海軍艦船防污技術(shù)指標(biāo)及其發(fā)展思路＊

吳睿鋒 盛 立 林超友

（海軍裝備研究院 上海 200235）

1 引言

隨著全球船舶數(shù)量和噸位的增加，船舶對(duì)海洋造成的污染日趨嚴(yán)重，人類對(duì)海洋環(huán)境的保護(hù)也日益重視。作為聯(lián)合國制定防止和控制船舶和傾倒引起的海上污染事項(xiàng)方面的航運(yùn)規(guī)章和標(biāo)準(zhǔn)的“主管國際組織”，國際海事組織（IMO）轄下海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)已起草并促使通過多份防止船舶污染和保護(hù)海洋環(huán)境制度的國際公約，這些公約主要有：《經(jīng)1978年議定書修訂的1973年國際防止船舶造成污染公約》（MARPOL 73／78公約）、《國際控制船舶有害防污底系統(tǒng)公約（AFS公約）》、《2004年國際船舶壓載水和沉淀物控制與管理公約（BWM公約）》、《2007年內(nèi)羅畢國際船舶殘骸清除公約》、《2009年香港國際安全和環(huán)保拆船公約》等，覆蓋了國際海事活動(dòng)的大部分內(nèi)容和范圍［1］。

目前我國海軍現(xiàn)有艦船防污技術(shù)與發(fā)達(dá)國家海軍艦船相比，甚至與我國先進(jìn)民用船舶的防污技術(shù)相比，存在著一定差距。海軍艦船的主要污染源為油污水、生活污水、固體垃圾、廢氣排放、壓載水等，面對(duì)不斷更新的國際公約，為有效指導(dǎo)艦船裝備的研制和生產(chǎn)，并為艦船出訪、護(hù)航等提供保障，環(huán)境友好艦船［2］將是未來海軍艦船發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2 艦船防污主要技術(shù)指標(biāo)

2.1 油污水

艦船油污水的來源主要是艦船的機(jī)艙艙底水。艦船的機(jī)艙是船舶動(dòng)力裝置的艙室，內(nèi)部裝有各種動(dòng)力機(jī)械和管路系統(tǒng)。艙底水是機(jī)艙內(nèi)各種閥門和管路中漏出的水與機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)漏出的潤(rùn)滑油、主副機(jī)燃料油以及加油時(shí)的溢出油、機(jī)械及機(jī)艙防滑鐵板洗刷時(shí)產(chǎn)生的油污水等混合在一起的含油污水。艙底水中的油通常以三種狀態(tài)存在：浮油，以較大顆粒存在于水中，利用重度差易于從水中分離出來；乳化油，以較小的顆粒懸浮在水中，用一般隔油方法很難將他們分離出來；溶解油，用一般的物理方法分離較困難，不作為油水分離系統(tǒng)處理的重點(diǎn)。

艙底油污水?dāng)?shù)量與艦船的噸位、主機(jī)型式及功率、管系安裝的工藝水平、艉軸管密封方式、船舶航行和停泊狀態(tài)、機(jī)艙設(shè)備維修保養(yǎng)狀況和船舶的新舊等因素有關(guān)，其量值變化很大，難以定量計(jì)算［3］。含油污水的泄漏和排放對(duì)海洋生物的危害巨大，還可能通過食物鏈影響人類的身體健康，所以在相關(guān)的公約和法規(guī)中均要求船舶設(shè)置油污水處理裝置—油水分離裝置，否則應(yīng)設(shè)置足夠容積的油污水收集艙，并對(duì)油污水艙的艙容進(jìn)行了規(guī)定，一般來說油污水艙的總?cè)萘坎坏眯∮诖拜d油總量的3%［4］。在非特殊區(qū)域，IMO含油污水排放的主要技術(shù)指標(biāo)與我國GB 3552－1983《船舶污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、GJB 4000－2000《艦船通用規(guī)范》相關(guān)要求的對(duì)比情況如表1所示。

