上海港船舶硫排放现状及特征分析

2014-02-09罗宁

交通运输部管理干部学院学报 2014年2期

关键词：上海港航次航道

罗宁

（长江三峡通航管理局，湖北宜昌443000）

上海港船舶硫排放现状及特征分析

罗宁

（长江三峡通航管理局，湖北宜昌443000）

文章通过大量调查数据分析了上海港船舶硫排放现状，引用排放推算方法，论述了上海港硫排放各种类型船舶的分担率，船舶各种工况的影响，推论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与指定相关政策与法规的建议。

船舶；硫排放；特征；上海港

中国共产党十八届三中全会做出了关于全面深化改革的重大战略部署，为认真贯彻全会精神，交通运输部提出把改革创新贯穿加快发展“四个交通”的各个领域、各个环节，实现交通运输转型升级。绿色交通是“四个交通”发展中重要组成部分，而港口的节能减排又是绿色交通创新发展的重要举措。

港口作为现代物流的关键节点，其快速发展为所在城市及周边地区社会经济发展和繁荣创造了条件，但同时也带来了船舶污染物排放影响环境空气质量的问题。由于船舶可以燃烧硫含量高达3.5%m/m的船用燃油，与其他交通运输工具相比，船舶消耗同样重量燃油所排放的污染物相对较高，因此研究港口靠港船舶硫排放现状、特征及控制措施，对提高区域环境空气的清洁程度具有重要意义。

本文拟以中国最大的港口上海港为例，研究分析上海港船舶硫排放现状和特征。

一、国内外概况

早在20世纪，人们就已经意识到空气污染的危害。世界卫生组织和联合国环境组织在一份报告中说：“空气污染已成为全世界人们生活中一个无法逃避的现实”。而船舶排放对空气污染的贡献也逐渐被人们所认识。船舶产生污染空气的物质主要是机器燃烧产生的氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）、碳氧化物（COx）、碳氢化物（HC）以及颗粒物（PM）（其中船舶排放的一次颗粒物中95%以上为PM2.5），这些污染物对人体健康和环境有严重危害[1]。NOx、HC在阳光照射下会发生光化学反应生成臭氧（O3）；SOx和NOx是形成酸雨的主要因素；CO2、CO和HC均会引起温室效应。在各种类型的船舶中，远洋船舶是大气污染物的首要来源①。远洋船舶可以燃烧硫含量高达3.5%m/m的船舶燃料，与其他交通工具相比，船舶燃烧同样重量燃料所排放污染物会高很多。

根据《2011年香港排放清单报告》[2]，2011年香港污染物排放量统计显示水上运输的二氧化硫、氮氧化物、可吸入悬浮粒子排放总量不仅居各种运输方式之首，甚至超过了公用发电的排放量，水上运输二氧化硫的排放量分别是道路运输和民用航空的83倍和57倍，远远超出了人们的一般想象，如下页表1所列。

相关研究表明：颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等都会在一定程度上致癌。美国癌症协会一项长达16年多达50万人的队列研究发现，细颗粒物（PM2.5）年均浓度每升高10ug/m3，人类肺癌死亡率将上升8%①参见国际癌症研究机构http://www.larc.fr/en/media-centre/larcnewa/pdf/pr221_E.pdf--4。。由此可见，船舶排放的污染物对港区及其周边居民的潜在健康影响突出。

面对日益严重的船舶大气污染，国际海事组织和发达国家、地区都已采取了积极的应对措施，很多发达国家与地区已利用立法的形式来控制船舶大气污染物的排放。以欧盟的德国、法国和西班牙3个最大的排放国统计数据为例，政策实施后的效果明显, SOx的排放量显著减少。其中最大排放国德国SOx的排放量从1990的5292吨下降到2011年的445吨，降幅达到91%，如表2所列。

