船舶污染物排放监测技术要求 大气污染物编制说明

船舶大气污染物排放监测通用要求

(征求意见稿）

编制说明

标准编制组

2020年1月

一、工作简况

（一）任务来源

根据《交通运输部关于下达2016年交通运输标准化计划的通知》（交科技

函〔2016〕506号），编制标准《船舶污染物排放监测技术要求大气污染物》。

标准计划号为JT2016-59。经多次专家咨询及主管部门沟通，考虑目前部分监测

技术尚不成熟，将该标准拆分为多个监测技术标准，先期编制多种监测技术的“通

用要求”，以及部分已成熟技术的分标准，后期根据其他监测技术发展成熟情况

再行补充对应的标准。因此，《船舶污染物排放监测技术要求大气污染物》拆

分为《船舶大气污染排放监测通用要求》和《船舶大气污染物船载在线监测系

统使用规程》。本标准为《船舶大气污染物排放监测通用要求》。

本标准规定了营运船舶大气污染物的监测项目要求，采样、操作、质量保

证和结果记录等的技术要求，以及监测设备的主要性能要求。

本标准适用于中华人民共和国领域和管辖的其他海域内，营运船舶排放大

气污染物的监测技术要求。

（二）编制单位

本标准主编单位为交通运输部规划研究院。

复旦大学、中国船舶重工集团公司第七一一研究所、武汉蓓宇环保科技有

限公司等单位为协作单位参与了标准各章技术内容的研究和制定。

标准编制组人员分工见表1.1。

表1.1标准编制组人员分工情况

编制组

序号所在单位承担任务

成员

负责标准框架和总体编制工作，具体负

1程金香交通运输部规划研究院

责标准第2、3章的编写

负责标准框架和总体编制工作，具体负

2李悦交通运输部规划研究院

责标准第4、5、6、7章的编写

负责标准框架和总体编制工作，具体负

3支霞辉交通运输部规划研究院责标准第1章的编写，参与第4、5、6、

7、8、9章的编写

4郑超蕙交通运输部规划研究院参与标准框架设计，负责附录A编写

1

5李明君交通运输部规划研究院负责第8、9章编写，参与编制说明编写

6李庆复旦大学负责第6章的编写

7徐洪磊交通运输部规划研究院负责标准和编制说明总体框架审查

8林晶交通运输部规划研究院参与第7章的编写

9杨孝文交通运输部规划研究院参与第5章的编写

10鲍志远交通运输部规划研究院负责标准格式调整

中国船舶重工集团公司第七一

李晓波参与第章的编写

11一研究所6

12张永林交通运输部规划研究院参与编制说明的编写

13张宁交通运输部规划研究院参与编制说明的编写

14李俊兵武汉蓓宇环保科技有限公司参与编制说明的编写

15王颖深圳智人环保科技有限公司参与第5章和编制说明的编写

（三）编制过程

1.标准立项。

2016年8月，由交通运输部规划研究院牵头，交通运输部水运科学研究所

和交通运输部环境保护中心参加，成立《船舶污染物排放监测系列技术标准》

课题组。交通运输部规划研究院、交通运输部水运科学研究所和交通运输部环

境保护中心负责编制《船舶污染物排放监测技术要求水污染物》草案，交通运

输部规划研究院负责起草了《船舶污染物排放监测技术要求大气污染物》草案，

并签订项目任务书。

2.基础资料收集。

2016年8月~9月，交通运输部规划研究院成立了标准编制小组，制定工作

方案和调研计划。2016年9月~10月，编制组梳理大气污染监测技术，对大气

污染排放监测装备的主要国内生产厂商、有过船舶监测经验的国内研究机构开

展调研，了解大气污染监测的技术装备现状和船舶监测的主要问题。

3.实地调研与实验。

标准原计划针对先采样后实验室检测的传统监测方式开展研究，后因船舶

污染防治要求、海事执法和行业自我管理的思路等发生了变化，研究内容进行

了调整，扩展为在线自动监测、光学远程监测、传感器监测等多种新的监测技

术和研究。编制组按照新的研究思路，收集整理了国内外相关标准法规，开展

2

了多次的部门专题调研，与多地基层海事机构、环境监测部门、船级社、航运

企业、监测设备厂商进行了深入交流。并于2016年10月~11月、2017年2月

~2017年8月、2019年3月在宁波、杭州、上海、天津等地组织了多次的船舶

污染排放监测实验。

4.标准初稿。

编制组在2016年11月~12月，对第一次船舶排放监测实验进行了总结和研

讨，分析提出船舶大气污染监测的总体思路，筛选可服务于海事现场执法的监

测技术装备。2017年2月，编制组组织了第一次专题研讨会，邀请了北京理工

大学、清华大学、复旦大学、上海市环境监测中心等有过船舶尾气检测和监测

经验的专家，讨论了多种技术用于船舶尾气监测的可行性。

2017年，编制组根据调研、实验和专题研讨会情况，调整本标准主要内容，

制定标准提纲。在完成了船舶排放监测补充实验之后，编制组完成了标准初稿

和编制说明。2018年1月，项目组召开了行业内的专家咨询会，邀请了有丰富

船舶污染监管经验的海事系统专家，和曾参与过船舶大气污染监测的交通行业

研究人员，就标准初稿征询了专家意见。专家建议，将标准条款的编写不仅考

虑海事执法需要，标准服务对象应扩大为海事、港口、船东、货主等行业内的

各种主体；重新梳理和调整标准的章节设置；进一步借鉴其它行业监测经验；

适当增加包含量化指标的条款。在专家咨询会后，项目组进一步梳理分析了行

业对船舶污染监测的需求，对中国环境监测总站、生态环境部机动车排污监控

中心、大气污染监测技术装备厂家、复旦大学等单位开展了补充调研，在上海

开展了光学远程监测的补充实验，修改完善了标准初稿和编制说明。

2018年6月底，项目组召开了第二次专家咨询会，征询了来自中国环境科

学研究院、上海市环境监测中心、上海港港政管理中心、中国科学院合肥物质

研究院、大连海事大学的五位专家的意见和建议。专家们介绍了类似标准的编

