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船舶涂料中有毒有害物质的管理和控制

来源:中国船级社 作者:龚晅威 时间:2018-05-11 点击:
导读:介绍了国际公约和国内法规对船舶涂料有毒有害物质的管理和控制要求,分析了船舶涂料行业执行这些要求的要点和难点,为船舶涂料生产企业的有毒有害物质管理和控制提供了解决思路。
近年来随着人们环保意识的不断提升,国际社会对造船工业( 包括制造、营运、维修、拆解的全过程)有毒有害物质的排放越来越重视。造船和航运业是个高度国际化的行业,这就要求船舶行业以及船舶配套行业的技术标准也必须高度的国际化。国际海事组织( IMO) 是负责处理国际海运技术、专业问题的联合国专门机构,制定和维护了一系列国际公约和技术标准。目前国际国内对于航运和造船行业的法规和技术要求,其核心都是源于IMO 的要求。早在20 世纪90 年代, IMO 就开始关注船舶涂料中的有毒有害物质。
 
1 绿色通行证Green Passport[1]
IMO 在2003 年12 月通过了IMO A962 ( 23 )Guidelines on Ship Recycling,引入了“Green Passport”的概念,其目的在于最大程度减少新造船舶及其设备在建造过程中使用有毒有害物质。Green Passport 是一份船舶及其设备和系统在建造时使用的已知潜在有害物质信息的文件,船舶在其整个营运期应持有该文件。船舶涂料被列入了需重点关注的7 类物质之一,要求在Green Passport 中列明所在位置及其数量/体积。Green Passport 并未规定各类有毒有害物质的限量值,只列出了需关注和列明含量的有毒有害物质清单,对于船舶涂料而言涉及到了铅、锡、镉、有机锡( TBTs) 、砷、锌、铬、锶等。
该要求推出后得到了Shell Shipping and TradingCompany、BP Shipping、Maersk Line Ltd 等国际大型公司的支持,BIMCO( 波罗的海海运理事会) 于2007 年6 月推出的《标准造船合同》( NEWBUILDCON) 也列入了Green Passport 的要求。但由于该要求是建议性的要求,在国内并没有得到广泛的推广和应用。

2 石棉和船舶涂料
自2011 年1 月1 日起, IMO 要求所有船舶禁止新装含有石棉的材料[2],对于之前船上已购买的备品备件在2011 年1 月1 日及以后也不允许作为工作部件装船使用[3]。考虑到船上使用的含石棉材料的现状和绝大多数石棉很难目视识别, IMO 要求各国海事主管机关、认可组织、船厂( 造船和修船) 及供应商要加强对石棉问题的重视,建议对那些持有无石棉材料声明的船舶也应进行随机抽查予以确认,对发现违规使用石棉的船舶要求在船旗国监督下雇佣专业公司予以拆除[4]。对于船用产品生产企业必须对外出示其产品无石棉的自我声明,自我声明应有相关的石棉检测报告和/或产品无石棉分析报告予以支撑。由于国内长期使用石棉材料,而且习惯上并不认为温石棉属于被禁用的石棉,所以石棉禁用的问题在国内显得尤为严重,已经有多条建造完成的船舶发现含有石棉材料,不得不进行拆除处理,造成了极其严重的经济损失。
尽管IMO 并没有将船舶涂料列为可能含有石棉的高危产品,但在国内的抽检中发现在船舶涂料中含有石棉的可能性相对较高,与垫片、填料、密封材料、电缆一起属于高危产品。分析表明船舶涂料中石棉主要源自原料中滑石粉矿中天然伴生的石棉。从这点可以看到有毒有害物质管理和控制的艰巨性,很多情况下禁用或超标物质的来源并非是由于制造商或原材料供应商的主动添加,而是来自于原材料的杂质。单纯的承诺未添加有毒有害物质是不能满足法规要求的,企业必须建立一套完整的针对有毒有害物质的质量控制计划,以确保其产品符合相关标准的要求。
目前中国船级社对船用配套企业开展自愿性的无石棉认可,需要特别强调的是,虽然对于船舶涂料生产企业的无石棉认可是自愿性的,但无石棉要求是强制性的。
 
