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浅谈船舶大气污染排放现状及对策

浅谈船舶大气污染排放现状及对策

广州海事局  陈锦浩

摘要:随着我国航运业的发展,船舶已经成为国内主要港口城市大气污染的重要来源。欧美在船舶大气污染控制方面积累了丰富的经验,取得了显著的成效,通过分析其成功的做法及我国船舶废气监管存在的问题,结合我国当前实际情况,探讨我国船舶港口大气污染防治的对策及海事部门的职责。

关键词:船舶大气污染、排放控制区、低硫燃油、岸电

1 背景和意义
1.1  航运业与大气污染

国际贸易是全球经济发展的重要组成部分,很多研究表明,在全球范围内,通过海运完成的贸易货物量占国际贸易货物总量的90%。联合国报告显示,1955年全球商船总吨位为1亿总吨,2011年全球商船总吨位超过10亿总吨,年均增长4.2%。交通部发布的《2010中国航运发展报告》显示,截至2010年低,我国拥有运输船舶17.84万艘,载重量超过1.8亿吨,其中海运船队1.1亿吨,占世界船队的8.3%2016年我国港口完成货物吞吐量132亿吨,连续多年居世界首位,全球货物吞吐量排名前10的港口中,中国占据了七席。航运业的快速发展,促进了国际贸易的繁荣,但也带来了大气污染、气候变暖等环境问题。

船舶的大气污染物,主要由发动机燃料燃烧所产生,包括气态的二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、挥发性有机物(VOCs),以及颗粒物(PM),此外还有温室气体,如二氧化碳(CO2)等。就单位货物的能耗和污染物排放而言,航运业是最节能环保的运输方式,但由于航运业货物运输总量大,其排放的各类污染物总量也巨大。对重要港口、海峡和船舶航线密集的海域的环境监测结果表明,船舶排放的大气污染物对区域空气质量有显著影响。环境保护部发布的《中国机动车环境管理年报》(2017年)统计显示,2015年我国船舶排放SO2NOxPMHC分别为78.8万吨、121.4万吨、11.9万吨、2.8万吨,其中SO2NOxPM分别占非道路移动源排放量的93%21.5%25.1%[1](见图1)。对我国上海、广东、香港等重要港口城市的大气污染物的源解析研究表明,船舶港口污染物排放已成为区域大气污染的重要排放源[2]。基于2013年中国海域船舶排放清单的研究显示,珠三角地区船舶排放的SO2NOxPM2.5的污染物排放贡献率分别为30%31%8%,显示船舶排放的SO2NOx等污染物是城市空气污染的重要来源。


船舶NOx排放占非道路移动源排放量的比例

1.2  政策背景和意义
欧美船舶大气污染控制措施概况
2.1  积极设立排放控制区
2.2  编制船舶港口排放清单
2.3  鼓励岸电基础设施建设
2.4  充分发挥经济手段的作用
我国船舶大气污染控排成效及问题
3.1  船舶大气污染控排成效
3.2  我国船舶大气污染控排领域存在的问题
3.2.1  排放标准体系不完善
3.2.2  未建立污染物排放清单
3.3.3  低硫燃油供应缺少保障
3.3.4  岸电设施普及率不高
3.3.5  船舶废气监测能力欠缺
对策及建议
4.1  完善法律和标准体系建设
4.2  推动排放清单编制工作
4.3  推动低硫燃油的供应和使用
4.4  加大岸电技术推广应用
4.5  加强船舶排放监测能力建设
结束语

   加强船舶大气污染的控制已全球共识,国际上对船舶大气污染控制也已上升到法律层面。2005年生效的MARPOL73/78防污染公约附则VI《防治船舶造成大气污染规则》规定了消耗臭氧层的物质、氮氧化物、硫氧化物等船舶排放标准和减排技术手段,允许设立排放控制区限制船舶大气污染物的排放。2008年,IMO海上环境保护委员会(MEPC)通过了MARPOL公约附则VI修正案,修正案规定从201211日起,对于在非排放控制区域航行的船舶,燃用油硫含量由前值的4.5%降为3.5%。如果2018年之前通过可行性评定,将要求从202011日起,全球船用重质燃油的硫含量降到0.5%。对于在排放控制区内航行的船舶,从201071日起,船舶燃用油硫含量从前值的1.5%降低至1.0%,到201511日起进一步降低到0.1%201175MEPC62届会议还在MARPOL 73/78附件VI修正案中新增“船舶能效规则”一章,将船舶的碳排放纳入量化标准。

