集裝箱碼頭大氣污染物排放防治

畢志遠，李睿瑜，蔣剛，薛洋

【摘 要】 為推進綠色港口建設，治理港口大氣污染，以《港口工程大氣污染物排放清單編制技術指南第1部分：集裝箱碼頭》為依據，介紹集裝箱碼頭的大氣污染源構成和不同污染源的大氣污染物排放量計算方法，以青島前灣聯合集裝箱碼頭為例計算并分析各類大氣污染物排放情況和排放量，由此提出積極推進靠港船舶使用岸電、推進港口作業機械和運輸車輛電氣化、建立能耗和環境智慧管控系統、構建大氣污染源排放清單編制機制與體系、積極參與創新交流活動等建議。

【關鍵詞】 環境保護；綠色港口；大氣污染物；測算排放量

0 引 言

隨著我國經濟增長方式由粗放型向集約型轉變，港口貨物吞吐量日益增大，在保證經濟發展、港口運轉的同時，需要船舶、港口作業機械、水平搬運機械、集疏運鐵路內燃機車、生產配套設施等進行相匹配的生產活動，而隨之產生的大氣污染物問題也愈發突出。筆者以《港口工程大氣污染物排放清單編制技術指南第1部分：集裝箱碼頭》為依據，以青島前灣聯合集裝箱碼頭為例對大氣污染物排放量進行分析測算，為其他集裝箱碼頭提供參考依據。

1 集裝箱碼頭大氣污染物構成

在集裝箱碼頭裝卸生產活動中，港口作業機械和運輸車輛產生的廢氣及靠港船舶、駛入港內的集疏運車輛產生的廢氣都是港內大氣污染物排放源。港口作業機械、運輸車輛、船舶等產生的有害氣體包括氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）、一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、可吸入顆粒物、細顆粒物等。

港口大氣污染物形成的酸雨對植物、海洋生物及農作物會產生嚴重的危害，其所產生的溫室氣體也會對環境造成負面影響；世界衛生組織研究發現，在燃油燃燒產生的大氣污染物中，顆粒物、硫化物、氮化物都會對生物和人類的健康產生危害：大氣污染治理不容忽視。

2 集裝箱碼頭大氣污染物計算方法

針對集裝箱碼頭大氣污染物排放源，依據《港口工程大氣污染物排放清單編制技術指南第1部分：集裝箱碼頭》，僅對CO、HC、NOx、PM10、PM2.5、SO2等污染物排放量進行計算。

2.1 港口作業機械大氣污染物排放量計算方法

集裝箱碼頭港口作業機械可分為電動機械和燃油驅動流動作業機械，其中：電動機械包括岸橋、軌道式龍門吊等，因其驅動能源為電力，作業過程不會直接產生大氣污染物；燃油驅動流動作業機械大氣污染物排放量分別選取動力法和物料平衡法進行測算。

2.1.1 動力法

動力法是根據燃油、燃氣作業機械的額定功率和平均負荷率動力等參數來計算大氣污染物排放量的。筆者采用動力法對CO、HC、NOx、PM10、PM2.5等大氣污染物排放量進行計算，計算式為

E1，i＝ Q1 ？P？L1？D？Aj，k ？t1？0Ha6（1）

式中：? E1，i為作業機械第i種污染物的排放量，t；Q1為作業機械的保有量；P為作業機械額定功率，kW； L1為作業機械發動機平均負荷率，%；D為作業機械動力法排放因子，g/（kW穐）；t1為作業機械的工作時間，h；T為排放控制技術修正因子（無量綱）；i為污染物種類；j1為作業機械發動機功率段，kW；k1為作業機械排放標準。

2.1.2 大氣污染物SO2排放量計算

SO2排放量計算式為

E2＝2 ？Y1 ？C ？10Ha9（2）

式中： E2為SO2排放總量，t； Y1為作業機械燃料消耗量，kg； C為燃料硫含量，kg/t。

2.2 港內運輸車輛大氣污染物排放量計算方法

港內運輸車輛大氣污染物排放量的計算采用燃料消耗法。燃料消耗法是以燃油、燃氣作業機械的燃料種類、消耗量為計算參數的方法，具體計算式為

E3，i＝ Q2 ？Y2 ？%j？F？0Ha6（3）

式中： E3，i為港內運輸車輛第i種污染物排放量，t；Q2為水平運輸車輛的保有量，輛；Y2為水平運輸車輛燃料消耗量，kg；F為水平運輸車輛燃料消耗法的排放因子，g/kg； %j 為燃料密度，kg/L；? j2為水平運輸車輛或集疏運車輛的燃料種類；k2為水平運輸車輛或集疏運車輛的排放標準。

2.3 集疏運車輛大氣污染物排放量計算方法

港口集疏運車輛主要為集疏港的集裝箱卡車，基于行駛里程法對CO、HC、NOx、PM10、PM2.5進行計算，其計算式為

E4，i＝ Q3 ？M ？S ？0Ha6（4）

式中： E4，i為集疏運卡車第i種污染物排放量，t； Q3為進入港界范圍內的集疏運卡車數量，輛； M為入港界范圍內集疏運卡車行駛里程法排放因子，g/km； S為集疏運卡車在港口內行駛里程，km。

