我国船舶尾气污染物排放现状与对策

1、    我国船舶尾气污染物排放现状与对策    卢志刚 洪文俊 郑静珍摘要：指出了随着社会对空气污染的关注，如何控制船舶尾气污染物排放已经成为当下研究的重点。从分析船舶尾气排放主要污染物的成因及危害入手，阐述了船舶尾气排放的现有标准，并就如何减少污染物排放提出了严格执行现行标准、提升燃油品质、鼓励发展清洁能源、推广使用岸电和完善优惠政策等5个对策，以期为我国对船舶尾气污染的防治提供参考。关键词：船舶尾气;危害;标准;对策：x736.3;x701：a：1674-9944（2018）2-0053-021 引言水上运输的繁荣发展是推动我国经济发展的强大动力，但

2、是与此同时，伴随而生的船舶大气污染排放给区域空气质量带来的压力和挑战也不容小觑。船舶引擎以柴油机为主，在航行和停泊过程中会持续排放硫氧化合物、氮氧化合物和含碳颗粒物等大气污染物。当这些污染物质随大气向内陆进行迁移，可能加重城市的空气污染状况，对人体健康和生态环境造成危害1。2 船舶尾气主要污染物种类及危害船舶尾气主要污染物种类包括二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、大气颗粒物和碳氢化合物等。2.1 二氧化硫船舶尾气排放的二氧化硫（s02）主要来源于燃料油中硫的氧化，其浓度水平和排放量除了与燃料油中硫含量有直接关系之外，船舶发动机供气量也会影响其浓度变化。有研究表明，全球每年远洋船舶排放的s02总量约

3、为4.76.5 tg，占到人为源排放的8%2。大气中的s02浓度过高会引起支气管炎、肺气肿、眼角膜炎症等多种炎症的发生;由于s02污染产生的酸雨，会对植物生长引起损伤，对建筑物造成损害;在光和氧化剂的作用下，s02会反发生二次反应生成硫酸盐气溶胶，进而加剧“雾霾”现象的发生。2.2 氮氧化物船舶尾气排放的氮氧化物（nox）包括no、no2、n03、n2o、n203、n204、n205等，其中no和no2所占的比例较高，约为90%95%。nox是国际海事组织（imo）重点控制的船舶尾气排放污染物之一。有研究表明，全球每年船舶尾气排放nox约56.9 tg，占全球nox排放总量的15%2，在欧洲海

4、岸，船舶排放的nox对环境空气的功率约为7%24%3。对于船舶柴油机而言，尾气中nox的来源主要有两个方面：一方面与空气中n、o元素有关;另一方面与燃料中存在的微量氮化物有关。前者是由空气中的n、o元素进行反应而生产的nox，被称为“热氮氧化物”（thermalnox），后者则被称之为“燃料氮氧化物”（fuel nox）。nox生成速率主要受3个因素的影响：高温、富氧以及n与o在高温下的停留时间。nox是形成光化学烟雾和酸雨的重要原因，长期暴露于nox含量较高的环境中会增加呼吸系统疾病的发生率。nox是臭氧（03）等二次大气污染物的重要前提物之一，03对人体健康的危害包括增加呼吸系统疾病、降低

5、肺功能等。此外，03在大气中可以传输数百公里，从而影响内陆地区的空气质量4。2.3 一氧化碳船舶尾气排放的一氧化碳（co）主要是燃料燃烧过程中的中间产物和未完全燃烧产生的。在柴油机的燃烧室内，co主要生成于富油区、稀熄火焰和火焰淬熄区。在富油区部位，由于缺氧致使co不能充分燃烧成c02后排出，其排放速率取决于空燃比和混合气形成的不均匀度。在稀熄火焰和火焰淬熄区，由于化学反应不稳定，使生成的co不能连续燃烧而中断。此外，活塞内气流运动过强，以至吹熄火焰致使燃烧中断的过程，也会增加co的排放增加。co经呼吸作用进入人体后，极易与血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，使血红蛋白丧失携氧的能力和作用，造成组

6、织窒息。co对全身的组织细胞均有毒性作用，尤其对大脑皮层的影响最为严重。co中毒的症状主要包括头痛、无力、眩晕、流泪、呼吸困难等，严重时会发生昏迷甚至死亡。2.4 大气颗粒物船舶尾气中的颗粒物（pm）主要是由燃油中含有的碳產生，其生成的基本条件是高温和缺氧5。燃油中的有机烃分子在高温和缺氧条件下发生部分氧化和热裂解，生成以碳为主的碳烟晶体。各种气相的烃分子以及其他物质在晶体表面凝聚，晶核相互碰撞发生聚集，促使碳烟粒子不断增大生成链状或团絮状的局聚集物，最终生成pm。在船舶排放大气颗粒物组成方面，约有98%为可吸入颗粒物（ pm10），94%为细颗粒物（pm2.5），92%为超细颗粒物（ pml

7、）;在化学组成方面，颗粒物均含有大量的黑碳、硫酸盐、亚硫酸盐、重金属（如镍、钒、锌、铬、铅）等。其中，各类重金属元素由于在环境介质中难以被降解，具有一定的生物放大和积累效应，其对人体健康造成的影响较大。大气颗粒物是船舶尾气中对人体健康和空气质量影响最为严重的污染物之一。在重要港口、航道、海峡等船舶流量大的地区，船舶尾气会显著改变局部地区的空气质量，给当地居民的生活和健康造成影响。船舶尾气可导致呼吸系统疾病和心血管疾病在内的过早死亡以及其他严重的健康问题。在全球范围内，与船舶相关的pm排放每年导致约60000例心血管疾病和肺癌死亡2。2.5 碳氢化合物船舶尾气中的碳氢化合物（hc）的生成机理较为