3 防污漆防污活性物质
船舶防污涂料的防污效果主要是依靠所含防污活性物质对污损海生物的有效抑制,但各类有毒防污活性物质的大量使用对海洋生物和人类健康存在持久性的负面影响,这已引起全球关注。
IMO 于2001 年通过了《2001 年国际控制船舶有害防污底系统公约》( AFS 公约) [5],公约要求自2003年1 月1 日起禁止在所有新造船舶使用含有机锡类化合物作为防污剂的防污漆,并于2008 年1 月1 日起对所有现有船舶上使用含有机锡类化合物作为防污剂的防污漆应予以清除或进行封闭处理。
该公约的禁用物质清单为开放性清单,虽然目前仅存在有机锡类化合物一种物质,但未来可能进一步增加禁用物质。根据IMO 的进一步解释[6],这里的有机锡化合物除三丁基锡( TBT) 外,也包括三苯基锡( TPT) 和双三丁基锡( TBTO) 等。对有机锡类化合物的检测以每千克干漆膜2 500 mg锡( Sn) 为阈值,超出后需要进一步检测有机锡类化合物的含量[7],但公约允许作为催化剂使用的有机锡类化合物的残留存在。
关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约( POPs 公约) [8] 于2004 年5 月17 日在全球生效( 2004 年11 月11 日公约对中国生效) ,该公约的目标在于保护人类健康和环境免受持久性有机污染物
的危害。公约规定了强制性减排义务和时间表,其控制名单也是开放的。其首批受控物质的附录B 规定了滴滴涕( DDT) 为限用物质,但作为防污漆防污活性物质的用途不能得到豁免。
为保障有关公约的履约,国际上已经建立有一套完整的监督和管理机制。船舶应持有一份防污底系统证书以证明其符合公约要求,港口管理机关应核实船上携带所要求的有效的防污底系统证书和/或对船舶防污底系统进行抽样试验验证,船舶涂料应持有相应的认可证书和/或船用产品证书方可安装上船。在申请认可过程中,企业应提交产品未使用有机锡和DDT 等公约禁用物质作为防污漆防污活性物质的声明,并进行试验验证,同时应提供所使用的防污漆活性物质的成分及化学文摘社登记号( CAS No. ) 。
为加强对防污漆活性物质的管理和控制,在联合国全球环境基金( GEF) 的支持下,中国船级社开展了有关研究工作[9],提出了新的管理和控制要求。新要求参考了欧盟杀生剂法规( BPR) 和ISO 13073 - 1 ∶2012,自2015 年10 月20 日起生效实施[10]。在新要求中将防污漆活性物质分为了2 类。第一类为表1中所列的低风险或相对低风险的物质,第二类为表2所列的建议谨慎使用的物质。
相对低风险的防污活性物质清单
建议谨慎使用的防污活性物质清单
对于不在上述表中的防污活性物质,在使用前必须经过海洋环境风险评估。
狭义上讲,环境风险评估是指对有毒有害物质( 包括化学品和放射性物质) 使用过程中对环境、使用者及其他人造成的潜在危害的定量评估。目前该技术已经在化工、农药、环境、医药、食品等行业得到了广泛的应用。
通常环境风险评估包括3 个步骤: 暴露评估、危害评估和风险表征。通过暴露评估得到“预期环境浓度( PEC) ”,通过危害评估得到“预期无影响浓度( PNEC) ”,预期环境浓度和预期无影响浓度( PEC /PNEC) 的比值称为风险评估的定量指数。简要的评估步骤和流程见图1。
风险评估步骤和流程
4 香港公约下的有毒有害物质控制
2009 年, IMO 通过了《2009 年香港国际安全和无害环境拆船公约》[11]。该公约是海事界第一个系统地对有毒有害物质加以管控的公约。香港公约的内容相当广泛,涉及到了船舶的设计、建造、营运以及拆解的全过程,包括对船上有害物质的处理、船舶拆解设备的要求、船舶拆解过程的控制、拆解工人的安全与培训,以及应急反应措施等方面。其核心内容是船舶应按规定持有国际有害材料清单证书,且应接受规定的检验,拆解前必须获得国际准备拆解证书; 拆船设施应经过主管机关的批准; 拆船设施应为待拆船舶制定拆船计划,该计划应经主管机关的批准。作为产品供应商应提供“材料声明”( MD) 和“供应商符合声明”( SDoC) ,以保证其产品不含有公约附则《安全和环境无害化拆船规则》附录1 所规定的有毒有害物质,对于超过阈值的附录2 所规定的有毒有害物质应进行声明。
禁止使用的有毒有害物质见表3。
香港公约禁止使用的有毒有害物质清单( 有害物质的控制)
表3 中石棉和有机锡类化合物的管理和控制已在上文中进行了介绍,船舶涂料中不太可能存在消耗臭氧物质。IMO 把溶剂型涂料列为了可能含有PCB的材料。据了解虽然目前主流船舶涂料的配方都不使用PCB,但国内早期一些涂料配方中有采用PCB作为增塑剂使用。
限制使用的有毒有害物质有9 种,公约不禁止使用这些物质,但超出阈值的必须报告,香港公约规定的阈值是指涂层中的总含量,见表4。
香港公约限制使用的有毒有害物质清单及阈 值水平( 需列入有害物质清单的物质)
表4 中的几种重金属化合物都是船舶涂料中比较常见的。首先在面漆( 色漆) 中所使用的含铅铬酸盐及含镉的无机颜料( 如铅铬黄、铅铬绿、镉黄等) ,未来需考虑更换为更加环保的颜料。其次就是使用红丹( Pb3O4、PbO) 、锌黄( 铬酸锌) 等作为防锈颜料的防锈漆。特别是低端产品曾大量使用的红丹防锈漆,由于其铅含量问题,在公约生效后预计将面临淘汰。另外部分船舶涂料所使用的助剂中也含有重金属成分,例如用在一些溶剂型涂料( 醇酸类、酚醛类) 中用做催干剂使用的环烷酸铅。对于有机物需要特别关注的是短链氯化石蜡,在氯化橡胶漆中会大量含有该类物质。另外IMO 也把涂料列入了可能含有多氯化萘的材料。
除了配方中的主动添加外,还要注意有毒有害物质由原材料引入。比如在船舶涂料领域广泛应用的富锌类涂料,在漆膜中锌粉含量会高达70% ~ 90%。因此锌粉中重金属杂质不容忽视,依据国标GB /T6890—2012《锌粉》[12],一级锌粉铅含量为0. 1%,二级锌粉的铅含量为0. 2%,都会面临超出阈值的问题,而一级锌粉中的镉含量更是高达0. 1%,是公约规定的镉阈值的10 倍。
这2 份清单都是开放式清单,任何缔约国可以按照一定的程序对清单提出修正提议,目前已经有3 种新物质正在讨论中,分别是全氟辛烷磺酸及其衍生物( PFOS) ( 禁止使用) 、溴化阻燃剂( HBCDD) ( 阈值控制) 和三氯苯( TCB) ( 阈值控制) 。
 
