船舶废气检测是控制船舶大气污染、保障海洋生态环境的重要手段，其方法需兼顾准确性、实时性与法规符合性，当前主流检测技术可分为在线监测法、便携式检测法与实验室分析法三大类，具体应用需根据检测场景（如港口监督、船舶自检、科研监测）选择合适方案。
在线监测法
在线监测法通过在船舶发动机排气管道安装固定监测设备，实现废气成分的实时连续监测，主要用于船舶运行过程中的动态数据采集，符合国际海事组织（IMO）的《国际防止船舶造成污染公约》（MARPOL）附则VI要求。
直接抽取式分析法
该方法通过采样探头抽取排气样本，经预处理（除尘、除湿、降温）后进入分析仪器，常用技术包括：
- 非分散红外法（NDIR）：用于检测CO₂、CO、NO等非对称分子气体，通过红外吸收特征峰浓度，响应时间短（约10-30秒），适用于船舶低负荷运行监测。
- 化学发光法（CLD）：针对NOx检测，利用NO与O₃反应产生化学发光的原理，检测精度高（可达ppb级），但需定期校准O₃发生器。
- 紫外差分吸收光谱法（DOAS）：通过紫外光波段吸收光谱分析SO₂、NO₂等气体，抗干扰能力强，可同时监测多种组分，适用于高硫燃油排放监测。
稀释法
将抽取的废气用洁净空气稀释（稀释比通常为10:1至100:1），降低水汽与颗粒物对传感器的影响，再通过电化学传感器或NDIR检测，适用于高湿度、高颗粒物浓度的船舶主发动机排气。
在线监测系统组成
典型系统包括采样单元（探头、加热管线）、预处理单元（过滤器、冷凝器）、分析单元（NDIR/CLD/DOAS仪器）、数据采集与传输模块，数据实时上传至船舶电子记录装置（ERD）或港口监管平台。
便携式检测法
便携式设备适用于船舶停港期间的突击检查、故障诊断或临时监测，具有操作灵活、无需安装的特点。
便携式烟气分析仪
采用电化学传感器或NDIR技术，可检测O₂、CO、NOx、SO₂、CO₂等参数，内置锂电池与数据存储功能，重量通常为5-15kg，手持式设备可通过采样枪直接插入排气管，30秒内显示实时数据，误差范围≤±5%。
红外热像仪辅助检测
通过红外成像技术可视化排气温度分布，辅助判断发动机燃烧效率（如异常高温可能指示燃烧不充分），结合气体分析仪可综合评估废气排放特性。
无人机搭载检测
近年来，无人机搭载微型传感器（如PID光离子化检测器、激光散射颗粒物传感器）用于船舶烟囱排放监测，可规避高空作业风险，同时实现多船快速筛查，适用于大型港口的集中监管。
实验室分析法
实验室分析法通过采集废气样本，在实验室条件下进行高精度分析，适用于仲裁检测、科研研究或法规符合性验证。
采样方法
- 全流稀释法：将全部废气用洁净空气稀释，采集稀释后气体至气袋（如Tedlar袋）或吸附管，避免活性成分吸附损失，适用于颗粒物与VOCs检测。
- 部分流法：抽取部分废气经滤膜（颗粒物）或吸收液（SO₂、NOx）采集，适用于特定组分浓缩分析。
分析技术
| 检测对象 | 实验室方法 | 检测限 | 特点 |
|----------------|--------------------------|--------------|--------------------------|
| 颗粒物（PM） | 重量法（滤膜称重） | 0.1 mg/m³ | 操作简单，作为基准方法 |
| SO₂ | 碘量法/离子色谱法 | 1 mg/m³ | 抗干扰能力强，适用于高浓度 |
| NOx | 化学发光法/盐酸萘乙二胺法| 0.5 mg/m³ | 高精度，需预处理 |
| 多环芳烃（PAHs）| 气相色谱-质谱联用（GC-MS）| 0.01 ng/m³ | 可识别多种组分，定性定量 |
| 重金属（如Pb） | 电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）| 0.001 μg/m³ | 灵敏度极高，适用于痕量分析 |
检测流程与质量控制
船舶废气检测需遵循标准化流程：
- 前准备：校准仪器（零点与量程校准）、检查采样系统气密性；
- 采样：根据发动机负荷（如100%、50%、25%负荷）多点采样，记录工况参数；
- 分析：实时记录或实验室分析，确保数据可追溯；
- 报告：依据MARPOL附则VI或国家标准（如GB 15097-2025）评估排放限值。
相关问答FAQs
Q1：船舶废气检测中，如何选择在线监测与便携式设备的适用场景？
A1：在线监测适用于船舶长期运行监控，需满足MARPOL法规对连续监测系统的要求（如NOx排放指数实时记录），适用于大型商船；便携式设备则适用于港口监督检查、船舶故障排查或短期监测，无需复杂安装，适合中小型船舶或突发性检测场景。
Q2：实验室分析法与在线监测法相比，优势与局限性是什么？
A2：优势：实验室分析法检测精度高（可达ppb级），可分析复杂组分（如PAHs、重金属），适用于仲裁检测与科研；局限性：耗时较长（采样至分析需数小时至数天），无法实现实时监测，且采样过程可能引入误差（如吸附损失），在线监测法则实时性强、操作便捷，但检测精度受传感器寿命与环境影响较大,需定期维护校准。
