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摘要：据统计，2019年全球前20大集装箱港口中国占据一半席位，前10大集装箱港口就有7个来自中国。然而，因航运业的迅猛发展所引发的港口和区域空气污染问题也随之而来。船舶行驶或停泊期间会排放大量污染物，据统计，2018年我国船舶排放NOx、SO2、颗粒物分别为151.1万吨、58.8万吨、10.9万，分别占非道路移动源排放总量的27%、99%、25%、12%，随着日后国家对交通运输结构调整和机动车管控力度的加强，这一占比将持续增长。因此，为继续发挥航运助力国民经济发展的作用，进一步改善区域空气质量，船舶大气污染防治迫在眉睫。
关键词：船舶大气污染；现状；防治实现路径
1导言
我国港口的国际影响力与日俱增，航运业助力国民经济的作用日益凸显，随之而来的船舶大气污染问题也不断涌现。我国在船舶大气污染防治方面做出了诸多努力，随着船舶大气污染排放控制政策不断完善，技术手段不断提升，实现路径也不断明晰。今后需着力加强基础研究，强化监督管理，严格落实责任，为进一步改善港口区域空气质量提供支持。
2船舶大气污染排放现状
船舶发动机在工作时会排放多种大气污染物，其中SOx、NOx和PM受到很大关注。船舶排放的SOx量大、浓度高，氧化后会形成硫酸盐气溶胶，对人体健康具有一定的危害，并可导致陆地和水生环境酸化。船舶排放的NOx产生于燃油的燃烧过程中，主要为热力型NOx，燃烧时间和燃烧温度的增加会导致排放量的增多。船舶排放的PM主要来源于：燃油的不充分燃烧；燃油燃烧后的剩余灰渣；燃烧产生的气态污染物二次合成物，其排放浓度与船舶负荷成负相关。对船舶排放状况的研究很大程度上依赖于排放清单的编制，美国EPA（环境保护署）甚至将排放清单作为开展船舶大气污染物来源解析的主要方法。目前船舶排放清单计算方法主要有：燃油法、贸易法、统计法和动力法，其中燃油法起步早、方法成熟，适用于全球清单；贸易法对基础数据要求较低，适用于区域清单；统计法依赖统计数据，适用于港口清单；动力法准确性最高，在全球、区域和港口清单都有应用。
近年来，伴随着AIS（自动识别系统）的出现和覆盖率的提高，基于AIS数据的动力法，成为我国船舶排放清单的主流计算方法。AIS由岸基（基站）设施和船载设备共同组成，是船舶接收信息和向海岸当局或其他船舶发送信息的系统，其能自动交换船舶的位置、航速、航向、船名等信息，在船舶排放清单编制、空气污染预测等领域发挥着重要作用。但由于亚洲地区AIS数据覆盖率低、更新慢，且信号很不稳定，经常会出现信号失联的情况，因此包括我国在内的亚洲地区船舶排放清单计算结果都偏小。此外，在全国NOx排放总量的占比高达10.6%。与欧美发达国家相比，我国在船舶排放清单研究方面较滞后，研究范围以国内的区域和港口为主，且排放因子多以欧美国家的为基准，缺少本地化的排放因子，致使我国的船舶排放清单有很大的不确定性。开展船舶排放因子测试并实现数据共享，完善我国本地化的船舶排放因子数据库至关重要，同时应进一步加强全国范围的船舶大气污染物排放清单研究，为实现船舶大气污染精细化管理提供数据支撑。
3我国船舶大气污染防治面临的主要问题
第一，船舶大气污染物排放总量底数不清。开展清单编制，了解污染物排放情况是大气污染减排工作得以有效实施的前提。而因船舶排放具有动态排放、多元排放、流动性强等复杂特征，建立船舶排放清单成为大气污染源清单建立中难度最大的基础性工作。目前我国部分地区已开展相关研究，但因缺乏全面的船舶活动水平等基础统计数据，清单准确性无法保证，精细化管控缺乏数据支撑。第二，船舶大气污染排放监管能力薄弱。船舶具有数量多，流动性强，监管难度大等特点，随着船舶排放控制区的实施，监管范围也进一步扩大，这就要求监管部门不断摸索新监管方式以应对船舶污染防治、污染监测、油品质量监管等。加之船舶监管涉及部门较多、监管体制不健全、监管水平参差不齐等问题客观存在，监管能力有待提升。第三，船舶大气污染治理设施不足利用率低。目前，不少港口船舶污染治理设施配套不足、现有设备尚不满足需要。
