船舶大氣污染物排放監測通用要求

(征求意見稿）

編制說明

標準編制組

2020年1月

一、工作簡況

（一）任務來源

根據《交通運輸部關于下達2016年交通運輸標準化計劃的通知》（交科技

函〔2016〕506號），編制標準《船舶污染物排放監測技術要求大氣污染物》。

標準計劃號為JT2016-59。經多次專家咨詢及主管部門溝通，考慮目前部分監測

技術尚不成熟，將該標準拆分為多個監測技術標準，先期編制多種監測技術的“通

用要求”，以及部分已成熟技術的分標準，后期根據其他監測技術發展成熟情況

再行補充對應的標準。因此，《船舶污染物排放監測技術要求大氣污染物》拆

分為《船舶大氣污染排放監測通用要求》和《船舶大氣污染物船載在線監測系

統使用規程》。本標準為《船舶大氣污染物排放監測通用要求》。

本標準規定了營運船舶大氣污染物的監測項目要求，采樣、操作、質量保

證和結果記錄等的技術要求，以及監測設備的主要性能要求。

本標準適用于中華人民共和國領域和管轄的其他海域內，營運船舶排放大

氣污染物的監測技術要求。

（二）編制單位

本標準主編單位為交通運輸部規劃研究院。

復旦大學、中國船舶重工集團公司第七一一研究所、武漢蓓宇環保科技有

限公司等單位為協作單位參與了標準各章技術內容的研究和制定。

標準編制組人員分工見表1.1。

表1.1標準編制組人員分工情況

編制組

序號所在單位承擔任務

成員

負責標準框架和總體編制工作，具體負

1程金香交通運輸部規劃研究院

責標準第2、3章的編寫

負責標準框架和總體編制工作，具體負

2李悅交通運輸部規劃研究院

責標準第4、5、6、7章的編寫

負責標準框架和總體編制工作，具體負

3支霞輝交通運輸部規劃研究院責標準第1章的編寫，參與第4、5、6、

7、8、9章的編寫

4鄭超蕙交通運輸部規劃研究院參與標準框架設計，負責附錄A編寫

1

5李明君交通運輸部規劃研究院負責第8、9章編寫，參與編制說明編寫

6李慶復旦大學負責第6章的編寫

7徐洪磊交通運輸部規劃研究院負責標準和編制說明總體框架審查

8林晶交通運輸部規劃研究院參與第7章的編寫

9楊孝文交通運輸部規劃研究院參與第5章的編寫

10鮑志遠交通運輸部規劃研究院負責標準格式調整

中國船舶重工集團公司第七一

李曉波參與第章的編寫

11一研究所6

12張永林交通運輸部規劃研究院參與編制說明的編寫

13張寧交通運輸部規劃研究院參與編制說明的編寫

14李俊兵武漢蓓宇環保科技有限公司參與編制說明的編寫

15王穎深圳智人環保科技有限公司參與第5章和編制說明的編寫

（三）編制過程

1.標準立項。

2016年8月，由交通運輸部規劃研究院牽頭，交通運輸部水運科學研究所

和交通運輸部環境保護中心參加，成立《船舶污染物排放監測系列技術標準》

課題組。交通運輸部規劃研究院、交通運輸部水運科學研究所和交通運輸部環

境保護中心負責編制《船舶污染物排放監測技術要求水污染物》草案，交通運

輸部規劃研究院負責起草了《船舶污染物排放監測技術要求大氣污染物》草案，

并簽訂項目任務書。

2.基礎資料收集。

2016年8月~9月，交通運輸部規劃研究院成立了標準編制小組，制定工作

方案和調研計劃。2016年9月~10月，編制組梳理大氣污染監測技術，對大氣

污染排放監測裝備的主要國內生產廠商、有過船舶監測經驗的國內研究機構開

展調研，了解大氣污染監測的技術裝備現狀和船舶監測的主要問題。

3.實地調研與實驗。

標準原計劃針對先采樣后實驗室檢測的傳統監測方式開展研究，后因船舶

污染防治要求、海事執法和行業自我管理的思路等發生了變化，研究內容進行

了調整，擴展為在線自動監測、光學遠程監測、傳感器監測等多種新的監測技

術和研究。編制組按照新的研究思路，收集整理了國內外相關標準法規，開展

2

了多次的部門專題調研，與多地基層海事機構、環境監測部門、船級社、航運

企業、監測設備廠商進行了深入交流。并于2016年10月~11月、2017年2月

~2017年8月、2019年3月在寧波、杭州、上海、天津等地組織了多次的船舶

污染排放監測實驗。

4.標準初稿。

編制組在2016年11月~12月，對第一次船舶排放監測實驗進行了總結和研

討，分析提出船舶大氣污染監測的總體思路，篩選可服務于海事現場執法的監

測技術裝備。2017年2月，編制組組織了第一次專題研討會，邀請了北京理工

大學、清華大學、復旦大學、上海市環境監測中心等有過船舶尾氣檢測和監測

經驗的專家，討論了多種技術用于船舶尾氣監測的可行性。

2017年，編制組根據調研、實驗和專題研討會情況，調整本標準主要內容，

制定標準提綱。在完成了船舶排放監測補充實驗之后，編制組完成了標準初稿

和編制說明。2018年1月，項目組召開了行業內的專家咨詢會，邀請了有豐富

船舶污染監管經驗的海事系統專家，和曾參與過船舶大氣污染監測的交通行業

研究人員，就標準初稿征詢了專家意見。專家建議，將標準條款的編寫不僅考

慮海事執法需要，標準服務對象應擴大為海事、港口、船東、貨主等行業內的

各種主體；重新梳理和調整標準的章節設置；進一步借鑒其它行業監測經驗；

適當增加包含量化指標的條款。在專家咨詢會后，項目組進一步梳理分析了行

業對船舶污染監測的需求，對中國環境監測總站、生態環境部機動車排污監控

中心、大氣污染監測技術裝備廠家、復旦大學等單位開展了補充調研，在上海

開展了光學遠程監測的補充實驗，修改完善了標準初稿和編制說明。

2018年6月底，項目組召開了第二次專家咨詢會，征詢了來自中國環境科

學研究院、上海市環境監測中心、上海港港政管理中心、中國科學院合肥物質

研究院、大連海事大學的五位專家的意見和建議。專家們介紹了類似標準的編

