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(guò)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(lái)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(méi)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(lái)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(guò)程中的必然產(chǎn)物。換而言之，無(wú)論發(fā)動(dòng)機(jī)采用何種類型的燃料，其燃燒過(guò)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(guò)控制燃料燃燒過(guò)程中氣缸內(nèi)的溫度與壓力，防止燃燒過(guò)程形成過(guò)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(wú)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(guò)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(guò)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(wú)論是從技術(shù)角度還是經(jīng)濟(jì)角度來(lái)考慮都不現(xiàn)實(shí)。因此廢氣洗滌法成為了滿足未來(lái)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(wú)關(guān)，且從技術(shù)角度來(lái)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(guò)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(wú)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(wú)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(lái)全球氣候加速變暖，控制船舶航行過(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)降低航速的方法能夠有效減少船舶航行過(guò)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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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(guò)程中需解決的首要問(wèn)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(guò)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(guò)程中需要更多的專業(yè)知識(shí)及安全意識(shí)，這對(duì)未來(lái)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(lái)中國(guó)船舶排放控制標(biāo)準(zhǔn)提高的主要因素。無(wú)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(lái)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(lái)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。
