航运业是世界经济发展中重要的基础性和服务性行业。然而，随着航运贸易量增速，同时不得不重视起来的是航运业带来的环境污染问题。这其中，就涉及到由船舶产生的气体污染物已成为世界大气污染的主要源头之一，所以船舶废气检测尤为重要。

船舶对大气污染的主要来源是船用柴油发动机燃烧，主要气体污染物有氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、颗粒物(PM)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)。2020年，对航运业来说是史上最严减排措施元年。除了 MARPOL 公约附则四和 NOx Technical Code 技术章程中对 NOx 的排放限值规定外，同年3月开始全面强制实施 IMO 2020 限硫令。

船舶尾气排放带来的危害

海洋环境是我们人类赖以生存和发展的基础，船舶作为海洋交通的基础，在营运的过程中就必然且不可避免地造成海洋环境污染，以至于损害海洋生物资源，并且也危及到了人类的健康。海洋污染破坏了海水的使用素质，也对海洋环境的舒适程度造成了有害影响。

船舶排气中的二氧化碳对大气环境产生温室效应，氟利昂导致破坏大气层，使得有害的紫外线到达地面，对人类皮肤造成伤害；船舶尾气中的SO2会形成酸雨，NO还会被臭氧氧化成剧毒的NO2，不仅仅对环境造成破坏，对人体也有极大的伤害，氮氧化物会形成光化学烟雾的物质等等。船舶的有害气体排放的危害是巨大的，不容小视。

根据NRDC对过去5年国内主要城市污染物排放情况的研究，在长三角和珠三角等主要港口区域，船舶尾气排放占当地NOx排放总量的9%-37%，以及SO2排放总量的7%-59%，而上海、香港等城市繁忙港口NOx排放占总体比例尤为突出。

据交通运输部水运科学研究院研究员彭传圣介绍，NOx既是臭氧的前体物，也会导致PM2.5的生成，臭氧更是已经成为我国许多城市夏季的首要污染物。以2015年夏季为例，船舶尾气排放导致香港和深圳PM2.5浓度分别增加了6微克/立方米和4微克/立方米，上海、广州和嘉兴PM2.5浓度分别增加了2微克/立方米以上。另外，船舶排放的废气不仅影响到沿海地区，其影响也能够扩大至几百公里以外的内陆地区。

为降低港口区域船舶污染物排放量，2016年我国实施国内船舶排放控制区(DECA)法规以及船用发动机排放标准，在我国长三角、珠三角、长江干线等沿海以及内河区域逐步实施更加严格的排放管控，对我国船舶NOx、硫氧化物以及颗粒物排放做出限制，同时也开始在港口区域广泛推广靠港船舶使用岸电。数据显示，法规生效后，大型港口城市的SO2浓度水平出现了大幅下降，降幅达到26%-52%，但与之相比，NOx排放量下降却并不显著。

报告分析指出，我国目前在役的内河船舶中，有70%以上船舶是在国家颁布船舶空气污染相关法规前投入使用，部分内河船舶排标准放较现有合法运营卡车的最宽松排放标准还要宽松，即使如此，内河航道也并未对老旧船舶进行航行限制。同时，目前国家使用的船用发动机排气污染物排放标准，远低于国内卡车以及非道路设备的最新标准，新船以及在役船舶的尾气排放标准亚需收紧。

船舶尾气污染的检测方法

由于不同硫份含量的柴油之间存在较大的价格差异，如果没有有效的监管方法，期望船主自觉使用更高成本的低硫柴油并不现实，因此，海事部门需实地检查船舶是否使用低硫油。

过去，监管部门对于船舶尾气污染物排放量的检测方式，大多是采取登船取样、送检第三方或者使用快检仪检测。存在检测效率低、在航船舶检测困难、目标随机性较大等缺点，一定程度上制约了监管部门执法效果。1.人工登船，检查航海日志中的换油记录、抽取油样进行检测等，并将数据纳入统一的数据分析系统，通过分析划定重点监控船舶，但这样的抽检带有盲目性和滞后性，检查效率不高。2.使用船用燃油硫含量快速检测仪进行检测，相对来说效率有所提升，但是依然需要登船进行现场测定，每次都需要出动大批人马，工作流程也比较复杂。

无人机尾气检测相对于传统人工检测优势：

更高效：相比传统的登船检查方法，无人机搭载无需登船，就能实现快速远程在线监测。平均仅需3分钟，即可在软件中预测出每艘船的燃油硫含量，从而让进一步的登船抽 检更有针对性，提高工作效率、减少工作量。

更精准：同样是嗅探法，定点嗅探法需要靠风将尾气吹至监测点位方能有效，被测船舶只能位于上风向，且受风速限制过多，风速过小则因扩散不远而“嗅”不到尾气，而风速过大 则因尾气稀释过度而“嗅”不出尾气。相比之下，无人机可以主动追踪和近距离接触船舶尾气，不存在“嗅”不到或“嗅不出的情况，加上科学的反推算法，让监测结果更精准。

应用范围更广：传统的登船检查方法，仅能在船舶靠港停泊时登船检查，定点嗅探方法也因风速风向的限制，只适合于船舶必经的狭长航道附近的岸、桥、灯塔等靠近航道的位置。而无人机嗅探可以不受风力和位置约束，除了可在港口附近作业，也适合大江大河等开阔海 域的巡航式检查，例如船舶排放控制区边界附近。

“无人机+传感器”监测船舶尾气方案

无人机搭载大气移动监测系统，配合实时数据分析软件，即形成一套完整的尾气监测方案：飞手在河岸或巡航船上操作无人机，在视距内飞行至船舶排气烟羽附近（下风区），快速进行尾气污染物测定，同时，利用科学先进的数据算法进行硫碳比实时计算，并在软件中呈现出该船舶燃油的硫含量预估值，从而帮助监管机构完成快速、准确、远程 的初步筛查工作。

无人机搭载传感器无需登船，就能实现快速远程在线监测。平均仅需3分钟，即可在软件中预测出每艘船的燃油硫含量，从而让进一步的登船检查更有针对性，提高工作效率、减少工作量。无人机嗅探灵活机动，可以主动追踪和近距离接触船舶尾气，不存在“嗅”不到或“嗅”不出的情况，加上灵嗅科学的反推算法，让监测结果更精准。无人机嗅探可以不受风力和位置约束，除了可在港口附近作业，也适合大江大河等开阔海域的巡航式检查，例如船舶排放控制区边界附近。

与常规环境监测不同，船舶尾气中常含有高浓度SO2、NOx、VOCs以及CO2，而电化学传感器对高浓度组合气体存在较为明显的交叉敏感现象，因此需要利用机器学习算法对交叉敏感进行补偿，才能得到较为可靠的硫含量测算数据。无人机作业时，可先在无排放的空气中进行测定，获取相应气体组分的背景浓度值。接着，无人机飞至船舶尾气烟羽下方，保持定距跟随1分钟左右，即可在地面端软件查看该船舶实时的硫含量预估值。与此同时，地面端软件支持远程部署，指挥大厅也可实时看到无人机航拍画面与监测数据。

无人机搭载英国Alphasense传感器检测SO2、NOx、VOCs以及CO2气体浓度，PPb级别高精度气体传感器NO-B4、NO2-B43F、SO2-B4、MINIR、PID-AH5参数如下：

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