嗅探设备在船舶尾气监测方面的应用
——以全国查处的首起在航船舶使用燃油硫含量超标案件为例

倪训鹏 张 剑 徐舜吉 张亚朋

一、背景

为深入贯彻落实党中央、国务院关于加快推进生态文明建设、打好污染防治攻坚战和打赢蓝天保卫战的部署，促进绿色航运发展和船舶节能减排，在实施《珠三角、长三角、环渤海（京津冀）水域船舶排放控制区实施方案》的基础上，交通运输部于2018年11月30日发布《船舶大气污染物排放控制区实施方案》（下文简称“方案”），自2019年1月1日起正式生效实施。“方案”在中国沿海和长江、西江干线设置了沿海排放控制区和内河排放控制区，要求海船自2019年1月1日起进入船舶排放控制区应使用硫含量不大于0.50%（m/m）的燃油，对于使用高硫燃油的船舶需要在进入排放控制区之前完成换油操作。政策出台后，随之而来的问题是海事主管机关如何对正在航行船舶使用燃油硫含量进行有效监测，如何从大量船舶中准确识别超标嫌疑船舶，这也是全球船舶排放控制区面临的共同难题。针对这一难题，浦东海事局在上级部门的指导下，积极探索创新监管手段，筛选了红外监测设备、紫外监测设备、激光雷达监测设备、嗅探设备等不同原理和技术的监测设备，最终探索出了一条使用嗅探设备监测船舶尾气继而计算船舶燃油硫含量的新思路，继7月15日查处全国首起在航船舶使用燃油硫含量超标典型案例后，在2个月的时间内，连续查处了4起在航船舶使用燃油硫含量超标案件。

二、案例查处过程

2019年7月15日1500时左右，浦东海事局执法人员在辖区水域内巡视时，发现航道内正在航行的巴拿马籍液化气船“LADY XX”（总吨2 997，船长96米，主机功率2 427千瓦，本航次空载南通至韩国）船尾冒黑烟，于是执法人员在巡逻艇上起飞无人机携带嗅探设备对该船的尾气进行监测，同时巡逻艇携带艇载嗅探设备航行至该船的下风向对该轮尾气进行监测。几分钟后，无人机监测结果显示该轮使用燃油硫含量为2.10%（m/m）（见图1）。艇载嗅探设备监测结果显示该轮使用燃油硫含量为2.87%（m/m）（见图2）。随后协调该轮到最近的锚地抛锚待查，并安排执法人员登轮进行检查，约1630时该轮在江亚危险品锚地抛锚，约1745时海事 执法人员携带燃油快检仪登轮进行检查。

图1 无人机监测结果

图2 艇载嗅探设备监测结果

海事执法人员登轮后对该船主机使用的燃油进行了取样，并使用燃油快检仪现场进行了检测，检测结果显示该轮使用的燃油硫含量超过0.50%（m/m）；随后，执法人员对该轮船上装载燃油和换油情况进行了核查，经查发现该轮加油单证上记载加装的高硫燃油硫含量为3.479%（m/m）、低硫燃油硫含量为0.180%（m/m），船上的换油记录显示该船在2019年7月13日1600时进入排放控制区时已完成了燃油转换，从3.479%（m/m）高硫燃油转换成了0.180%（m/m）的低硫燃油。针对以上情况，海事执法人员要求船方解释主机使用的燃油超过0.50%（m/m）的原因，船方解释是由于船员操作失误，开错阀门，导致高硫燃油进入主机。

7月16日，海事执法人员将从船上取下的燃油样品送至上海出入境检验检疫局工业品与原材料检测中心实验室进行了检测，该实验室当日检测完毕并反馈检测结果为0.534%（m/m）（见图3）。“LADY XX”船员对实验室检测结果予以确认且无异议，该轮换用合格燃油后开航。

7月23日，浦东海事局依据《上海港船舶污染防治办法》第三十条的规定，作出给予该轮船东2万元罚款的行政处罚决定。该轮越南籍船东代表在代理的陪同下到浦东海事局政务中心缴纳了罚款，表示完全认可海事主管机关的调查和处理结果，并承诺将严格管理公司所属船舶，遵守中国法律法规；处罚结束后还接受了中央电视台的采访，对中国在排放控制区监管方面做出的成绩表示赞赏。