5 VOC 的控制
IMO 制订有VOC 控制的有关要求[13],但并未将船舶涂料视为控制的重点。在中国船级社《船舶结构防腐蚀检验指南》[14]中规定了应尽可能避免使用苯、乙二醇醚类有害污染溶剂,尽可能采用低VOC 含量的涂料,但并未规定有关具体的限量。目前日韩等造船大国均已经提出了在船舶涂料中VOC 控制标准,着我国《大气污染防治法》的生效,未来对于船舶涂料VOC 的控制要求会
进一步加强。
 
6 结语
( 1) 国际海事组织和国家船舶检验机构制订了和正在制订一系列对船舶配套设备( 包括船舶涂料)有毒有害物质管理和控制的法规和技术标准,近年来新提出和新生效的要求越来越多。
( 2) 这些法规和技术标准中涉及到有毒有害物质包括石棉、防污活性物质、重金属、持久性有机物、VOC 等。
( 3) 在目前主流的船舶涂料中大量含有这些管控物质。
( 4) 船舶涂料有毒有害物质的管理和控制是非常艰巨和复杂工作,不能简单地理解为在配方中不添加,涉及到配方涉及、供应链管理和生产控制的全过程。
( 5) 面对国际国内环保法规和标准变化,船舶涂料生产企业应及早准备,加强技术储备,以应对未来越来越高的环保要求。

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