第八章1船舶大气污染

三、船载液体货物蒸汽污染 船舶运输的三大液体散货是：石油、化学 品、液化气，其中石油包括有原油、成品油（ 汽油、煤油、柴油）和油渣等，其运输量占整 个液态散货的 70%以上：液化气是指在常温常 压下为气态需要加压或冷却而转变为液态储运 的化学品。目前，我国海运散装化学品的品种 已大数十种。
液体散货运输中存在的大气污染问题主要是：在 货物转运和存储过程中，产生石油、成品油及各 类液体化学品蒸气，其扩散会对港口大气环境造 成一次及二次污染。近年来随着石油储运量的大 幅提高，一些大型油港大气环境中烃类指标逐年 上升，其中，单船装卸作业范围内空气中油气浓 度大大超过劳动安全卫生标准，作业高峰期港区 周围大气环境中烃类浓度数倍于环境允许浓度标 准。在化学品码头，当储运货种为光化学反应活 性较高的烃类时（如甲苯），光化学污染较为严 重。
• 船舶柴油机NOX排放的控制措施大体可分为燃 料预处理、工作过程处理和排气后处理三类。 其中预处理可分为：采用低氮燃油或甲烷等 低氮燃料、燃油乳化等；过程处理包括：废 气再循环、喷油定时延迟、改变喷油器参数 及燃油-水分层喷射；后处理包括：废气再 燃烧处理和催化还原法处理。
下面对目前船用柴油机常用的控制 NOX 排放的措施 加以重点说明。 • 1.燃油乳化 燃油掺水乳化能较大幅度地减少NOX。标准 设计的发动机满负荷时可以加入20%的水。使用 乳化后的燃油将对NOX的生成量和燃油的消耗率 产生一定的影响，其影响程度随机器型号的不同 而不同，但在一般情况下，增加一个百分点的水 将减少一个百分点的NOX。 局限性：水和重质燃油的乳化比较容易进行，也 比较稳定，但水与柴油、轻质柴油的乳化比较困 难，沿海航行需要强制采用低硫燃油时，如果要 采用燃油掺水技术，就需要设置专门的乳化装置
• PM：柴油机排气微粒，对人体健康危害性与其 粒径有关，粒径越小，停滞于人体肺部、支气管 的比例越大，对人体危害越大。 VOC的主要成分有：烃类、卤代烃、氧烃和氮烃， 它包括：苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有 机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。 通常所说的墙面漆中对人体有害的化学物质（重 金属除外）就是指VOC。这些挥发性有机化合物 包括甲醛、氨、乙二醇、酯类等物质。当房间里 VOC达到一定浓度时，会引起头痛、恶心、呕吐、 乏力等症状，严重时甚至引发抽搐、昏迷，伤害 肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退 等严重后果。
• (2)船舶发动机以及锅炉等设备燃烧燃料后的废气 排放污染，该污染物质的长期排放造成的大气污 染后果严重，随船舶的航行自然而然的形成了了 流动的污染源; • (3)船舶目前使用的含氯氟烃（氟利昂CFCs）及 其它卤化物的制冷剂和灭火剂，由于技术性或事 故性的泄漏而对大气环境的长期危害； • （4）船舶所承运的有毒有害气体泄漏扩散而 造成的大气污染。
第八章 船舶大气污染 所谓空气污染，根据国际标准化组织（ISO） 做出的定义：“通常是指由于人类活动和自然过程 引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达 到足够的时间，并因此而危害了人体健康，舒适感 或环境”。
一、船舶在营运过程中会出 现一些特殊的大气环境污染 问题，通常表现为： （1）运输散装货物的船舶 在港口储存和转运过程中易 产生粉尘和石油及化学品蒸 气，从而对港口附近局部区 域大气环境产生明显不利的 影响；
第二节公约及法规关于防止船舶大气污染的要求 为了有效控制和防止船舶对大气环境所造成 的污染，国际海事组织（IMO）在1995年9月召 开的IMO 第37次环保会（MPEC37）上，在 MARPOL73/78国际公约原有的5个附则的基础上， 又增加了附则Ⅵ—防止船舶大气污染规则，并于 1997年正式通过。 该附则是任选附则，其生效条件是要有不少 于15个国家参加，该15国所拥有的商船队的总吨 位之和不少于世界商船总吨位的50%。
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• 氮氧化物，排量限制： • 第Ⅰ级：2000年1月1日至2011年1月1日前建 造的船舶:（1）17.0g/（KW· h），n﹤130rpm • （2）45.0 X n-0.2，130rpm ≤ n ﹤2000 rpm • （3）9.8g/(KW`h), n﹥2000 rpm • 第Ⅱ级：2011年1月1日或以后建造的船舶： • （1）14.4g/（KW· h），n﹤130rpm • （2）44.0 X n-0.2 /（KW· h）， 130rpm ≤ n ﹤2000 rpm • （3）7.7g /（KW· h）， n﹥2000 rpm
按IMO秘书长提供,萨摩亚于2004年5月18 日加入MARPOL 73/78的1997年议定书(附则Ⅵ大 气规则)。该议定书、附则Ⅵ达到生效条件,即 2005年5月19日后,议定书生效，2006年8月23日 在我国生效。 我国《大气污染物综合排放标准》也于1997 年开始实施。严格履行国际公约中所规定的义务， 贯彻和落实国家的有关政策法规，加强船舶营运 环境的规划和管理，研究适合我国具体情况的技 术和对策，是防止和控制船舶造成大气污染的坚 强保证。