制经验，指出了相比于固定源和机动车移动源，船舶污染排放监测的研究基础

较为薄弱，本标准是我国第一部针对船舶排放现场监测的技术标准，可循序渐

进，不宜过于复杂，可通过标准修订不断完善，专家们也就部分条款给出了具

体的修改建议。会后，项目组按照两次会议的专家意见开展内部讨论并修改初

3

稿。

2018年11月，对标准的全部条款采用函审的形式第三次征求专家意见。2019

年1月~7月，开展船舶大气监测的补充调研，开展新型设备的补充实验，结合

专家意见对标准和编制说明进行修改完善，编制研究报告。

2019年8月，编制组召开第三次专家咨询会，邀请上海市环境监测中心、

北京理工大学、生态环境部机动车排污监控中心、上海海事局、中国科学院安

徽光学精密机械研究所、交通运输部天津水运工程科学研究院、中国外运长航

集团有限公司等相关单位的专家对标准再次提出咨询意见。根据会上专家意见，

结合目前船舶大气排放监测领域的技术发展，经询标准主管部门意见，将标准

拆分为多个标准，先期编制多种监测技术的“通用要求”，以及已成熟的在线监测

技术的分标准，后期根据其他技术发展成熟情况补充标准。编制组对相关标准

技术内容进行调整和补充，形成《船舶大气污染排放监测通用要求》草案。

2019年9月、10月、11月，编制组分别组织三次标准专家咨询，邀请生态

环境部机动车排污监控中心、北京市环境科学研究院、中国环境科学研究院等

相关专家，对标准进行咨询，根据专家咨询意见进行修改完善。

5.标准征求意见稿。

编制组修改完善后形成《船舶大气污染物排放监测通用要求》（征求意见

稿），启动公开征求意见。

二、标准编制原则和确定标准主要内容

（一）编制原则

本标准的制订适应船舶防污染和环境保护的需要，为防治船舶污染提供更

加科学、合理的技术手段。主要采用如下原则：

1.科学性原则：有充分的科学依据，要体现国家关于环境保护的法律、法规

和标准，促进环境效益、经济效益、社会效益的统一。

2.与有关标准、规范、制度协调配套原则：本标准与排放标准、国内标准与

4

国际标准应相互协调。

3.采用国际标准，与国际标准接轨的原则：标准趋同已成为世界各国标准化

的目标。

（二）确定标准主要内容

我国是世界航运和港口大国，全国拥有水上运输船舶13.70万艘，平均每天

有近4000万吨的货物、近70万个集装箱、290余万吨油品进出我国港口。船舶

排放的大气污染物总量十分庞大。根据生态环境部发布的《中国机动车管理年

报（2018年度）》，2017年我国船舶排放SO2、HC、NOx、PM分别为85.3万

吨、7.9万吨、134.6万吨、13.1万吨。

当前，大气污染防治问题的重要性被提升到了前所未有的高度，为了打赢

蓝天保卫战，近年来我国大气污染防治要求日趋严格，船舶大气污染控制领域

相关技术的发展和制度建设也加速推进。交通运输部于2015年设立了船舶大气

污染物排放控制区，2018年对控制区方案进行了升级调整，新发布《船舶大气

排放控制区实施方案》将我国沿海12海里范围内区域和长江、西江部分内河通

航区域都纳入实施范围。实施方案对控制区范围内的船舶颗粒物、硫氧化物、

氮氧化物的排放提出细化控制要求。

鉴于我国船舶大气污染防治的形势需求，开展船舶大气污染监测已成为当

务之急。一方面，船舶大气污染物排放监测是对船舶大气污染防治工作进行摸

底、监督和考核的必要手段。对于准确摸清我国船舶大气污染排放的总体情况、

有效减少环境污染事故的发生、为行业环境保护政策、规划、标准和规范编制

提供科学依据。另一方面，通过实施船舶大气污染排放监测，可对新一轮《船

舶大气排放控制区实施方案》的顺利实施提供技术支撑，为海事监管提供抓手。

由于船舶污染监测的特殊性，现有的环境监测技术和标准规范尚不能完全

适用，亟需对我国船舶大气污染物排放监测的技术要求建立标准，以支撑海事

部门科学执法的需要。

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1.关于适用范围的说明。

本标准规定了营运船舶大气污染物的监测项目要求，采样、操作、质量保

证和结果记录等的技术要求，以及监测设备的主要性能要求。

本标准适用于营运期间船舶尾气排放二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、

颗粒物（PM）等大气污染物的现场监测。

2、关于纳入术语的说明

在用船舶的大气污染物排放监测是一个新兴的领域，可借鉴的相关标准极

为有限。因此，在本标准术语部分对正文中出现的监测方式、船舶工况等重要

名词做了释义。

（1）监测方式术语

本标准根据目前在用船舶大气污染物排放监测的技术特点和应用范围将监

测方式划分为四类：

①人工现场监测：

利用便携式设备对燃油质量进行现场检测的监测方式。主要指由人工方式

将利用便携式监测设备携带到船舶上，对船舶所使用的燃油进行现场检测的一

种监测方法。本标准所指的便携式设备主要为船用燃油硫含量快速检测设备。

②船载在线监测

监测设备安装于待测船舶，可对船舶排气实现长期连续取样检测的监测方

式。在线监测是环境监测领域的术语，国家环境保护标准《污染物在线监控（监

测）系统数据传输标准》（HJ212-2017）中对污染物在线监控（监测）系统定

义如下：由对污染物实施在线自动监控（监测）的仪器设备、数采仪、污染物

排放过程（工况）自动监控设备和监控中心组成。本标准将在线监测的定义引

申至船舶大气污染物排放监测领域，提出了船载在线监测这一术语。

③遥感监测

监测设备利用光学遥感感应技术实现对船舶排气在一定距离范围内监测的

6

方式。遥感检测是环境监测领域的术语，国家环境保护标准《在用柴油车排气

