航行水域环境保护与船舶污染防治技术

(天津海运职业学院，天津 300350)

一、绪言

海洋孕育成千上万种生物，为人类提供了众多宝贵的生物和矿产资源，但同时也接收来自人类的陆源污染和海洋污染。虽然海洋本身具有一定的自我净化能力，但由于人类活动产生的污染物超出了其自身区域净化的能力范围，导致该海域污染现象严重，反过来威胁到了人类的生存安全。为此，联合国将每年的6月8日定为“世界海洋日”，提醒和警示人类要珍惜和保护赖以生存的海洋环境。随着世界经济的全球化，世界船舶总吨位的拥有量也随着世界经济的发展不断在扩大，使得世界区域性航道船舶通行密度大大增加。但在这经济繁荣的背后，却使人类面临着海洋环境污染的严重问题，即人类利用船舶作为运输工具实现利益最大化的同时，90%以石化燃料为能源的船舶对海洋环境却造成了严重的污染，并且这种污染区域不仅局限于近陆区域，而是随着船舶所到之处，污染源就延伸到何处。

所以，在世界范围内就“船舶航行区域内海洋环境的保护”开展国际间的研究与调查的长期合作势在必行，并在特殊的航行区域内制定和强制实施更高排放标准和细则的国际防污公约和法规，同时加强船舶防污染控制的管理和防污染技术的提高。只有这样才能兼顾世界经济的发展和海洋环境的保护，实现人类生存和发展的双赢。

二、船舶对航行区域海洋环境的影响

根据《联合国海洋法公约》统计，来自船舶的污染是造成海洋环境污染的主要途径之一，约占海洋污染物总量的12%。船舶污染物的种类比较繁多，主要为船舶航行时排出的油类或事故溢油污染、有害液体物质污染、船舶生活污水污染、船舶垃圾污染、挥发性有机气体和石化燃料燃烧产生废气的大气污染、船舶压载水污染和废气、冷却水的热污染等。这些污染类物质的排放对航行区域海洋环境会产生各种严重的影响，这些影响主要表现在：

(一)操作性油类排放和事故性溢油排放的影响

这两种油类排放尤以事故性溢油危害最大，往往会严重影响事故发生区域水体质量和生物灭绝，且危害存在长期性和扩散性。对于操作性排油主要来源于船舶机械处所含油污水，根据《MARPL73/78》公约附则Ⅰ的要求，400GT以上的非船舶和150GT以上的油船对机械处所污油水排放的含油浓度不得超过15ppm，且要求船舶离岸12n mile以外，航速不小于7knot，污油水浓度监控系统处于运行中。即使如此，航行区域水体油类含量对鱼类等生物的生存有着严重的影响。如果水中含油浓度为0.01ppm时，鱼类一天就会出现油臭味，食用价值降低；含油浓度为20ppm时，鱼类就不能生存。石油污染对鱼苗和鱼卵的危害更大，海水含油浓度为0.01ppm时，畸形鱼苗可达23-40%，0.1ppm时鱼苗都有缺陷，仅存活1-2天。此外，石油污染还会破坏海滨风景区和海滨浴场。所以，即使船舶在航行中满足国际公约和法规的排放要求，但由于区域性航区船舶通航密度大或区域性封闭水域水体置换率低，也会出现航行区域水体质量含油量高严重影响鱼类等海洋生物的生存环境。

(二)有害液体或物质的排放的影响

对于运输危险化学品船舶或杂货船在航行途中货舱污水或洗舱水进行排放，根据《MARPL73/78》公约对X、Y、Z、OS类危险物质的排放要求，除了X类危险物质禁排外，Y、Z、OS类危险物质都要采取最严格的排放要求，即船舶在保持特定的航速和水深的条件下，以最低的安全排放浓度和排放率排放混有危害物质的污水。在船舶航行密集区域或水体置换率较低的封闭区域排放是会导致区域内水体有毒物质含量超标，这些有毒物质被海洋生物吸收后再以食物链的方式进入人体 ，严重危害人类健康和食品安全。

(三)船舶生活污水排放的影响

船舶生活污水主要来源是船舶人员和活体动物的日常排泄物、盥洗水及医务室排出物等污染物。根据《MARPL73/78》-附则Ⅳ的排放要求，此类污染物经过船舶生活污水处理装置粉碎、生化处理和消毒后，在规定的离岸距离、航速和排放速率条件下排放。但是在船舶通航密集区，特别是水体置换率较差的近岸封闭脆弱区域，这种生活污水的排放容易使得区域水体的COD、BOD5、大肠杆菌病原体数量超标，导致水体有机营养物质富足而藻类大量繁殖形成赤潮，致使水体因缺氧而鱼类大量窒息死亡，加重封闭区域水质恶化变臭。