三、嗅探设备在船舶尾气监测方面的优势

图3 实验室检测结果

基于对各种技术在船舶尾气监测方面的理论研究和实际应用得出结论，嗅探设备在船舶尾气监测方面具有以下优势：

（一）理论依据充足

国际海事组织（IMO）海洋环境委员会（MEPC）发布的《废气清洗系统导则2009》（MEPC.184（59））中列出燃油硫含量与船舶排放尾气中的SO2和CO2的比值之间的关系，见表1。

表1 燃油硫含量限制与尾气中SO2和CO2的比值的关系

该数据是判断废气清洗系统工作状况是否良好的依据，也是废气清洗系统需要监测的数据。目前国内外所有使用嗅探设备监测船舶尾气并根据硫碳比计算燃油中的硫含量所依据的理论依据多数来源于此。

（二）监测结果更准确

从各种设备在浦东海事局实际测试的数据看，相比于红外、紫外、激光雷达等基于光学原理制造的设备，嗅探设备监测结果是更准确的。光学设备属于非接触式，发送一束光，检测的是整个光路上的数据。目前测试的光学设备中，有的无法检测到船舶尾气中SO2和CO2的数值，有的能检测到相关数值，但是根据检测数据反算出的燃油硫含量与取样实测的数据相差十倍以上，无法使用。由于嗅探设备是接触式的，根据船舶尾气中的SO2和CO2检测结果反算出的燃油硫含量误差能够达到20%以内，基本满足海事监管的需要。

（三）经济实惠，性价比高

从设备价格看，嗅探设备与紫外光学设备价格接近，一般在几十万级别；激光雷达设备和红外光学设备价格都在几百万级别。从使用便利程度看，光学设备的在使用前需要进行设备调试，在调试和使用过程中都需要专业技术人员操作；嗅探设备的操作不需要专业人员。综合比较，嗅探设备性价比最高。

（四）稳定性高，适应性强

嗅探设备使用的气体传感器目前已经发展多年，门类齐全，具有标准化的成熟产品，设备在环境治理方面的应用也有多年的经验，使用过程中的稳定性非常高。同时，根据不同的使用环境可以部署在大桥上、码头桥吊、船闸等固定处所，也可以部署在巡逻艇、无人机等移动设备上。

（五）具有成功的应用案例

嗅探设备在监测船舶尾气方面已经具有成功的案例，欧洲自2010年即开始研究通过固定翼直升机携带嗅探设备对船舶的尾气进行监测，每年查获多起使用燃油硫含量超标案例。浦东海事局与相关科研院所合作研究通过无人机携带嗅探设备对船舶尾气进行监测，目前也已查实多起船舶使用燃油硫含量超标案例。天津水运工程科学研究院联合江苏海事局在长江大桥上试点固定嗅探监测设备，丹麦、中国香港等地也有团队在研究使用无人机携带嗅探设备对船舶尾气进行监测。目前，欧洲部分国家有光学设备在船舶尾气监测方面的应用，国内上海、深圳等地也开展过类似的研究，但目前在国内还没有成功的应用案例。

四、嗅探设备在船舶尾气监测应用中的体会和建议

（一）国内未建立船舶尾气的排放标准，最终只能通过登轮取样送检才能确定船舶使用的燃油是否合格

国内船舶排放控制区政策对船舶SOx和颗粒物的控制是通过控制船舶燃油中的硫含量实现，对船舶NOx的控制是通过控制燃油发动机的排放实现的。目前国内还没有建立船舶尾气的排放标准，只能通过监测所得数据进一步推算燃油中的硫含量，进而判断船舶是否存在使用硫含量超标燃油的嫌疑，再经过执法人员登轮取样，送有资质的实验室检测，最终才能判断船舶是否使用了合规燃油。而陆上对汽车尾气排放、电厂、工厂等废气的排放均建立了相应的标准，使用嗅探设备直接监测排气口的污染物浓度即能判断排放是否超标。我国的香港地区正在研究立法，通过监测船舶尾气中的污染物浓度判断船舶排放是否达标。交通运输部规划研究院也在开展《船舶污染物排放监测系列标准——大气污染物》的编制工作，但目前还未正式变成国家标准或行业标准。建议国家相关部门尽快推动船舶污染物排放标准的编制工作，尽快出台相应的国家标准或行业标准，以更有利于对船舶排放大气污染物的监管。