表1 船舶油污水排放指標(biāo)

根據(jù)MARPOL 73／78公約附則I的規(guī)定，油水分離裝置的基本技術(shù)方法是設(shè)置單級(jí)分離裝置和雙級(jí)分離裝置，其中單級(jí)分離裝置要保證將含油水的油分濃度處理至100mg／L以下，但由于其油分濃度達(dá)不到最新的15mg／L以下的要求，現(xiàn)在這種單級(jí)的油水分離裝置已不再生產(chǎn)。為適應(yīng)新的要求，一般是在第一級(jí)的基礎(chǔ)上增加第二級(jí)，即雙級(jí)分離裝置，雙級(jí)分離裝置的第一級(jí)要保證處理至100mg／L以下，第二級(jí)則從100mg／L處理到15mg／L以下。

2.2 生活污水

海軍艦船生活污水來源基本與民用船舶一致。MARPOL 73／78公約將船舶生活污水定義為廁所、小便池排出的任何形式的廢水和其他廢棄物；醫(yī)務(wù)室（含藥房、病房等）的洗面盆、洗澡盆的廢水以及這些處所排水孔的排出物，裝有活畜禽貨處所的排出物；或混有上述排出物的其他廢水。按照所排水的水質(zhì)不同，船舶生活污水又可分為“黑水”和“灰水”兩種類型?！昂谒笔侵肝廴疚锖枯^高的廁所排水，即糞便污水，“灰水”是指污染較輕的洗滌、廚房、洗衣等污水。按國際公約規(guī)定，黑水要經(jīng)過處理才能排放。對(duì)于灰水的處理雖然還沒有像黑水那樣嚴(yán)格而明確的處理限制，但由于灰水特別是廚房廢水的有機(jī)污染十分嚴(yán)重，也已經(jīng)引起廣泛關(guān)注。

表2 船舶生活污水排放指標(biāo)

為了防止船舶生活污水污染，在MARPOL 73／78公約的附則IV“防止船舶生活污水污染規(guī)則”第11條對(duì)生活污水的排放做出了明確的規(guī)定［4］：船舶在距最近陸地3nmile以外，使用主管機(jī)關(guān)所認(rèn)可的設(shè)備，排放經(jīng)粉碎和消毒的生活污水，或在距最近陸地12nmile以外排放未經(jīng)粉碎和消毒的生活污水。但不論哪種情況，不得將集污艙中貯存的生活污水即刻排光，而應(yīng)于船舶以不低于4kn的航速航行時(shí)，以適當(dāng)?shù)乃俾逝欧?，排放速率?yīng)經(jīng)主管機(jī)關(guān)認(rèn)可。而在距離最近陸地3nmile以內(nèi)時(shí)，則要求使用主管機(jī)關(guān)批準(zhǔn)的生活污水處理裝置，并且排出的廢液在其周圍水中不產(chǎn)生可見的漂浮固體且不能使水變色。國際海事組織（IMO）海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)決議MEPC.2（VI）《生活污水處理裝置國際排放標(biāo)準(zhǔn)和性能試驗(yàn)規(guī)程》中關(guān)于污水處理裝置在非特殊區(qū)域的排放標(biāo)準(zhǔn)與我國民用及軍用標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比情況如表2所示。

根據(jù)國際海事組織（IMO）在 MARPOL 73／78公約附則IV中的規(guī)定，每艘國際航行的營運(yùn)船舶，必須采用裝設(shè)生活污水收集貯存裝置（集污艙）、生活污水粉碎消毒系統(tǒng)或生活污水處理裝置等三種生活污水處理方法之一。而生活污水處理裝置按凈化機(jī)理又可分為生物學(xué)方法、物理化學(xué)方法、加熱濃縮方法、電化學(xué)方法和密度差分離方法等，目前船上的生活污水處理裝置多采用生物處理排放方式和物理化學(xué)處理排放方式。

