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物種入侵問題日漸凸顯。據(jù)估計，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噸壓載水[1]。被國際海事組織（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 份壓載水樣中檢測出致病菌的有20 份，檢測出大腸菌群的有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，在英國倫敦召開的關(guān)于船舶壓載水管理的外交大會通過了IMO 制定的《船舶壓載水和沉淀物控制與管理國際公約（2004）》（以下簡稱“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的環(huán)境、危害人類健康、財產(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日對我國生效。

1 壓載水估算必要性

我國是航運(yùn)大國，全球十大港口中我國占有7 個。2020 年全國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)管帶來很大的壓力。準(zhǔn)確掌握船舶壓載水轉(zhuǎn)移量是評估壓載水生物入侵風(fēng)險、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、目的港所在國家的監(jiān)管要求等因素制約，目前尚無學(xué)界認(rèn)可的計算方法。Farley 對1995年五大湖接收的壓載水量進(jìn)行了估計，約為440×104t[9]；Choi 等對2006 年韓國主要港口船舶壓載水排放量進(jìn)行了估算，輸入韓國的船舶壓載水量約2176.6×104t[10]；Enshaei 和Mesbahi 估算出2006 年英國所有港口共接收船舶壓載水約690×104t[11]；David 等計算出斯洛文尼亞科佩爾港1990-2006 年每年的壓載水排放量[12]。我國關(guān)于壓載水排放量的文獻(xiàn)很少，僅Zhang 等人采用中國交通運(yùn)輸部和中國海關(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壓載水的量，2014年我國輸入壓載水量為3.1×108t 噸[13]。基于外貿(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)化管理和高精度評估生物入侵風(fēng)險。另外，近些年我國對外貿(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。文章采用國際航線船舶查驗單船數(shù)據(jù)，利用船舶壓載水加載計算分類方法，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)出港查驗數(shù)據(jù)，通過對單艘船舶進(jìn)出港數(shù)據(jù)按照時序進(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，計算凈卸貨量或凈裝貨量。在船舶實際裝卸作業(yè)時，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)驗決定。

分析2017 年查驗數(shù)據(jù)，靠泊廣東省各港口的國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)量相對較少（見表1）。

表1 2017 年主要類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算分類方法與參數(shù)[11]，依據(jù)貨物作業(yè)量與船舶凈載重量（Net Dead Weight,NDT）的相對關(guān)系，計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)，為無量綱。

3.3 數(shù)據(jù)處理及計算

本研究采用MySQL 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及計算。首先，進(jìn)行進(jìn)出港數(shù)據(jù)匹配。通過將進(jìn)港、出港數(shù)據(jù)依據(jù)船名、凈噸以及進(jìn)出港時序進(jìn)行整理、匹配，剔除無法匹配數(shù)據(jù)。其后，再對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）中公式計算凈卸貨量或凈裝貨量。最后，將每個有效航次按照表2 中Fn 與NDT 關(guān)系，選取對應(yīng)K 值，根據(jù)（2）中公式計算壓載水量，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)一步分析不同類型船舶壓載水輸入量（見圖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)一步分析不同類型船舶壓載水輸入量（見圖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，導(dǎo)致總體估算值偏大。

本文采取的船舶壓載水加注分類方法以及參數(shù)取值參考了國際實船調(diào)研結(jié)果，參數(shù)可能不符合我國實際情況，須進(jìn)一步依據(jù)我國實船情況進(jìn)行驗證和修正。具體可通過選擇相當(dāng)數(shù)量入境廣東的4 類國際航行船舶，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)，再對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。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K 值在廣東省的適用程度進(jìn)行判斷，并根據(jù)實船數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行修正。

此外，本研究計算中存在少量無法匹配的進(jìn)港或出港數(shù)據(jù)，因此建議未來在登記船舶查驗數(shù)據(jù)時應(yīng)更仔細(xì)，保證船名、噸位等基本數(shù)據(jù)齊全，進(jìn)出港查驗無一遺漏。