(四)船舶垃圾排放的影响

船舶在正常营运中会产生大量的垃圾，主要来源于食品废弃物、日常和工作用品废弃物等。对于这些垃圾的处理常采用储存、焚烧和弃海处理。在特殊区域内除食品垃圾12n mile外允许粉碎成25mm颗粒入海处理外，其他废弃物均禁止入海处理，但在特殊区域外除了塑料垃圾禁止入海处理外，漂浮性的固体垃圾废弃物在洋流和风浪的作用下集聚在海滩或近陆区域。我国于2007年启动了海洋垃圾污染的监测和评估工作，在沿海50个示范区域开展了漂浮物垃圾、海滩垃圾和海底垃圾的监测，为评估海洋垃圾密度、分布、类型以及海洋垃圾可能的来源提供了基本数据支撑。根据多年监测结果显示，我国近岸海域海滩、海面和海底垃圾的主要种类是塑料类，其中70%的海滩垃圾和59%的海面漂浮垃圾来源于人类海岸活动。2014年中国91%的海面漂浮垃圾来源于陆地，9%来源于海上活动。2015年2月，美国佐治亚大学的科学家在《科学》期刊上发表论文指出，全世界每年约有800万吨塑料垃圾从陆地流入海洋，而中国是最大的倾倒源，排放量占到总量的近三分之一。2015年3月，中国国家海洋局发表了每年一度的中国海洋环境状况公报，指出塑料废弃物是中国近岸海域海洋垃圾的主要类型。

(五)挥发性有机气体和石化燃料燃烧产生废气对航区海洋环境大气污染的影响

目前90%的船舶动力都是以燃油为主的石化燃料作为能源，燃油在储存、运输和燃烧过程中会向航区排放大量含有挥发性有机混合物的气体VOC5和大量NOX、SOX和CO2的废气及烟尘。在通航密集区域或大气活动比较稳定的情况下容易形成区域性气溶胶或雾霾天气，使得视野受限而严重影响船舶的航行安全；同时又由于劣质燃料油中铅等重金属物质随燃烧产生的废气排入大气和溶入海水中，使得受到影响区域内的大气和水体重金属含量增加，严重影响到区域内海洋生物和人类的安全。

(六) 船舶压载水排放对航区水质的影响

船舶为了控制船舶稳性和装卸货保持船舶浮态的需要，要将船舶压载水舱的压载水进行压入或排放入海，特别在向航行区域排放压载水的过程中，事必将压载舱内压载水携带的外域微生物或病原体排入航行区域水体，造成域外微生物入侵而威胁区域内生态系统，或由于排放压载水泥沙含量较高造成航行区域水体浑浊，严重影响对水体透光度要求较高的生物的生存，特别是在生态脆弱的珊瑚礁区域海区。

(七) 船舶废气和冷却水的热污染对航区海洋环境的影响

船舶在航行过程中不断向大气排放大量废气的同时也释放了大量的热量，在大气活动比较稳定的情况下，排放到大气的高温废气不容易扩散，同时废气中的CO2气体容易形成温室效应更加重了废气热量的扩散效果，使得通航密集航区内的气温明显升高，从而改变了区域性气候。为此，我国建立了海-气二氧化碳交换通量监测体系，通过走航监测与长时间序列定点监测相结合，对渤海、黄海、东海北部和南海中北部海域大气CO2的沉降进行立体化监测和研究。

同时，船舶动力装置产生的热量通过冷却水的冷却作用将废热排放到航行区域水体，在通航密集区域或水体流动性较差的区域容易使得局部海区近表面水体温度升高，导致海水中溶解氧的含量下降和影响海洋生物的新陈代谢和繁殖规律，严重时可使受影响的区域内动植物的群落发生改变，其中尤以对热带水域的影响较为明显。

三、我国船舶航行区域海洋环境的的保护措施

(一)通过海洋环境动态监测系统对航行区域的脆弱海洋环境进行加强监测

我国自2006年开始建设和完善国家海域动态监视、监测管理系统，该系统的功能结构如图1所示。通过该系统加强监测船舶航行区域的海洋环境各生态指标的变化，并根据评价的结果和变化趋势划分各类污染物的限排区和禁排区。特别是针对船舶航行的高脆弱区和中脆弱区的海洋自然保护区、海水养殖区及鱼类产卵场等重要渔业水域，以及珊瑚礁、海草床等对污染物敏感的生态系统，更要加强海洋污染的监测和管理，将船舶对航区海洋环境和生态系统的影响降低到最小程度。