2.3 固體垃圾

海軍艦船固體垃圾來源基本與民用船舶一致。依據(jù)MARPOL 73／78公約附則V—防止船舶垃圾污染規(guī)則的定義［4］，船舶垃圾是指產(chǎn)生于船舶正常運(yùn)營期間并需要持續(xù)或定期處理的各種食品、日常用品和工作用品的廢棄物（不包括鮮魚及其各部分）。但 MARPOL 73／78公約其他附則中所定義的就列出的物質(zhì)（如油類、生活污水、有毒液體物質(zhì)）除外。船舶垃圾有的漂浮于水面而導(dǎo)致水質(zhì)惡化，有的沉入溝底對(duì)海底棲生物造成影響和破壞，有的則溶解于水而消耗大量的溶解氧，使水生物窒息而死。在垃圾中還存在著大量的病原體、微生物，處理不當(dāng)會(huì)給人體帶來危害。MARPOL 73／78公約附則V對(duì)船舶垃圾在海上排放的相關(guān)規(guī)定如表3所示。

表3 海上垃圾處理規(guī)則

根據(jù)附則V的要求，禁止處理入海的船舶垃圾必須移入港口或裝卸站的垃圾接收設(shè)施。締約國的港口和裝卸站應(yīng)有足夠數(shù)量的垃圾接收設(shè)施。此外，我國的GB 3552－1983《船舶污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、GJB 4000－2000《艦船通用規(guī)范》對(duì)船舶垃圾的排放也有相應(yīng)的規(guī)定，其內(nèi)容與MARPOL 73／78公約附則V的要求基本相同，如表4所示。

對(duì)船舶垃圾處理的合適程序要根據(jù)船舶的條件而定，如船舶類型和大小、營運(yùn)區(qū)域、船上垃圾處理設(shè)備和貯存場(chǎng)所、船主人員數(shù)量、航行時(shí)間、所靠港口的管理規(guī)章和接收設(shè)備?？紤]到不同的處理技術(shù)所需的費(fèi)用，把需要特殊處理的垃圾分揀出來貯存是合理而經(jīng)濟(jì)的。正確的處理方式將會(huì)減少對(duì)船舶貯存場(chǎng)所的要求，也可使這些貯存的垃圾有效的排放至港口接收設(shè)備。目前船舶垃圾的處理一般可分為收集、加工、貯存和排放四個(gè)階段。

表4 船舶垃圾排放規(guī)定

2.4 廢氣排放

海軍艦船廢氣污染源主要有消耗臭氧層物質(zhì)（ODS）、氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）等。MARPOL 73／78公約附則Ⅵ對(duì)船舶排放大氣污染物作出了嚴(yán)格的規(guī)定［4］，其首次設(shè)定了船舶氮氧化物（NOx）和硫氧化物（SOx）的排放指標(biāo)，禁止非法排放消耗臭氧層物質(zhì)（2010年之前已在船上配備的除外），并對(duì)燃油的硫含量在全球范圍內(nèi)規(guī)定了最高限量。目前我國的GB 3552－1983《船舶污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、GJB 4000－2000《艦船通用規(guī)范》對(duì)廢氣的排放并未做相應(yīng)的規(guī)定。

NOx排放控制方面，除應(yīng)急發(fā)電柴油機(jī)、救生艇發(fā)動(dòng)機(jī)以及應(yīng)急設(shè)備或裝置使用的柴油機(jī)外，根據(jù)船舶的建造年份制定了三層控制標(biāo)準(zhǔn)，如表5所示。

表5 NOx排放控制標(biāo)準(zhǔn)

