進入21世紀(jì)以來，為減少船舶造成的空氣污染，國際海事組織(IMO)制定了MARPOL 73/78公約附則VI《防止船舶造成空氣污染規(guī)則》，各國政府也紛紛出臺區(qū)域性船舶排放標(biāo)準(zhǔn)。近年來，歐盟、美國均更新了各自內(nèi)河船舶排放標(biāo)準(zhǔn)，中國也首次了頒布船舶發(fā)動機排放控制國家標(biāo)準(zhǔn)。本文針對世界主要國家和地區(qū)內(nèi)河船舶排放標(biāo)準(zhǔn)進行了梳理和比較。

歐洲內(nèi)河船舶排放標(biāo)準(zhǔn)

歐洲船舶發(fā)動機排放標(biāo)準(zhǔn)主要包括歐盟非道路移動機械（NRMM）內(nèi)燃機排放標(biāo)準(zhǔn)、萊茵河航運中央委員會（CCNR）船舶檢查規(guī)則、歐洲內(nèi)河航運標(biāo)準(zhǔn)起草委員會（CESNI）制定的內(nèi)河航行船舶技術(shù)要求等。

1、歐盟NRMM排放標(biāo)準(zhǔn)

2004年4月21日，歐盟頒布NRMM內(nèi)燃機氣體及顆粒物排放指令——Directive 2004/26/EC，包括Stage III(2006年1月1日實施)和Stage IV(2014年1月1日實施)兩個階段。其中，Stage III階段又分為A、B兩個部分，而Stage III A部分適用于37kW以上內(nèi)河船舶發(fā)動機。

2016年9月14日，歐盟又更新了NRMM內(nèi)燃機氣體及顆粒物排放指令——Regulation(EU)2016/1628，即NRMM Stage V階段標(biāo)準(zhǔn)。與Stage IIIA不同的是，Stage V根據(jù)用途將內(nèi)河船舶發(fā)動機分為IWP(內(nèi)河船舶主推進用發(fā)動機)和IWA(內(nèi)河船舶輔助用發(fā)動機)兩類，IWP和IWA又各分成變速發(fā)動機和恒速發(fā)動機兩種，每種發(fā)動機又根據(jù)凈功率分為4小類；污染物類別方面增加了PN(粒徑大于23納米的顆粒物數(shù)量)，并對氣體燃料發(fā)動機的總HC排放限值提出了特殊要求。如果發(fā)動機全部或部分采用氣體燃料，則HC排放限值應(yīng)按HC=0.19+(1.5⨯A⨯GER)計算得到，其中GER為整個測試循環(huán)的平均氣體能量比例(%)，對于雙燃料發(fā)動機，系指整個測試循環(huán)所使用氣體燃料的能量占兩種燃料全部能量的比例；對于純氣體燃料發(fā)動機，GER取為1。如果計算值大于0.19+A，則HC排放限值就取為0.19+A。

2、CCNR排放標(biāo)準(zhǔn)

萊茵河航運中央委員會(CCNR)成立于1816年，在歐洲船舶規(guī)范制定方面一直占據(jù)主導(dǎo)地位。2003年，CCNR率先在其內(nèi)河船舶規(guī)范《萊茵河船舶檢查規(guī)則》中頒布了船舶發(fā)動機空氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，即CCNR Stage I標(biāo)準(zhǔn);2007年CCNR又頒布了CCNR Stage II標(biāo)準(zhǔn)，進一步收緊排放限值。CCNR船舶發(fā)動機排放標(biāo)準(zhǔn)與歐盟NRMM標(biāo)準(zhǔn)體系和限值均不相同。為了與NRMM標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)，CCNR規(guī)則規(guī)定，按照歐盟指令Directive 2004/26/EC進行型式認(rèn)證的船舶發(fā)動機(即滿足NRMM Stage IIIA)視為等同于《萊茵河船舶檢查規(guī)則》提及的型式認(rèn)證。

3、CESNI排放標(biāo)準(zhǔn)

