嗅探設備在船舶尾氣監(jiān)測方面的應用
——以全國查處的首起在航船舶使用燃油硫含量超標案件為例

倪訓鵬 張 劍 徐舜吉 張亞朋

一、背景

為深入貫徹落實黨中央、國務院關于加快推進生態(tài)文明建設、打好污染防治攻堅戰(zhàn)和打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的部署，促進綠色航運發(fā)展和船舶節(jié)能減排，在實施《珠三角、長三角、環(huán)渤海（京津冀）水域船舶排放控制區(qū)實施方案》的基礎上，交通運輸部于2018年11月30日發(fā)布《船舶大氣污染物排放控制區(qū)實施方案》（下文簡稱“方案”），自2019年1月1日起正式生效實施?！胺桨浮痹谥袊睾：烷L江、西江干線設置了沿海排放控制區(qū)和內(nèi)河排放控制區(qū)，要求海船自2019年1月1日起進入船舶排放控制區(qū)應使用硫含量不大于0.50%（m/m）的燃油，對于使用高硫燃油的船舶需要在進入排放控制區(qū)之前完成換油操作。政策出臺后，隨之而來的問題是海事主管機關如何對正在航行船舶使用燃油硫含量進行有效監(jiān)測，如何從大量船舶中準確識別超標嫌疑船舶，這也是全球船舶排放控制區(qū)面臨的共同難題。針對這一難題，浦東海事局在上級部門的指導下，積極探索創(chuàng)新監(jiān)管手段，篩選了紅外監(jiān)測設備、紫外監(jiān)測設備、激光雷達監(jiān)測設備、嗅探設備等不同原理和技術的監(jiān)測設備，最終探索出了一條使用嗅探設備監(jiān)測船舶尾氣繼而計算船舶燃油硫含量的新思路，繼7月15日查處全國首起在航船舶使用燃油硫含量超標典型案例后，在2個月的時間內(nèi)，連續(xù)查處了4起在航船舶使用燃油硫含量超標案件。

二、案例查處過程

2019年7月15日1500時左右，浦東海事局執(zhí)法人員在轄區(qū)水域內(nèi)巡視時，發(fā)現(xiàn)航道內(nèi)正在航行的巴拿馬籍液化氣船“LADY XX”（總噸2 997，船長96米，主機功率2 427千瓦，本航次空載南通至韓國）船尾冒黑煙，于是執(zhí)法人員在巡邏艇上起飛無人機攜帶嗅探設備對該船的尾氣進行監(jiān)測，同時巡邏艇攜帶艇載嗅探設備航行至該船的下風向對該輪尾氣進行監(jiān)測。幾分鐘后，無人機監(jiān)測結果顯示該輪使用燃油硫含量為2.10%（m/m）（見圖1）。艇載嗅探設備監(jiān)測結果顯示該輪使用燃油硫含量為2.87%（m/m）（見圖2）。隨后協(xié)調(diào)該輪到最近的錨地拋錨待查，并安排執(zhí)法人員登輪進行檢查，約1630時該輪在江亞危險品錨地拋錨，約1745時海事 執(zhí)法人員攜帶燃油快檢儀登輪進行檢查。

圖1 無人機監(jiān)測結果

圖2 艇載嗅探設備監(jiān)測結果

海事執(zhí)法人員登輪后對該船主機使用的燃油進行了取樣，并使用燃油快檢儀現(xiàn)場進行了檢測，檢測結果顯示該輪使用的燃油硫含量超過0.50%（m/m）；隨后，執(zhí)法人員對該輪船上裝載燃油和換油情況進行了核查，經(jīng)查發(fā)現(xiàn)該輪加油單證上記載加裝的高硫燃油硫含量為3.479%（m/m）、低硫燃油硫含量為0.180%（m/m），船上的換油記錄顯示該船在2019年7月13日1600時進入排放控制區(qū)時已完成了燃油轉換，從3.479%（m/m）高硫燃油轉換成了0.180%（m/m）的低硫燃油。針對以上情況，海事執(zhí)法人員要求船方解釋主機使用的燃油超過0.50%（m/m）的原因，船方解釋是由于船員操作失誤，開錯閥門，導致高硫燃油進入主機。