我国珠三角、长三角和环渤海等地区航运业发达,船舶数量众多,航线密集,船舶排放的大气污染物对区域大气环境有重要影响。近几年,为改善大气环境质量,我国陆续出台了一系列政策法规,提出加强船舶港口大气污染控制工作。例如国务院在2013年发布的《大气污染防治行动计划》提出重点开展船舶的大气污染排放控制,在重点区域、核心港口率先实施船舶排放控制区。20154月,中共中央、国务院发布《关于加快推进生态文明建设的意见》中提出,加强船舶港口污染控制,积极治理船舶污染。20155月,交通运输部印发《船舶与港口污染防治专项行动实施方案(2015-2020年)》提出依法推进船舶和港口污染防治工作,具体目标包括到2020年,珠三角、长三角、环渤海水域船舶硫氧化物、氮氧化物、颗粒物与2015年相比分别下降65%20%30%,主要港口90%的港作船舶、公务船舶靠泊使用岸电。虽然船舶港口大气污染控制工作日益受到重视,但目前政策法规中原则性要求居多,具体实施方案和计划相对欠缺,随着未来大气污染防治工作的逐步深入,研究推进控排政策落地的配套措施,以及海事部门在船舶大气污染防治工作中的职责显得尤为重要。

欧美等发达国家在在船舶大气污染控制领域的实践走在世界前列,摸索积累了丰富的港口和船舶的减排经验,包括设置控排区、低硫转换、岸电技术等,取得了显著的成效,我国在此领域的工作起步较晚,尚未建立起完善的政策法规和监管体系,可借鉴欧美的成功做法,在船舶污染控排上少走弯路。

设立船舶污染物排放控制区(ECA)目的在于通过制定严格的燃料指标,减少环境敏感区域污染物的排放。目前国外有六大船舶污染物排放控制区,三个设立在北美海域,三个在欧洲海域。其中北美排放控制区、加勒比海排放控制区、波罗的海排放控制区、北海排放控制区是在MARPOL公约附则VI下设立的,加利福尼亚排放控制区和欧洲海域排放控制区分别由美国加利福尼亚空气资源委员会和欧盟设立。这些排放控制区均由相关缔约国或区域行政部门主动申请设立,执行严格的空气污染指标。例如MARPOL公约要求自201511日起,非ECA燃料油的硫含量限值为3.5% ECA的燃料油硫含量需降至0.1%。欧盟还提前5年实施公约附则VI中要求不超过0.1%低硫燃油的法令。据美国环保局的数据显示,北美排放控制区设立后,预计到2020年,SOxNOxPM2.5的排放量将减少86%23%74%,控排成本约32亿美元,但产生的收益将高达470~1100亿美元,环境效益和经济效益显著。

建立船舶污染物排放清单,可以详细了解船舶污染物的排放总量和分担率,是对船舶污染进行定量研究的基础,也是管理部门制定污染减排政策的重要依据。国外早在20世纪90年代就开始建立不同精度的船舶污染物排放清单。欧洲在2002年首次建立空间尺度为50公里的船舶排放清单,清单数据被用于支持制定船舶港口环保策略,探索减排和分配方案,评估MARPOL和未来排放控制区的影响。2010年英国基于传统船舶运行数据库,用AIS进行补充,建立了空间尺度为5公里的英国船舶排放清单,该研究为英国联合周边国家向IMO联合申请设立北海和英吉利海峡氮氧化物排放控制区提供了决策支持。