8、复杂，主要包括燃料油未完全燃烧的烃类、裂解反应和再化合反应的产物等。此外，在碳氢化合物排放中还含有一定比例的润滑油，因而船用柴油机润滑油的品质也会对hc的排放种类和浓度产生一定的影响。柴油机内局部或瞬时的温度或压力变化，以及混合气体的浓度变化是hc的生成的主要因素。部分hc具有致癌、致畸、致突变等生物毒性，会对人体的肝、肾等脏器官和内分泌系统、神经系统以及生殖系统等造成急性或者慢性损伤。一些hc挥发性较低，容易富集在pm中，从而在大气中停留时间较久，并能随着pm进人人体肺泡和支气管末端等结构和组织中6。此外，hc是产生光化学烟雾的重要成分，它与nox在紫外光线的照射下，会发生一系列光化学反应，

9、形成光化学烟雾，从而对人体健康产生危害。3 船舶尾气排放标准3.1 国际排放标准由imo制定防止船舶污染国际公约（marpol），其附件vi规定了船舶排放的相关标准，旨在控制船舶尾气中s02、nox和臭氧层破坏物质的排放限值，并对油轮的voc排放限值也做了规定7。对于s02的排放控制，主要通过控制船用燃料油的硫含量来实现。目前硫含量的限定值为3.5% m/m，这一限值会随着控制减排变得进一步严格，例如到2020年将降至0.5% m/m。此外，一些国家和地区也制定了各自的船舶燃料油硫含量标准。针对nox，marpol附件vi也制定了相关的排放标准，详见表1。3.2 国内排放标准我国目前针对船舶大

10、气污染物排放的标准较少，目前仅有2016年颁布的船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法（中国第一、二阶段）（发布稿）（gb15097- 2016），适用于内河船、沿海船、江海直达船、海峡渡船、各类渔船等船舶推进用和辅助发电用发动机的环境管理。gb15097 - 2016标准分为两个阶段实施：第一阶段相当于汽车发动机和非道路发动机的第阶段（2009年10月1日实施）排放控制水平;第二阶段相当于汽车发动机和非道路发动机排放的第阶段（2014年10月1日实施）控制水平。与发达国家相比较，第一阶段的排放标准与当前欧盟实施的排放标准相当，而第二阶段排放标准则与美国第三阶段实施的排放标准相当。此外，中国船

11、级社还制定了一系列绿色船舶规范和技术标准，例如船舶能效管理认证规范、绿色船舶规范和内河绿色船舶规范等。但这些计划主要是针对节能和温室气体减排制定的。4 船舶尾气控制对策与建议（1）新建船舶严格执行gb15097 - 2016船舶尾气排放标准，参照机动车环保检验及合格标志管理的经验，逐步开展船舶环保检验及合格标志管理体系，建立环保检验信息监管平台，加强在用船舶排放控制。（2）提升燃油品质，加强油品监管。改变燃料的组成成分可以有效减少污染物的排放，例如使用低硫油即可使尾气中s02含量显著降低。加强油品质量管理，制定相应的船用燃料油国家标准，确保燃油品质。（3）鼓励船舶使用液化天然气（lng）作为燃

12、油的替代品。目前已开发的利用lng和燃油混合动力的技术日趋成熟，与传统使用燃油相比，可降低90%的nox排放，且s02和pm的排放可以忽略不计。（4）推广靠港船舶使用岸电技术。船舶在靠港期间利用岸上的电源替代船上的柴油发动机为船舶用电终端进行供电，可以将船舶大气污染物排放量降为零，从而可以较为显著的改善港区附近的空气质量。（5）完善相关优惠政策。财政税收政策是国家调节经济运行和推动社会事业发展的重要经济杠杆，运用综合运用财政税收等经济手段，逐步建立防治船舶大气污染的约束和激励机制。通过税率费率设置、财政收入减免、财政资金投入等，支持和引导控制船舶尾气的排放工作。国外一些发达国家和地区在船舶尾气

13、排放控制的税收政策制定和实施方面已经积累了较多的经验，在充分考虑我国现状的基础上，借鉴国外成熟的经验将有助于加快我国相关体系的建立与完善。5 结语船舶尾气污染是各港口城市和江河沿岸城市政府面临的一个迫切需要解决的问题。因此，在吸收国内外先进经验的基础上，完善排放标准，出台可行性的政策和减排机制，以达到长期有效的治理效果。参考文献：lcorbett jj， fischbeck ps. emissions from waterborne commercevessels in united states continental and inland waterwaysj.environmental

14、science and technology， 2000， 34 （15）： 3254 3260.2corbett jj， winebrake jj， green eh， et al.mortality from shipemissions：a global assessmentj. environmental science andtechnology， 2007， 41（24）： 85128518.3vinan w， hammingh p， colette a， et al. impact of maritimetransport emissions on coastal air qual

15、ity in europej. atmospheric environment， 2014， 90（90） ：96105.4 eyring v， isaksen i s a， berntsen t， et al. transport impacts onatmosphere and climate： shippingjl. atmospheric environ-ment， 2010， 44 （37）： 47354771.5于偉峥，杨挺然，柴油机排放物的生成机理及降低排放的技术措施j.交通节能与环保，2007（3）：1719.6walgraeve c， demeestere k， dewulf j，et al. oxygenated