1.目的及意义

1.1研究目的及意义

近年来，港口作为区域经济增长极的作用日趋明显，业已构成世界经济的重要基石。据国家统计局数据显示，2017年我国在世界十大港口中占据了七席，全国沿海主要规模以上港口拥有码头泊位6209个，其中万吨级泊位1913个，全年完成货物吞吐量865464万吨。随着国际经济形势和世界贸易的不断发展，靠港船舶数量的增加也不断促进着航运业的繁荣。但是船舶发动机功率普遍较大，加之船舶普遍采用油品质量较差、高硫含量的重油，船舶排放仍然相当巨大。此外，由于我国港口规模大，相比于机动车和非道路移动机械而言，靠港船舶吨位大、数量多，使得船舶大气污染物排放问题相对而言较为严重。这不仅会影响到沿海沿河地区，也会向内陆延伸，进而对较大范围地区的环境带来破坏，因此绿色港口建设迫在眉睫。

2015年交通运输部印发《船舶与港口污染防治专项行动实施方案（2015-2020年）》及《珠三角、长三角、环渤海（京津冀）水域船舶排放控制区实施方案的通知》，强调依法推进船舶与港口污染防治工作，通过设立船舶大气污染物排放控制区，控制我国船舶硫氧化物、氮氧化物和颗粒物排放，改善我国沿海和沿河区域特别是港口城市的环境空气质量，为全面控制船舶大气污染奠定基础。

船舶排放的物质主要包括气态和颗粒态一次污染物，例如二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）、黑碳（BC）、一氧化碳（CO）、挥发性有机物（VOC）、二氧化碳（CO₂）和氨，及在高浓度烟气中经快速反应过程形成的二次细颗粒物。而绝大部分远洋船使用大型压燃式发动机，且大部分船舶没有加装尾气后处理装置，尾气中PM、BC、SOx和 NOx等污染物的排放量很高。基于此，为进一步控制船舶大气污染，就必须先测算靠港船舶大气污染物排放清单，掌握其作用规律和不利影响。因此，近年来，相关领域的研究成为了一个热点。

1.2国内外研究现状

国外相关学者的研究起步较早，2009年，Jalkane^[1]等学者通过船舶自动识别系统（Automatic Identification System，简称AIS）建立排放模型，该模型利用AIS 获得的船舶瞬时速度信息及根据船舶行驶阻力计算出船舶的瞬时功率，结合船舶发动机的详细技术参数，并考虑波浪对燃料消耗和大气污染物排放的影响，估算出船舶NOx、SOx、CO2、PM和CO的排放量。Tichavska^[2]等学者建立了港口-城市界限下的船舶废气排放模型，基于 AIS 数据分船舶类型及工况分析了2011 年拉斯帕尔马斯港的船舶排放数据。Winther^[3]等学者主要是基于卫星AIS数据、船舶发动机功率函数和技术分层排放因子，提出了对于2012年北极船舶的详细BC、NOx、SO2的排放清单。

而船舶排放是我国区域大气污染源排放清单中重要但长期缺失的一部分，虽然我国对于船舶排放清单的研究还不尽全面，尤其是在本土化排放因子的测算研究方面；但针对区域省市、局部港口的靠港船舶也形成了一定的大气污染物排放清单测算研究格局。

在测算方法研究方面，顾建^[4]等人采用船舶交通排放估算模型（Ship Traffic Emission Assessment Model，简称STEAM模型），结合AIS数据库信息，考虑国内船舶发动机研究不足无法定量分析波浪阻力对发动机排放的影响，建立基于船舶发动机功率的排放清单计算方法。其方法主要是结合船舶档案数据库提供的船舶主副机额定功率、设计航速等信息，根据不同工况条件下主副机额定功率与负载因子、排放因子、燃油修正因子、减排控制因子的参数，基于STEAM 模型计算船舶在给定时空的排放清单，并重点使用AIS确保港区船舶活动量数据的准确性。朱倩茹^[5]等人建立了一套采用动力计算法、以AIS数据为基础、利用船舶逐条动态上报信息自下而上式地编制船舶大气污染物排放清单的方法，尤其是针对AIS静态信息不足以支撑排放量计算的实际情况提出了一种通过构建关联属性库来补齐缺失数据的方法。主要是利用多个现有数据库进行多源数据匹配对缺失数据进行直接补充，而后识别无法直接匹配的船舶采用回归模拟结果推算的方法进行间接补充。此方法还根据所建立数据库对每条动态信息对应的污染物排放量的经纬度和时间进行标记，以获取网格化排放清单，实现精细化统计，明确船舶大气污染物的时空分布特征。

在区域省市研究方面，姚鑫^[6]等学者基于船舶自识别系统( Automatic Identification System，AIS)的数据中包含的船舶尺度数据计算各类船型的发动机功率，并结合排放因子，建立针对不同船型的船舶排放计算模型，并运用基于 AIS 数据的模型计算船舶排放清单及排放分担率，对船舶排放的空间分布进行分析。并以实例分析，对2010年航经长江口水域的船舶进行排放清单的估算，计算NOx、PM₁₀、PM_2.5和SOx等大气污染物的排放量。徐文文^[7]等学者以船舶AIS信息以及签证、过闸信息为基础，采用基于船舶引擎功率的估算方法，建立江苏省内河船舶大气污染物排放清单。叶斯琪^[8]等学者分别采用基于船舶引擎功率和耗油量的排放因子法，估算了广东省地区2010年的船舶排放清单，并选取客货运输吞吐量、航道通航能力因子和港口地理坐标等数据作为权重因子，研究了该地区各类船舶排放的时空分布特征。杨静^[9]等学者以劳氏船级社数据库以及船舶自动识别系统为基础，收集整理深圳市各主要船舶类型及其活动水平的本地化参数，使用基于引擎功率和燃料消耗量的排放因子法，估算深圳市2010年船舶排放清单，并利用船舶AIS活动轨迹建立1 km × 1 km空间分配因子和时间特征谱。