在SOx排放控制方面，船舶使用的任何燃油的含硫量不得超過4.5%。在硫氧化物（SOx）排放控制區(qū)的船舶所使用的任何燃料中，含硫量不得超過1.5%。船舶可使用經(jīng)主管機(jī)關(guān)按IMO制訂的導(dǎo)則認(rèn)可的廢氣凈化系統(tǒng)將船舶的硫氧化物總排放量減少至6.0g／（kW·h）或以下，也可使用其他技術(shù)將硫氧化物總排放量限制在同等水平，但是應(yīng)當(dāng)經(jīng)過主管機(jī)關(guān)依據(jù)IMO導(dǎo)則認(rèn)可。波羅的海區(qū)域、北海區(qū)域（包括英吉利海峽）被指定為硫氧化物（SOx）排放控制區(qū)。從2012年1月l日開始，全球重質(zhì)燃油的含硫量已從現(xiàn)在的4.5%降低至3.5%，并在2018年之前做出可行性評(píng)估，如果通過評(píng)估，則到2020年l月1日，將要求全球船用重質(zhì)燃油的含硫量降低到0.5%。對(duì)于硫氧化物（SOx）排放控制區(qū)，從2010年7月l日開始，該區(qū)域船舶所使用的燃油含硫量不得超過1.0%，從2015年l月l日開始不得超過0.1%。

船舶柴油機(jī)的排放控制措施分為機(jī)內(nèi)控制（一次控制）和機(jī)外控制（二次控制）。機(jī)內(nèi)控制是指在可燃混合氣燃燒之前采取的降低污染物排放的措施，包括了濕法降低NOx技術(shù)（燃油乳化、氣缸直接噴水、增壓空氣加濕）、廢氣再循環(huán)技術(shù)（EGR）、優(yōu)化柴油機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)、添加燃油添加劑等。機(jī)外控制則是指是在機(jī)內(nèi)控制基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低排放量，以期滿足附則Ⅵ的要求所采取的措施，包括了選擇性催化還原技術(shù)（SCR），廢氣洗滌法等。

2.5 壓載水

艦船壓載水和沉積物的隨意排放會(huì)造成有害水生物滋生和病原體傳播，破壞不同海域生物的生態(tài)平衡，嚴(yán)重威脅著海洋環(huán)境。因此，在國際海事組織2004年2月13日在倫敦通過了《國際船舶壓載水和沉積物管理與控制公約》［5］，根據(jù)船舶建造年份和壓載水量的不同制定了不同管理標(biāo)準(zhǔn)，并將壓載水的處理達(dá)標(biāo)排放作為最終要求。一些國家與地區(qū)還依據(jù)自身的管理要求，制定了要求高于公約的實(shí)施計(jì)劃表。同時(shí)對(duì)于處理后的壓載水排放指標(biāo)也給出了具體的約束指標(biāo)，但同時(shí)一些國家與地區(qū)為保護(hù)當(dāng)?shù)睾Ｓ虻暮Ｑ蟓h(huán)境。制定了排放指標(biāo)要求遠(yuǎn)高于國際公約要求區(qū)域性指標(biāo)。表6為國際公約與美國的船舶壓載水處理殺菌標(biāo)準(zhǔn)要求。

表6 壓載水處理排放標(biāo)準(zhǔn)