污染物测量方法及技术要求（遥感检测法）》（HJ845-2017）中对遥感检测法

的定义如下：利用光学原理远距离感应测量行驶中汽车排气污染物的方法。本

标准将汽车遥感检测的定义引申于船舶大气污染物排放监测领域，提出了遥感

监测这一术语。

④烟羽接触式监测

监测设备通过直接接触船舶烟羽对其中的大气污染物进行测量的一种监测

方式。烟羽接触式监测来源于英文“Sniffingmethod”一词，国内有些学者也将

其直译为“嗅探监测”，其指通过监测设备“闻”船舶烟羽的方式在一定距离

范围内探测船舶大气污染物的方式。本标准从其监测原理出发，提出烟羽接触

式监测这一术语。

（2）船舶工况

船舶的定速（巡航）、机动、锚泊、靠泊作业、靠泊非作业等状态。船舶

发动机的排放水平与其所处工况有着密切的联系，不同工况下其排放水平差异

较大。本标准根据船舶的不同状态，将船舶划分为定速（巡航）、机动、锚泊、

靠泊作业、靠泊非作业等五种状态。

（3）烟羽

烟囱中连续排出并随大气扩散的外形呈羽状的烟体。烟羽来源于英文

“Plume”一词，在环境领域指从烟囱排出的羽状物烟体。本标准把其含义用中

文进行了表述，提出烟羽这一术语。

（4）燃油硫含量

船用燃料油中包括元素硫、活性硫化物及非活性硫化物在内的总含硫量。

硫是燃油中的天然组分，在国家标准《船用燃料油》（GB17411-2015）中有硫

含量一词，但该标准没有术语章节，因此本标准将燃油硫含量作为术语提出。

（5）海[洋]船

适宜于在海洋区域航行的船。该定义引自GB/T7727.1—2008《船舶通用术

7

语第1部分：综合》，定义由全国科学技术名词审定委员会审定公布，因此

本标准将海船作为术语提出。

3.关于监测方法分类的说明。

船舶大气污染物排放情况的监测监管有四种主要方式，一是对船舶使用的

燃油和发动机情况进行监测，如登船采集燃油样品进行硫含量等关键指标的检

测；二是利用遥测方法监测船舶大气污染物排放情况；三是利用船载设备在线

监测船舶的大气污染物排放。四是通过直接接触船舶烟羽对其中污染物进行测

量的烟羽接触式测试方法。

（1）各类监测技术的发展情况。

人工现场检测：人工现场检测主要指燃油硫含量检测。油品硫含量检测的

主流技术有燃灯法、电解法、紫外荧光法和X射线荧光法。其中，X射线荧光

法是国际普遍认可的燃油硫含量检测方法。该方法将油品试样放在X-射线束中，

测定硫的特征X-射线谱线强度，并将累积的谱线强度与预先制备好的标准样品

的谱线强度相比较，当样品的硫含量在已知校准标样范围内时，可推算出样品

用质量分数表示的硫含量。MARPOL公约附则VI明确了燃油样品的实验室检验

程序，并说明检测应按照《石油产品硫含量测定能量分散X射线荧光法》（ISO

8754-2003）执行，该标准要求设备检测范围从0.03%m/m到5.00%m/m。

船载在线监测：船载在线监测（CEMS）是将监测设备安装在待测船舶，对

船舶排气的长期连续取样检测的技术方法。该方法将气态污染物探测器、漏电

流式颗粒物传感器以及其它部件集成，搭建船载在线监测系统，可实现对NOx、

CO2、CO、SO2、O2和颗粒物的实时在线测量。船载CEMS一般安装于船舱内

部发动机舱位内部，将获取的数据传输到船舶端电脑控制系统，船上轮值人员

可以实时核对烟气排放情况，针对相关标准要求调整船舶状态及检修相关污染

控制单元。通过3G/AIS无线通讯技术和GPS技术，可以实现对船舶烟气排放信

息的实时采集、记录和传输，同时与获得访问权限的外部用户（监管部门）进

行信息互通，实时有效的对船舶烟气排放情况进行跟踪。

遥感监测：船舶大气遥感监测是一种采用岸基或移动平台等方式对待测船

8

舶尾气进行光学感应测量的技术方法。按照技术原理，遥感技术可分为激光雷

达技术、差分吸收光谱技术、傅里叶红外光谱技术等。遥感技术能够相对快速

地在离岸数海里以外的众多船舶中找出污染排放显著的船舶。尽管相比于燃油

样本硫含量实验室检测，尾气监测因实施环境更不可控等原因，结果具有更高

的不确定性，还不能作为违规处罚的证据，但这种技术手段对于大范围、远距

离筛查可能超标的船舶仍具有明显的性价比优势。

烟羽接触式监测：船舶烟羽接触式监测是通过直接接触船舶烟羽对其中污

染物进行测量的一种技术方法。当船舶烟羽进入烟羽接触式监测设备内部后，

可以被集成在其内部的光学部件或者电化学传感器感知并测量。烟羽接触式监

测设备布置方式灵活，可以布置在岸上、桥上，也可以搭载在无人机、巡逻船

等移动平台上。当搭载在移动平台上时，烟羽接触式监测设备可以抵近船舶实

现一对一精确筛查，具有较好的实用性。

（2）各类技术应用情况。

目前，欧洲和美国采用了遥测技术进行船舶排放监测。欧洲海事安全局将

开始以远程无人机载嗅探器在欧洲水域进行空中监控工作，挪威也宣布即将使

用安装于无人机的嗅探器作空中监控。嗅探器和DOAS技术在欧美地区的应用

相对广泛，应用形式包括固定安装或安装在飞机、船舶等移动平台上。

从技术发展与应用情况来看，国外船舶大气污染物监测技术以嗅探器和光

学遥测技术装备为主；国内现有监测技术及装备中，燃油硫含量监测仪、嗅探

器（或微型空气站）和船载在线监测设备相对成熟，已有一定的成功应用案例；

激光雷达、傅里叶红外光谱仪和差分光谱仪在船舶大气污染物排放监测领域的

研究尚处于起步和实验阶段，工程实践较少。表2.1为各类监测方法的适用条件，

表2.2为相关设备在国内外的应用情况。

9

表2.1各类船舶大气监测技术适用条件

技术方法测量指标测量方式使用条件

单线测量(15m分辨

激光雷达S、C、N、PM夜间可用，雨雪天无法使用

率)面扫描

单线测量(无分辨

夜间可用，重度雾霾/雨天无法

红外主要指标均可测率)