7月16日，海事執(zhí)法人員將從船上取下的燃油樣品送至上海出入境檢驗檢疫局工業(yè)品與原材料檢測中心實驗室進行了檢測，該實驗室當日檢測完畢并反饋檢測結果為0.534%（m/m）（見圖3）?！癓ADY XX”船員對實驗室檢測結果予以確認且無異議，該輪換用合格燃油后開航。

7月23日，浦東海事局依據(jù)《上海港船舶污染防治辦法》第三十條的規(guī)定，作出給予該輪船東2萬元罰款的行政處罰決定。該輪越南籍船東代表在代理的陪同下到浦東海事局政務中心繳納了罰款，表示完全認可海事主管機關的調(diào)查和處理結果，并承諾將嚴格管理公司所屬船舶，遵守中國法律法規(guī)；處罰結束后還接受了中央電視臺的采訪，對中國在排放控制區(qū)監(jiān)管方面做出的成績表示贊賞。

三、嗅探設備在船舶尾氣監(jiān)測方面的優(yōu)勢

圖3 實驗室檢測結果

基于對各種技術在船舶尾氣監(jiān)測方面的理論研究和實際應用得出結論，嗅探設備在船舶尾氣監(jiān)測方面具有以下優(yōu)勢：

（一）理論依據(jù)充足

國際海事組織（IMO）海洋環(huán)境委員會（MEPC）發(fā)布的《廢氣清洗系統(tǒng)導則2009》（MEPC.184（59））中列出燃油硫含量與船舶排放尾氣中的SO2和CO2的比值之間的關系，見表1。

表1 燃油硫含量限制與尾氣中SO2和CO2的比值的關系

該數(shù)據(jù)是判斷廢氣清洗系統(tǒng)工作狀況是否良好的依據(jù)，也是廢氣清洗系統(tǒng)需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)。目前國內(nèi)外所有使用嗅探設備監(jiān)測船舶尾氣并根據(jù)硫碳比計算燃油中的硫含量所依據(jù)的理論依據(jù)多數(shù)來源于此。

（二）監(jiān)測結果更準確

從各種設備在浦東海事局實際測試的數(shù)據(jù)看，相比于紅外、紫外、激光雷達等基于光學原理制造的設備，嗅探設備監(jiān)測結果是更準確的。光學設備屬于非接觸式，發(fā)送一束光，檢測的是整個光路上的數(shù)據(jù)。目前測試的光學設備中，有的無法檢測到船舶尾氣中SO2和CO2的數(shù)值，有的能檢測到相關數(shù)值，但是根據(jù)檢測數(shù)據(jù)反算出的燃油硫含量與取樣實測的數(shù)據(jù)相差十倍以上，無法使用。由于嗅探設備是接觸式的，根據(jù)船舶尾氣中的SO2和CO2檢測結果反算出的燃油硫含量誤差能夠達到20%以內(nèi)，基本滿足海事監(jiān)管的需要。

（三）經(jīng)濟實惠，性價比高

從設備價格看，嗅探設備與紫外光學設備價格接近，一般在幾十萬級別；激光雷達設備和紅外光學設備價格都在幾百萬級別。從使用便利程度看，光學設備的在使用前需要進行設備調(diào)試，在調(diào)試和使用過程中都需要專業(yè)技術人員操作；嗅探設備的操作不需要專業(yè)人員。綜合比較，嗅探設備性價比最高。

