我国控制国际航行船舶氮氧化物排放所面临的问题

　　【摘 要】 为有效减少国际航行船舶氮氧化物排放，助力我国环境空气质量改善，介绍船舶排放氮氧化物的来源和控制方法，阐述《国际防止船舶造成污染公约》中有关船舶氮氧化物排放控制条款，指出我国控制国际航行船舶氮氧化物排放所面临的问题，提出若要有效减少国际航行船舶氮氧化物排放，则需要在接受并实施有效的激励政策、设立公约认可排放控制区、推动公约控制船舶氮氧化物减排规则完善等方面有所突破。

　　【关键词】 氮氧化物;《国际防止船舶造成污染公约》;排放控制区;环保船舶指数(ESI)

　　氮氧化物不仅危害人体健康，而且还是破坏环境、形成酸雨和光化学烟雾的主要物质。在改善环境空气质量的进程中，如何减少氮氧化物排放已经成为全球港口城市共同面临的问题。研究表明，大量氮氧化物的存在是造成我国城市，特别是北方城市雾霾天气的主要原因之一;因此，要减少船舶大气污染物排放对空气质量的影响，不仅要降低船用燃油硫含量来减少船舶硫氧化物排放，而且还要通过立法来推动船舶氮氧化物减排。

　　在船舶排放控制区政策发展和完善的过程中，我国致力于进一步加大对船舶氮氧化物的排放控制力度[1]，但是针对国际航行船舶的氮氧化物排放控制，无论是制定政策还是实施政策均面临诸多问题。本文在介绍船舶氮氧化物的来源和控制方法的基础上，阐述《国际防止船舶造成污染公约》(《MARPOL公约》)中有关船舶氮氧化物排放控制的条款，分析我国控制国际航行船舶氮氧化物排放所面临的问题。

　　1 船舶氮氧化物来源和控制方法

　　1.1 来 源

　　船舶使用燃料油或液化天然气(LNG)等化石燃料产生动力或热量，同时产生氮氧化物。鉴于船舶使用化石燃料产生动力或热量的状况短期内难以有效改变，控制以化石燃料为动力的船舶排放氮氧化物是项长期工作。

　　1.2 控制方法

　　船舶动力系统单位功率产生的氮氧化物排放量主要取決于发动机控制燃料产生动力的方法、发动机后处理系统的性能以及发动机与发动机后处理系统的匹配情况，燃料类型及燃料油的硫含量等燃料本身的质量特性对其影响相对较小。

　　控制船舶氮氧化物排放的方法有：(1)使用不产生氮氧化物的燃料作为船用动力，如蓄电池、燃料电池或核动力等;(2)对使用燃料油或LNG等常规化石燃料的船舶，运用油水乳化技术(仅使用燃料油时)、船用发动机机内优化技术及湿空气动力技术等，可在一定程度上减少氮氧化物的产生;(3)使用发动机氮氧化物后处理技术，如废气再循环、选择性催化还原等技术，搜集并处理发动机产生的氮氧化物，可大幅度减少船舶氮氧化物的排放。

　　受电池容量、燃料供应及使用成本等的制约，当前实际使用蓄电池、燃料电池动力的船舶很少，更没有使用核动力的民用船舶;因此，控制氮氧化物排放主要采用第2和第3种方法。

　　如果以《MARPOL公约》对船舶发动机氮氧化物排放控制要求为基准，那么使用燃料油作为动力的船舶，如应用油水乳化技术、机内优化技术和湿空气动力技术分别可以减少最多30%、40%和65%的氮氧化物排放，如应用废气再循环技术和选择性催化还原技术进行后处理，可以分别减少最多80%和90%的氮氧化物排放。

　　仅依靠油水乳化技术、机内优化技术或湿空气动力技术来控制氮氧化物减排所需资金投入不少，但减排效果有限，难以满足《MARPOL公约》对船舶更进一步(第3阶段)减排氮氧化物的要求;后处理技术的氮氧化物减排效果好，但其投入成本更加高昂。

　　通常认为，使用LNG发动机的船舶可大量减少污染气体的排放，其实并不尽然。这类船舶氮氧化物减排的效果因发动机机型、点火方式和进气方式的不同而差异很大。使用LNG的双燃料发动机氮氧化物排放的多少与发动机的性能和控制有关，其中最重要的是空气燃料比的控制。如果空气燃料比控制得当，与柴油机相比，双燃料发动机氮氧化物排放量可降低70%～80%;但如果不能实现空气燃料比的精确控制，其氮氧化物排放量可能达到很高的数值，甚至高于普通柴油发动机的氮氧化物排放量。

　　以LNG取代燃料油作为船舶动力燃料，必须使用价格昂贵的LNG发动机，或者使用发动机后处理技术才能获得氮氧化物大幅减排的效果，但这种做法成本高昂。此外，鉴于单位体积LNG燃烧释放的能量仅仅相当于同样体积燃油的55%左右，如果所有能够为船舶加装燃油的港口都能够加注LNG，则LNG动力船舶要与燃油动力船舶保持同样的续航力，其船上燃料储存空间需求约是燃油动力船舶的2倍;如果不是所有能够为船舶加装燃油的港口都能够加注LNG，则LNG动力船舶要与燃油动力船舶保持同样的续航力，其船上燃料储存空间更大，需要占用本来用于载货的船舶容积。为追求经济效益，当前只有极少数行业领导者型的船舶运输企业可能选用LNG动力船舶，大多数船舶运输企业最可能选择制造“LNG-Ready”型船舶。

　　2 《MARPOL公约》船舶氮氧 化物排放控制政策

　　国际海事组织(IMO)致力于防止、减少和控制船舶排放造成的大气污染，在1988年召开的海上环境保护委员会(MEPC)第26届会议上批准将挪威提出的防治船舶排放污染大气问题作为MEPC的研究课题;在1990年召开的MEPC第30届会议上通过了减少船舶氮氧化物、硫氧化物排放的目标值和期限要求，提出2000年船舶氮氧化物排放降低到基准值的70%，硫氧化物排放降低到基准值的50%，并将《防止船舶造成大气污染规则》列为《MARPOL公约》的附则。1997年9月缔约国大会批准修订《MARPOL公约》1997年议定书，新增附则Ⅵ，将《船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则》作为该附则的强制性要求，规定所有在2000年1月1日或以后铺设龙骨新造或进行重大改装的船舶，所安装柴油发动机(应急发动机、应急用设备及装置除外)输出功率超过130 kW的，氮氧化物排放应满足第1阶段的控制要求。

　　2008年召开的MEPC第57届会议批准《MARPOL公约》附则Ⅵ的修正案，并发布了修订后的船舶氮氧化物排放控制要求，明确了分阶段减少船舶氮氧化物排放的要求：第2阶段和第3阶段的氮氧化物排放限制标准，分别适用于全球海域活动船舶和IMO认可的氮氧化物排放控制区海域活动船舶，第2阶段和第3阶段船舶氮氧化物排放量分别在第1阶段基础上减少20%和80%。

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