為協(xié)調(diào)NRMM與CCNR規(guī)則的一致性，CCNR在2015年6月決定成立CESNI，由CCNR成員國和歐盟成員國的專家共同組成，其目的是制定統(tǒng)一的內(nèi)河航運船舶技術(shù)要求。按照計劃，NRMM和CCNR規(guī)則將于2018年10月8日完全統(tǒng)一。

CESNI于2017年發(fā)布了《歐洲內(nèi)河船舶技術(shù)要求》（2017/1），該技術(shù)要求直接引用了歐盟指令Regulation(EU) 2016/1628，即NRMM Stage V標(biāo)準(zhǔn)。最遲在2018年10月7日前，歐盟指令和CCNR都將按照上述要求執(zhí)行，從而達到歐洲內(nèi)河船舶技術(shù)要求的統(tǒng)一。

美國內(nèi)河船舶排放標(biāo)準(zhǔn)

美國船舶柴油機排放控制標(biāo)準(zhǔn)納入《美國聯(lián)邦法規(guī)》(CFR)中，主要由美國環(huán)保署(EPA)制定，屬于具有普適性的國家法律組成部分之一。EPA根據(jù)用途、額定功率、單缸排量等將船舶柴油機分成小型、C1商用、C2、C3和C1娛樂共5類，每一類都對應(yīng)有不同的排放標(biāo)準(zhǔn)。

1、小型船舶發(fā)動機（37kW以下）

CFR第40篇第89部分“新造及在用非道路圧燃式發(fā)動機排放控制”規(guī)定了非道路圧燃式發(fā)動機的空氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，額定功率小于37kW的船舶柴油機需滿足其中Tier 1和Tier 2兩個階段的要求。

2、C1商用、C1娛樂、C2和C3（37kW以上）

CFR第40篇第94部分“船用壓燃式發(fā)動機排放控制”專門針對37kW以上船舶柴油機提出了排放控制要求，也分為Tier 1和Tier 2兩個階段。對于C1和C2，如果是天然氣發(fā)動機，則用NMHC+NOx代替THC+NOx，排放限值不變。

CFR第40篇第1042部分“新造及在用船舶圧燃式發(fā)動機及船舶排放控制”進一步針對37kW以上船舶柴油機提出了Tier 3和Tier 4階段限值。Tier3限值適用3700kW以下的C1和C2類發(fā)動機，Tier 4限值適用于600kW以上C1商用和C2類發(fā)動機。

國內(nèi)船舶排放標(biāo)準(zhǔn)

我國內(nèi)河船舶排放標(biāo)準(zhǔn)主要包括《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則》、GB20891《非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法》和GB15097《船舶發(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法》等。

1、《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則》

2011年9月1日，中華人民共和國海事局《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則》（2011版）生效，正式在全國內(nèi)河實施船舶發(fā)動機NOx排放控制，限值與IMO Tier I相同，適用于130kW以上柴油機。2015年3月1日，《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則2015修改通報》正式生效，新造船舶柴油機NOx排放需滿足IMO Tier II要求，這也是我國130kW以上船舶柴油機現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)。

2、GB20891《非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法》

2007年4月3日，我國發(fā)布了GB20891-2007《非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法（中國I、II階段）》，第I、II階段分別于2007年10月1日和2009年10月1日實施，但僅規(guī)定額定凈功率不超過37kW的船舶柴油機可參照執(zhí)行，非強制要求。

2014年5月16日，我國又發(fā)布了GB20891-2014《非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法（中國III、IV階段）》，第III階段從2014年10月1日開始實施，第IV階段實施時間待定，且明確規(guī)定額定凈功率不超過37kW的船舶柴油機需強制執(zhí)行。

3、GB15097-2016《船舶發(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法》

2016年8月22日，環(huán)境保護部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)布了GB15097-2016《船舶發(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法(中國第一、二階段)》，這是中國首次專門針對船舶發(fā)動機排放控制發(fā)布強制性國家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)適用于額定凈功率大于37kW的第1類船機（額定凈功率大于或等于37kW且單缸排量小于5L）和第2類船機（單缸排量大于或等于5L且小于30L），包括柴油機和氣體燃料發(fā)動機，對氣體燃料發(fā)動機還專門提出了甲烷(CH4)排放限值。