中国随着工业化、城镇化的深入推进，能源资源消耗持续增加，大气污染防治压力继续加大。根据国家环保总局公布数据[3]，2010～2012年主要污染物排放数据二氧化硫、氮氧化物排放量较大且每年增加。数据显示③参见中国港口网，2013全球十大港口排行。，2013年我国大陆港口货物吞吐量2亿吨以上的港口数量达到16个；3亿吨以上的港口数量为10个；4亿吨以上的港口数量有8个；5亿吨以上的港口数量共3个，分别为宁波舟山港、上海港和天津港，2013年世界排名前十的港口分别为宁波舟山、上海、新加坡、天津、青岛、鹿特丹、广州、唐山、大连和营口，除新加坡港和鹿特丹港外其余八大港口均为中国港口，且中国港口增速依然强劲。但与国外发达国家相比，中国港口船舶污染控制不论从法律法规还是管理技术、控制水平方面均存在较大的差距。

表12011年香港污染物排放量统计表[2]

二、上海港船舶排放现状

（一）上海港基本情况

上海港由外港和内河港组成。外港水域为长江口和杭州湾北岸水域、黄浦江水域、闵行西界、崇明岛、洋山港区水域以及长江口外的长江口锚地水域、绿华山锚地水域，内河水域为上海市境内上述水域以外的所有内河航道涉及的水域。

上海港航道主要由长江口航道、杭州湾航道、黄浦江航道、洋山进出港航道及内河航道组成。长江口航道长约170公里。杭州湾航道全长67.2公里。洋山进出港航道规划自崎岖列岛白节山灯塔南侧至小岩礁附近，设计通航水深为15米以上。上海市境内共有内河航道196条，航道总里程高达2252公里。

表2欧盟的德国、法国和西班牙报告的SOx数据②参见PortofLosAnglesEmissionsInventoryHighlights-2012。

近年来上海港集装箱吞吐量发展迅速，2012年上海港集装箱吞吐量达到3253万标准箱，继续位列世界第一。上海港集装箱港区总体是以外高桥港区和洋山深水港区为主，黄浦江两岸港区为补充的集装箱港区布局。至2012底，上海港共建有集装箱公用泊位50个，年通过能力2002万标准箱。根据《上海市综合交通体系规划》和《上海港总体规划》，预计2020年上海港集装箱吞吐量在4000万标准箱左右，年均增长2.6%。

上海市作为一个大型港口城市，水路运输为上海创造了显著的经济效益，同时，船舶大气污染物排放也给上海带来了不容忽视的环境空气质量影响。

（二）上海港船舶排放计算方法

鉴于现有条件下无法做到对每艘进出港口船舶的排放进行实际检测和计量，只能在相关船舶统计数据基础上进行测算，本研究采用了上海环境监测中心对船舶污染物排放计算的方法，即动力法对船舶排放量进行计算。

1.排放计算公式

公式1：船舶所做的功计算公式

W=MCR×LF×Act

其中：W——船舶所做的功（千瓦时；kwh）MCR——发动机额定功率

LF——负载因子（平均负荷与最大负荷的比值）

Act——工作时间

公式2：船舶发动机排放计算公式

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

EF——排放因子（克/千瓦时;g/kwh）

FCF——燃料修正因子

CF——排放控制因子（使用减排措施后的变化）

2.排放计算的统计范围

（1）船舶范围。本研究的船舶大气污染物排放计算，包括了所有进出上海港的国际航行船舶。但是，对于途经上海港水域但未停靠任何上海港码头的船只的大气污染物排放未被计算入内。根据上海海事局对进入上海港船舶签证的统计和分类，此次排放清单将产生大气污染物排放的上海港靠港船舶分为以下几种：油船、散装化学品船、散货船、集装箱船、滚装船、液化气船、其他货船、非运输船、顶推拖轮。

海事部门统计数据显示近年来进出上海港的国际、国内航行船舶、航次数量均呈现快速增加势头。2012年上海港进出港船舶签证数共计190.09万艘次，较2008年总体增加了1.47倍。其中，国际航行船舶4.21万艘次，基本与2011年持平；沿海航行船舶9.06万艘次，同比减少7.16%；内河船舶29.34万艘次，同比减少6.07%。

