关于在港船舶硫排放控制措施及可行性思考

罗雷

（交通运输部广州打捞局，广东广州510260）

关于在港船舶硫排放控制措施及可行性思考

罗雷

（交通运输部广州打捞局，广东广州510260）

文章以在港船舶硫排放控制的相关措施为出发点，系统研究了上海港船舶排放现状、排放特征，提出了对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

中国是世界贸易大国、海运大国和港口大国，至2013年末全国港口拥有生产用码头泊位31760个，其中万吨级及以上泊位2001个。2013年全国港口完成货物吞吐量117.67亿吨（其中沿海港口完成75.61亿吨），完成集装箱吞吐量1.90亿TEU（其中沿海港口完成1.70亿TEU），连续多年位居世界第一。中国各地以港兴市的港口经济战略在助推港口城市和地区的经济腾飞的同时，随着港口生产活动的日益增加，特别是进出港船舶的日益频繁，在港（码头靠泊、锚地锚泊）的船舶数量日益增长，船舶大气污染物的排放对港口所在城市和地区的大气环境带来的污染也日益突显。面对日益严重的船舶大气环境污染，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采用立法的形式来控制船舶大气污染物的排放。与国外发达国家的港口城市相比，我国港口城市和地区的船舶大气污染控制不论从法律法规还是管理技术、技术研发、技术手段和控制水平方面均存在较大的差距。现以上海市空气环境及排放统计数据和相关资料为基础，对在港船舶硫排放控制的相关措施及可行性进行研究思考。

一、上海港船舶大气污染物排放现状

大气污染物直接威胁人类健康，中国多地医学专家对大气污染和肺癌之间的相关性进行研究，发现颗粒物、二氧化硫、氮氧化物或柴油颗粒物（DPM）带有的多环芳烃都会在一定程度上致癌，其中多环芳烃致癌性最强。船舶产生造成大气污染的物质主要有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），这些污染物对人体健康和环境有严重危害。NOx、HC在阳光照射下会发生光化学反应生成臭氧（O3）；CO2、CO和HC均会引起温室效应；SOx和NOx是形成酸雨的主要因素，根据2012年上海市环保局公布的数据显示，上海市及其周边地区的酸雨情况较为严重。由此可见，船舶排放的大气污染物对港区及其周边居民的潜在健康影响问题突出。

上海市作为一个大型港口城市，2012年末上海港成为世界上第一个集装箱吞吐量超过3000万标准箱的港口，达到3253万标准箱，货物吞吐量和集装箱吞吐量保持世界第一。繁荣的国内国际贸易活动和繁忙的港口装卸及海运事业助推了上海市及其周边地区的经济发展和建设，为上海市及其周边地区创造了显著的经济效益，同时，大量的船舶大气污染物排放也给上海市及其周边地区带来了不容忽视的环境空气质量影响。

根据上海港国际航行船舶数据及其大气污染物排放统计研究分析，在各种类型的船舶中，远洋船舶是大气污染物的首要来源。远洋船舶可以燃烧硫含量高达3.5%m/m的船舶燃料，而道路上的车辆只使用硫含量更低的普通柴油，与陆上交通工具相比，船舶燃烧同样重量燃料所排放大气污染物会高很多。

二、上海港船舶大气污染物的排放特征

（一）上海港船舶大气污染物排放特征

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，其大气污染物排放比例如表1所列。

表1上海港不同船舶主要大气污染物排放分担率

由表1可见，国际航行船舶占比最高，是上海港船舶大气污染物的主要排放源，占进出上海港船舶总数不足3%，却排放了PM10和SOx总量的60%和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。

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，靠港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NxO，均为12%；对全市PM2.5的直接排放分担率为6%。国际船舶是靠港船舶大气污染物排放的首要来源，其SO2，NOx和PM2.5排放量对全市排放清单的分担率分别达到8.1%、6.3%和3.5%。

（二）上海港国际航行船舶大气污染物排放情况

1.上海港国际航行船舶数据统计

国际船舶主要停靠码头为外高桥、洋山、张华浜及军工路码头，其中外高桥码头占48%，洋山码头占22%。

国际航行船舶类型较多，主要为集装箱船、杂货船、散货船、化学品船、滚装船、游轮等，其中又以集装箱船为主，2012年靠离上海港集装箱船占比高达67%。

2.国际航行船舶大气污染物排放情况

（1）国际船舶大气污染物区域分布特征。根据数据统计研究，国际船舶大气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，浦东辖区约为57.69%，洋山辖区为34.59%，其余辖区约为7%。

（2）各类国际船舶大气污染物排放分担率。根据计算，上海港国际船舶大气污染物主要来自于集装箱船，其排放的各类大气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。