制經驗，指出了相比于固定源和機動車移動源，船舶污染排放監測的研究基礎

較為薄弱，本標準是我國第一部針對船舶排放現場監測的技術標準，可循序漸

進，不宜過于復雜，可通過標準修訂不斷完善，專家們也就部分條款給出了具

體的修改建議。會后，項目組按照兩次會議的專家意見開展內部討論并修改初

3

稿。

2018年11月，對標準的全部條款采用函審的形式第三次征求專家意見。2019

年1月~7月，開展船舶大氣監測的補充調研，開展新型設備的補充實驗，結合

專家意見對標準和編制說明進行修改完善，編制研究報告。

2019年8月，編制組召開第三次專家咨詢會，邀請上海市環境監測中心、

北京理工大學、生態環境部機動車排污監控中心、上海海事局、中國科學院安

徽光學精密機械研究所、交通運輸部天津水運工程科學研究院、中國外運長航

集團有限公司等相關單位的專家對標準再次提出咨詢意見。根據會上專家意見，

結合目前船舶大氣排放監測領域的技術發展，經詢標準主管部門意見，將標準

拆分為多個標準，先期編制多種監測技術的“通用要求”，以及已成熟的在線監測

技術的分標準，后期根據其他技術發展成熟情況補充標準。編制組對相關標準

技術內容進行調整和補充，形成《船舶大氣污染排放監測通用要求》草案。

2019年9月、10月、11月，編制組分別組織三次標準專家咨詢，邀請生態

環境部機動車排污監控中心、北京市環境科學研究院、中國環境科學研究院等

相關專家，對標準進行咨詢，根據專家咨詢意見進行修改完善。

5.標準征求意見稿。

編制組修改完善后形成《船舶大氣污染物排放監測通用要求》（征求意見

稿），啟動公開征求意見。

二、標準編制原則和確定標準主要內容

（一）編制原則

本標準的制訂適應船舶防污染和環境保護的需要，為防治船舶污染提供更

加科學、合理的技術手段。主要采用如下原則：

1.科學性原則：有充分的科學依據，要體現國家關于環境保護的法律、法規

和標準，促進環境效益、經濟效益、社會效益的統一。

2.與有關標準、規范、制度協調配套原則：本標準與排放標準、國內標準與

4

國際標準應相互協調。

3.采用國際標準，與國際標準接軌的原則：標準趨同已成為世界各國標準化

的目標。

（二）確定標準主要內容

我國是世界航運和港口大國，全國擁有水上運輸船舶13.70萬艘，平均每天

有近4000萬噸的貨物、近70萬個集裝箱、290余萬噸油品進出我國港口。船舶

排放的大氣污染物總量十分龐大。根據生態環境部發布的《中國機動車管理年

報（2018年度）》，2017年我國船舶排放SO2、HC、NOx、PM分別為85.3萬

噸、7.9萬噸、134.6萬噸、13.1萬噸。

當前，大氣污染防治問題的重要性被提升到了前所未有的高度，為了打贏

藍天保衛戰，近年來我國大氣污染防治要求日趨嚴格，船舶大氣污染控制領域

相關技術的發展和制度建設也加速推進。交通運輸部于2015年設立了船舶大氣

污染物排放控制區，2018年對控制區方案進行了升級調整，新發布《船舶大氣

排放控制區實施方案》將我國沿海12海里范圍內區域和長江、西江部分內河通

航區域都納入實施范圍。實施方案對控制區范圍內的船舶顆粒物、硫氧化物、

氮氧化物的排放提出細化控制要求。

鑒于我國船舶大氣污染防治的形勢需求，開展船舶大氣污染監測已成為當

務之急。一方面，船舶大氣污染物排放監測是對船舶大氣污染防治工作進行摸

底、監督和考核的必要手段。對于準確摸清我國船舶大氣污染排放的總體情況、

有效減少環境污染事故的發生、為行業環境保護政策、規劃、標準和規范編制

提供科學依據。另一方面，通過實施船舶大氣污染排放監測，可對新一輪《船

舶大氣排放控制區實施方案》的順利實施提供技術支撐，為海事監管提供抓手。

由于船舶污染監測的特殊性，現有的環境監測技術和標準規范尚不能完全

適用，亟需對我國船舶大氣污染物排放監測的技術要求建立標準，以支撐海事

部門科學執法的需要。

5

1.關于適用范圍的說明。

本標準規定了營運船舶大氣污染物的監測項目要求，采樣、操作、質量保

證和結果記錄等的技術要求，以及監測設備的主要性能要求。

本標準適用于營運期間船舶尾氣排放二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、

顆粒物（PM）等大氣污染物的現場監測。

2、關于納入術語的說明

在用船舶的大氣污染物排放監測是一個新興的領域，可借鑒的相關標準極

為有限。因此，在本標準術語部分對正文中出現的監測方式、船舶工況等重要

名詞做了釋義。

（1）監測方式術語

本標準根據目前在用船舶大氣污染物排放監測的技術特點和應用范圍將監

測方式劃分為四類：

①人工現場監測：

利用便攜式設備對燃油質量進行現場檢測的監測方式。主要指由人工方式

將利用便攜式監測設備攜帶到船舶上，對船舶所使用的燃油進行現場檢測的一

種監測方法。本標準所指的便攜式設備主要為船用燃油硫含量快速檢測設備。

②船載在線監測

監測設備安裝于待測船舶，可對船舶排氣實現長期連續取樣檢測的監測方

式。在線監測是環境監測領域的術語，國家環境保護標準《污染物在線監控（監

測）系統數據傳輸標準》（HJ212-2017）中對污染物在線監控（監測）系統定

義如下：由對污染物實施在線自動監控（監測）的儀器設備、數采儀、污染物

排放過程（工況）自動監控設備和監控中心組成。本標準將在線監測的定義引

申至船舶大氣污染物排放監測領域，提出了船載在線監測這一術語。

③遙感監測

監測設備利用光學遙感感應技術實現對船舶排氣在一定距離范圍內監測的

6

方式。遙感檢測是環境監測領域的術語，國家環境保護標準《在用柴油車排氣

污染物測量方法及技術要求（遙感檢測法）》（HJ845-2017）中對遙感檢測法