（2）地理范围。上海港进港船舶航行的航道较为规律。目前上海港国际船舶主要从以下几条航道进入上海港区：长江口深水航道、南槽航道、外高桥航道、宝山航道、洋山航道、金山航道以及漕泾东航道。

本研究针对进出上海港主要航道上的船舶大气污染物排放，对于支线航道，由于缺少具体的流量信息，在排放计算中，一并计入主要航道排放量中。

3.排放因子的选取

排放因子是通过发动机的基本参数以及排放要求而设定的，本研究选取美国洛杉矶港大气污染物排放清单公布的排放因子，计算过程中主要使用了主机排放因子、辅机排放因子，锅炉排放因子以及用以校正排放量的燃油校正因子，其中主机排放因子如表3所列。

（三）上海港船舶污染物排放总体情况

表3国际船舶主机排放因子（单位：克/千瓦·时）

根据海事局提供的近3年（2010年至2012年）上海港国际船舶的进出港的基础数据，计算结果显示，国际船舶污染物近几年保持稳定，2012年排放较2011年有所减少，其变化趋势与近3年进出上海港国际船舶航次变化趋势一致。

1.国际船舶污染物区域分布特征

国际船舶污染物排放非常集中，超过90%的排放量都集中在浦东与洋山辖区。其中，浦东辖区国际船舶排放的污染物占比最高，约为57.69%，其次为洋山辖区（34.59%），其余辖区国际船舶排放的污染物共占比约为7%。

2.各类国际船舶排放分担率

根据计算，上海港国际船舶污染物主要来自于集装箱船，其排放的各类污染物及温室气体占比都高于89%，由于集装箱船艘次占上海港国际船舶艘次的67%且吨位大，其排放占比高，如表4所列。

3.船舶不同工况分担率

对2010年至2012年度国际船舶在航行状态和停泊状态工况下的排放量进行计算，每一年度的不同工况占比相似，因此，仅以2012年为例进行说明。国际船舶在两种不同工况下的排放量，在停泊状态排放量大于航行状态。停泊状态污染物排放量约占总排放量的56%，其中，辅机排放量最大，大约占73%。

4.过境船舶影响

根据长江引航站的数据，2012～2013年上海港过境船舶航次分别为38114航次及37554航次，过境船舶航次与国际船舶航次之比约为0.9∶1.0，如果将过境船舶的排放计入，上海港大气污染物的排放量实际更大。

三、上海港船舶硫排放特征分析

近年上海对靠港船舶按远洋船舶（国际船舶与沿海船舶）、外港内河与内河船舶三类大气污染物的排放情况进行了估算①参见VSROperatorSummary，Year2012，Port:POLA09-05-12。，其污染物排放比例如表4所列。

由表4可见，国际航行船舶是上海港船舶大气污染的主要排放源，其中，占进出上海港船舶总数不足3%的国际航行船舶，却排放了SOx总量的68%，其他大气污染物以及温室气体的排放比例也高达40%以上。

根据对船舶污染物排放量与航次、总吨的关系研究，发现船舶大气污染物排放量与航次及总吨的乘积成正比。同时，将国际船舶与沿海船舶的总吨与艘次的乘积列出，可以看到，虽然国际船舶航次较少，但是其航次与总吨的乘积却是沿海船舶的2～3倍左右，这说明国际船舶的大气污染物排放将是沿海船舶的2～3倍，这也与国际船舶及沿海船舶的大气污染物排放测算值相似。

上海市环境监测中心对上海市主要大气污染物（PM，PM10，PM2.5，SO2，NOx）进行了估算，并按照其来源进行了统计，船舶对上海市各类大气污染物总量的贡献主要集中在SO2和NOx，均为12%。国际船是船舶排放的首要来源，其SO2，排放量对全市排放清单的分担率达到8.1%。