交通運(yùn)輸部發(fā)布的《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》已實(shí)行一段時(shí)間，與北海、波羅的海、北美和加勒比海船舶排放控制區(qū)域（ECA）船舶所使用的燃油含硫量不得超過0.1%的標(biāo)準(zhǔn)相比，中國(guó)ECA0.5%的標(biāo)準(zhǔn)并不苛刻。然而，新生效的中國(guó)版ECA規(guī)則對(duì)從事內(nèi)貿(mào)或外貿(mào)運(yùn)輸?shù)获偼鶜W美ECA的船舶依然形成不小的沖擊。
實(shí)施船舶ECA對(duì)于中國(guó)港口城市的環(huán)境保護(hù)有著非常重要的意義。然而從總體上來看，目前中國(guó)關(guān)于船舶排放控制的標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)立法與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家之間還存在著非常明顯的差距。目前中國(guó)關(guān)于船舶排放控制的立法主要參照MARPOL公約附則VI關(guān)于控制船舶空氣污染物的相關(guān)規(guī)定，除硫氧化物外還沒有對(duì)氮氧化物和二氧化碳的排放進(jìn)行特殊的規(guī)定。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)改革的不斷深入，提高船舶排放控制標(biāo)準(zhǔn)已成為未來中國(guó)海洋立法的大勢(shì)所趨。
船舶氮氧化物排放的控制
氮氧化物（NOx）的主要成分是NO與NO2，發(fā)動(dòng)機(jī)排放的氮氧化物與空氣中的水蒸汽混合后會(huì)形成硝酸與亞硝酸，因此氮氧化物與硫氧化物一樣是導(dǎo)致酸雨和酸霧的主要污染物。
然而與硫氧化物相比，控制船舶氮氧化物排放的難度要高很多。目前發(fā)動(dòng)機(jī)中氮氧化物產(chǎn)生的最主要原因是空氣中的氮?dú)馀c氧氣在高溫環(huán)境下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。氮?dú)庠诳諝庵兴急壤哌_(dá)78%，而氧氣是燃燒的必要條件之一，因此氮氧化物是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃料燃燒過程中的必然產(chǎn)物。換而言之，無論發(fā)動(dòng)機(jī)采用何種類型的燃料，其燃燒過程都不可避免地會(huì)產(chǎn)生氮氧化物。
目前控制發(fā)動(dòng)機(jī)氮氧化物排放的主要方法有燃燒控制法與廢氣洗滌法兩種。燃燒控制法是通過控制燃料燃燒過程中氣缸內(nèi)的溫度與壓力，防止燃燒過程形成過量氮氧化物的方法。燃燒控制法的最大優(yōu)點(diǎn)在于船舶無需配備額外的處理設(shè)備即可將排放的氮氧化物降低到合理的范圍內(nèi)。然而燃燒控制法對(duì)于廢氣中氮氧化物數(shù)量的控制完全取決于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的技術(shù)狀況，一旦發(fā)生修理或改造等可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀況改變的情況，就需專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的氮氧化物排放水平重新評(píng)估。同時(shí)，燃燒過程中溫度與壓力的下降必然導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率與熱效率降低，這將在一定程度上增加船舶營(yíng)運(yùn)過程中的燃料消耗，提升燃料成本。
對(duì)于現(xiàn)有船舶而言，更換船上所有發(fā)動(dòng)機(jī)無論是從技術(shù)角度還是經(jīng)濟(jì)角度來考慮都不現(xiàn)實(shí)。因此廢氣洗滌法成為了滿足未來氮氧化物排放控制標(biāo)準(zhǔn)，或當(dāng)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)高于現(xiàn)行國(guó)際公約排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)現(xiàn)有船舶滿足國(guó)內(nèi)更高標(biāo)準(zhǔn)的主要方法。與燃燒控制法相比，廢氣洗滌法對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)氮氧化物排放的控制與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能無關(guān)，且從技術(shù)角度來看對(duì)氮氧化物清除更為徹底，整體效果也更好。然而廢氣洗滌法需要在船舶上安裝一套額外的廢氣洗滌系統(tǒng)，這套新系統(tǒng)將給船東增加額外的營(yíng)運(yùn)與管理成本。
盡管采用廢氣洗滌法免去了對(duì)船舶發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造的麻煩，然而對(duì)于大部分船舶而言采用這種方法在船舶改建過程中依然存在一定的技術(shù)難度。目前陸地上技術(shù)比較成熟的廢氣脫氮設(shè)備體積都不小，對(duì)于空間有限的船舶而言如何在船上安裝這類設(shè)備成了一個(gè)大難題。即使是大型船舶，為盡可能多地增加載貨量，船上機(jī)艙的布局非常緊湊，若要安裝體積龐大的廢氣洗滌裝置對(duì)船舶結(jié)構(gòu)與布局進(jìn)行調(diào)整再所難免。與此同時(shí)，無論是采用溶解、中和還是催化方法處理發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣都將涉及到廢氣洗滌系統(tǒng)內(nèi)化學(xué)品的消耗，因此無論系統(tǒng)工作原理如何其實(shí)際運(yùn)作成本都不會(huì)低，這對(duì)于目前持續(xù)低迷的航運(yùn)市場(chǎng)而言并不是什么利好消息。