的定義如下：利用光學原理遠距離感應測量行駛中汽車排氣污染物的方法。本

標準將汽車遙感檢測的定義引申于船舶大氣污染物排放監測領域，提出了遙感

監測這一術語。

④煙羽接觸式監測

監測設備通過直接接觸船舶煙羽對其中的大氣污染物進行測量的一種監測

方式。煙羽接觸式監測來源于英文“Sniffingmethod”一詞，國內有些學者也將

其直譯為“嗅探監測”，其指通過監測設備“聞”船舶煙羽的方式在一定距離

范圍內探測船舶大氣污染物的方式。本標準從其監測原理出發，提出煙羽接觸

式監測這一術語。

（2）船舶工況

船舶的定速（巡航）、機動、錨泊、靠泊作業、靠泊非作業等狀態。船舶

發動機的排放水平與其所處工況有著密切的聯系，不同工況下其排放水平差異

較大。本標準根據船舶的不同狀態，將船舶劃分為定速（巡航）、機動、錨泊、

靠泊作業、靠泊非作業等五種狀態。

（3）煙羽

煙囪中連續排出并隨大氣擴散的外形呈羽狀的煙體。煙羽來源于英文

“Plume”一詞，在環境領域指從煙囪排出的羽狀物煙體。本標準把其含義用中

文進行了表述，提出煙羽這一術語。

（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內的總含硫量。

硫是燃油中的天然組分，在國家標準《船用燃料油》（GB17411-2015）中有硫

含量一詞，但該標準沒有術語章節，因此本標準將燃油硫含量作為術語提出。

（5）海[洋]船

適宜于在海洋區域航行的船。該定義引自GB/T7727.1—2008《船舶通用術

7

語第1部分：綜合》，定義由全國科學技術名詞審定委員會審定公布，因此

本標準將海船作為術語提出。

3.關于監測方法分類的說明。

船舶大氣污染物排放情況的監測監管有四種主要方式，一是對船舶使用的

燃油和發動機情況進行監測，如登船采集燃油樣品進行硫含量等關鍵指標的檢

測；二是利用遙測方法監測船舶大氣污染物排放情況；三是利用船載設備在線

監測船舶的大氣污染物排放。四是通過直接接觸船舶煙羽對其中污染物進行測

量的煙羽接觸式測試方法。

（1）各類監測技術的發展情況。

人工現場檢測：人工現場檢測主要指燃油硫含量檢測。油品硫含量檢測的

主流技術有燃燈法、電解法、紫外熒光法和X射線熒光法。其中，X射線熒光

法是國際普遍認可的燃油硫含量檢測方法。該方法將油品試樣放在X-射線束中，

測定硫的特征X-射線譜線強度，并將累積的譜線強度與預先制備好的標準樣品

的譜線強度相比較，當樣品的硫含量在已知校準標樣范圍內時，可推算出樣品

用質量分數表示的硫含量。MARPOL公約附則VI明確了燃油樣品的實驗室檢驗

程序，并說明檢測應按照《石油產品硫含量測定能量分散X射線熒光法》（ISO

8754-2003）執行，該標準要求設備檢測范圍從0.03%m/m到5.00%m/m。

船載在線監測：船載在線監測（CEMS）是將監測設備安裝在待測船舶，對

船舶排氣的長期連續取樣檢測的技術方法。該方法將氣態污染物探測器、漏電

流式顆粒物傳感器以及其它部件集成，搭建船載在線監測系統，可實現對NOx、

CO2、CO、SO2、O2和顆粒物的實時在線測量。船載CEMS一般安裝于船艙內

部發動機艙位內部，將獲取的數據傳輸到船舶端電腦控制系統，船上輪值人員

可以實時核對煙氣排放情況，針對相關標準要求調整船舶狀態及檢修相關污染

控制單元。通過3G/AIS無線通訊技術和GPS技術，可以實現對船舶煙氣排放信

息的實時采集、記錄和傳輸，同時與獲得訪問權限的外部用戶（監管部門）進

行信息互通，實時有效的對船舶煙氣排放情況進行跟蹤。

遙感監測：船舶大氣遙感監測是一種采用岸基或移動平臺等方式對待測船

8

舶尾氣進行光學感應測量的技術方法。按照技術原理，遙感技術可分為激光雷

達技術、差分吸收光譜技術、傅里葉紅外光譜技術等。遙感技術能夠相對快速

地在離岸數海里以外的眾多船舶中找出污染排放顯著的船舶。盡管相比于燃油

樣本硫含量實驗室檢測，尾氣監測因實施環境更不可控等原因，結果具有更高

的不確定性，還不能作為違規處罰的證據，但這種技術手段對于大范圍、遠距

離篩查可能超標的船舶仍具有明顯的性價比優勢。

煙羽接觸式監測：船舶煙羽接觸式監測是通過直接接觸船舶煙羽對其中污

染物進行測量的一種技術方法。當船舶煙羽進入煙羽接觸式監測設備內部后，

可以被集成在其內部的光學部件或者電化學傳感器感知并測量。煙羽接觸式監

測設備布置方式靈活，可以布置在岸上、橋上，也可以搭載在無人機、巡邏船

等移動平臺上。當搭載在移動平臺上時，煙羽接觸式監測設備可以抵近船舶實

現一對一精確篩查，具有較好的實用性。

（2）各類技術應用情況。

目前，歐洲和美國采用了遙測技術進行船舶排放監測。歐洲海事安全局將

開始以遠程無人機載嗅探器在歐洲水域進行空中監控工作，挪威也宣布即將使

用安裝于無人機的嗅探器作空中監控。嗅探器和DOAS技術在歐美地區的應用

相對廣泛，應用形式包括固定安裝或安裝在飛機、船舶等移動平臺上。

從技術發展與應用情況來看，國外船舶大氣污染物監測技術以嗅探器和光

學遙測技術裝備為主；國內現有監測技術及裝備中，燃油硫含量監測儀、嗅探

器（或微型空氣站）和船載在線監測設備相對成熟，已有一定的成功應用案例；

激光雷達、傅里葉紅外光譜儀和差分光譜儀在船舶大氣污染物排放監測領域的

研究尚處于起步和實驗階段，工程實踐較少。表2.1為各類監測方法的適用條件，

表2.2為相關設備在國內外的應用情況。

9

表2.1各類船舶大氣監測技術適用條件

技術方法測量指標測量方式使用條件

單線測量(15m分辨

激光雷達S、C、N、PM夜間可用，雨雪天無法使用

率)面掃描

單線測量(無分辨

夜間可用，重度霧霾/雨天無法

紅外主要指標均可測率)