COX主要成分是CO和CO2， CO2作为全球温 室气体（GHG）中的主要成分，主要会 造成全球温室效应。 CO无色、无味，但有毒，与血红蛋 白结合，使人慢性中毒。主要表现为中枢 神经受损，造成记忆力下降等。 HC：主要包括未燃或未完全燃烧的燃油、 润滑油及其裂变产物，简称未燃烃。 危害：使造血机能破坏，造成贫血、神经 衰弱，并会降低肺对传染病的抵抗力。 HC与NOx在阳光紫外线作用下，经光化学 反应产生光化学烟雾。
• 第三节 船舶废气排放与污染控制技术
• （一） 控制SO2 排放量的措施 目前， 减少SO2 排放量的主要方法有： （1）使用低硫燃料；（2）石油脱硫；（3） 排烟脱硫。方法（1）受到了地球资源的限 制，人类可以积极采取的对策便是（2）、 （3）两种方法。而现今大多数船舶一般采 用的控制措施为使用低硫燃油和脱硫燃油。 船舶排烟脱硫处理必将是今后船舶环境下防 止SO2 污染大气的主要发展方向。
• 二 船舶NOX排放控制技术 NOX包括NO、NO2、N2O2等，其中对环境 危害最大的是NO和NO2。通常所提及的氮氧 化物的污染，即指NO及NO2污染。在柴油机 的排气中，NO2的浓度仅占5%，而N2O2的浓度 更低，因此主要研究的便是氮氧化物NO。 高温、富氧和氮与氧在高温环境中长时 间停留，是柴油机燃烧过程中促进NO生成的 三要素。
• 5. 选择性催化还原法 SRC(Selective Catalytic Reduction) 用氨作还原剂对含NOX的气体进行催化还原 处理，使氨能有选择地和气体中的NOX进行反应， 而不和氧发生反应，称为选择性催化还原法。 优点：效果好，可除去高达95％的 NOX，部 分烟气和碳氢化合物亦会被SCR中的反应器的氧 化作用除去。 缺点：SCR系统装置尺寸大、初投资成本稍 高、运行费用高，在负荷变化时难以适当地控制 喷入量，另外，在船舶环境下，还原剂的装卸、 储存和安全方面都是不容忽视的问题。
• 4.燃油-水分层喷射 燃油-水分层喷射SFWI（Stratified FuelWater Injection）系统，它与燃油掺水乳化来 加水的方法不同，在柴油机的喷油阶段，该系统 将水送至喷油器，使油和水分层喷入气缸，以降 低火焰温度。 该系统给水量是由一个控制器根据发动机的 负载和NOX所需削减水平来控制的，船舶环境下， 造水机的容量要相对增大，同时由于不能加入任 何防锈剂，所以必须对供水系统的防锈问题加以 充分考虑。
• 2.废气再循环 废气再循环EGR（ Exhaust Gas Recirculation ）是指让发动机的一部分排气引回 进气管，与新鲜空气混合后作为工质参加气缸内 的热循环。EGR作为控制NOX排放的一项有效措施， 越来越受到重视。 废气再循环能使排气中NOX的浓度下降的原 因是： （1）废气能使燃烧时反映混合物中的氧含量显著 降低。 （2）废气中含有较多的水蒸气和二氧化碳，二者 的比热比空气大，会使燃烧过程所达到的火焰温 度降低。
二、船舶对大气污染的危害 船舶排放的废气主要由NOX、SOX、COX、 VOC（挥发性有机化合物volatile organic compounds)等，其中NOX与SOX对环境和人类 的影响最大。特别是SO2排放后，在大气中的 氧化过程，并于云中的水雾结合形成的酸雨， 对植物的生长将产生严重的危害。而NOX排放 的主要成分是NO，它亦会在大气中氧化而形 成酸雨，对人类及动物产成的危害和影响是极 其严重的。NO是无色并且具有轻度刺激性的 气体，它在浓度低时对人体健康无明显影响， 高浓度时会造成人与动物中枢神经系统障碍
• 尽管NO的直接危害性不大，但NO在大气中可以 被臭氧氧化成具有剧毒的NO2 ，NO2吸入人体后 会造成血液的输氧能力下降，在NO2含量超过一 定标准的环境中停留时间过长的话，还会使人因 肺气肿而死亡。同时，氮氧化物还是形成光化学 烟雾的起因物质之一。 • 据挪威向国际海事组织提供的资料表明，船舶每 年排放NOX达602万吨，占世界排放总量的7％； SOX达634万吨，约占世界排放总量的4％，船舶 大气污染应经到了不容忽视的地步，特别是在港 口、海峡和一些航线密集、船舶流量大的海区， 船舶排放废气甚至成为该地区的主要污染源。
• 1.石油的脱硫技术 主要采用的是氢化法，利用触媒(钴-钼、镍 -钨)在高温高压的条件下，使石油中的硫分与氢 反应形成硫化氢来脱硫的。 2.排烟脱硫技术 排烟脱硫法分为湿式法和干式法两种。湿式 法又包括：石灰石膏法、氢氧化镁法、碱性水溶 液法等。 干式法指的是活性炭法。湿式法大约 占90％，其中大容量的火力发电用石灰石膏法， 而其它行业用氢氧化镁法占据主流。与湿式法相 比，干式法中的活性炭法因活性炭的价格高，导 致其经济性差，使用受到限制。
• 第Ⅲ级：2016年1月1日或以后建造的船舶： • （1）3.4g/（KW· h），n﹤130rpm • （2）9.0 X n-0.2 /（KW· h）， 130rpm ≤ n ﹤2000 rpm（3）2.0g /（KW· h）， n﹥2000 rpm • 硫氧化物（SOx） • 2012年1月1日以前：4.5%m/m • 2012年1月1日以后：3.5%m/m • 2020年1月1日以后：0.5%m/m • 船舶在硫排放控制区域内： • 2010年7月1日以前：1.5%m/m • 2010年7月1日以后：1.0%m/m • 2015年1月1日以后：0.1%m/m