使用

面扫描、体扫描

每日傍晚后/雾霾/阴天/雨雪天

紫外-被动S、N等单线测量、面扫描

无法使用

夜间可用，重度雾霾/雨雪天无

紫外-主动S、N等单线测量

法使用

空气站-固设备在船舶下风向位置，周边无

主要指标均可测单点

定影响排放源，空气背景值不高

专业飞手/较灵活的执法船，

空气站-机

主要指标均可测移动单点风速条件适宜，周边无影响排放

载-船载

源，空气背景值不高

表2.2各类监测技术方法应用情况

国家启动和完成日期应用的技术目标船舶

附近海域和港口

洛杉矶港和长位于港务船和固定站的嗅探器和

2015年10月来往船舶（650

滩港（试点）DOAS

艘）

固定式嗅探器（大贝尔特桥）；进出波罗的海和

丹麦2014年初起

机载嗅探器和DOAS丹麦海域船舶

瑞典哥德堡（先

固定式嗅探器（埃尔夫斯堡）；进出哥德堡港和

期试点后转为2006年起

机载嗅探器和DOAS瑞典海域船舶

执法）

固定式嗅探器和DOAS（韦德尔、

德国汉堡2014年9月起进出汉堡港船舶

诺伊韦克）

比利时安特卫比利时和荷兰海

2015~2017年机载嗅探器

普域

鹿特丹港（试嗅探器和光学仪器（DOAS、光学进出鹿特丹港船

2009年9月

点）雷达、紫外相机）舶

涅瓦湾和芬兰2011年8月和9月、进出涅瓦湾和芬

固定和船载嗅探器

湾（试点）2012年6月和7月兰湾船舶

2016年（为期9个

遥控驾驶航空器上的嗅探器

汉堡（试点）月的检测和实证研汉堡港外围海域

（RPAS）

究）

4.关于监测指标的说明。

监测指标的确定主要从以下三方面进行分析：一是考虑排气污染物对人体

健康和环境的影响分析，从排放特征来看，SO2、NOx、PM、CO、CO2是船舶

排放的主要污染物，这几种污染物同时也是社会关注的重点对象。二是参考船

舶发动机的排气污染物限值标准，即CO、NOx+HC、CH4、PM，对SO2的控制

通过控制船舶使用的燃油硫含量来实现。三是考虑船舶排放控制要求，国际海

10

事组织《MARPOL公约》、《大气污染防治法》和《船舶大气污染物排放控制

区实施方案》均对船舶使用的燃油硫含量提出了要求，为监控燃油硫含量，需

要监测SO2、NOx、CO2和CO几个指标。其中，船舶所使用燃油的硫含量可采

用以下经验公式计算：

Sfuel%=232×∆SO2/∆CO2（1）

式中：Sfuel%：船舶所使用燃油的硫含量（%m/m）；

∆SO2：船舶尾气和环境中SO2浓度的差值（nmol/mol）,采用人工现场监测和

船载在线监测方法时环境中SO2浓度取值为0；

∆CO2：船舶尾气和环境中CO2浓度的差值（nmol/mol）,采用人工现场监测

和船载在线监测方法时环境中CO2浓度取值为0。

由上述计算公式可知，对船舶尾气中CO2浓度进行测试是非常必要的。因

此，船舶排放监测指标包括船舶尾气排放二氧化硫（SO2）、氮氧化合物（NOX）、

颗粒物（PM）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）。

5.关于设备要求的说明。

（1）船载在线监测。

船舶在线监测的特征与固定污染源在线监测和道路移动源（柴油车等）在

线监测具有很多相似之处，可借鉴其设备要求、采样要求和操作要求等内容。

但有所区别的是，船舶作业环境具有强颠簸、强海盐海风腐蚀、高温、高湿、

电压不稳等特点，要求船舶在线监测设备具有较好的抗颠簸能力、抗腐蚀能力、

高环境温度适应能力、高环境湿度适应能力、强机械强度、高度绝缘等。

船载在线监测的量程等技术参数根据国内主流设备的调研情况确定。

（2）燃油硫含量检测。

船舶燃油硫含量检测设备，在机械结构方面要具有足够的机械强度，具备

抗颠簸、防震功能。根据仪器特点要具有相应的辐射防护手段、防电磁干扰能

力和安全防护措施。要求具有较好的环境温度、湿度适应能力和高续航能力。

11

X射线荧光法可分为能量色散X射线荧光光谱法和波长色散X射线荧光光

谱法，其中能量色散X射线荧光光谱法检测按照《石油产品硫含量测定能量色

散X射线荧光光谱法》（ISO8754-2003）执行，该标准要求设备检测范围为