目前壓載水管理可分為四類：壓載水無排放、壓載水更換、壓載水處理和壓載水隔離。壓載水無排放是指船舶在港口國管轄水域不排放壓載水。壓載水置換常用的方法有三種：逐艙更換法、溢流法和稀釋法，所有這些方法必須依照國際海事組織指南／公約和船舶壓載水管理計(jì)劃操作。在可能的情況下，船舶應(yīng)當(dāng)在深水區(qū)、公海和離岸盡可能遠(yuǎn)的地方進(jìn)行壓載水置換。具體的應(yīng)用要求是：船舶在航途中，水深500m以上，距岸超過200nmile或離岸航行超過48h的航程，對(duì)在港口水域或沿海打入的壓載水，通過逐一更換法或用3倍于艙容水量注入頂出法更換成大洋海水，來達(dá)到減少船舶壓載水傳播外來生物的危險(xiǎn)。壓載水處理是指為殺滅、消除壓載水和沉積物內(nèi)的外來有害生物和病原體，或使其失去繁衍能力而采用的機(jī)械、物理、化學(xué)成生物方法。機(jī)械處理法可通過在加裝或排放過程或兩個(gè)過程中都采用過濾法進(jìn)行，壓載水通過逐漸減少網(wǎng)眼的篩子，或通過“離心分離器”濾渣或者返回海洋，或者貯存到單獨(dú)的船艙里。從理論上講許多處理方法都是有效的，如過濾、加熱、氯化或臭氧化處理、紫外照射等等，目前也正在研究采用這些方法來處理壓載水，并取得一定進(jìn)展，但從實(shí)船應(yīng)用來講，其合理和可行性還需要進(jìn)一步完善。船舶壓載水隔離是指把壓載水從船上泵到專門的岸上儲(chǔ)罐或其他接收設(shè)備中，在把壓載水排放到當(dāng)?shù)馗劭谒蛑谢蛴糜谄渌康那?，在岸上?chǔ)罐或其他接受設(shè)備中對(duì)它們進(jìn)行有償處理。

3 防污技術(shù)指標(biāo)發(fā)展趨勢(shì)

隨著人類對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境日益重視以及防污技術(shù)的飛速發(fā)展，IMO及世界各國關(guān)于船舶污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)和要求將更加嚴(yán)格，而我國的民用和軍用防污技術(shù)指標(biāo)和國外相比存在滯后的現(xiàn)象，部分排放指標(biāo)偏低，需要加快國際公約的國內(nèi)化進(jìn)程以適應(yīng)國際防污公約的發(fā)展趨勢(shì)。目前國際上防污相關(guān)技術(shù)指標(biāo)所呈現(xiàn)發(fā)展趨勢(shì)如下。

3.1 污染物排放指標(biāo)越來越嚴(yán)格

目前世界各國許多海域和港口都制定了類似于（甚至高于）公約的排放指標(biāo)，如地中海、馬六甲海峽、澳大利亞的廣大海域、香港維多利亞港、美國阿拉斯加海域均制定了比公約略高的排放指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)；還有許多國家的港口及部分特殊海域?qū)Υ坝臀鬯⑸钗鬯凸腆w垃圾已制定并實(shí)行了“零排放”的要求；我國逐漸加強(qiáng)了船舶污染物排放的控制，國內(nèi)港口對(duì)駐泊艦船防污染的要求越來越高，《三亞市防治船舶污染水域規(guī)定》就明確要求駐泊海軍艦船生活污水和固體垃圾排放指標(biāo)必須達(dá)到國際公約的要求，并禁止排放含油污水。

3.2 船體結(jié)構(gòu)和防污裝置方面指標(biāo)越來越重視

隨著船舶技術(shù)的日益改善和提高，國際海事也逐漸認(rèn)識(shí)到在船體結(jié)構(gòu)和防污裝置方面所制定的指標(biāo)不能滿足船舶防污的需要。早在1971年《1954年防止海洋油污國際公約》修正案中提出油船要設(shè)置雙底艙，同時(shí)對(duì)中心艙和翼艙的艙容做出了限制。而在MAPOL 73／78提出了更為嚴(yán)格的要求，如一切海上船舶要設(shè)置污水艙、油水分離器、油控裝置、油水臨界指示器等裝置。

3.3 防污技術(shù)指標(biāo)的制定對(duì)象越來越全面

在防污公約的起草過程中，關(guān)于物質(zhì)適用的范圍發(fā)生了較大的變化。MARPOL 73／78公約先后針對(duì)油類污染、控制有毒液體物質(zhì)污染、海運(yùn)包裝有害物質(zhì)污染、船舶生活污水污染、船舶垃圾污染、船舶造成大氣污染進(jìn)行了防污技術(shù)指標(biāo)的詳細(xì)制定；AFS公約和BWM公約分別對(duì)有害污底和壓載水有害水生物進(jìn)行了防污技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定。目前防污公約所制定的防污技術(shù)指標(biāo)，幾乎涵蓋了大部分船舶污染物質(zhì)。

