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2017年第一期出版的隸屬美國(guó)大氣化學(xué)學(xué)會(huì)的國(guó)際環(huán)境科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域期刊――《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》(ES&T)，發(fā)表了由我國(guó)復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系教授楊新、副教授張艷擔(dān)任共同通訊作者，合作研究的有關(guān)船舶排放對(duì)城市大氣環(huán)境影響的最新成果。
文章中首次定量反映了船舶大氣排放源對(duì)世界第一大港所在城市上海PM2.5污染的長(zhǎng)期平均貢獻(xiàn)和船舶煙羽的瞬時(shí)影響，對(duì)于客觀認(rèn)識(shí)船舶污染源在我國(guó)沿海港口城市人為排放污染源中的分擔(dān)率，以及加強(qiáng)船舶大氣污染防控具有重要意義。
對(duì)話人：復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系副教授張艷
張艷，復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事水域及陸地交通大氣污染、氣溶膠長(zhǎng)距離輸送等研究，在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文50余篇。主持過的科研項(xiàng)目有《航運(yùn)排放對(duì)區(qū)域及城市空氣質(zhì)量的影響》《長(zhǎng)三角近海氣溶膠的理化特性及來源解析》等，目前正主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《船舶排放煙羽對(duì)沿海城市大氣環(huán)境影響的動(dòng)態(tài)過程：數(shù)值模擬與在線觀測(cè)》。
采訪人：本報(bào)記者宋楊
船舶大氣污染物排放的影響是什么？
船舶排放的一次PM2.5，60%以上可以被傳輸?shù)絻?nèi)陸地區(qū)。
中國(guó)環(huán)境報(bào)：我國(guó)航運(yùn)船舶的規(guī)模有多大？船舶排放的總體情況是什么？
張艷：我國(guó)有超過400個(gè)港口。在中港網(wǎng)發(fā)布的2016全球十大港口集裝箱吞吐量排名中，有7個(gè)中國(guó)港口入選。在集裝箱吞吐量上，上海港已連續(xù)7年位列世界第一；在貨物吞吐量上，寧波―舟山港是世界第一大港。
船舶排放對(duì)大氣環(huán)境的影響主要有兩類。一類是細(xì)顆粒物，無論是燃燒過程中形成的硫氧化物、氮氧化物，還是直接排放的一次顆粒物，都可能在大氣環(huán)境下產(chǎn)生反應(yīng)，生成二次的細(xì)顆粒物。另一類是揮發(fā)性有機(jī)物，也會(huì)對(duì)細(xì)顆粒物的形成造成很大影響。
我們進(jìn)行過測(cè)算，2010年長(zhǎng)三角區(qū)域及中國(guó)東部海域船舶排放的二氧化硫可達(dá)到38萬噸/年，在人為排放源中占到14%―15%，貢獻(xiàn)還是比較大的。排放的氮氧化物在人為排放源中的占比與二氧化硫差不多。
我們還對(duì)長(zhǎng)三角區(qū)域和距離東海海岸線400公里以內(nèi)的船舶大氣污染物排放量進(jìn)行過估算，2010年船舶排放的PM2.5達(dá)到5.1萬噸/年。其中，超過60%的船舶排放發(fā)生在海岸線100公里以內(nèi)，超過85%的船舶排放發(fā)生在海岸線200公里以內(nèi)。
中國(guó)環(huán)境報(bào)：請(qǐng)?jiān)敿?xì)介紹一下船舶大氣污染物排放對(duì)港口及陸地PM2.5的影響。
張艷：我們?cè)谶@方面的主要研究對(duì)象是上海港。2011年，我們?cè)谏虾８圻M(jìn)行了外場(chǎng)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，監(jiān)測(cè)物種包括二氧化硫、二氧化氮和臭氧這些痕量氣體，同時(shí)采集了氣溶膠樣品，包括TSP(總懸浮顆粒物)、PM2.5等，并對(duì)氣溶膠樣品和重油樣品中的釩、鎳等元素進(jìn)行了分析。
結(jié)果表明，上海港的二氧化硫和二氧化氮小時(shí)平均濃度分別為29.4μg/m3和63.7μg/m3，TSP和PM2.5的日均濃度為114.39μg/m3和62.60μg/m3，和上海陸地區(qū)域監(jiān)測(cè)到的值相當(dāng)。而后向軌跡分析進(jìn)一步表明，在沿海氣流的輸送下，上海港區(qū)的二氧化硫、二氧化氮和釩主要來自于船舶的排放。