（二）发现超标嫌疑在航船舶后应及时安排执法人员登轮取样送检

在浦东海事局查处全国首起案例时，约1508时嗅探设备监测到船舶燃油硫含量超标后，即向局领导请示要求该轮到锚地抛锚，约1630时该轮抛锚，约1745时执法人员登轮进行取样核实，从发现到执法人员登轮有2.5个小时的时间差，船方正是利用了这段时间差，又进行了换油操作，将使用的高硫油转换成低硫油。在该案例之后，浦东海事局制定了《在航船舶尾气监测规程》，明确工作流程，缩短登轮检查时间。在后续查处的在航船舶使用燃油硫含量超标案件中，执法人员登轮后，发现船员正在机舱内想尽一切办法泄放主机管路中的超标燃油，有的放到桶里，有的直接放到机舱内等。因此，建议一旦发现在航船舶有使用硫含量超标燃油嫌疑，应安排执法人员及时登轮取样送检。

（三）拦截在航船舶进行登临检查的法律规定不明确

2019年6月1日生效的《交通运输行政执法程序规定》第二十六条规定：“除在航船舶涉嫌明显违法行为且如果不对其立即制止可能造成严重后果的情况外，不得随意截停在航船舶登临检查。”在实际的执行过程中，由于不同的执法单位、不同的执法人员对规定的理解不一致，导致针对在航船舶使用硫含量超标燃油的案件中，有的认为可以进行拦截检查，有的认为不能进行拦截检查。如果使用嗅探设备监测到船舶有使用硫含量超标燃油嫌疑却不能实施拦截检查，而只能通过协查的方式等嫌疑船舶靠泊目的港后再登轮进行检查，则船舶具有充足的时间进行换油操作，很容易让违法船舶逃避惩罚。特别是对于离港船舶，如果船东和船员知道海事主管机关对在航船舶不能拦截进行检查，出于经济利益的考虑，船东和船员有足够的动力使用硫含量超标的燃油。放任对此类船舶的检查，将会对环境造成较大的影响，也不符合国家设立船舶排放控制区的初衷。因此，建议《交通运输行政执法程序规定》第二十六条应被解释为包含在航船舶在排放控制区内使用硫含量超标燃油的情形。

（四）发现超标嫌疑在航船舶并确定拦截时要留有足够的余量

从发现超标嫌疑在航船舶到安排执法人员登轮检查需要时间，从实践看，这个时间至少需要一个小时左右，在这段时间内，船员一定会想尽一切办法对燃油进行转换。因此要根据船舶的吨位大小、主机功率大小、离最近锚地的距离、嗅探设备的误差等因素确定嗅探设备监测结果具体超标多少才能拦截登临检查。在“LADY XX”轮案件中，两种嗅探设备监测结果均超过2%（m/m），2.5个小时后执法人员登轮取样送检结果只有0.534%（m/m）。浦东海事局查实的另外几艘超标船舶，嗅探设备监测的结果也都超过了2%（m/m），但登轮取样送实验室的检测结果都在0.8%（m/m）左右。因此，建议发现超标嫌疑在航船舶并确定拦截检查时一定要留有足够的余量，以确保执法人员登轮检查时所取样品最接近船舶在航行过程中主机所使用的燃油。

五、结论

本文结合全国查处的首起在航船舶燃油硫含量超标案件，以及作者所参与的船舶尾气监测方面的研究和实践经验，详细介绍了嗅探设备在船舶尾气监测方面的应用。中国的船舶排放控制区政策始于2016年，对在航船舶的要求于2019年1月1日生效，目前各地海事部门在监测手段和监测方法的研究和实践上积极性都很高，也开展了形式多样的研究和测试。从效果上看，嗅探技术和嗅探设备在船舶尾气监测方面更成熟，监测效果更好。利用嗅探设备初步筛选可疑船舶，继而实施登轮检查将大大提高船舶排放控制区监管的针对性和有效性，极大地震慑违法使用硫含量超标燃油的在航船舶，为坚决打赢蓝天保卫战贡献海事力量。