3.4 防污技術(shù)指標(biāo)所適用的地域越來越廣泛

除了對(duì)12nmile內(nèi)排放污染物提出要求外，根據(jù)1982年聯(lián)合國頒布的《聯(lián)合國海洋法》，每個(gè)國家有200nmile的專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)航行船只必須達(dá)到所屬國的環(huán)保法規(guī)要求。2010年1月1日起執(zhí)行的MEPC.159（55）決議規(guī)定，沒有生活污水處理裝置或處理不能達(dá)標(biāo)的船只，要到遠(yuǎn)離大陸架、人跡罕至的公海上才允許排放污水。

4 海軍艦船防污技術(shù)指標(biāo)發(fā)展思路

海軍艦船是海洋環(huán)境的污染源之一，在環(huán)境問題越來越受到重視的今天和未來，艦船能否順利執(zhí)行各類航行任務(wù)，一個(gè)至關(guān)重要的制約因素是看其能否滿足各國以及特定海域的環(huán)保要求［6］。雖然國際海事組織制定的防污公約不適用于任何軍艦、海軍輔助船舶，但應(yīng)保證本國的艦船行為與公約規(guī)定保持基本一致。從加強(qiáng)海洋環(huán)境保護(hù)、保障艦船國際航行、推動(dòng)艦船裝備技術(shù)發(fā)展、提高標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范水平這四個(gè)角度出發(fā)，必須建立健全海軍艦船防污技術(shù)指標(biāo)。

2001年國家修訂發(fā)布《采用國際標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》對(duì)“采用國際標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行明確規(guī)定，是指將國際標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，經(jīng)過分析研究和試驗(yàn)驗(yàn)證，等同或修改轉(zhuǎn)化為我國標(biāo)準(zhǔn)（包括國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），并按我國標(biāo)準(zhǔn)審批發(fā)布程序?qū)徟l(fā)布。同時(shí)，采用國際標(biāo)準(zhǔn)也是我國軍用標(biāo)準(zhǔn)化工作的一項(xiàng)重要政策，GJB 0.1《軍用標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：軍用標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)性技術(shù)文件編寫規(guī)定》中要求軍隊(duì)采用國際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)則按照GB／T 2000.2《標(biāo)準(zhǔn)化工作指南 第2部分：采用國際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)則》進(jìn)行。海軍艦船應(yīng)采取“采用國際防污公約”的方式，而不能直接應(yīng)用，應(yīng)強(qiáng)調(diào)國際防污指標(biāo)的國內(nèi)轉(zhuǎn)化，以滿足我國艦船作戰(zhàn)使用需求為根本出發(fā)點(diǎn)，以積極采用、作戰(zhàn)為先、分步實(shí)施、區(qū)別對(duì)待這四項(xiàng)原則為主導(dǎo)，并根據(jù)我國艦船基本技術(shù)條件等，綜合分析國際防污公約對(duì)我國艦船的適用情況，進(jìn)行必要的補(bǔ)充、修改，使其真正為我軍事技術(shù)裝備建設(shè)服務(wù)。

5 結(jié)語

保護(hù)海洋環(huán)境、防止海洋污染已成為全世界共同關(guān)注的焦點(diǎn)，海軍艦船作為海上船舶的重要組成部分也應(yīng)制定相關(guān)防污技術(shù)指標(biāo)。我們應(yīng)積極提高艦船防污染技術(shù)水平，緊密跟蹤采用國際防污公約，并轉(zhuǎn)化為適合我國裝備發(fā)展的技術(shù)指標(biāo)，有效指導(dǎo)艦船裝備的研制和生產(chǎn)，在保障艦船出訪、護(hù)航的同時(shí)，為保護(hù)海洋環(huán)境、防止海洋污染貢獻(xiàn)一份力量。

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