基于船舶实时排放和烟羽在线监测的燃油硫含量识别方法研究

船用燃油超标识别方法的建立和技术发展是进行船舶排放控制区(Domestic Emission Control Areas,DECA)政策执行的重要保障.本研究建立了基于船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据的船舶排放实时计算模型和岸基环境观测相结合的技术方法,选取上海吴淞口航道水域开展实地外场观测实验,实现了对观测船只排放烟羽中SO2和 NO2浓度的在线观测和对燃油硫含量(Fuel Sulfur Content,FSC)进行同步识别和反算.观测期间,通过差分吸收光谱(Differential Optical Absorption Spectroscopy,DOAS)技术共捕捉到1505艘次船舶的烟羽.经过观测截面的船舶总吨位为30～14308 t,船舶排放烟羽浓度峰值的平均持续时间为3～10 min.受船舶烟羽影响期间,SO2和NO2的浓度增量分别在0.03～35.51 ppb和0.02～39.26 ppb之间,实时排放模型估算出SO2和NO2的排放强度分别为1.32～28.06 g? min-1和2.89～123.80 g·min-1.结合在线观测和实时排放模型基于硫氮比对船用燃油硫含量进行反算识别,并与实测燃油硫含量数据样本进行对比验证,结果表明,实际燃油硫含量在0.05％以上时,反算硫含量数值误差在10％以内.本研究可为船舶燃油超标识别提供新的技术思路,并为船舶排放控制区政策落实提供科学基础.