使用

面掃描、體掃描

每日傍晚后/霧霾/陰天/雨雪天

紫外-被動S、N等單線測量、面掃描

無法使用

夜間可用，重度霧霾/雨雪天無

紫外-主動S、N等單線測量

法使用

空氣站-固設備在船舶下風向位置，周邊無

主要指標均可測單點

定影響排放源，空氣背景值不高

專業飛手/較靈活的執法船，

空氣站-機

主要指標均可測移動單點風速條件適宜，周邊無影響排放

載-船載

源，空氣背景值不高

表2.2各類監測技術方法應用情況

國家啟動和完成日期應用的技術目標船舶

附近海域和港口

洛杉磯港和長位于港務船和固定站的嗅探器和

2015年10月來往船舶（650

灘港（試點）DOAS

艘）

固定式嗅探器（大貝爾特橋）；進出波羅的海和

丹麥2014年初起

機載嗅探器和DOAS丹麥海域船舶

瑞典哥德堡（先

固定式嗅探器（埃爾夫斯堡）；進出哥德堡港和

期試點后轉為2006年起

機載嗅探器和DOAS瑞典海域船舶

執法）

固定式嗅探器和DOAS（韋德爾、

德國漢堡2014年9月起進出漢堡港船舶

諾伊韋克）

比利時安特衛比利時和荷蘭海

2015~2017年機載嗅探器

普域

鹿特丹港（試嗅探器和光學儀器（DOAS、光學進出鹿特丹港船

2009年9月

點）雷達、紫外相機）舶

涅瓦灣和芬蘭2011年8月和9月、進出涅瓦灣和芬

固定和船載嗅探器

灣（試點）2012年6月和7月蘭灣船舶

2016年（為期9個

遙控駕駛航空器上的嗅探器

漢堡（試點）月的檢測和實證研漢堡港外圍海域

（RPAS）

究）

4.關于監測指標的說明。

監測指標的確定主要從以下三方面進行分析：一是考慮排氣污染物對人體

健康和環境的影響分析，從排放特征來看，SO2、NOx、PM、CO、CO2是船舶

排放的主要污染物，這幾種污染物同時也是社會關注的重點對象。二是參考船

舶發動機的排氣污染物限值標準，即CO、NOx+HC、CH4、PM，對SO2的控制

通過控制船舶使用的燃油硫含量來實現。三是考慮船舶排放控制要求，國際海

10

事組織《MARPOL公約》、《大氣污染防治法》和《船舶大氣污染物排放控制

區實施方案》均對船舶使用的燃油硫含量提出了要求，為監控燃油硫含量，需

要監測SO2、NOx、CO2和CO幾個指標。其中，船舶所使用燃油的硫含量可采

用以下經驗公式計算：

Sfuel%=232×?SO2/?CO2（1）

式中：Sfuel%：船舶所使用燃油的硫含量（%m/m）；

?SO2：船舶尾氣和環境中SO2濃度的差值（nmol/mol）,采用人工現場監測和

船載在線監測方法時環境中SO2濃度取值為0；

?CO2：船舶尾氣和環境中CO2濃度的差值（nmol/mol）,采用人工現場監測

和船載在線監測方法時環境中CO2濃度取值為0。

由上述計算公式可知，對船舶尾氣中CO2濃度進行測試是非常必要的。因

此，船舶排放監測指標包括船舶尾氣排放二氧化硫（SO2）、氮氧化合物（NOX）、

顆粒物（PM）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）。

5.關于設備要求的說明。

（1）船載在線監測。

船舶在線監測的特征與固定污染源在線監測和道路移動源（柴油車等）在

線監測具有很多相似之處，可借鑒其設備要求、采樣要求和操作要求等內容。

但有所區別的是，船舶作業環境具有強顛簸、強海鹽海風腐蝕、高溫、高濕、

電壓不穩等特點，要求船舶在線監測設備具有較好的抗顛簸能力、抗腐蝕能力、

高環境溫度適應能力、高環境濕度適應能力、強機械強度、高度絕緣等。

船載在線監測的量程等技術參數根據國內主流設備的調研情況確定。

（2）燃油硫含量檢測。

船舶燃油硫含量檢測設備，在機械結構方面要具有足夠的機械強度，具備

抗顛簸、防震功能。根據儀器特點要具有相應的輻射防護手段、防電磁干擾能

力和安全防護措施。要求具有較好的環境溫度、濕度適應能力和高續航能力。

11

X射線熒光法可分為能量色散X射線熒光光譜法和波長色散X射線熒光光

譜法，其中能量色散X射線熒光光譜法檢測按照《石油產品硫含量測定能量色

散X射線熒光光譜法》（ISO8754-2003）執行，該標準要求設備檢測范圍為

0.003%（30mg/kg）～5%（50000mg/kg）；波長色散X射線熒光光譜法檢測

按照《石油產品硫含量測定波長分散X射線熒光光譜法》（ISO14596-2007）

執行，該標準要求設備檢測范圍為0.0001%（1mg/kg）～5%（50000mg/kg）。

檢測時間根據國內主流設備的調研情況確定。

（3）遙感監測。

編制組針對船舶大氣污染物光學遙感監測設備進行了廣泛的調研，調研范

圍包括紫外、紅外、激光遙測設備生產商，設備使用方以及相關監管部門。同

時還組織了各種監測設備的現場實驗。根據調研結果和實驗結果在標準第四章

給出了主流船舶大氣污染物遙感監測設備的類型、適用范圍、設備組成、監測

指標、環境條件、測量范圍和其他要求。

標準給出了船舶大氣污染物排放監測設備性能要求，結合實際監測環境的

要求和監測設備本身的特點的對遙感監測裝備的機械強度、適應風速、適應環