我們進(jìn)行過的前期研究表明，船舶排放對(duì)港口及沿海城市大氣PM2.5的平均貢獻(xiàn)比例在1%―10%，受到船舶煙羽影響的特定峰值時(shí)刻，船舶排放的貢獻(xiàn)可達(dá)到50%。此外，我們估算，船舶排放出的一次PM2.5中，有60%以上的PM2.5可以從港口傳輸?shù)絻?nèi)陸地區(qū)。
船舶大氣污染排放對(duì)周邊大氣環(huán)境中細(xì)顆粒物的貢獻(xiàn)不容忽視。而船舶排放的二氧化硫和二氧化氮對(duì)城市和區(qū)域尺度上二次顆粒物的貢獻(xiàn)還需要未來進(jìn)一步研究。
中國(guó)環(huán)境報(bào)：目前我國(guó)在船舶排放污染防治方面采取了哪些措施？進(jìn)展如何？
張艷：我國(guó)在船舶污染治理方面近年來取得積極進(jìn)展，主要緣于排放控制區(qū)的設(shè)立。2015年12月，交通運(yùn)輸部出臺(tái)了《珠三角、長(zhǎng)三角、環(huán)渤海(京津冀)水域船舶排放控制區(qū)實(shí)施方案》(以下簡(jiǎn)稱《方案》)，通過設(shè)立船舶大氣污染物排放控制區(qū)(以下簡(jiǎn)稱排放控制區(qū))，控制我國(guó)船舶硫氧化物、氮氧化物和顆粒物排放，改善我國(guó)沿海和沿河區(qū)域特別是港口城市的環(huán)境空氣質(zhì)量。
《方案》中還明確，除使用低硫油外，船舶也可采取連接岸電、使用清潔能源、尾氣后處理等與排放控制要求等效的替代措施。為保障《方案》的順利實(shí)施，交通運(yùn)輸部海事局還編制了《船舶排放控制區(qū)監(jiān)督管理指南》，對(duì)監(jiān)督檢查和結(jié)果處罰做出了具體規(guī)定。
此外，2016年8月，環(huán)境保護(hù)部會(huì)同國(guó)家質(zhì)檢總局發(fā)布了《船舶發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)第一、二階段)》，填補(bǔ)了我國(guó)船舶大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的空白。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)將在2018年7月1日正式實(shí)施，但目前長(zhǎng)三角區(qū)域已經(jīng)在執(zhí)行這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)了。
排放控制區(qū)政策的作用何在？
上海港實(shí)施排放控制區(qū)政策后，港區(qū)及沿岸城區(qū)PM2.5中硫酸鹽和其他含硫組分有所降低。
中國(guó)環(huán)境報(bào)：排放控制區(qū)政策對(duì)PM2.5治理的作用和意義主要體現(xiàn)在哪方面？
張艷：目前我國(guó)航運(yùn)船舶使用的燃油中，最大的特點(diǎn)是含硫量高。我國(guó)在機(jī)動(dòng)車治理上已經(jīng)把硫排放降到了非常低的水平，而船舶的排放控制現(xiàn)在剛剛起步，硫的排放依然在較高水平。因此，《方案》中明確規(guī)定了要在排放控制區(qū)使用低硫油。
低硫油顧名思義，就是硫含量比較低，油品品質(zhì)遠(yuǎn)高于重油的油。許多研究表明，隨著硫含量的降低，顆粒物排放也會(huì)降低。目前，硫酸鹽是大部分城市PM2.5的重要組成部分。以上海市為例，硫酸鹽在PM2.5中的占比達(dá)20%左右，在長(zhǎng)三角區(qū)域也基本是這個(gè)水平。使用低硫油可以降低PM2.5中的硫酸鹽含量，從而降低PM2.5的濃度。
中國(guó)環(huán)境報(bào)：在落實(shí)排放控制區(qū)政策方面，長(zhǎng)三角區(qū)域走在全國(guó)前列。在2016年4月1日就提前實(shí)施了這一政策。如今即將滿一年，執(zhí)行情況如何？對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量產(chǎn)生了什么影響？
張艷：《方案》要求2017年1月1日開始在長(zhǎng)三角、珠三角和京津冀水域核心港口實(shí)施，而長(zhǎng)三角區(qū)域已在2016年4月1日率先要求核心港口船舶靠港停泊期間使用含硫量不高于0.5%m/m的低硫油。上海港在2016年2月17日發(fā)布了《上海港實(shí)施船舶排放控制區(qū)工作方案》，從2016年4月1日開始要求靠港停泊期間的船舶使用低硫油。
通過在上海港區(qū)和陸地站點(diǎn)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)，上海港實(shí)施排放控制區(qū)政策后，港區(qū)及沿岸城區(qū)PM2.5中硫酸鹽和其他含硫組分有所降低，且比硝酸鹽下降更為明顯，這可能與排放控制區(qū)政策有關(guān)。