4船舶大气污染防治及可实现路径
4.1运用船舶脱硫技术
船舶脱硫技术主要有干式洗涤脱硫和湿式洗涤脱硫。干式洗涤脱硫技术是直接让船舶尾气与碱性脱硫剂物质（如石灰石等）接触脱硫，其不消耗水，且能耗低，但由于脱硫剂与废气是固-气反应，因此反应速率慢，并会产生二次污染。湿式洗涤脱硫技术可分为开环式、封闭式和混合式3种，开环式脱硫技术以海水为洗涤剂，但当海水的碱度较低时，脱硫效率会有所下降；封闭式脱硫技术可直接控制洗涤剂的碱度，有更高的脱硫效率，但需要消耗淡水，且必须设置专门的舱室储存碱液。混合式脱硫技术是开环式和封闭式的组合，可根据实际情况灵活切换，适用于全球海域航行的船舶，但该技术系统工艺复杂，投资成本高且占地面积大，使其应用受限。
4.2低硫油与替代燃料方面的处理
船舶排放控制区对燃油硫含量有明确规定，推广使用合格的低硫油是最方便可行的技术措施。经调研显示，为达到排放限值要求，全世界85%左右的船舶将选择使用低硫油来履约。但长远考虑，低硫油无法满足最大限度减少燃油硫排放甚至零排放要求，因此，使用替代燃料不失为一种新选择。而液化天然气（LNG）因其含硫量极低（几乎为零），且可有效降低NOx和颗粒物排放，无可厚非地成为一劳永逸的最佳替代燃料。全球限硫令的实施为LNG等能源推广带来机遇。北美地区计划五年内新增一大批小型的LNG码头；东南亚对天然气的需求强劲，也促使相关国家不断加快本地LNG码头建设。我国积极的能源政策和国家激励政策为船舶LNG的使用推广带来新动力。
4.3船舶脱硝技术措施
船舶脱硝技术主要有：SCR（选择性催化还原）和EGR（废气再循环）技术。SCR技术是最有应用前景的船舶脱硝技术，其效率可达到90%，并且不需要对船舶原有的动力系统做大的改动，适用于多种船舶发动机。EGR技术是将部分尾气重新导入发动机的燃烧室，降低燃烧室的含氧量和最高燃烧温度，进而减少NOx的产生。EGR技术是通过控制发动机内的燃烧过程以达到减少NOx生成的目的，但由于不完全燃烧，会增加CO（一氧化碳）和HC（碳氢化合物）的排放。
4.4开发船舶尾气后处理技术综合应用
船舶尾气处理装置的体积、处理效率、安全性能等都有别于陆地上的尾气后处理技术，应用中应结合船舶的实际运行情况综合考虑，以便确定最优可行性技术。为满足硫氧化物和氮氧化物的排放要求，加装脱硫塔装置和脱氮装置是实现船舶尾气排放控制的最佳可实现路径。但随着人们对环境质量要求的日益严格，单一化的船舶尾气后处理技术势必将因无法满足环保要求而淘汰，而开发复合式协同一体化技术是降低船舶各类尾气污染，实现绿色航运的未来趋势和发展方向。
5结束语
总之，目前我国的船舶排放清单研究以区域和港口为主，且排放因子大多引自欧美国家。建议未来进一步加强对VOCs的排放研究，并逐步完善全国范围的船舶大气污染物排放清单，构建船舶排放清单动态更新机制，同时通过排放因子本地化、活动水平准确化等科研和技术手段，提高船舶排放清单的质量。此外，目前船舶尾气末端治理技术难以同时应对多种污染物，并存在设备占地面积大、操作复杂等问题。未来需注重对船舶尾气末端治理技术的改进完善，并加强对治理设备一体化的研发。
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