境溫度、適應環境濕度、適應壓力、抗顛簸能力進行了規定。

①遙感設備技術指標的確定。

紫外光譜、紅外光譜、激光雷達的最佳測量距離是采取文獻查閱、廠商調

研以及現場實測等方法綜合確定的，重點是依據現場實測試驗。

觀測距離主要與大氣的干擾特性有關，距離越遠，大氣的衰減作用越大。

課題組在上海外高橋港利用紅光譜開展的實地測量試驗表明，距離為2km時，

目標能量衰減約8%，距離為5km時，目標能量約衰減15%。結合理論計算，推

導出理想條件下紅外光譜檢測距離如表2.3所示。綜合考慮超標排放船舶的硫含

量及現場檢測條件下，天氣條件、遮擋等對監測結果的影響，本標準將紅外光

譜的最佳檢測距離設置為≤1.5km。參考紅外光譜，激光雷達的最佳檢測距離也

設置為≤1.5km。由于大氣衰減作用對紫外的影響更大，因此將紫外光譜的最佳

檢測距離設置為≤1km。

12

表2.3不同燃料含硫量檢測距離估算

燃料含硫量(%m/m)尾氣中SO2含量（ppm）檢測距離（km）

1704.72.2

0.5352.31.5

②林格曼黑度儀技術指標的確定。

林格曼煙氣濃度圖是十九世紀法國的林格曼提出的。這種方法是把圖放置

在適當的位置上，使圖上的黑度與煙氣的黑度（或不透光度）相比較，憑視覺

進行評價。本標準引用《固定污染源排放煙氣黑度的測定林格曼煙氣黑度圖法》

（HJT398-2007）中關于黑度的定義：“除全白與全黑分別代表林格曼黑度0級

和5級外，其余4個級別是根據黑色條格占整塊面積的百分數來確定的，黑色

條格的面積占20%為1級，占40%為2級，占60%為3級，占80%為4級”。目

前，林格曼黑度儀的技術發展已經較為成熟，最大觀測距離能夠達到3km。本

標準考慮到現場檢測條件的影響，將最佳觀測距離設置為2km。參考市面上大

多數儀器設備的觀測誤差，取值不大于0.5級。

（4）煙羽接觸式監測。

目前煙羽接觸式監測已經有一些成功的應用案例。例如2019年7月15日，

浦東海事局首次利用無人機查獲在航船舶使用燃油硫含量超標案件。2019年8

月14日，8月20日，浦東海事局又使用無人機查獲兩起在航船舶使用燃油硫含

量超標案件。2019年7月15日至19日，上海海事局聯合交通運輸部天津水運

工程科學研究院利用巡邏艇搭載船舶尾氣遙測儀，在長江上海段南槽航道開展

專項監測工作，對監測結果顯示燃油硫含量超過2%的2艘船執行了登船檢查，

最終查實其違法事實。2019年7月23日，江蘇海事部門通過設置在蘇通大橋橋

基上的船舶尾氣監測系統，發現兩艘航經蘇通大橋水域的海輪尾氣含硫量嚴重

超標。課題組針對船舶煙羽接觸式監測設備進行了廣泛的調研，調研范圍包括

岸基、橋基、無人機載、巡邏船載煙羽接觸式監測設備生產商，設備使用方以

及相關監管部門。同時還組織了各種監測設備的現場實驗。根據調研結果和實

驗結果在標準第八章給出了主流船舶煙羽接觸式監測設備適用范圍、可監測指

標、測量范圍、測量精度、測量誤差等技術指標。

13

標準給出了船舶大氣污染物排放監測設備性能要求，結合實際監測環境的

要求和監測設備本身的特點的對船舶煙羽接觸式監測設備的機械強度、適應風

速、適應環境溫度、適應環境濕度、適應壓力、抗顛簸能力、防水性能進行了

規定。

煙羽接觸式監測設備為被動式遠程監測，只有船舶煙羽擴散至監測設備方

可保證監測效果。根據大氣擴散規律，多數情況下煙羽擴散500m后已接近環境

濃度，因此要求煙羽接觸式監測設備與船舶煙囪距離不超過500m。

煙羽接觸式監測設備能夠適用于使用不同類型的船舶，因此5.4.1、5.4.2、

5.4.4、5.4.5是對所有類型船舶的通用要求。但目前煙羽接觸式監測設備的檢測

限暫不適用于使用柴油的內河船、江海直達船等，設備有待進一步研發，因此

5.4.3提出的要求適用于使用燃料油的海[洋]船。

6.關于質量保證的說明。

質量保證是對整個環境監測過程的全面質量管理，包含了保證環境監測結

果正確可靠地全部活動和措施。質量保證的作用在于將監測數據的誤差控制在

允許范圍內，使其質量滿足完整性、準確性和精密性的要求。本標準質量保證

主要提出了對人員培訓和設備校準和維護方面的要求。

關于人員培訓，本標準提出了：“設備操作人員應經過系統培訓，能熟練掌

握監測采樣方法以及設備原理、使用和維護方法”。《檢驗檢測機構資質認定能

力評價-檢驗檢測機構通用要求》中提出檢驗檢測機構應建立和保持人員培訓程

序，確定人員的教育和培訓目標，明確培訓需求和實施人員培訓。培訓計劃應

與檢驗檢測機構當前和預期的任務相適應。因此，為保證檢測數據的準確性，

設備操作人員應經過系統培訓，熟練掌握監測設備原理、使用和維護方法。

關于設備維護，本標準提出了“根據設備特點對設備進行定期校準和維護”，

同時對人工現場監測設備、船載在線監測設備、遙感監測設備都提出了校準和

維護的要求。《檢驗檢測機構資質認定能力評價-檢驗檢測機構通用要求》提出

檢驗檢測機構應對檢測監測結果，抽樣結果的準確性或有效性有影響或計量溯

源性有要求的設備，包括用于測量環境條件等輔助測量設備有計劃地實施檢定

14