船舶岸电技术是指船舶在停靠港口期间,关闭自身柴油发电机,接入岸上电网,从岸上获取通信、照明和其他关键设施所需要的电力。实践证明,靠港船舶使用岸电可以显著地降低船舶大气污染物的排放。2000年,瑞典哥德堡港首先在渡船码头建设安装了高压岸电系统,该技术的应用使船舶靠港期间大气污染物排放减少了94%~97%。随后岸电逐渐被作为一种有效削减船舶污染物排放的措施被广泛应用。2004年,美国加州推行“冷靠船”方案,要求货轮停靠码头后改用岸电,并对使用岸电的船舶给予停靠补助。2007年,加州又推出一项靠港强制性政策,要求挂靠有岸电供应能力码头的船舶必须使用岸电,并分阶段削减污染物的排放量,2010年该规则正式成为加州法律,并对原有规定进行明确和细化,提高了该法的可操作性。船舶公司如果违反该法的要求,将被视情况予以罚款[3]

IMO认为仅依靠技术和营运性的措施不足以限制船舶污染物的排放,还要借助诸如征收税费、排放权交易等经济手段,目前税收和激励政策在欧美应用较广。例如瑞典海事局推出了因环境而异的航道税收制度,并对使用低硫燃料的船舶给予减征税金的优惠。欧美许多国家也已经建立或正在建立与船舶污染物排放量正相关的航道税费政策。美国从2001年起开始向船舶收取每吨1万美元的NOx排放税,并依NOx的减排量不同给予相应的税收减免,所收税金用于补贴采取降低污染物排放而增加的费用和相关研究工作。美国长滩港制定了绿旗计划,鼓励船舶在近岸使用更加节能环保的航速,全年满足达标率条件的船舶,在第二年享有减免1%泊位费的优惠,此举得到世界各国远洋船舶的支持。此外,欧盟还在积极推动IMO的温室气体减排步伐,利用市场机制来实现船舶温室气体的减排。

近几年,国内逐渐重视船舶大气污染物排放问题,政府陆续出台了一系列相关的法律法规,船舶港口大气污染防控工作取得了长足进展。一是设立排放控制区。2015年交通运输部发布了《珠三角、长三角、环渤海(京津冀)水域船舶排放控制区实施方案》,方案设定了珠江三角洲、长江三角洲以及环渤海(京津冀)水域三个船舶排放控制区。根据方案,201711日起,船舶在排放控制区内的核心港口区域靠岸停泊期间必须使用硫含量不超过0.5%的燃油。201811日起,停靠排放控制区内所有港口都应使用硫含量不超过0.5%的燃油[4]。二是完善检验和监管制度。修改完善了《国内航行海船法定检验技术规则》、《内河船舶法定检验技术规则》等技术规范,要求船检机构执行防止空气污染的检验要求,向检验合格的船舶签发相应的防止空气污染证书,海事部门作为监管部门,负责对船舶相关证书和文书的检查,并对船舶燃油硫含量进行抽检。三是积极推广岸电等减排技术。2017年,交通运输部印发《港口岸电布局方案》,积极推动港口泊位的岸电设施改造,要求新建码头应当按照相关要求规划、设计和建设岸电设施。同时还通过政策支持和经济激励等手段,推动岸电设施建设和市场化运营,探索逐步实施船舶靠港优先使用岸电的强制性措施。此外,还逐步完善油品监管、建立相关标准体系、开展减排技术研发推广等措施,稳步推进船舶大气污染物减排工作。但由于我国船舶大气污染控制工作起步较晚,短时间内仍有诸多问题亟待解决和完善。

    首先表现在国内排放控制区排放标准相对宽松。MARPOL公约中四大排放区2015年起执行硫含量上限为0.1%的标准,我国排放控制区目前燃油硫含量上限仍为0.5%,与国际公约排放控制区的要求有一定差距。此外,目前国内仅在珠三角、长三角和环渤海(京津冀)三个区域内规定了船舶硫含量标准,对排放控制区外的船舶,仍按照MARPOL附则VI规定的上限3.5%来执行,根据MARPOL公约的要求,2020年后缔约国均需执行船舶燃油硫含量上限0.5%的规定,届时我国非排放控制区的船舶将直接面临国际公约的约束。其次,船舶污染减排标准体系不够完善。例如缺少非排放控制区船舶大气污染物的排放标准,岸电技术标准、船用低硫燃油标准等也尚未出台。