0.003%（30mg/kg）～5%（50000mg/kg）；波长色散X射线荧光光谱法检测

按照《石油产品硫含量测定波长分散X射线荧光光谱法》（ISO14596-2007）

执行，该标准要求设备检测范围为0.0001%（1mg/kg）～5%（50000mg/kg）。

检测时间根据国内主流设备的调研情况确定。

（3）遥感监测。

编制组针对船舶大气污染物光学遥感监测设备进行了广泛的调研，调研范

围包括紫外、红外、激光遥测设备生产商，设备使用方以及相关监管部门。同

时还组织了各种监测设备的现场实验。根据调研结果和实验结果在标准第四章

给出了主流船舶大气污染物遥感监测设备的类型、适用范围、设备组成、监测

指标、环境条件、测量范围和其他要求。

标准给出了船舶大气污染物排放监测设备性能要求，结合实际监测环境的

要求和监测设备本身的特点的对遥感监测装备的机械强度、适应风速、适应环

境温度、适应环境湿度、适应压力、抗颠簸能力进行了规定。

①遥感设备技术指标的确定。

紫外光谱、红外光谱、激光雷达的最佳测量距离是采取文献查阅、厂商调

研以及现场实测等方法综合确定的，重点是依据现场实测试验。

观测距离主要与大气的干扰特性有关，距离越远，大气的衰减作用越大。

课题组在上海外高桥港利用红光谱开展的实地测量试验表明，距离为2km时，

目标能量衰减约8%，距离为5km时，目标能量约衰减15%。结合理论计算，推

导出理想条件下红外光谱检测距离如表2.3所示。综合考虑超标排放船舶的硫含

量及现场检测条件下，天气条件、遮挡等对监测结果的影响，本标准将红外光

谱的最佳检测距离设置为≤1.5km。参考红外光谱，激光雷达的最佳检测距离也

设置为≤1.5km。由于大气衰减作用对紫外的影响更大，因此将紫外光谱的最佳

检测距离设置为≤1km。

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表2.3不同燃料含硫量检测距离估算

燃料含硫量(%m/m)尾气中SO2含量（ppm）检测距离（km）

1704.72.2

0.5352.31.5

②林格曼黑度仪技术指标的确定。

林格曼烟气浓度图是十九世纪法国的林格曼提出的。这种方法是把图放置

在适当的位置上，使图上的黑度与烟气的黑度（或不透光度）相比较，凭视觉

进行评价。本标准引用《固定污染源排放烟气黑度的测定林格曼烟气黑度图法》

（HJT398-2007）中关于黑度的定义：“除全白与全黑分别代表林格曼黑度0级

和5级外，其余4个级别是根据黑色条格占整块面积的百分数来确定的，黑色

条格的面积占20%为1级，占40%为2级，占60%为3级，占80%为4级”。目

前，林格曼黑度仪的技术发展已经较为成熟，最大观测距离能够达到3km。本

标准考虑到现场检测条件的影响，将最佳观测距离设置为2km。参考市面上大

多数仪器设备的观测误差，取值不大于0.5级。

（4）烟羽接触式监测。

目前烟羽接触式监测已经有一些成功的应用案例。例如2019年7月15日，

浦东海事局首次利用无人机查获在航船舶使用燃油硫含量超标案件。2019年8

月14日，8月20日，浦东海事局又使用无人机查获两起在航船舶使用燃油硫含

量超标案件。2019年7月15日至19日，上海海事局联合交通运输部天津水运

工程科学研究院利用巡逻艇搭载船舶尾气遥测仪，在长江上海段南槽航道开展

专项监测工作，对监测结果显示燃油硫含量超过2%的2艘船执行了登船检查，

最终查实其违法事实。2019年7月23日，江苏海事部门通过设置在苏通大桥桥

基上的船舶尾气监测系统，发现两艘航经苏通大桥水域的海轮尾气含硫量严重

超标。课题组针对船舶烟羽接触式监测设备进行了广泛的调研，调研范围包括

岸基、桥基、无人机载、巡逻船载烟羽接触式监测设备生产商，设备使用方以

及相关监管部门。同时还组织了各种监测设备的现场实验。根据调研结果和实

验结果在标准第八章给出了主流船舶烟羽接触式监测设备适用范围、可监测指

标、测量范围、测量精度、测量误差等技术指标。

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标准给出了船舶大气污染物排放监测设备性能要求，结合实际监测环境的