或校準。同時要求，檢驗檢測設備，包括硬件和軟件設備應得到保護，以避免

出現致使檢驗檢測結果失效的調整。因此，船舶大氣污染物排放監測中使用的

在線監測設備和燃油儀均應定期開展校準和維護，以確保檢測結果的準確性。

為了實現遙感監測質量保證，本標準對遙感監測的自動校準和準確度檢查提出

了要求，包括定時自動校準的條件以及準確度檢查的時間間隔等。

三、主要試驗（或驗證）的分析、綜述報告、技術經濟論證及預

期經濟效果

（一）船舶尾氣監測技術的應用情況

船舶大氣污染物排放情況的監測監管有三種主要方式，一是對船舶使用的

燃油和發動機情況進行監管，如登船采集燃油樣品進行硫含量等關鍵指標的檢

測；二是利用光學遙測方法監測船舶大氣污染物排放情況；三是利用煙羽接觸

的方式（嗅探）監測船舶大氣污染物的排放情況；四是利用船載設備在線監測

船舶的大氣污染物排放。

燃油硫含量檢測技術。X射線熒光法是國際普遍認可的燃油硫含量檢測方

法。MARPOL公約附則VI明確了燃油樣品的實驗室檢驗程序，并說明檢測應按

照《石油產品硫含量測定能量分散X射線熒光法》（ISO8754-2003）執行，該

標準要求設備檢測范圍從0.03%m/m到5.00%m/m。目前便捷式燃油快速檢測已

經在歐洲和美國使用，試用效果較好。荷蘭的監管部門（即荷蘭港口國監督）

現正使用一種基于X射線熒光檢測技術的便攜式燃料硫含量分析儀，數分鐘內

就可得到檢測結果。目前得到的快速檢測結果和實驗室分析結果基本一致。雖

然快速檢測設備的檢驗結果還不能作為有法律效力的處罰證據，但該方法既可

以幫助減少進行燃油樣品取樣的數量及相應的成本，又不會削弱監管的效果。

瑞典、美國等其他國家也開始測試這類快速檢測設備，取得了較好的效果。

船舶大氣污染物遙測技術。主要包含激光雷達技術、差分吸收光譜技術、

傅里葉紅外光譜技術等技術方法。瑞典查爾莫斯理工大學研發了一套機載被動

DOAS系統檢測船舶SO2和NO2排放，過去兩年該系統一直搭載固定翼飛機檢

測特定船舶排放口的煙氣情況。在各國的試點和執法應用中發現，遙測技術能

15

夠相對快速地在離岸數海里以外的眾多船舶中找出排放嚴重的船舶。盡管相比

于燃油樣本硫含量實驗室檢測，尾氣監測因實施環境更不可控等原因，結果具

有更高的不確定性，還不能作為違規處罰的證據，但這種技術手段對于大范圍、

遠距離篩查可能超標的船舶仍具有明顯的性價比優勢。目前正在開展一系列研

究，核實監測結果的準確性，盡可能降低不確定性，以期監測結果將來可以作

為法庭證據。

煙羽接觸式監測技術。煙羽接觸式監測是對抽取一定量空氣樣本進行檢測

的技術，在持續檢測大氣環境質量作為背景值時，當過往船舶排放的煙羽經過，

可檢測出空氣樣本中污染物（NOx、SOx和PM等）的濃度相對背景濃度會有所

上升。因此，煙羽接觸式監測技術所用設備類似于傳統的空氣質量監測儀器，

對不同組分可采用不同的檢測技術。當用于船舶污染監測時，主要需探測空氣

中CO2和SO2的濃度變化，當過往船舶的煙羽經過設備探測范圍時，可以發現

CO2和SO2的濃度出現峰值，此時對污染物濃度進行分析計算。比利時自2015

年在安特衛普海域開始了為期3年的機載嗅探項目，重點服務于MARPOL公約

附則VI的監管工作，通過低空飛行方式，駕駛飛機穿過船舶排放的煙羽來獲取

煙羽樣本

船舶大氣污染在線監測技術。船載CEMS系統無需人工登船定期抽查、避

免嗅探器和DOAS技術探測的不準確性及大批人力投入等，同時不受天氣因素

和地理位置的限制等，可以通過衛星和互聯網技術對任何進入特定水域的船舶

進行煙氣排放狀況的數據進行準確核實。目前全球最大的船載CEMS設備供應

商為挪威的VimexAS公司，自2007年開始銷售船載CEMS，目前已經成功安

裝于超過100艘船舶上用于實時監測SO2和CO2濃度，其客戶主要集中于歐洲

和韓國的韓進海運株式會社。另外意大利TecnovaHT也在從事類似的船載

CEMS業務。由于船載CEMS出于起步階段，相關運營情況還無系統分析總結

信息。

（二）船舶大氣污染監測試驗

為深入了解國內外多種船舶大氣污染物排放監測技術及裝備的技術特性、

使用方法和結果特征，標準編制組先后在浙江、上海、天津等地開展監測實驗，

16

為船舶排放監測技術標準的編制提供重要支撐。

1、燃油硫含量檢測試驗。

試驗地點：寧波港梅山港區集裝箱碼頭一期。

試內容驗：船舶靠岸停泊時，由海事人員上船抽取船舶所用燃油（約需0.5

岸停泊），利用快速燃油檢測儀現場檢測燃油硫含量，同時將燃油樣品封存后

送往專業實驗室檢測。

試驗結果：對12條船舶燃油中硫含量進行便攜式設備的現場檢測和實驗室

標準方法的檢測，船舶基本都能依照現行法律法規和政策要求，在航行期間使

用了硫含量不超過3.5%m/m的燃油，在靠港期間使用硫含量不超過0.5%m/m的

燃油，僅發現一條船舶靠港期間違規使用1.5%m/m硫含量的燃油。這一情況與

寧波港日常抽查結果基本相符。實驗中共測試了兩款便攜式船舶燃油檢測儀，

國外進口產品和國內新研發產品各一款。儀器均能在較短時間內（<5分鐘）讀

取燃油中硫含量數據，操作便捷，適宜現場執法監管中使用。對比快速檢測數