    船舶大气污染物排放清单是控制船舶大气污染的基础工作,可为减排政策的制定提供数据支撑。目前我国仅上海、深圳、香港等港口开展了相关的研究,尚未建立起大区域性的排放清单,已开展清单研究的地区,也存在缺少船舶静态、动态数据和排放因子等关键信息,无法准确评估港口船舶污染现状,为精细化控制提供高精度的数据支持。2015年环保部公布的9大城市大气颗粒物污染源结果,未将船舶排放列入其中,主要原因就是缺少船舶污染物排放清单,导致污染源的解析不全面。

我国船用燃油存在的主要问题是低硫燃油供应保障能力不足。现行法律不强制非控制排放区域船舶使用低硫燃油,船用低硫燃油市场需求较小,且低硫燃油是炼油生产链中的低端产品,利润率低,导致大型炼油厂投入生产低硫燃油的积极性不高,而且船用油品市场准入门槛较低,很多低硫燃油都是经优质燃油和渣油调和而成,油品质量不高,闪点低,安全性较差。此外,国内大量早期建造的船舶发动机、锅炉和燃油系统是按照使用渣油设计的,换用低硫燃油需要进行技术改造,技改费用较高,影响了低硫燃油的普及和市场需求。其次,对于低硫燃油使用的监管也相对薄弱。目前船舶低硫燃油使用情况主要由海事部门通过检查防污染证书、燃油供受单证,以及油样抽检等手段进行监管。但由于人手有限,抽查比例较低,且抽样送检周期较长,影响后续的监管处罚工作。

靠岸船舶使用岸电是船舶节能减排的重要替代措施,欧美许多大港口目前均已建或在建岸电设施,美国加州更是出台法律强制要求使用岸电。但我国目前大部分港口岸电设施普及率较低,主要原因在于,一是技术和安全标准缺失,岸电技术需根据不同港口和船舶的具体情况进行设计,目前相关技术标准仍未出台,而且许多港口处于危险品作业安全性考虑,不愿意进行岸电设施建设。二是改造建设成本较高,港口和船舶均不愿意或无力承担岸电建设的成本支出,政府支持技改的资金来源有限,经济支持不到位,导致港口和船舶公司建设使用岸电的积极性不高。此外,原有码头改扩建空间不足、船电岸电不匹配、国际油价持续下跌等,也是导致国内岸电普及率不高的原因。

由于船舶硫氧化物的排放量与燃油中硫含量直接相关,因此目前国内外对船舶硫氧化物排放控制是以限制船舶燃油硫含量为主要手段。但由于目前市场上船用燃油品种众多,质量参差不齐,可能存在船舶为降低运行成本而不按规定使用低硫燃油的情况。因此,仅通过限制燃油硫含量上限的方法进行监管,方式较为单一,对于离岸船舶的监控力度十分有限,难以真实反映硫氧化物的排放情况。船舶废气监测机制可以有效筛选出硫氧化物排放较大的船舶,有利于海事部门缩小抽样检测船舶的范围,同时也助于船用发动机、清洁能源、尾气后处理等设备和技术标准的检验。

除此之外,我国船舶大气污染控制还存在执法手段有限、港口管理不够完善、强制性政策缺失等问题,这些都影响了我国船舶大气污染控制工作的效果。

欧美等发达国家在船舶大气污染物控制中的经验表明,建立完善的船舶大气污染物排放的法律法规和标准体系,有利于提高政策的可行性和监督管理工作可操作性。

我国目前针对船舶大气污染已经出台了包括《大气污染防治法》、《排放控制区实施方案》等法律法规,也逐步建立起相关的标准体系。但随着国际立法和公约履行速度的加快,我国亟需建立起更加完善的法律和标准体系。我国可借鉴欧美国家成功的管理经验,从法律层面优化顶层设计,明确立法依据、监管主体,完善处罚制度和豁免条款,逐步建立并完善包括船舶岸电补贴政策、船舶技术更新政策等,出台船舶防污染的设计和生产标准、岸电技术标准、废气遥测技术标准等,从国家层面进行激励和引导,进一步规范监督和执法程序,以适应国际公约及相关规定标准,提高航运业的国际竞争力。

