1期 刘欢等:船舶排放清单研究方法及进展 近年来国内研究者纷纷针对我国本土船舶不布在世界各地港口、河道、岛屿的基站采集有效信 同船舶类型、发动机种类和工况条件开展排放因子号范围内的船舶AIS广播消息得到,在港口内和近 测试研究.2013年,和u等(2013)测试了7艘中国内港口海域数据质量较好.AIS数据覆盖密度和更新 河不同发动机类型的船舶,得到了基于油耗和基于频率受多项因素影响,不同区域间分布不均匀,数 船舶行驶距离的CO、HC、NO和PM排放因子;2015据质量存在较大差异(IMO,2015)相比于欧洲和美 年,Song(2015)利用车载排放测试系统(PEMS)开国等岸基网络更发达、AIS低轨道卫星数量更多的 展了国内内河船舶的排放测试,并用得到的排放因地区,亚洲地区AIS信号明显偏少,直接影响了清单 子数据,结合AIS系统,对渤海湾4个港口排放进行计算的质量.一方面,船舶信号不稳定、甚至信号失 了计算;2016年, Zhang等(2015)通过3台不同功率联的情况增多,某些AS数据在亚洲公海上的更新 发动机的排放测试,得到了不同工况下基于燃油和频率达到数小时甚至数天之久;另一方面,部分船 基于功率的排放因子除了常规的排放因子测试方舶可能没有AIS覆盖这两种情况都会导致亚洲地 法外,近年来一种新型的排放因子间接测量方区船舶排放计算结果偏小 法——空中烟羽测量法逐渐得到应用( Lack et al 随着未来A覆盖范围的增加,基站网络的扩 2011; Petzold et a.,2008; Sinha et al.,2003;大,AIS数据量会逐年提升如表6所示, Jalkanen等 Schlager et al.,2007; Williams et al.,.2005)这些研(2016;2014)针对欧洲海域一系列清单研究中,AIS 究为船舶排放因子库的完善提供了重要数据支持.数据量逐年增加.因此在清单计算的过程中有必要 其次是AS数据质量的挑战ABS数据主要有两对AS数据做及时更新值得一提的是,Liu等 大来源:卫星AS数据和岸基AS数据其中卫星(2016)的东亚地区清单计算中AS数据量达到20 AIS数据由低轨道卫星进行收发和传递,主要负责亿条之多,为清单质量提供了有力保证 远海海域船舶的监控;岸基AIS数据接收主要由分 表6不同清单研究采用的AIS数据情况 Table 6 The number of als m ips in different studies 研究区域 清单年份文献来源 AIS数据量/ 船舶数量/ 每艘船对应AS 数据条数/万条 10.9 欧洲海域 >9.5 波罗的海 波罗的海 2008 (alkane et al. 2014) 波罗的海 皮罗的海 2006 Jalkanen et aL., 2014 法包括:燃油法、贸易法;自下而上的方法包括统计 6结果( Conclusions) 法和动力法其中燃油法更适用于全球清单计算,但 船舶排放的大气污染物对人体健康和生态系不适用于区域清单;贸易法对基础数据要求较低 统带来严重危害,并导致不可忽视的气候变化效但不确定度较大;统计法依赖统计数据,更适用于 应,引起了世界各国的重视船舶排放是我国区域大港口范围;动力法准确性最高,但对基础数据有较 气污染源排放清单中重要但长期缺失的一部分,我高要求 国对于船舶排放清单的研究还很不全面建立我国 3)近年来国内外在清单方法和基础数据等方 准确、高分辨率的排放清单既是国际的学术前沿,面做了大量工作,大大提高了清单质量.在全球清单 又具有关系我国国计民生的重要意义本文的主要方面,主要采用燃油法和动力法;东亚地区的研究 结论如下 发现,该地区的船舶排放占全球比例存在低估我国 1)船舶排放具有动态排放、多源排放和流动性的清单研究中,京津冀、长三角和珠三角逐渐成为 强的基本特征,对排放清单建立提出了更高的要求.了区域船舶清单研究热点,而港口清单研究主要集 2)船舶排放清单包括四类方法,自上而下的方中在国内核心港口,如天津港、上海港和宁波舟山１ 期 刘欢等：船舶排放清单研究方法及进展 近年来国内研究者纷纷针对我国本土船舶不 同船舶类型、发动机种类和工况条件开展排放因子 测试研究．２０１３ 年，Ｆｕ 等（２０１３）测试了 ７ 艘中国内 河不同发动机类型的船舶，得到了基于油耗和基于 船舶行驶距离的 ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ和 ＰＭ 排放因子；２０１５ 年，Ｓｏｎｇ（２０１５） 利用车载排放测试系统（ ＰＥＭＳ） 开 展了国内内河船舶的排放测试，并用得到的排放因 子数据，结合 ＡＩＳ 系统，对渤海湾 ４ 个港口排放进行 了计算；２０１６ 年，Ｚｈａｎｇ 等（２０１５）通过 ３ 台不同功率 发动机的排放测试，得到了不同工况下基于燃油和 基于功率的排放因子．