據和實驗室檢測數據，現場快速檢測結果的偏差總體在20%以內（對比結果見

圖4-3所示），雖然就單個數據點而言仍有較大的不確定性，但在考慮了一定的

檢測容差范圍的前提下，可以用于現場執法使用。

2、煙羽接觸式監測試驗

試驗地點：寧波港梅山港區集裝箱碼頭一期。

試內容驗：在碼頭前沿的橋吊高層（約40-50米高度）、碼頭作業面后側燈

柱（約3-5米高度）和堆場燈柱上分別安裝微型空氣站，設備安裝后自動24小

時連續運行。同時在碼頭作業面后側安裝一套國標法空氣站，作為比對的基準。

試驗結果：試驗中共測試了兩款煙羽接觸監測設備，一部分參考城市大氣

環境網格化監測布點辦法，安裝在碼頭前沿（橋吊后）離地約2~3米高處，一

部分安裝在橋吊高處（離地約40m，近船舶排氣口）。對比安裝于不同位置的

微型站監測數據發現，除船舶外的其他污染源（如港內運輸車輛）幾乎沒有SO2

排放，其監測到的主要污染物類型是顆粒物和氮氧化物，因此將SO2作為船舶

的特征排放污染物具有可行性。近船舶排氣口檢測到的SO2濃度明顯高于城市

區，說明在非燃煤型東南沿海城市，船舶排放很可能是SO2主要排放源之一，

因此將近船舶排氣口的SO2作為船舶污染排放行為的指示指標具有可行性。

17

3、光學遙測試驗

試驗地點：上海港浦東集裝箱有限公司碼頭

試驗內容：固定于碼頭后方一定高度（5樓）的光學遙測設備（DOAS）對

碼頭方向的環境空氣進行橫向和縱向的掃描，測試設備對于船舶煙氣的識別程

度。

試驗結果：在遠處對特定范圍的大氣環境進行掃描，并通過配套的攝像頭

確定每次測量的中點位置。實結果顯示，該區域空氣中的NO2濃度總體高于SO2

濃度，設備能夠識別出局部的高濃度區，證明了該技術用于船舶大氣污染排放

監管的可行性。考慮到設備操作環境的穩定和接電方便等因素，實驗中設備布

放于浦東海事局辦公大樓，距離碼頭前沿約1.3km，且有吊機等機械遮擋，一定

程度影響了測量效果。

4、船載設備監測試驗

測試船舶：散貨船為鴻德77號（HD77），干貨船為安強7號（AQ7）。

試驗內容：通過搭建船舶煙氣排放測試系統，對每艘貨運船舶正常運輸的

完整航段進行在線監測與采樣。船舶煙氣排放測試系統（圖4-16）主要由煙氣

稀釋系統、煙氣分析儀、顆粒物采樣器和在線監測設備等組成。每次采樣期間，

使用帶皮托管的便攜式煙氣分析儀（Testo-350，電化學原理）在線測量煙氣的壓

力、溫度和流速，并測量常規氣體參數NO、NO2、SO2、CO、CO2和O2。

試驗結果：不同發動機轉速下的氣態污染物（CO、SO2、NOx、VOCs）和

顆粒物（PM）排放因子與實際燃燒條件（燃燒效率、煙氣溫度和過氧系數）密

切相關。發動機在中等轉速下燃燒效率最高，NOx排放強度最大，CO和VOCs

排放強度最小；顆粒物排放因子隨發動機轉速增加而增加，高溫缺氧的條件有

利于顆粒物中碳煙的形成。發動機燃料不同，各污染物排放因子差異顯著。除

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

于DO。

（三）各類監測技術對比分析

根據相關研究、設備應用以及試驗驗證表明，激光雷達、傅里葉紅外光譜、

主動式差分吸收光譜、被動式差分吸收光譜、便攜式多氣體測定技術本身較為

18

成熟，但我國在遠距離船舶排放遙測領域的應用尚不成熟，設備應用模式、精

確度、檢出線等仍有待進一步探索。燃油硫含量檢測技術、船載在線監測技術

在船舶排放監測領域的應用相對成熟。主要分析結論如下：

1、根據現有我國船舶大氣污染排放特征，考慮未來環境保護需求的發展變

化，建議將船用燃油中硫含量檢測、船舶尾氣中SO2、CO2、NOx、PM10、PM2.5

的排放濃度作為船舶大氣污染物監測指標。

2、油品硫含量檢測的主流技術有燃燈法、電解法、紫外熒光法和X射線熒

光法，推薦使用X射線熒光法。

3、船舶大氣污染物監測裝備主要有激光雷達、傅里葉紅外光譜儀、差分光

譜儀、煙羽接觸式監測、便攜式多氣體檢測儀、燃油硫含量監測儀、船載在線

監測設備等。

4、國外船舶大氣污染物監測技術裝備（尤其是煙羽監測和光學遙測技術）

已在試點試用，國內現有監測技術裝備應用于船舶大氣污染物監測的研究尚處

于起步和實驗階段，其工程應用都面臨著一些共性問題，具體工程實踐較少，

近期較難形成統一的技術標準流程和操作要求。

5、船載在線監測技術相對成熟，已在大量船舶上有長期成功應用案例，因

此可以形成監測技術標準流程和操作要求。

四、與國際、國外先進標準的對比情況

（一）國際、國外同類標準的制定情況

1.大氣污染物監測標準。

船舶大氣污染物排放監測總體技術要求主要參考美國和歐洲相關環境空氣

監測指定參考方法和等效方法。

（1）美國。

美國環境保護署（EPA）特定空氣污染物大氣濃度依據聯邦法規第53部分，

標題40（40CFR第53部分）被稱為“參考方法”或“等效方法”，對環境空氣手動、

19

自動監測和裝備方法性能指標、性能指標的定義和測試方法、測試環境的要求。

其中，大氣污染物監測指標包括SO2、CO、O3、NO2和PM。對大氣空氣質