（四）穩(wěn)定性高，適應性強

嗅探設備使用的氣體傳感器目前已經(jīng)發(fā)展多年，門類齊全，具有標準化的成熟產(chǎn)品，設備在環(huán)境治理方面的應用也有多年的經(jīng)驗，使用過程中的穩(wěn)定性非常高。同時，根據(jù)不同的使用環(huán)境可以部署在大橋上、碼頭橋吊、船閘等固定處所，也可以部署在巡邏艇、無人機等移動設備上。

（五）具有成功的應用案例

嗅探設備在監(jiān)測船舶尾氣方面已經(jīng)具有成功的案例，歐洲自2010年即開始研究通過固定翼直升機攜帶嗅探設備對船舶的尾氣進行監(jiān)測，每年查獲多起使用燃油硫含量超標案例。浦東海事局與相關科研院所合作研究通過無人機攜帶嗅探設備對船舶尾氣進行監(jiān)測，目前也已查實多起船舶使用燃油硫含量超標案例。天津水運工程科學研究院聯(lián)合江蘇海事局在長江大橋上試點固定嗅探監(jiān)測設備，丹麥、中國香港等地也有團隊在研究使用無人機攜帶嗅探設備對船舶尾氣進行監(jiān)測。目前，歐洲部分國家有光學設備在船舶尾氣監(jiān)測方面的應用，國內(nèi)上海、深圳等地也開展過類似的研究，但目前在國內(nèi)還沒有成功的應用案例。

四、嗅探設備在船舶尾氣監(jiān)測應用中的體會和建議

（一）國內(nèi)未建立船舶尾氣的排放標準，最終只能通過登輪取樣送檢才能確定船舶使用的燃油是否合格

國內(nèi)船舶排放控制區(qū)政策對船舶SOx和顆粒物的控制是通過控制船舶燃油中的硫含量實現(xiàn)，對船舶NOx的控制是通過控制燃油發(fā)動機的排放實現(xiàn)的。目前國內(nèi)還沒有建立船舶尾氣的排放標準，只能通過監(jiān)測所得數(shù)據(jù)進一步推算燃油中的硫含量，進而判斷船舶是否存在使用硫含量超標燃油的嫌疑，再經(jīng)過執(zhí)法人員登輪取樣，送有資質(zhì)的實驗室檢測，最終才能判斷船舶是否使用了合規(guī)燃油。而陸上對汽車尾氣排放、電廠、工廠等廢氣的排放均建立了相應的標準，使用嗅探設備直接監(jiān)測排氣口的污染物濃度即能判斷排放是否超標。我國的香港地區(qū)正在研究立法，通過監(jiān)測船舶尾氣中的污染物濃度判斷船舶排放是否達標。交通運輸部規(guī)劃研究院也在開展《船舶污染物排放監(jiān)測系列標準——大氣污染物》的編制工作，但目前還未正式變成國家標準或行業(yè)標準。建議國家相關部門盡快推動船舶污染物排放標準的編制工作，盡快出臺相應的國家標準或行業(yè)標準，以更有利于對船舶排放大氣污染物的監(jiān)管。

（二）發(fā)現(xiàn)超標嫌疑在航船舶后應及時安排執(zhí)法人員登輪取樣送檢

在浦東海事局查處全國首起案例時，約1508時嗅探設備監(jiān)測到船舶燃油硫含量超標后，即向局領導請示要求該輪到錨地拋錨，約1630時該輪拋錨，約1745時執(zhí)法人員登輪進行取樣核實，從發(fā)現(xiàn)到執(zhí)法人員登輪有2.5個小時的時間差，船方正是利用了這段時間差，又進行了換油操作，將使用的高硫油轉換成低硫油。在該案例之后，浦東海事局制定了《在航船舶尾氣監(jiān)測規(guī)程》，明確工作流程，縮短登輪檢查時間。在后續(xù)查處的在航船舶使用燃油硫含量超標案件中，執(zhí)法人員登輪后，發(fā)現(xiàn)船員正在機艙內(nèi)想盡一切辦法泄放主機管路中的超標燃油，有的放到桶里，有的直接放到機艙內(nèi)等。因此，建議一旦發(fā)現(xiàn)在航船舶有使用硫含量超標燃油嫌疑，應安排執(zhí)法人員及時登輪取樣送檢。

