江苏省京杭运河船舶NOx污染排放研究

蔡俊 张琪

摘 要：氮氧化物（NOx）是船舶柴油发动机废气的主要污染物，本文以内河航运发达的京杭运河江苏段为例，研究其NOx的排放情况。结果表明：2010年，京杭运河江苏段NOx排放总量为15979.7 t，航道NOx排放系数苏南段为41.1 t/km、苏北段为15.3 t/km，苏南段航道两侧的NOx区域污染更加严重。

关键词：NOx 船舶 京杭运河 大气污染 减排

中图分类号：X328 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（a）-0129-02

由于船舶运输具有的安全、低价和大运量等优点，其运输量不断扩大，船舶的数量逐年增加，其排放的有害物质也逐年增加[1]。对于船舶柴油机来说，燃烧过程混合气过量空气系数大于1，燃烧过程是富氧的，这使柴油机的碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）排放相对较低，但氮氧化物（NOx）排放量较高。NOx对生物体有毒害，在光照条件下还能进一步形成光化学烟雾，带来更严重的危害[2]。此外，NOx还可以形成酸雨，破坏臭氧层。因此，在2011年3月14日通过的“十二五”规划纲要中，我国首次将NOx列入约束性指标体系，要求减排10%，成为下一阶段污染减排的重点。

为有效控制船舶的废气排放，减少有害气体对环境以及人类健康造成的不利影响，国际海事组织（International Maritime Organization，简写IMO）近年来加紧了有关法规的制定[3]。但我国由于一直未出台针对国内营运船舶污染气体排放的限制性标准，船舶废气排放成为大气污染防治中的一大盲点，其环境影响常常被忽视。为此，本文以内河航运发达的京杭运河江苏段为例，研究其船舶NOx的排放量，并提出建议对策，以期为国内航行船舶废气排放法规标准的制定及船舶NOx污染减排提供参考。

1 研究区概况

京杭运河作为世界上开凿最早、里程最长的人工运河，已有2500多年的历史。京杭运河江苏段全长687 km，其中苏北运河475 km，苏南运河212 km。

2 NOx排放量核算

2.1 江苏省机动货船功率分布

2010年，江苏省有机动货船约3.3万艘，其中长度大于60 m的有2300艘，55～60 m的有700艘，50～55 m的有724艘，45～50 m的有2000艘，35～45 m的有1.3万艘，小于35 m的有1.4万艘。船龄在7年以内的有1.4万艘，8～15年的有1.8万艘，超过15年的约1000艘。（见表1）。

35 m左右的船舶发动机功率约50马力（约37 kW），载重量是200～300 t；45 m左右的船舶发动机功率约200马力（约147 kW），载重量约为1000 t；50 m左右的船舶发动机功率约400马力（约300 kW），载重量是1500 t；55 m左右的船舶发动机功率约600马力（约441 kW），载重量是2000 t；60 m左右的船舶发动机功率约700马力（约515 kW），载重量是3000 t。功率分布见图1所示。

2.2 综合单位货物周转量NOx排放系数

根据课题船舶污染排放数据监测成果，各功率段船舶单位周转量NOx排放系数见表1所示。

综合单位货物周转量污染物排放系数=船舶单位周转量污染物排放系数×功率分布。即：

综合单位货物周转量NOx排放系数=43%×0.346+40%×0.227+17%×0.205= 0.274（g/km·t）

2.3 京杭运河（江苏段）船舶NOx排放量和航道NOx排放系数

京杭运河江苏段一年货物周转量583.2亿吨公里，其中苏南段为318亿吨公里，苏北段为265.2亿吨公里。京杭运河（江苏段）船舶NOx排放量=综合单位货物周转量NOx排放系数×每年货物周转量。见表2所示。以苏南段为例：

京杭运河（江苏苏南段）船舶NOx排放量=0.274×318×102=8713.2 t。

“航道NOx排放系数”是反映航道船舶大气污染物排放强度的指标，指一定时期内平均每公里线路上船舶NOx的排放量。即：航道NOx排放系数=船舶NOx排放量/航道长度。计算结果见表3所示。

3 分析与建议

根据京杭运河江苏段NOx污染现状，笔者认为可针对采取以下对策措施。

（1）我国作为MARPOL公约附则VI的缔约国，完成了对国际航行船舶的国内立法程序，实现了对远洋船舶废气排放的有效控制。然而对国内航行的船舶，我国却并未参照公约进行要求[4]。因此，应结合我国国情尽快制定发布国内船用发动机NOx等常见污染物的排放标准，并与附则VI要求接轨，以实现大幅度减少国内航行船舶NOx排放。

（2）发动机的功率和性能直接决定了NOx的排放系数，京杭运河江苏段船舶船型旧、吨位小，多使用技术落后的中小型船舶柴油机发动机，应参照机动车污染防治的办法，对不满足环保标准的发动机进行限期淘汰。

（3）鼓励并逐渐强制要求船舶发动机采用适合我国经济发展水平的NOx末端处理技术，比如SCR系统虽然技术成熟、效果好，但投资较大，短期内推广有一定困难，而油-水乳化技术耗资不大，也可减少柴油机废气的NOx20%～30%，对高、中速柴油机还可收到一定的节能效果，因此，具有良好的使用和推广价值[5]。

参考文献

[1] 陶建忠.利用选择性催化还原反应（SCR）降低車用柴油机氮氧化物的技术研究[D].山东：山东大学热能工程系，2008

[2] 王海强，吴忠标.废气NOx脱除技术的特点分析[J].能源与环境，2004（3）：27-30.

[3] 李敏，陈轩.MARPOL73/78附则VI的进展研究[J].中国水运，2008（7）：18-19.

[4] 赵明哲.基于船舶废气排放控制对策的监管体系研究[D].辽宁：大连海事大学轮机工程系，2013.

[5] 吴甲斌.船舶污染大气的现状及其防治技术[J].交通环保，1994（5）：11，12-18.