远程监测技术在港口气体污染物监测中的应用研究

陈秋燕，李晓波，李 珂，赵淑媛

(中国船舶重工集团公司第七一一研究所，上海 200082)

1 引言

随着世界经济和国内外贸易的日益繁荣，国际航运业及远洋船舶运输得到了持续发展，但同时也给海洋环境和港口大气造成了污染，为了减少船舶排气对环境大气的污染，世界各国和国际组织相继制定了不同的船舶排放法规[1]，而传统检查方式和执法装备无法满足大量船舶出入港检查的需要，一定程度上制约了我国相关排放法规的落地以及海事部门的有效监管。因此，进行港口监测系统的应用研究，是提升执法效率十分重要的途径[2～4]。

本文主要以青岛港为监测对象，进行嗅探标准站监测设备在港口的试验验证，确定不同影响参数对监测结果的影响，最终明确主要影响参数，为进一步验证提供一定的技术支撑。

2 港口布点位置选择

图1为青岛前湾港港口示意图，经过港区人员介绍，通过现场观察，选取距离航道最近,且船流量较多的青岛前湾港集装箱码头(QQCT)作为具体监测场地，设备布置在港口下风向75号泊位位置，距离航道间距0.28海里。

图1 青岛前湾港示意图

3 港口监测试验

本次试验主要由嗅探监测设备进行气体浓度监测，由气象五参数仪进行监测点环境参数监测，嗅探监测设备主要由分析仪、CO2去除器、微型气泵、迷你空压机、隔膜水泵、仪器供电温控系统、通信模块、压缩空气调节元器件组成，如图2所示，在设备现场组装完成后，进行设备标定及校准；在嗅探监测设备上安装气象五参数仪，用以实时监测环境状态，气象五参数仪见图3。

图2 嗅探监测设备

图3 气象五参数仪

3.2 试验验证及结论

监测设备24 h运行，监测当前环境状态下往来船舶运行过程中空气中NOx、SO2、CO2气体浓度的变化，判断不同影响参数对监测浓度的影响，设备共监测到6艘船舶，表1为监测到的船舶排气浓度处理后数据。

表1 数据汇总

绘制监测船舶的SO2/CO2及NO2/CO2排放浓度比趋势图，由图4可以看出，SO2/CO2实测值与NOx/CO2实测值趋势相同，即SO2/CO2/ NO2浓度增加及减小趋势相同，监测数据符合气体扩散规律，标准监测设备具备初步筛选功能。

图4 S/C比、NOx/CO2趋势

分别进行测试距离、测试夹角、风速等因素对NOx/CO2监测结果的影响分析，绘制不同影响因素与NOx/CO2监测结果趋势曲线(图5)。

图5 测试距离与NOx/CO2测试值关系

从序号1～5号船舶测试结果可以看出， 测试距离、测试夹角与NOx/CO2实测值存在反相关关系，即距离越近、测试夹角越小，NOx/CO2实测值越大，且角度变化对整个测试影响更大，序号6号船舶测试结果存在异常需要进一步分析(图6)。

图6 测试夹角与NOx/CO2测试值关系

图7中序号1～3船舶测试结果可以看出，当测试夹角一定风速越大NOx/CO2实测值将略微减小，这主要由于监测设备与风向夹角较大，风速越大，扩散到监测设备的废气浓度将越少，NOx/CO2实测值将越小。由以上可知，NOx/CO2实测值与监测夹角、监测距离及气体流速依次相关，其中与监测夹角、监测距离反向相关，且与监测夹角相关性最大。

图7 风速与NOx/CO2测试值关系

由于气体在排放过程中会进行大规模扩散，而船舶尾气中NOx、SO2排放数值基本一致，以船舶尾气中NOx、SO2排放比作为基准，用以对比烟气扩散后监测设备监测到的NOx、SO2排放比。

图8表明了不同船舶最终所测试到的NOx/CO2值，从图中可以看出， 扩散不是按照比例进行，NOx/CO2实测值与参考NOx/CO2有较大差距，可能的原因有由于监测设备的方向与风向方向偏向较大、船舶离监测点距离较远以及风速等原因造成，其与测试距离及风向、风速的关系需要测试更多对比性数据以总结其进一步的规律。

图8 不同船舶的NOx/CO2值

4 结论

NOx/CO2实测值与监测夹角、监测距离及气体流速依次相关，其中与监测夹角、监测距离反向相关，且监测夹角对NOx/CO2实测值影响最大，但由于监测数据较少仍需要进一步进行验证，明确最终港口监测结果与各参数间的具体关系[5,6]。