙排放監(jiān)管水平。