要求和监测设备本身的特点的对船舶烟羽接触式监测设备的机械强度、适应风

速、适应环境温度、适应环境湿度、适应压力、抗颠簸能力、防水性能进行了

规定。

烟羽接触式监测设备为被动式远程监测，只有船舶烟羽扩散至监测设备方

可保证监测效果。根据大气扩散规律，多数情况下烟羽扩散500m后已接近环境

浓度，因此要求烟羽接触式监测设备与船舶烟囱距离不超过500m。

烟羽接触式监测设备能够适用于使用不同类型的船舶，因此5.4.1、5.4.2、

5.4.4、5.4.5是对所有类型船舶的通用要求。但目前烟羽接触式监测设备的检测

限暂不适用于使用柴油的内河船、江海直达船等，设备有待进一步研发，因此

5.4.3提出的要求适用于使用燃料油的海[洋]船。

6.关于质量保证的说明。

质量保证是对整个环境监测过程的全面质量管理，包含了保证环境监测结

果正确可靠地全部活动和措施。质量保证的作用在于将监测数据的误差控制在

允许范围内，使其质量满足完整性、准确性和精密性的要求。本标准质量保证

主要提出了对人员培训和设备校准和维护方面的要求。

关于人员培训，本标准提出了：“设备操作人员应经过系统培训，能熟练掌

握监测采样方法以及设备原理、使用和维护方法”。《检验检测机构资质认定能

力评价-检验检测机构通用要求》中提出检验检测机构应建立和保持人员培训程

序，确定人员的教育和培训目标，明确培训需求和实施人员培训。培训计划应

与检验检测机构当前和预期的任务相适应。因此，为保证检测数据的准确性，

设备操作人员应经过系统培训，熟练掌握监测设备原理、使用和维护方法。

关于设备维护，本标准提出了“根据设备特点对设备进行定期校准和维护”，

同时对人工现场监测设备、船载在线监测设备、遥感监测设备都提出了校准和

维护的要求。《检验检测机构资质认定能力评价-检验检测机构通用要求》提出

检验检测机构应对检测监测结果，抽样结果的准确性或有效性有影响或计量溯

源性有要求的设备，包括用于测量环境条件等辅助测量设备有计划地实施检定

14

或校准。同时要求，检验检测设备，包括硬件和软件设备应得到保护，以避免

出现致使检验检测结果失效的调整。因此，船舶大气污染物排放监测中使用的

在线监测设备和燃油仪均应定期开展校准和维护，以确保检测结果的准确性。

为了实现遥感监测质量保证，本标准对遥感监测的自动校准和准确度检查提出

了要求，包括定时自动校准的条件以及准确度检查的时间间隔等。

三、主要试验（或验证）的分析、综述报告、技术经济论证及预

期经济效果

（一）船舶尾气监测技术的应用情况

船舶大气污染物排放情况的监测监管有三种主要方式，一是对船舶使用的

燃油和发动机情况进行监管，如登船采集燃油样品进行硫含量等关键指标的检

测；二是利用光学遥测方法监测船舶大气污染物排放情况；三是利用烟羽接触

的方式（嗅探）监测船舶大气污染物的排放情况；四是利用船载设备在线监测

船舶的大气污染物排放。

燃油硫含量检测技术。X射线荧光法是国际普遍认可的燃油硫含量检测方

法。MARPOL公约附则VI明确了燃油样品的实验室检验程序，并说明检测应按

照《石油产品硫含量测定能量分散X射线荧光法》（ISO8754-2003）执行，该

标准要求设备检测范围从0.03%m/m到5.00%m/m。目前便捷式燃油快速检测已

经在欧洲和美国使用，试用效果较好。荷兰的监管部门（即荷兰港口国监督）

现正使用一种基于X射线荧光检测技术的便携式燃料硫含量分析仪，数分钟内

就可得到检测结果。目前得到的快速检测结果和实验室分析结果基本一致。虽

然快速检测设备的检验结果还不能作为有法律效力的处罚证据，但该方法既可

以帮助减少进行燃油样品取样的数量及相应的成本，又不会削弱监管的效果。

瑞典、美国等其他国家也开始测试这类快速检测设备，取得了较好的效果。

船舶大气污染物遥测技术。主要包含激光雷达技术、差分吸收光谱技术、

傅里叶红外光谱技术等技术方法。瑞典查尔莫斯理工大学研发了一套机载被动

DOAS系统检测船舶SO2和NO2排放，过去两年该系统一直搭载固定翼飞机检

测特定船舶排放口的烟气情况。在各国的试点和执法应用中发现，遥测技术能

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够相对快速地在离岸数海里以外的众多船舶中找出排放严重的船舶。尽管相比