比較與展望

基于上述梳理不難發(fā)現(xiàn)，歐盟和美國的內(nèi)河船舶排放控制標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)歷近20年的發(fā)展，目前，歐盟主要實施NRMM標(biāo)準(zhǔn)和CCNR規(guī)則，NRMM船機標(biāo)準(zhǔn)歷經(jīng)了Stage IIIA和Stage V兩個階段，CCNR歷經(jīng)了CCNR1和CCNR2兩個階段；美國主要實施EPA標(biāo)準(zhǔn)，目前歷經(jīng)了Tier 1、Tier 2、Tier 3和Tier 4四個階段。中國內(nèi)河船舶排放標(biāo)準(zhǔn)只經(jīng)歷了10年左右的發(fā)展，近年才頒布CHN Stage I和CHN Stage II兩個階段內(nèi)河船機排放限值。下文從控制污染物種類、排放限值兩個方面進行比較和分析。

1、 污染物種類

表1列出了各種標(biāo)準(zhǔn)控制污染物種類。從中可以看出，歐盟、萊茵河、美國和中國標(biāo)準(zhǔn)均涵蓋CO、HC、NOx和PM四種基本污染物；另外，歐盟NRMM Stage V和中國CHN標(biāo)準(zhǔn)還提出了氣體發(fā)動機CH4排放控制。值得注意的是，NRMM Stage V還專門提出了顆粒物數(shù)量PN控制，從這個角度講，歐盟NRMM Stage V是目前污染物類別覆蓋最全面的。

表1 不同國家和地區(qū)內(nèi)河船舶排放標(biāo)準(zhǔn)控制污染物種類

2、排放限值

圖1對歐盟、萊茵河、美國和中國最新船舶排放限值范圍進行了比較。不難看出，歐盟NRMM Stage IIIA、萊茵河CCNR Stage II、美國EPA Tier 3和中國CHN Stage I對HC、NOx和PM等常規(guī)污染物的限值基本處于同一水平。但歐盟和美國最近頒布的最新標(biāo)準(zhǔn)NRMM Stage V和EPA Tier 4均進一步了收緊HC和NOx限值，同時對PM進行了大幅削減，相比而言，中國CHN Stage II標(biāo)準(zhǔn)則要寬松一些。

圖1 不同國家和地區(qū)船舶發(fā)動機排放法規(guī)比較

針對目前比較受關(guān)注的天然氣發(fā)動機CH4排放，目前只有歐盟和中國標(biāo)準(zhǔn)提出了直接要求。在NRMM Stage V中，CH4排放計入THC中，THC限值最大可取6.19g/kWh； CHN Stage I和Stage II單獨提出CH4排放限值，范圍為1.0-2.0g/kWh。比較而言，目前中國標(biāo)準(zhǔn)對于內(nèi)河船機CH4排放的限制是最為嚴(yán)格的。

展望未來，可以發(fā)現(xiàn)，為應(yīng)對未來日益嚴(yán)格的船舶排放標(biāo)準(zhǔn)，天然氣作為燃料在船舶上的應(yīng)用將越來越多，但不斷收緊的THC或CH4排放限值將對天然氣發(fā)動機形成嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，許多國際組織如CIMAC、SGMF等正在著手制定天然氣發(fā)動機的CH4排放標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的機內(nèi)凈化措施或?qū)�無法滿足日益嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)限值，設(shè)計者除考慮降低機內(nèi)CH4直接逃逸、減少未燃CH4排放外，還應(yīng)著重考慮DOC(氧化催化器)技術(shù)在船機上的應(yīng)用研究。

另外，從歐盟NRMM Stage V和美國EPA Tier 4來看，PM排放是未來船機的一個挑戰(zhàn)，逐步引入顆粒物數(shù)量PN排放控制，也是未來船機PM排放控制向精準(zhǔn)化方向發(fā)展的趨勢之一，DPF(顆粒捕集器)或?qū)⒊蔀橹匾獞?yīng)對手段之一。但目前船機應(yīng)用DPF缺乏實際經(jīng)驗，高硫含量燃油也對DPF應(yīng)用帶來挑戰(zhàn)，企業(yè)需盡早開展技術(shù)研發(fā)和儲備。