廣東省船舶壓載水輸入輸出量估算

段君雅，鄧厚君，任利利，周笑怡，田玉軍

（1.交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院，北京 100088；2 惠州海事局，廣東 惠州 516081）

隨著全球化及航運(yùn)業(yè)的快速發(fā)展，船舶壓載水及沉積物攜帶的海洋外來(lái)物種入侵問(wèn)題日漸凸顯。據(jù)估計(jì)，每年大約有30-5×108t 壓載水在全球范圍內(nèi)轉(zhuǎn)移，根據(jù)船型和大小的不同，每艘船舶可攜帶幾百至上萬(wàn)噸壓載水[1]。被國(guó)際海事組織（IMO）確認(rèn)由船舶壓載水傳播的入侵生物多達(dá)500 余種，外來(lái)物種已是威脅全球海洋健康的主要元兇之一[2]。此外，壓載水及沉積物還可傳播致病菌等有害生物，廣州港抽檢31 份壓載水樣中檢測(cè)出致病菌的有20 份，檢測(cè)出大腸菌群的有18 份[3]，珠海港58 份壓載水中有50 份檢出致病性弧菌[4]。在我國(guó)秦皇島港[5]、大連灣[6]等到港船舶的壓載水或沉積物中檢出了致病菌[7]。

2004 年2 月，在英國(guó)倫敦召開(kāi)的關(guān)于船舶壓載水管理的外交大會(huì)通過(guò)了IMO 制定的《船舶壓載水和沉淀物控制與管理國(guó)際公約（2004）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“公約”），用以為防止船舶壓載水及沉積物中所攜帶的海洋生物入侵港口國(guó)的環(huán)境、危害人類(lèi)健康、財(cái)產(chǎn)和資源。該公約于2017 年9 月8 日在全球范圍內(nèi)生效，2019 年1 月22日對(duì)我國(guó)生效。

1 壓載水估算必要性

我國(guó)是航運(yùn)大國(guó)，全球十大港口中我國(guó)占有7 個(gè)。2020 年全國(guó)各港口完成貨物吞吐量1454991×104t，集裝箱吞吐量26430×104TEU，其中外貿(mào)貨物吞吐量449554×104t。沿海港口總共完成貨物吞吐量948002×104t，集裝箱吞吐量23429×104TEU，其中，外貿(mào)貨物吞吐量400457×104t。廣東省2020 年沿海港口完成貨物吞吐量175788×104t，集裝箱吞吐量6044×104TEU，其中外貿(mào)貨物吞吐量59530×104t[8]。廣東省沿海港口吞吐量為各沿海省份之最，外貿(mào)貨物吞吐量位居各省份第二。