于燃油样本硫含量实验室检测，尾气监测因实施环境更不可控等原因，结果具

有更高的不确定性，还不能作为违规处罚的证据，但这种技术手段对于大范围、

远距离筛查可能超标的船舶仍具有明显的性价比优势。目前正在开展一系列研

究，核实监测结果的准确性，尽可能降低不确定性，以期监测结果将来可以作

为法庭证据。

烟羽接触式监测技术。烟羽接触式监测是对抽取一定量空气样本进行检测

的技术，在持续检测大气环境质量作为背景值时，当过往船舶排放的烟羽经过，

可检测出空气样本中污染物（NOx、SOx和PM等）的浓度相对背景浓度会有所

上升。因此，烟羽接触式监测技术所用设备类似于传统的空气质量监测仪器，

对不同组分可采用不同的检测技术。当用于船舶污染监测时，主要需探测空气

中CO2和SO2的浓度变化，当过往船舶的烟羽经过设备探测范围时，可以发现

CO2和SO2的浓度出现峰值，此时对污染物浓度进行分析计算。比利时自2015

年在安特卫普海域开始了为期3年的机载嗅探项目，重点服务于MARPOL公约

附则VI的监管工作，通过低空飞行方式，驾驶飞机穿过船舶排放的烟羽来获取

烟羽样本

船舶大气污染在线监测技术。船载CEMS系统无需人工登船定期抽查、避

免嗅探器和DOAS技术探测的不准确性及大批人力投入等，同时不受天气因素

和地理位置的限制等，可以通过卫星和互联网技术对任何进入特定水域的船舶

进行烟气排放状况的数据进行准确核实。目前全球最大的船载CEMS设备供应

商为挪威的VimexAS公司，自2007年开始销售船载CEMS，目前已经成功安

装于超过100艘船舶上用于实时监测SO2和CO2浓度，其客户主要集中于欧洲

和韩国的韩进海运株式会社。另外意大利TecnovaHT也在从事类似的船载

CEMS业务。由于船载CEMS出于起步阶段，相关运营情况还无系统分析总结

信息。

（二）船舶大气污染监测试验

为深入了解国内外多种船舶大气污染物排放监测技术及装备的技术特性、

使用方法和结果特征，标准编制组先后在浙江、上海、天津等地开展监测实验，

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为船舶排放监测技术标准的编制提供重要支撑。

1、燃油硫含量检测试验。

试验地点：宁波港梅山港区集装箱码头一期。

试内容验：船舶靠岸停泊时，由海事人员上船抽取船舶所用燃油（约需0.5

岸停泊），利用快速燃油检测仪现场检测燃油硫含量，同时将燃油样品封存后

送往专业实验室检测。

试验结果：对12条船舶燃油中硫含量进行便携式设备的现场检测和实验室

标准方法的检测，船舶基本都能依照现行法律法规和政策要求，在航行期间使

用了硫含量不超过3.5%m/m的燃油，在靠港期间使用硫含量不超过0.5%m/m的

燃油，仅发现一条船舶靠港期间违规使用1.5%m/m硫含量的燃油。这一情况与

宁波港日常抽查结果基本相符。实验中共测试了两款便携式船舶燃油检测仪，

国外进口产品和国内新研发产品各一款。仪器均能在较短时间内（<5分钟）读

取燃油中硫含量数据，操作便捷，适宜现场执法监管中使用。对比快速检测数

据和实验室检测数据，现场快速检测结果的偏差总体在20%以内（对比结果见

图4-3所示），虽然就单个数据点而言仍有较大的不确定性，但在考虑了一定的

检测容差范围的前提下，可以用于现场执法使用。

2、烟羽接触式监测试验

试验地点：宁波港梅山港区集装箱码头一期。

试内容验：在码头前沿的桥吊高层（约40-50米高度）、码头作业面后侧灯

柱（约3-5米高度）和堆场灯柱上分别安装微型空气站，设备安装后自动24小

时连续运行。同时在码头作业面后侧安装一套国标法空气站，作为比对的基准。

试验结果：试验中共测试了两款烟羽接触监测设备，一部分参考城市大气

环境网格化监测布点办法，安装在码头前沿（桥吊后）离地约2~3米高处，一

部分安装在桥吊高处（离地约40m，近船舶排气口）。对比安装于不同位置的

微型站监测数据发现，除船舶外的其他污染源（如港内运输车辆）几乎没有SO2

排放，其监测到的主要污染物类型是颗粒物和氮氧化物，因此将SO2作为船舶

的特征排放污染物具有可行性。近船舶排气口检测到的SO2浓度明显高于城市

区，说明在非燃煤型东南沿海城市，船舶排放很可能是SO2主要排放源之一，

因此将近船舶排气口的SO2作为船舶污染排放行为的指示指标具有可行性。

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3、光学遥测试验

试验地点：上海港浦东集装箱有限公司码头

试验内容：固定于码头后方一定高度（5楼）的光学遥测设备（DOAS）对

码头方向的环境空气进行横向和纵向的扫描，测试设备对于船舶烟气的识别程

度。

试验结果：在远处对特定范围的大气环境进行扫描，并通过配套的摄像头

确定每次测量的中点位置。实结果显示，该区域空气中的NO2浓度总体高于SO2

浓度，设备能够识别出局部的高浓度区，证明了该技术用于船舶大气污染排放

监管的可行性。考虑到设备操作环境的稳定和接电方便等因素，实验中设备布

放于浦东海事局办公大楼，距离码头前沿约1.3km，且有吊机等机械遮挡，一定

程度影响了测量效果。

4、船载设备监测试验

测试船舶：散货船为鸿德77号（HD77），干货船为安强7号（AQ7）。

试验内容：通过搭建船舶烟气排放测试系统，对每艘货运船舶正常运输的

完整航段进行在线监测与采样。船舶烟气排放测试系统（图4-16）主要由烟气

稀释系统、烟气分析仪、颗粒物采样器和在线监测设备等组成。每次采样期间，

使用带皮托管的便携式烟气分析仪（Testo-350，电化学原理）在线测量烟气的压

力、温度和流速，并测量常规气体参数NO、NO2、SO2、CO、CO2和O2。

试验结果：不同发动机转速下的气态污染物（CO、SO2、NOx、VOCs）和

颗粒物（PM）排放因子与实际燃烧条件（燃烧效率、烟气温度和过氧系数）密

切相关。发动机在中等转速下燃烧效率最高，NOx排放强度最大，CO和VOCs

排放强度最小；颗粒物排放因子随发动机转速增加而增加，高温缺氧的条件有

利于颗粒物中碳烟的形成。发动机燃料不同，各污染物排放因子差异显著。除

CO和NOx外，船舶在燃烧HFO过程中排放的SO2、VOCs、PM2.5和PM均高

于DO。

（三）各类监测技术对比分析

根据相关研究、设备应用以及试验验证表明，激光雷达、傅里叶红外光谱、

主动式差分吸收光谱、被动式差分吸收光谱、便携式多气体测定技术本身较为

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成熟，但我国在远距离船舶排放遥测领域的应用尚不成熟，设备应用模式、精

确度、检出线等仍有待进一步探索。燃油硫含量检测技术、船载在线监测技术

在船舶排放监测领域的应用相对成熟。主要分析结论如下：

1、根据现有我国船舶大气污染排放特征，考虑未来环境保护需求的发展变

化，建议将船用燃油中硫含量检测、船舶尾气中SO2、CO2、NOx、PM10、PM2.5

的排放浓度作为船舶大气污染物监测指标。

2、油品硫含量检测的主流技术有燃灯法、电解法、紫外荧光法和X射线荧

光法，推荐使用X射线荧光法。

3、船舶大气污染物监测装备主要有激光雷达、傅里叶红外光谱仪、差分光

谱仪、烟羽接触式监测、便携式多气体检测仪、燃油硫含量监测仪、船载在线

监测设备等。

4、国外船舶大气污染物监测技术装备（尤其是烟羽监测和光学遥测技术）

已在试点试用，国内现有监测技术装备应用于船舶大气污染物监测的研究尚处

于起步和实验阶段，其工程应用都面临着一些共性问题，具体工程实践较少，

近期较难形成统一的技术标准流程和操作要求。

5、船载在线监测技术相对成熟，已在大量船舶上有长期成功应用案例，因

此可以形成监测技术标准流程和操作要求。

四、与国际、国外先进标准的对比情况

（一）国际、国外同类标准的制定情况

1.大气污染物监测标准。

船舶大气污染物排放监测总体技术要求主要参考美国和欧洲相关环境空气

监测指定参考方法和等效方法。

（1）美国。

美国环境保护署（EPA）特定空气污染物大气浓度依据联邦法规第53部分，

标题40（40CFR第53部分）被称为“参考方法”或“等效方法”，对环境空气手动、

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自动监测和装备方法性能指标、性能指标的定义和测试方法、测试环境的要求。