2.4 靠港船舶大氣污染物排放量計算方法

靠港船舶大氣污染物排放量是根據靠港船舶靠泊艘次采用動力法進行計算的，其計算式為

E5＝ R ？L2？A？t2 ？T ？0Ha6（5）

式中：E5為船舶輔機的大氣污染物排放量，t； R為船舶輔機額定功率，kW；L2為船舶輔機平均負荷率，%； A為船舶輔機大氣污染物排放因子，g/（kW穐）； t2為船舶輔機工作時間，h； j3為船舶燃料種類。

2.5 生產輔助設施大氣污染物排放量計算方法

港口生活輔助設施主要包括清掃車、灑水車等，其動力系統是燃油運力系統，其大氣污染物排放量計算方法參照港內運輸車輛大氣污染物排放量的測算方法。

3 實例分析

3.1 青島前灣聯合集裝箱碼頭概況

青島前灣聯合集裝箱碼頭有限責任公司主要從事與集裝箱裝卸等相關的物流業務，擁有9個深水集裝箱船專用泊位，可以接卸2萬TEU以上的集裝箱船，配備34臺超巴拿馬型集裝箱岸橋、85臺雙通道電動軌道吊、5臺集裝箱正面起重機、11輛空箱叉車及與吞吐能力配套的LNG拖車，已開通63條航線，對接68條鐵路運輸線路。2020年，該公司獲得“全國四星級綠色港口”的榮譽稱號，取得環境管理體系、能源管理體系雙認證。

3.2 大氣污染物排放清單分析

排放清單測算時間范圍是2020年全年，空間范圍為青島前灣聯合集裝箱碼頭。圍繞青島前灣聯合集裝箱碼頭各大氣污染物排放源，分別對各類污染物排放量進行估算。需要說明的是，港內運輸車輛及集疏運卡車SO2的排放量與燃油含硫量有關，碼頭98%的港內運輸車輛和約5%的集疏運車輛采用的是LNG燃料，其含硫量極低，計算時忽略不計；在船舶大氣污染物排放量的測算中，僅對部分數據進行分析。2020年青島前灣聯合集裝箱碼頭大氣污染物排放清單見表1。

將碼頭作業機械和水平運輸車輛按照機械和車輛種類進一步劃分后，各類機械、車輛、船舶的大氣污染物排放量見圖1和表2。

由表1、表2和圖1可知：靠港船舶大氣污染物排放量合計 t，占碼頭各項污染源大氣污染物排放總量的97%；其次是水平運輸車輛，其大氣污染物排放量合計303.844 t，占碼頭各項污染源大氣污染物排放總量的2.26%。

綜合2020年青島前灣聯合集裝箱碼頭各項污染源產生的大氣污染物情況分析，SO2的排放量為 t，NOx的排放量為10 160.672 t，CO的排放量為938.248 t， HC的排放量為325.847 t，PM10的排放量為235.880 t，PM2.5的排放量為213.763 t?？梢?，港區各項污染源產生的大氣污染物排放量從大到小依次為NOx＞SO2＞CO＞HC＞PM10＞PM2.5，具體占比情況見圖2。

4 集裝箱碼頭大氣污染防治建議

4.1 積極推進靠港船舶使用岸電

加快推進船舶岸電設施建設，并嚴格落實新建、改建、擴建碼頭同步建設岸電設施的要求，持續完善港口岸電設施建設，實現船舶、港口岸電設施能力同步提升；積極配合落實具備受電設施的船舶?？烤哂邪峨娫O施的碼頭超過3 h應當使用岸電的規定，合理安排調度，保證具有受電設施的船舶停靠在具有港口岸電設施的泊位，持續提升船舶岸電使用率。

4.2 推進港口作業機械和運輸車輛電氣化

加快完成新能源集卡應用，新購集卡采用電動等新能源設備，并完成老舊集卡淘汰更新，提高新能源集卡使用率；開展電動空箱堆高機、電動正面吊試點應用，并適時推廣；持續關注氫燃料電池、氫能儲能等技術發展，適時開展港口機械應用氫能驅動；探尋先進的合作模式推進集疏運車輛應用電動設備，積極與外租車輛公司進行溝通，通過制定優惠舉措鼓勵外租作業機械采用電動車輛。

4.3 建立能耗和環境智慧管控系統

建立以信息化、可視化為平臺的空氣質量監測微站、燃油在線監測技術，合理進行港區布點、實時監測，對于大氣污染區域化精準研判，對大氣污染較嚴重的區域采取相應的環保措施；轉變傳統人工操作方式，建設能耗、環保智慧管控系統，對港口用能進行全面監測和智能分析，實現數據的互聯互通。

4.4 構建大氣污染源排放清單編制機制與體系

建立完整的港口年度大氣污染源排放清單編制計劃，編制以港區為劃分單元，涵蓋港口全污染物、多時空分布的大氣污染源排放清單，精準識別大氣污染源防治工作重點，提高港口大氣污染防治科學決策水平，實現減污降碳協同效應。

4.5 積極參與創新交流活動

積極參與國內外綠色港口交流活動；建立用于環保預算的專項資金，做到?？顚Ｓ茫患哟髮Νh保領域創新項目的政策激勵，鼓勵全員創新；主動對外公布港口環境空氣質量監測結果，通過公共平臺與社會公眾就港口環境的熱點、難點問題積極開展交流和對話，樹立中國港口行業典范。