中國(guó)環(huán)境報(bào)：設(shè)立排放控制區(qū)、在排放控制區(qū)內(nèi)使用低硫燃油也是國(guó)際上通行的做法。請(qǐng)問國(guó)外有沒有關(guān)于排放控制區(qū)政策對(duì)PM2.5影響的數(shù)據(jù)？能否舉例說明？
張艷：國(guó)外確實(shí)起步比較早，舉一個(gè)例子。美國(guó)加州的奧克蘭港和周邊舊金山灣區(qū)域是從2009年6月開始實(shí)施排放控制區(qū)政策的。在政策實(shí)施后，從4個(gè)城市站點(diǎn)、兩個(gè)郊區(qū)站點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，二氧化硫濃度下降了28%―72%(具體程度與距離航道遠(yuǎn)近有關(guān))；舊金山灣的城市監(jiān)測(cè)站點(diǎn)顯示，PM2.5濃度降低了2.5%―3.7%(0.23μg/m3―0.33μg/m3)，主要是由于硫酸鹽濃度的下降。
還有一組數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)加州實(shí)施排放控制區(qū)政策后，船舶排放對(duì)PM2.5年均濃度的貢獻(xiàn)，與政策實(shí)施前相比，下降了30%―52%(0.09μg/m3―0.78μg/m3)。
從國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)來看，實(shí)施排放控制區(qū)政策對(duì)PM2.5的防控確實(shí)有很大貢獻(xiàn)。
中國(guó)環(huán)境報(bào)：在研究國(guó)外實(shí)施排放控制區(qū)政策時(shí)，有沒有發(fā)現(xiàn)什么缺點(diǎn)或不利影響？我們?cè)诮窈髮?shí)施的過程中需要避免或盡快解決哪些問題？
張艷：目前搜集到的信息資料顯示，缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在4個(gè)方面，這4方面是環(huán)環(huán)相扣的。首先是燃油價(jià)格的增長(zhǎng)，低硫燃油比重油貴很多(有的可達(dá)到70%―80%)，主要原因是餾分油產(chǎn)品及脫硫過程中消耗的成本。這就帶來了第二個(gè)問題，船運(yùn)成本增加了。按照一般的情景預(yù)估，船運(yùn)成本增加了25.5%，最高可達(dá)30.6%(平均船速為18.5節(jié)的情況下)。
第三，運(yùn)價(jià)提升。對(duì)于傳統(tǒng)的短距離海運(yùn)，運(yùn)價(jià)估計(jì)提升8% ―13%，最高甚至可達(dá)20%。最后，會(huì)帶來運(yùn)輸方式的改變?？紤]到短海運(yùn)輸成本的增加，一些貿(mào)易路線可能就不會(huì)選擇這種運(yùn)輸方式?？蛻魰?huì)更傾向選擇卡車運(yùn)輸，短海運(yùn)輸容易失去競(jìng)爭(zhēng)力。
總之，使用低硫油、岸電和尾氣后處理裝置等都會(huì)提高船舶的運(yùn)營(yíng)成本，一些貿(mào)易路線的航運(yùn)服務(wù)失去競(jìng)爭(zhēng)力，可能會(huì)使部分不能適應(yīng)新要求的船舶和航運(yùn)企業(yè)被淘汰。但從另一方面來看，這樣也會(huì)帶來產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。
中國(guó)環(huán)境報(bào)：我國(guó)目前實(shí)施排放控制區(qū)政策需要注意什么？下一步如何推動(dòng)？
張艷：我國(guó)正在實(shí)施的排放控制區(qū)制度，設(shè)立的3個(gè)排放控制區(qū)彼此間分散、獨(dú)立，但船舶航線上的大氣污染物排放是連續(xù)的，待將來?xiàng)l件逐漸發(fā)展成熟后，預(yù)期是要連在一起的。交通運(yùn)輸部海事局將在2019年對(duì)《方案》進(jìn)行一次評(píng)估，再?zèng)Q定下一步如何將《方案》繼續(xù)推進(jìn)，如是否擴(kuò)大排放控制區(qū)地理范圍等。
此外，對(duì)船舶排放的控制應(yīng)該按照船舶分類差別化治理。船舶可以分為很多種類，例如遠(yuǎn)洋船舶、內(nèi)貿(mào)船舶、內(nèi)河船等，排放控制區(qū)政策對(duì)不同類型船舶的影響是不一樣的。船舶的種類、各類型船舶使用的燃油情況、排放的污染物情況等，我們現(xiàn)在已有的研究還比較少，應(yīng)該盡快填補(bǔ)空白。
還有一點(diǎn)，船舶排放對(duì)沿海城市大氣污染的貢獻(xiàn)情況、船舶排放的污染煙羽擴(kuò)散過程，以及船舶煙羽在傳輸途徑上的化學(xué)演變過程，這些課題目前在國(guó)內(nèi)仍然缺乏系統(tǒng)性的研究。關(guān)于船舶排放的研究在未來需要進(jìn)一步深入探討，從而更好地為區(qū)域霧霾污染控制和我國(guó)船舶排放控制區(qū)的劃定提供科學(xué)依據(jù)。 （來源：中國(guó)環(huán)境報(bào))