北美港口的排放清单研究工作走在世界的前列,美国港口的排放清单不仅包括大部分的污染物,还包括远洋船舶、港口船舶、港口机械、铁路和重型车等,清单数据丰富,精度相对较高。

我国船舶因其排放源多、流动性强、涉及部门多和跨国注册等特点,排放清单的研究难度较大,但编制船舶污染物排放清单是船舶污染防治的基础性工作。因此,还是部门可联合环保、港务和科研院所等相关单位,共同推动船舶排放清单的编制工作。通过采集船舶动、静态数据,统计各型船舶保有量、活动水平、技术参数,测定船舶污染物排放因子,深入了解船舶排放源的排放特征,建立一套覆盖范围广,分辨率高的污染物排放清单,形成国内各港口和区域不同尺度的排放清单数据库,为准确评估港口船舶的大气污染排放情况,为优化船舶大气污染控排政策提供技术保障。

对于船舶公司,换用低硫燃油首先面临的困难是船舶改造的技术和费用成本,其次是换用低硫燃油后燃油费用成本的提高。国家应对积极进行改造和使用低硫燃油的企业,给予技术支持和适当的财政补贴,并通过立法提高违法成本。

根据MARPOL公约附则VI的规定,未来全球船舶普遍使用低硫燃油是大势所趋。因此,需建立国内船用低硫燃油的供应体系,提前测算我国低硫燃油的市场规模,利用行政和经济手段,鼓励石化行业进行工艺和产品结构调整,保障低硫燃油的生产能力。此外除沿海排放控制区外,可适时选择内河重点区域设置排放控制区,扩大船舶使用低硫燃油的覆盖面。海事部门应加强与港口、质检等部门的沟通和协调,探索建立船用低硫燃油的监管平台,形成一套便于监管的体系,并推广快速检测技术的应用,提高监管力度[6]

岸电技术已被证明可大幅降低船舶大气污染物的排放。我国岸电推广主要面临的问题是技术标准的缺失,规划和制度不够完善,而且岸电建设所需的初期投资成本较大,导致港口和船舶使用岸电的意愿较差。

因此,国内岸电推广需从顶层设计入手,根据我国现行环保“谁污染,谁治理”的原则,明确船舶公司和港口的建设主体责任,适时出台使用岸电的强制性政策,配合出台针对岸电建设和使用岸电的补贴或奖励措施,多方筹措资金,联合财税等部门,发挥财政政策的激励作用。其次,由于岸电和船电不匹配,切换过程存在巨大的安全风险,需加强操作人员的专业培训,规范现场操作。第三,还应跟踪引入国外岸电的最新技术,大力支持国内岸电技术基础研究工作,降低岸电技术的应用推广成本。

大气污染物排放在线监测系统已广泛应用于石化、钢铁、水泥等大多数行业固定污染源的排放,主要对污染物进行实时、连续的监测和记录,在移动源上的应用相对较少。

近几年,国外也开始尝试利用遥测技术对船舶污染物排放进行监测。但该技术对遥测设备的响应速度、船舶的区分能力、检测的精度和灵敏度等都有较高的要求。因此,当前可加大对该技术的研究和应用,或在部分船舶安装在线监测设备,在适当的航区开展试点工作,研究将遥测采集的数据整合到AIS系统中,实现船舶污染物排放的远程在线监测。

船舶大气污染控制是我国大气污染防治工作的一部分,也是推动绿色航运发展的要求。海事部门作为主管机关,必须深入研究,积极采取措施,有效履行监管职责,做好船舶大气污染防治监督管理工作。