隨著國(guó)際航運(yùn)的快速發(fā)展，船舶壓載水輸入和輸出量也隨之增加，給船舶壓載水監(jiān)管帶來(lái)很大的壓力。準(zhǔn)確掌握船舶壓載水轉(zhuǎn)移量是評(píng)估壓載水生物入侵風(fēng)險(xiǎn)、制定監(jiān)管政策、規(guī)劃壓載水處理設(shè)施建設(shè)方案等的基礎(chǔ)。由于船舶壓載水裝載和排放的隨機(jī)性強(qiáng)，受船舶載貨量、航線環(huán)境條件、目的港所在國(guó)家的監(jiān)管要求等因素制約，目前尚無(wú)學(xué)界認(rèn)可的計(jì)算方法。Farley 對(duì)1995年五大湖接收的壓載水量進(jìn)行了估計(jì)，約為440×104t[9]；Choi 等對(duì)2006 年韓國(guó)主要港口船舶壓載水排放量進(jìn)行了估算，輸入韓國(guó)的船舶壓載水量約2176.6×104t[10]；Enshaei 和Mesbahi 估算出2006 年英國(guó)所有港口共接收船舶壓載水約690×104t[11]；David 等計(jì)算出斯洛文尼亞科佩爾港1990-2006 年每年的壓載水排放量[12]。我國(guó)關(guān)于壓載水排放量的文獻(xiàn)很少，僅Zhang 等人采用中國(guó)交通運(yùn)輸部和中國(guó)海關(guān)總署公布的外貿(mào)航運(yùn)和商品進(jìn)出口數(shù)據(jù)，基于全國(guó)港口出口貨物作業(yè)與壓載水作業(yè)的相關(guān)性建立我國(guó)入境船舶壓載水排放量估算模型，估算出2007 至2014 年典型船型輸入我國(guó)壓載水的量，2014年我國(guó)輸入壓載水量為3.1×108t 噸[13]?；谕赓Q(mào)貨物吞吐量估算船舶壓載水量忽略船型、航線特征、多次掛靠等因素的影響，不利于壓載水精細(xì)化管理和高精度評(píng)估生物入侵風(fēng)險(xiǎn)。另外，近些年我國(guó)對(duì)外貿(mào)易發(fā)生了很大變化，影響船舶壓載水的輸入輸出風(fēng)險(xiǎn)。文章采用國(guó)際航線船舶查驗(yàn)單船數(shù)據(jù)，利用船舶壓載水加載計(jì)算分類(lèi)方法，估算2017 年廣東省船舶壓載水輸入及輸出量。研究結(jié)果為廣東船舶壓載水管理提供依據(jù)。

2 數(shù)據(jù)

利用2017 年廣東海事局及深圳海事局轄區(qū)船舶進(jìn)出港查驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)單艘船舶進(jìn)出港數(shù)據(jù)按照時(shí)序進(jìn)行匹配，獲得匹配成功的有效航次，并根據(jù)有效航次的卸貨量及裝載量，計(jì)算凈卸貨量或凈裝貨量。在船舶實(shí)際裝卸作業(yè)時(shí)，壓載水作業(yè)存在以下特點(diǎn)：①如果裝卸量很小則可能不排放或加裝壓載水；②裝卸貨量越大，需要排放或加裝的壓載水量越多；③每次作業(yè)的排放或加裝壓載水量由船方經(jīng)驗(yàn)決定。

分析2017 年查驗(yàn)數(shù)據(jù)，靠泊廣東省各港口的國(guó)際航行船舶主要有液貨船、散貨船、集裝箱船、雜貨船。其中，集裝箱船最多，其次為散貨船和液貨船，雜貨船數(shù)量相對(duì)較少（見(jiàn)表1）。

表1 2017 年主要類(lèi)型船舶靠泊廣東各港口航次和數(shù)量占比

3 研究方法

參考David 等提出的壓載水加載計(jì)算分類(lèi)方法與參數(shù)[11]，依據(jù)貨物作業(yè)量與船舶凈載重量（Net Dead Weight,NDT）的相對(duì)關(guān)系，計(jì)算單艘船舶單航次壓載水排放或裝載量，匯總單艘船舶單航次壓載水量，得到廣東省壓載水輸入和輸出總量。利用船舶查驗(yàn)數(shù)據(jù)確定船舶在某一港的載貨變化量，利用載貨變化量與壓載水之間的函數(shù)關(guān)系，計(jì)算船舶壓載水輸入輸出量。