（3）船舶不同工况分担率。对2010～2012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2种不同工况下的排放量，停泊状态排放量大于航行状态，其中，停泊状态大气污染物排放约占总排放量的56%，其中，辅机排放量最大，约占73%。

（4）过境船舶影响。根据长江引航站的数据，2012年及2013年的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，如果将过境船舶的大气污染物排放计入，上海港船舶大气污染物的排放将增大56%。

三、对靠港船舶硫排放控制相关措施及可行性思考

（一）提倡靠港船舶使用低硫燃油

国际航行船舶使用低硫燃油，可以显著降低SOx和PM的排放，以2012年为例，根据课题研究组其他成员的研究数据和计算方法，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可见，使用低含硫量的燃料油的减排效果是显著的。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场，国际航行船舶主要从燃料油供应商中加注进口的船舶燃料油即保税油，保税油IFO硫含量在2.8%～3.0%m/m，若保税油IFO燃油硫含量降低到1.0%m/m时，燃油价格将增加100～150美元/吨；若用0.10%m/m及以下的馏分油（MDO和MGO）时，燃油价格则大幅增加400美元/吨。现阶段，硫含量≤0.10%m/m的低硫燃油在中国市场的供应很少，国内也很少生产。使用低硫燃油会使船公司营运成本提高，在目前航运业不景气的情况下会给船公司增加较大的经营成本和竞争压力。

（2）增加船舶设计或改造费用成本。炼油厂为了生产低硫燃油，需要采用特殊工艺及程序对燃油进行脱硫处理，导致低硫燃油的很多特性都发生了显著变化。船舶燃油系统、机器设备一般都是基于重油/船用柴油设计的，低硫燃油的使用经验不多，当使用低硫燃油转换硫排放控制时，可能导致船舶燃油系统及设备故障，甚至发生船舶失去动力的危险。

（3）国内炼油厂要生产低硫燃油，需要增加相应的设备、管网以及相应的生产工艺等，这增加了炼油厂的生产成本，需要有相应的政策扶持。

（4）船用燃料油供应商需要增加专用的低硫燃油储罐和装卸货设备。这额外增加了船用燃料油供应商的成本，同样也需要相应政策的扶持。

（二）废气清洗（ExhaustGasCleaning(EGC)）系统

IMO在2009年通过了MEPC.184(59)决议，即《废气清洗系统导则》。MARPOL公约附则VI第14条规定，船舶若使用正常硫含量的燃料油，则应采用经船舶船旗国主管机关按《废气清洗系统导则》认可的废气清洗系统将船舶包括主副推进机械的SOx排放总量减少至4.0g/kWh或更少；或采用合适和可行的任何其他技术方法，能将SOx排放限制在同样的水平。

试验表明，洗涤塔可以很有效的将船舶SOx排放减少90%以上，颗粒物排放减少达到30%～70%（根据不同类型的洗涤塔技术而不同）。但多年来洗涤塔还没有在船舶上正式采用。主要原因有三：一是洗涤塔比较高大，需要占据一定的空间，而船舶本身空间有限；二是洗涤塔需要使用大量的淡水，而船舶的淡水有限，若用海水淡化技术，需要额外增加设备，成本很高；三是洗涤塔产生的洗涤废水其酸性较强，不能随意排放到海水中，只能船舶到港后排放到专门的接受设备中。此替代措施可以达到等效的大气污染物排放减少，但船公司的投资成本较大。

目前，国家工信部已组织开展硫控制排放要求中使用低硫油的等效替代措施的脱硫设备研发，这将打破国外在这方面的技术与价格垄断，并为其国产化和广泛使用奠定技术基础。

（三）岸电技术

目前，在欧洲和美国的主要港口，在船舶靠泊码头时使用陆上的电源对船舶进行供电，船舶的辅机停止使用，从而降低靠港船舶大气污染物的排放。

在中国，2010年7月5日，上海港务集团与中国海运集团在上海港外高桥港区联合宣布，中国首个港口移动式岸基船用变频变压供电系统正式激活。该系统将由港口岸基供电取代船舶油料发电，有效减轻港口地区的空气污染，实现绿色水运。但目前，上海港地区还未真正全面投入使用。

使用岸电技术能实现船舶靠泊时的大气污染物零污染排放，一是技术上较为成熟；二是港口和船公司在技术及设备设施改造上都有较强的可操作性和较易的可实现性，是理想的替代措施。但港口和船公司都需要一次性较大的改造投入和设备设施投入。