（三）攔截在航船舶進行登臨檢查的法律規(guī)定不明確

2019年6月1日生效的《交通運輸行政執(zhí)法程序規(guī)定》第二十六條規(guī)定：“除在航船舶涉嫌明顯違法行為且如果不對其立即制止可能造成嚴重后果的情況外，不得隨意截停在航船舶登臨檢查。”在實際的執(zhí)行過程中，由于不同的執(zhí)法單位、不同的執(zhí)法人員對規(guī)定的理解不一致，導致針對在航船舶使用硫含量超標燃油的案件中，有的認為可以進行攔截檢查，有的認為不能進行攔截檢查。如果使用嗅探設備監(jiān)測到船舶有使用硫含量超標燃油嫌疑卻不能實施攔截檢查，而只能通過協(xié)查的方式等嫌疑船舶靠泊目的港后再登輪進行檢查，則船舶具有充足的時間進行換油操作，很容易讓違法船舶逃避懲罰。特別是對于離港船舶，如果船東和船員知道海事主管機關對在航船舶不能攔截進行檢查，出于經(jīng)濟利益的考慮，船東和船員有足夠的動力使用硫含量超標的燃油。放任對此類船舶的檢查，將會對環(huán)境造成較大的影響，也不符合國家設立船舶排放控制區(qū)的初衷。因此，建議《交通運輸行政執(zhí)法程序規(guī)定》第二十六條應被解釋為包含在航船舶在排放控制區(qū)內(nèi)使用硫含量超標燃油的情形。

（四）發(fā)現(xiàn)超標嫌疑在航船舶并確定攔截時要留有足夠的余量

從發(fā)現(xiàn)超標嫌疑在航船舶到安排執(zhí)法人員登輪檢查需要時間，從實踐看，這個時間至少需要一個小時左右，在這段時間內(nèi)，船員一定會想盡一切辦法對燃油進行轉換。因此要根據(jù)船舶的噸位大小、主機功率大小、離最近錨地的距離、嗅探設備的誤差等因素確定嗅探設備監(jiān)測結果具體超標多少才能攔截登臨檢查。在“LADY XX”輪案件中，兩種嗅探設備監(jiān)測結果均超過2%（m/m），2.5個小時后執(zhí)法人員登輪取樣送檢結果只有0.534%（m/m）。浦東海事局查實的另外幾艘超標船舶，嗅探設備監(jiān)測的結果也都超過了2%（m/m），但登輪取樣送實驗室的檢測結果都在0.8%（m/m）左右。因此，建議發(fā)現(xiàn)超標嫌疑在航船舶并確定攔截檢查時一定要留有足夠的余量，以確保執(zhí)法人員登輪檢查時所取樣品最接近船舶在航行過程中主機所使用的燃油。

五、結論

本文結合全國查處的首起在航船舶燃油硫含量超標案件，以及作者所參與的船舶尾氣監(jiān)測方面的研究和實踐經(jīng)驗，詳細介紹了嗅探設備在船舶尾氣監(jiān)測方面的應用。中國的船舶排放控制區(qū)政策始于2016年，對在航船舶的要求于2019年1月1日生效，目前各地海事部門在監(jiān)測手段和監(jiān)測方法的研究和實踐上積極性都很高，也開展了形式多樣的研究和測試。從效果上看，嗅探技術和嗅探設備在船舶尾氣監(jiān)測方面更成熟，監(jiān)測效果更好。利用嗅探設備初步篩選可疑船舶，繼而實施登輪檢查將大大提高船舶排放控制區(qū)監(jiān)管的針對性和有效性，極大地震懾違法使用硫含量超標燃油的在航船舶，為堅決打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)貢獻海事力量。