3.1 船載貨物變化值

采用以下公式計(jì)算船載貨物變化值：

Fn—貨物作業(yè)凈值，單位為t，F(xiàn)n >0，為凈裝貨量；Fn<0，為凈卸貨量；

Fl—本港裝貨量，單位t；

Fu—本港卸貨量，單位t。

3.2 壓載水輸入輸出量

采用以下公式計(jì)算船舶壓載水輸入輸出量：

Bw 船舶壓載水輸入輸出量，單位t；

K 為壓載水加載參數(shù)，為無(wú)量綱。

3.3 數(shù)據(jù)處理及計(jì)算

本研究采用MySQL 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及計(jì)算。首先，進(jìn)行進(jìn)出港數(shù)據(jù)匹配。通過(guò)將進(jìn)港、出港數(shù)據(jù)依據(jù)船名、凈噸以及進(jìn)出港時(shí)序進(jìn)行整理、匹配，剔除無(wú)法匹配數(shù)據(jù)。其后，再對(duì)各船型匹配成功的有效航次進(jìn)行卸貨量及裝載量判斷，按照（1）中公式計(jì)算凈卸貨量或凈裝貨量。最后，將每個(gè)有效航次按照表2 中Fn 與NDT 關(guān)系，選取對(duì)應(yīng)K 值，根據(jù)（2）中公式計(jì)算壓載水量，并按照船型進(jìn)行匯總，得到各船型壓載水輸入和輸出量。

表2 壓載水加載參數(shù)取值表

4 結(jié)果與討論

4.1 結(jié)果

4.1.1 船舶壓載水輸入量

2017 年廣東省船舶壓載水輸入總量約為2016×104t。進(jìn)一步分析不同類(lèi)型船舶壓載水輸入量（見(jiàn)圖1），結(jié)果表明散貨船的壓載水輸入量最多，約為1001×104t，占總輸入量50%；其次為集裝箱船，占總輸入量的38%；液貨船和雜貨船輸入壓載水量分別約占總輸入量的11%和1%。

圖1 2017 年廣東省不同類(lèi)型船舶壓載水輸入量

4.1.2 船舶壓載水輸出量

2017 年廣東省船舶壓載水輸出總量約為7760×104t，是當(dāng)年船舶壓載水輸入量的3.8 倍。

進(jìn)一步分析不同類(lèi)型船舶壓載水輸入量（見(jiàn)圖2），結(jié)果表明散貨船的壓載水輸出量最多，約為4561×104t，占總輸入量59%；其次為液貨船，占總輸出量的32%；集裝箱船和雜貨船輸出壓載水量分別約占總輸入量的8%和1%。

圖2 2017 年廣東省不同類(lèi)型船舶壓載水輸出量

4.2 討論

zhang 等[13]人的研究結(jié)果顯示，2014 年珠江三角洲地區(qū)船舶壓載水輸入量為8950×104t，本文估算的2017 年廣東省船舶壓載水輸入量為2016×104t，低于上述研究結(jié)果。zhang 等通過(guò)建立典型船型壓載水裝載量與載重量之間的比值估算我國(guó)近海入境船舶壓載水輸入量。該方法假定壓載水加注作業(yè)與貨物裝載作業(yè)為線性關(guān)系，忽略了船舶少量貨物裝載變化并不引起船舶加注壓載水現(xiàn)實(shí)，導(dǎo)致總體估算值偏大。

本文采取的船舶壓載水加注分類(lèi)方法以及參數(shù)取值參考了國(guó)際實(shí)船調(diào)研結(jié)果，參數(shù)可能不符合我國(guó)實(shí)際情況，須進(jìn)一步依據(jù)我國(guó)實(shí)船情況進(jìn)行驗(yàn)證和修正。具體可通過(guò)選擇相當(dāng)數(shù)量入境廣東的4 類(lèi)國(guó)際航行船舶，觀察并記錄貨物作業(yè)量與壓載水作業(yè)量，并收集該船NDT 數(shù)據(jù)，再對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。將壓載水作業(yè)量作為因變量，貨物作業(yè)量作為自變量，船舶NDT 為參數(shù)，建立三者間數(shù)量關(guān)系，獲得壓載水加載參數(shù)取值規(guī)律。根據(jù)所獲得的壓載水加載參數(shù)與本研究中K 值取值規(guī)律相比較，可對(duì)K 值在廣東省的適用程度進(jìn)行判斷，并根據(jù)實(shí)船數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行修正。

此外，本研究計(jì)算中存在少量無(wú)法匹配的進(jìn)港或出港數(shù)據(jù)，因此建議未來(lái)在登記船舶查驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)更仔細(xì)，保證船名、噸位等基本數(shù)據(jù)齊全，進(jìn)出港查驗(yàn)無(wú)一遺漏。