船舶二氧化碳排放的控制
相對(duì)于氮氧化物而言，控制船舶二氧化碳排放的難度更大。隨著近年來全球氣候加速變暖，控制船舶航行過程中的碳排放正成為國(guó)際海事界持續(xù)關(guān)注的熱點(diǎn)。
目前國(guó)際海事界公認(rèn)的方法是將船舶在單位航程上運(yùn)輸單位貨物所消耗的燃油數(shù)量換算成碳排放當(dāng)量對(duì)船舶的二氧化碳排放狀況進(jìn)行評(píng)估。具體參照以下公式進(jìn)行計(jì)算：
由于船舶主機(jī)功率與設(shè)計(jì)航速及船舶排水量之間存在一定的換算關(guān)系，根據(jù)船舶設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)性公式，上面的計(jì)算公式經(jīng)變換后型式如下（公式中各個(gè)參數(shù)的含義不變）：
由于船舶的碳排量與航速的二次方正相關(guān)，因此降低現(xiàn)有船舶航速是減少船舶碳排放最為有效的方法。然而從船用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)角度分析，通過減少發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的方法降低船舶航速的效果極為有限。
從航運(yùn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，柴油機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不但不省油，反而會(huì)由于燃料燃燒不充分而導(dǎo)致油耗增加。另外，長(zhǎng)期在偏離設(shè)計(jì)功率范圍的低功率區(qū)間運(yùn)行將導(dǎo)致柴油機(jī)使用過程中故障率增加，這將在一定程度上增加柴油機(jī)維護(hù)保養(yǎng)的工作量，縮短柴油機(jī)總體使用壽命。
與此同時(shí)，對(duì)于原先船舶航速較高的航線而言，船速的下降將直接導(dǎo)致該航線總體運(yùn)輸能力下降。航運(yùn)企業(yè)如需維持原先的運(yùn)力，唯一的方法就是增加航線上船舶的數(shù)量，這將導(dǎo)致航運(yùn)企業(yè)采購(gòu)船舶的成本增加，給企業(yè)造成額外的財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)。
因此，盡管理論上通過降低航速的方法能夠有效減少船舶航行過程中的碳排放，但這種方法在實(shí)踐中的可行性并不高。
改用燃料是未來降低船舶碳排量最為有效的方法。從表中可以看出，液化天然氣（LNG）的碳當(dāng)量要遠(yuǎn)小于其他礦物燃料，因此未來使用LNG作為燃料可以有效降低船舶的碳排量。
由于氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)與柴油機(jī)在工作原理上不存在太大區(qū)別，因此將柴油機(jī)改造為氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)可能是未來現(xiàn)有船舶滿足日趨嚴(yán)格的碳排放要求的主要途徑。然而從實(shí)際情況來看，船舶進(jìn)行此類改建的難度還是不小。燃料艙的安裝是改用LNG氣體燃料過程中需解決的首要問題。對(duì)于滾裝船、集裝箱船等船上空間緊張的船舶而言，氣體燃料儲(chǔ)罐的安裝將非常困難。
與傳統(tǒng)的燃油相比，氣體燃料在使用過程中存在更多的額外風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于采用壓縮方式儲(chǔ)存的氣體燃料而言，存有高壓可燃?xì)怏w的壓力容器一旦發(fā)生爆炸的可能，其后果將是災(zāi)難性的。
另外，液化氣體燃料一旦泄漏也將存在爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。因此與燃油相比氣體燃料儲(chǔ)存、裝卸與處理過程中需要更多的專業(yè)知識(shí)及安全意識(shí)，這對(duì)未來的船舶管理與船員的操作技能都提出了更高的要求。
目前全球范圍內(nèi)持續(xù)低迷的航運(yùn)市場(chǎng)成為制約未來中國(guó)船舶排放控制標(biāo)準(zhǔn)提高的主要因素。無論是增加廢氣洗滌裝置還是改造船舶發(fā)動(dòng)機(jī)都將給船東增加額外的成本。從當(dāng)前新建船舶的報(bào)價(jià)情況來看，增加廢氣清洗裝置或采用低排放主機(jī)將導(dǎo)致船舶建造成本上浮20%左右；采用氣體燃料將導(dǎo)致船舶建造成本上浮30%～35%。對(duì)于船齡在10年左右的船舶而言，進(jìn)行類似改建的成本可能占到船價(jià)的50%。盡管短期內(nèi)提高船舶排放控制標(biāo)準(zhǔn)與航運(yùn)企業(yè)生存之間的博弈還將繼續(xù)，然而中國(guó)版ECA實(shí)施方案的生效似乎是一個(gè)信號(hào)。
隨著近年來中國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的不斷深化，提高船舶排放控制標(biāo)準(zhǔn)將成為中國(guó)航運(yùn)立法的大勢(shì)所趨，中國(guó)航運(yùn)企業(yè)對(duì)此必須有所準(zhǔn)備。