（四）替代清洁燃料

替代清洁燃料包括天然气（LNG）、天然气（LNG）燃油、生物质燃料等。

天然气（LNG）、天然气（LNG）燃油技术应用越来越被关注。2013年9月1日，中国船级社颁布了《天然气燃料动力船舶规范》。船舶发动机可使用单一气体燃料（天然气）或双燃料（天然气和燃料油），天然气可以气态或液态形式储存在船舶上。天然气与燃料油相比，NOx和SOx的排放量大幅减少，是理想的绿色能源。但是天然气的充气站在世界各主要港口码头中很少，需要港口进行相应的投入和设施建设。

生物质燃料有利于减少CO2排放,减轻温室效应，减轻能源危机，但是由于在船舶储存、运输和处理过程中，相应的泵、管线和阀等机械系统未经兼容性实验，ISO目前规定船舶燃料不得含有生物燃料（脂肪酸甲酯≤0.1%）。

替代清洁燃料措施可以大幅度地减少船舶大气污染物的排放，实现清洁能源的使用。目前，在中国虽然清洁燃料的可获得性、基础设施包括船舶改造和码头的投资改造建设还刚开始起步，但已迈出了坚实的一步。据《中国交通报》报道：（1）2014年6月初，交通运输部海事局发文核准了“武家嘴57”轮作为中国第一艘LNG燃料动力改造试点船舶，标志着中国海船LNG燃料动力试点正式启动。该轮动力改造采用的是多点喷射技术，改造后发动机排放将能实现真正意义上的环保，氮氧化物、硫氧化物等综合污染物将减排80%以上，甲烷等温室气体排放将比简易改造大幅降低；（2）2014年6月中旬，中国首艘完全符合《天然气燃料动力船舶规范》的双燃料动力改造船舶—“浦海211”轮，靠泊中国首个水上LNG（液化天然气）加注站“海港星01”号，成功完成首次燃料加注。整个加注耗时约1个小时，共加注LNG燃料6.5吨。根据设计，改造后的“浦海211”轮LNG燃料替代率可达到60%，燃油成本下降约13%，节能减排效果明显。

（五）推进中国沿海海域设立硫排放控制区

目前，在欧洲的波罗的海、北海、北美和美国加勒比海地区海域，为防止和减少船舶大气污染物对港口所在地区的空气环境污染的影响，立法规定在离岸一定距离的沿海海域设立硫排放控制区，航行进入该硫排放控制区海域的船舶都须遵守相关的排放规定要求。中国可借鉴欧美发达国家的经验，政府主管机关在适当的时候可正式向国际海事组织IMO提出申请，将中国的长三角、珠三角和渤海湾沿海地区设立成为MARPOL公约附则VI的硫排放控制区。这对中国建立绿色港口的意义是巨大的。

（六）上海地区靠港船舶硫排放控制的可行性分析思考

综上所述，对上海市空气环境及排放统计数据和资料的研究分析，在现阶段可通过采用船舶使用低硫燃油、废气清洗系统、岸电技术、替代清洁燃料以及积极推进中国沿海海域设立硫排放控制区等技术途径及控制措施来防止和减少靠港船舶大气污染物排放对港口地区的空气环境污染的影响。靠港船舶实施硫排放控制政策，影响到港口公司、船公司、燃料油供应商、炼油厂、电厂、船舶及船用设备设计和制造厂商、港口当地和周边地区政府等各相关方的利益。在欧美和香港等世界主要港口不断提高环境质量要求，实施硫排放控制的大趋势下，中国港口也需要跟上国际步伐。减少大气污染，提高公共健康效益，政府需要制定相关的综合配套政策，同时也需要相关各方努力并付出一定的经济代价。政府在制定政策时若既能充分考虑政府和公众的需求，又充分考虑和平衡各相关利益方的实际情况及利益，分阶段的、有步骤的推进上海和其他港口地区靠港船舶硫排放控制，在技术性、可操作性和可实现性上是可行的。

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[2]陈岩，姚天之.气候变暖与世界港口发展新阶段[J].商场现代化，2010,（12）.

[3]中华人民共和国环境保护部.2009环境年报、2010环境年报、2011环境年报、2012环境年报[EB/OL].http∶//zls.mep. gov.cn/hjtj/nb/.

[4]上海市环境保护局.上海环境统计年报及公报[EB/OL].http∶//www.sepb.gov.cn/fa/cms/shhj/shhj2072/index.shtml.

[5]上海市环境保护局.上海市清洁空气行动计划（2013—2017）[EB/OL].http∶//www.sepb.gov.cn/fa/cms/shhj//shhj2098/ shhj2101/2013/10/78420.htm.

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[7]吴家颖，高慧嘉，冯淑慧.共同迈往优质生活区：设立珠江三角洲排放控制区[J].思汇，2013,（11）.

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[9]周华斌.“武家嘴57”轮国内首试海船LNG动力改造[N].中国交通报,2014-06-03.

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2014-06-10