量進行監控通常要求使用指定的參考方法或等效方法。對于具體的監測儀器需

要定義監測方法、量程、合規性、代表性、質量控制、耐用性等進行規定和說

明。還需要對儀器設備說明手冊中做具體規定，包括儀器校準、危險物警告和

其他需求。這些用于測量特定空氣污染物的環境濃度“參考方法”或“等效方法”

均適用于規定的州或地方空氣質量監測系統，但由于方法選擇的原因都受到各

自獨立條目的約束限制（例如操作范圍或溫度范圍）。

截止到2019年8月1日，SO2參考或等效方法條目35條，其中包括3條手

動和32條自動參考或等效方法。NOx參考或等效方法條目52條，其中包括3

條手動和49條自動參考或等效方法。

其中自動監測等效測試標準EQSA-1086-061和EQSA-0486-060分別對應

Dasibi型號4108紫外熒光二氧化硫分析儀和Thermo公司型號43A，43B，43C，

43C-TLE，43i，43i-TLE，43iQ，43iQTLSO2分析儀）。前者規定可在0-100ppb，

0-200ppb，0-500ppb或0-1000ppb的范圍內運行后者對技術方法、操作量程、

溫度等作出說明，并形成等效方法。

（2）歐洲。

歐洲聯盟2008/50/EC指令中為一套較為復雜的大氣顆粒物標準和限值體

系。歐洲聯盟允許將自動監測方法作為重量法的等效方法來監測大氣顆粒物濃

度，其中歐洲最常用的大氣顆粒物自動監測方法為β射線法、微量振蕩天平法。

在監測方法上，以重量法作為大氣顆粒物濃度監測的參比方法，同時廣泛應用

自動監測方法，并形成完善的等效方法認證程序和CF值使用規范。

歐洲聯盟2008/50/EC指令的附錄VI中規定了各項空氣污染物的參考監測

方法。根據2010年空氣污染物監測方法的使用情況統計結果，氣態污染物的參

考方法被廣泛應用，其中，SO2監測中紫外熒光法占89%，NO2監測中化學發光

法占88%以及CO監測中非色散紅外光譜法占86%。而針對PM的監測中，采

用參考重量法監測PM10和PM2.5的比例分別為22%和33%，普遍使用的是以

20

TEOM和β射線為原理、高時間分辨率的自動監測方法。

2.燃油硫含量檢測方法。

燃油硫含量的監測一般采用國際海事組織MEPC規定的檢測方法。

（1）國際海事組織MEPC.96(47)號決議：《為確定符合<73/78防污公約>

附則VI要求的燃油取樣指南》。

（2）確定符合經修訂的MARPOL附則VI的燃油取樣導則MEPC.182(59)

根據經修訂的MARPOL附則VI相關要求，對燃油取樣導則做相應修改。主要

包括：取樣方法、取樣部位、樣品的封存和處理等。

（3）經修訂的船上殘余燃油硫含量監測導則MEPC.183(59)根據MARPOL

附則VI的相關要求，規定了三年滾動平均值的檢測和計算要求。

（二）本標準與國際和國外同類標準的對比情況。

本標準關于監測檢測方法選擇與國內、IMO標準對照，見表4.1。

表4.1國內外污染物測定方法等效標準

序監測指IMO規定

監測方法標準名稱標準編號

號標方法

CO、CO2不分光紅外線吸收型分

析儀(NDIR)；HC加熱型氫火焰離

《船舶發動機排子化分析儀（HFID）；NO帶有

CO、HC、x

氣污染物排放限NO/NO轉化器的化學發光檢測

1NO、PM2GD11-2017

x值及測量方法（中器(CLD)或加熱型化學發光檢測

國第一、二階段）》器(HCLD)或帶轉化器的加熱型

化學發光檢測器HCLD）；PM采

用稱重法

集成不同單元的系統結構（包括

固定污染源煙氣

SO和/或NO監測單元和/或煙氣

SO、NO、（SO、NO、顆粒2x

22X2x參數監測單元）的煙氣排放連續HJ75-2017

PM物）排放連續監測

監測系統CEMS可采用不同技術

技術規范

原理

在用柴油車排氣

CO、NO、

2污染物測量方法

3不透光光學原理HJ845-2017

及技術要求（遙感

度

檢測法）

環境空氣顆粒物（PM和PM）采樣器技術要求及檢

102.5HJ93-2013

測方法

環境空氣顆粒物（PM和PM）連續自動監測系統技

4PM102.5HJ653-2013

術要求及檢測方法

環境空氣顆粒物（PM和PM）連續自動監測系統安

102.5HJ655-2013

裝和驗收技術規范

21

序監測指IMO規定

監測方法標準名稱標準編號

號標方法

環境空氣顆粒物（PM）手工監測方法（重量法）技

2.5HJ656-2013

術規范

環境空氣顆粒物（PM和PM）連續自動監測系統運

102.5HJ817-2018

行和質控技術規范

固定污染源廢氣低濃度顆粒物的測定重量法HJ836-2017

HJ/T

固定污染源排氣中氮氧化物的測定紫外分光光度法

42-1999

固定污染源排氣中氮氧化物的測定鹽酸萘乙二胺分HJ/T

光光度法43-1999

環境空氣氮氧化物(一氧化氮和二氧化氮)的測定MEPC

NOHJ479-200958/23/Ad

5x鹽酸萘乙二胺分光光度法

d.1船用

固定污染源排氣氮氧化物的測定