除了常规的排放因子测试方 法外，近 年 来 一 种 新 型 的 排 放 因 子 间 接 测 量 方 法———空中烟羽测量法逐渐得到应用（ Ｌａｃｋ ｅｔ ａｌ．， ２０１１； Ｐｅｔｚｏｌｄ ｅｔ ａｌ．， ２００８； Ｓｉｎｈａ ｅｔ ａｌ．， ２００３； Ｓｃｈｌａｇｅｒ ｅｔ ａｌ．， ２００７； Ｗｉｌｌｉａｍｓ ｅｔ ａｌ．， ２００５）．这些研 究为船舶排放因子库的完善提供了重要数据支持． 其次是 ＡＩＳ 数据质量的挑战．ＡＩＳ 数据主要有两 大来源：卫星 ＡＩＳ 数据和岸基 ＡＩＳ 数据，其中卫星 ＡＩＳ 数据由低轨道卫星进行收发和传递，主要负责 远海海域船舶的监控；岸基 ＡＩＳ 数据接收主要由分 布在世界各地港口、河道、岛屿的基站采集有效信 号范围内的船舶 ＡＩＳ 广播消息得到，在港口内和近 港口海域数据质量较好．ＡＩＳ 数据覆盖密度和更新 频率受多项因素影响，不同区域间分布不均匀，数 据质量存在较大差异（ＩＭＯ， ２０１５）．相比于欧洲和美 国等岸基网络更发达、ＡＩＳ 低轨道卫星数量更多的 地区，亚洲地区 ＡＩＳ 信号明显偏少，直接影响了清单 计算的质量．一方面，船舶信号不稳定、甚至信号失 联的情况增多，某些 ＡＩＳ 数据在亚洲公海上的更新 频率达到数小时甚至数天之久；另一方面，部分船 舶可能没有 ＡＩＳ 覆盖．这两种情况都会导致亚洲地 区船舶排放计算结果偏小． 随着未来 ＡＩＳ 覆盖范围的增加，基站网络的扩 大，ＡＩＳ 数据量会逐年提升．如表 ６ 所示，Ｊａｌｋａｎｅｎ 等 （２０１６； ２０１４）针对欧洲海域一系列清单研究中，ＡＩＳ 数据量逐年增加．因此在清单计算的过程中有必要 对 ＡＩＳ 数 据 做 及 时 更 新． 值 得 一 提 的 是， Ｌｉｕ 等 （２０１６）的东亚地区清单计算中 ＡＩＳ 数据量达到 ２０ 亿条之多，为清单质量提供了有力保证． 表 ６ 不同清单研究采用的 ＡＩＳ 数据情况 Ｔａｂｌｅ ６ Ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ＡＩＳ ｍｅｓｓａｇｅｓ ａｎｄ ａｃｔｉｖｅ ｓｈｉｐｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｕｄｉｅｓ 研究区域 清单年份 文献来源 ＡＩＳ 数据量／ 亿条 船舶数量／ 万艘 每艘船对应 ＡＩＳ 数据条数／ 万条 东亚 ２０１３ （Ｌｉｕ ｅｔ ａｌ．， ２０１６） ２０ １．８ １０．９ 欧洲海域 ２０１１ （Ｊａｌｋａｎｅｎ ｅｔ ａｌ．， ２０１６） ＞１０ １．０ ＞９．５ 波罗的海 ２００９ （Ｊａｌｋａｎｅｎ ｅｔ ａｌ．， ２０１４） ２．６ １．１ ２．２ 波罗的海 ２００８ （Ｊａｌｋａｎｅｎ ｅｔ ａｌ．， ２０１４） ２．５ １．１ ２．３ 波罗的海 ２００７ （Ｊａｌｋａｎｅｎ ｅｔ ａｌ．， ２０１４） ２．１ ０．９ ２．３ 波罗的海 ２００６ （Ｊａｌｋａｎｅｎ ｅｔ ａｌ．， ２０１４） １．７ ０．８ ２．１ ６ 结果（Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ） 船舶排放的大气污染物对人体健康和生态系 统带来严重危害，并导致不可忽视的气候变化效 应，引起了世界各国的重视．船舶排放是我国区域大 气污染源排放清单中重要但长期缺失的一部分，我 国对于船舶排放清单的研究还很不全面．建立我国 准确、高分辨率的排放清单既是国际的学术前沿， 又具有关系我国国计民生的重要意义．本文的主要 结论如下： １）船舶排放具有动态排放、多源排放和流动性 强的基本特征，对排放清单建立提出了更高的要求． ２）船舶排放清单包括四类方法，自上而下的方 法包括：燃油法、贸易法；自下而上的方法包括统计 法和动力法．其中燃油法更适用于全球清单计算，但 不适用于区域清单；贸易法对基础数据要求较低， 但不确定度较大；统计法依赖统计数据，更适用于 港口范围；动力法准确性最高，但对基础数据有较 高要求． ３）近年来国内外在清单方法和基础数据等方 面做了大量工作，大大提高了清单质量．在全球清单 方面，主要采用燃油法和动力法；东亚地区的研究 发现，该地区的船舶排放占全球比例存在低估．我国 的清单研究中，京津冀、长三角和珠三角逐渐成为 了区域船舶清单研究热点，而港口清单研究主要集 中在国内核心港口，如天津港、上海港和宁波⁃舟山 ９ 环境科学学报