其中，大气污染物监测指标包括SO2、CO、O3、NO2和PM。对大气空气质

量进行监控通常要求使用指定的参考方法或等效方法。对于具体的监测仪器需

要定义监测方法、量程、合规性、代表性、质量控制、耐用性等进行规定和说

明。还需要对仪器设备说明手册中做具体规定，包括仪器校准、危险物警告和

其他需求。这些用于测量特定空气污染物的环境浓度“参考方法”或“等效方法”

均适用于规定的州或地方空气质量监测系统，但由于方法选择的原因都受到各

自独立条目的约束限制（例如操作范围或温度范围）。

截止到2019年8月1日，SO2参考或等效方法条目35条，其中包括3条手

动和32条自动参考或等效方法。NOx参考或等效方法条目52条，其中包括3

条手动和49条自动参考或等效方法。

其中自动监测等效测试标准EQSA-1086-061和EQSA-0486-060分别对应

Dasibi型号4108紫外荧光二氧化硫分析仪和Thermo公司型号43A，43B，43C，

43C-TLE，43i，43i-TLE，43iQ，43iQTLSO2分析仪）。前者规定可在0-100ppb，

0-200ppb，0-500ppb或0-1000ppb的范围内运行后者对技术方法、操作量程、

温度等作出说明，并形成等效方法。

（2）欧洲。

欧洲联盟2008/50/EC指令中为一套较为复杂的大气颗粒物标准和限值体

系。欧洲联盟允许将自动监测方法作为重量法的等效方法来监测大气颗粒物浓

度，其中欧洲最常用的大气颗粒物自动监测方法为β射线法、微量振荡天平法。

在监测方法上，以重量法作为大气颗粒物浓度监测的参比方法，同时广泛应用

自动监测方法，并形成完善的等效方法认证程序和CF值使用规范。

欧洲联盟2008/50/EC指令的附录VI中规定了各项空气污染物的参考监测

方法。根据2010年空气污染物监测方法的使用情况统计结果，气态污染物的参

考方法被广泛应用，其中，SO2监测中紫外荧光法占89%，NO2监测中化学发光

法占88%以及CO监测中非色散红外光谱法占86%。而针对PM的监测中，采

用参考重量法监测PM10和PM2.5的比例分别为22%和33%，普遍使用的是以

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TEOM和β射线为原理、高时间分辨率的自动监测方法。

2.燃油硫含量检测方法。

燃油硫含量的监测一般采用国际海事组织MEPC规定的检测方法。

（1）国际海事组织MEPC.96(47)号决议：《为确定符合<73/78防污公约>

附则VI要求的燃油取样指南》。

（2）确定符合经修订的MARPOL附则VI的燃油取样导则MEPC.182(59)

根据经修订的MARPOL附则VI相关要求，对燃油取样导则做相应修改。主要

包括：取样方法、取样部位、样品的封存和处理等。

（3）经修订的船上残余燃油硫含量监测导则MEPC.183(59)根据MARPOL

附则VI的相关要求，规定了三年滚动平均值的检测和计算要求。

（二）本标准与国际和国外同类标准的对比情况。

本标准关于监测检测方法选择与国内、IMO标准对照，见表4.1。

表4.1国内外污染物测定方法等效标准

序监测指IMO规定

监测方法标准名称标准编号

号标方法

CO、CO2不分光红外线吸收型分

析仪(NDIR)；HC加热型氢火焰离

《船舶发动机排子化分析仪（HFID）；NO带有

CO、HC、x

气污染物排放限NO/NO转化器的化学发光检测

1NO、PM2GD11-2017

x值及测量方法（中器(CLD)或加热型化学发光检测

国第一、二阶段）》器(HCLD)或带转化器的加热型

化学发光检测器HCLD）；PM采

用称重法

集成不同单元的系统结构（包括

固定污染源烟气

SO和/或NO监测单元和/或烟气

SO、NO、（SO、NO、颗粒2x

22X2x参数监测单元）的烟气排放连续HJ75-2017

PM物）排放连续监测

监测系统CEMS可采用不同技术

技术规范

原理

在用柴油车排气

CO、NO、

2污染物测量方法

3不透光光学原理HJ845-2017

及技术要求（遥感

度

检测法）

环境空气颗粒物（PM和PM）采样器技术要求及检

102.5HJ93-2013

测方法

环境空气颗粒物（PM和PM）连续自动监测系统技

4PM102.5HJ653-2013

术要求及检测方法

环境空气颗粒物（PM和PM）连续自动监测系统安

102.5HJ655-2013

装和验收技术规范

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序监测指IMO规定

监测方法标准名称标准编号

号标方法

环境空气颗粒物（PM）手工监测方法（重量法）技

2.5HJ656-2013

术规范

环境空气颗粒物（PM和PM）连续自动监测系统运

102.5HJ817-2018

行和质控技术规范

固定污染源废气低浓度颗粒物的测定重量法HJ836-2017

HJ/T

固定污染源排气中氮氧化物的测定紫外分光光度法

42-1999

固定污染源排气中氮氧化物的测定盐酸萘乙二胺分HJ/T

光光度法43-1999

环境空气氮氧化物(一氧化氮和二氧化氮)的测定MEPC

NOHJ479-200958/23/Ad

5x盐酸萘乙二胺分光光度法

d.1船用

固定污染源排气氮氧化物的测定