图1 国家海域动态监视、监测管理系统功能结构分析示意图

(二)在脆弱海洋环境的航行区域内制定和强制实施更严格的海洋环境保护标准和细则

1.我国在沿海港口设立ECA控制区控制大气污染

我国沿海海洋大气污染物部分来源于船舶废气形成的气溶胶，其中含有害物质主要是硝酸盐、铵盐、铅和硫氧化物。为了监测这些污染物的大气含量，我国在沿海海域设立13个监测点。2015年12月15日，交通部颁布了与我国领海内的长三角、环渤海和珠三角三大废气排放控制区(ECA)有关的规定。在这些ECA区域的附近沿海和内水范围航行、停泊的船舶必须使用含硫量低于0.5%的燃油。2017年1月1日起，关于船舶在我国停泊时不能使用硫含量超过0.5%的低硫燃油的规定扩展到国内更多的港口，覆盖的港口包括天津、秦皇岛、唐山、黄骅、上海、宁波舟山、苏州、南通、广州、深圳和珠海共计11个主要港口。2018年1月1日起将进入新的实施阶段，逐步在上述有条件的港口实施港口机械和靠泊船舶全电作业，实现ECA控制区废气的零排放。

2.在脆弱海洋环境的航行区域内提高船舶污染物排放标准或采取禁排措施

我国沿海海洋环境污染分布的特点表现为区域性、季节性和差异性。我国渤海/黄海分别处于辽东半岛和胶东半岛环抱的内海以及朝鲜半岛围成的半封闭的海域，受太平洋西岸的黑潮洋流影响较弱，黑潮支流使得该区域海水水体置换率较低，特别是渤海海域。区域内入海的河流全年总体流量相对较少，且存在季节性差异。同时，该区域处于我国经济较发达的经济带，分布着天津港、秦皇岛港、大连港、青岛港等主要港口，渤海海域的石油开发造成的井喷和溢油事故，这些人类活动产生的陆源污染和海洋活动污染使得渤海、黄海海洋环境遭受严重破坏。东海、南海处于开放海域，受到黑潮和东南季风影响较大，水体置换率和区域内河流注入量较大，劣质水质区域相对较小，主要集中在以无机氮、磷污染物为主的河流入海口区域。我国沿海洋流分布及污染区域分布如图2所示。

图中：1.黑潮 2.台湾暖流 3.对马暖流 4.黄海暖流 5.黄海沿岸流 6.东海沿岸流 7.南海东北季风漂流 8.南海西南季风漂流

所以，根据我国沿海海域污染分布特点，在特定的不同污染区域内对船舶污染物实行禁排或限排措施：在水体置换率较差且水质低劣的渤海海域，禁止船舶的任何污染物排放入海，整个海域设定为ECA控制区；在无机氮/磷污染物含量超标的长江和珠江入海区域限制船舶食品垃圾/生活污水的排放。

3. 船舶安装防污染控制管理系统

配置船舶防污染控制管理系统的船舶以国家海域动态监视监测管理系统为平台，基于在不同航行区域内电子海图显示的船位、航速、航向和水深等排放条件，实现对船舶污染物排放的实时性、区域性的动态控制，以满足脆弱的海洋环境对船舶污染物排放的限排和禁排的要求。除此之外，该系统还要满足《SOLARS公约》的相关船舶污染物排放要求。

四、结论与展望

由于船舶的污染对航行区域海洋环境造成的污染具有多样性和地域分布广等特点，特别是在船舶航行密集区域或生态脆弱的海区，这种污染表现得特别明显。因此，在国家和地方层面须加强区域性海洋环境监测，科学合理的评估各种污染影响因素，制定和采取相应的防污染法规和控制措施；在船舶层面须通过船舶防污染控制管理系统对船舶在航行区域内的污染物排放进行有效控制，最大程度地减少船舶对航区海洋环境的影响。

为了实现世界范围内船舶污染物的排放控制，除了加强国际间海洋环境保护的合作和防污染公约及地方法规的立法工作，更需要建立全球海域动态监视监测使用管理系统，并以此为平台通过船舶自身的防污染控制系统对污染物排放的有效控制，实现船舶的绿色营运。