环境科学学报 38卷 3500倍船舶燃料油经过发动机的燃烧,其中主要沉降总量增加了约15%( Collins etα.,2009).而北 的硫转化成SO2,另外一小部分被氧化为三氧化硫半球夏季出现的严重海洋酸化现象也被认为是受 (SO3),产生硫酸和硫酸盐气溶胶,直接以颗粒物形船舶排放影响( Hassell et al-,2013).远洋船排放的 式排出质量较差的船舶燃油加上大部分现役船舶SO,在海面上空与水汽结合,成为了云凝结核,从而 均未安装排放后处理设备,导致船舶单位功率的排表现出成云效应,影响大气循环和降雨在气候变化 放远高于机动车 方面,船舶的影响十分复杂.一方面,船舶排放的 船舶排放的NO占全球所有化石燃料源的15%CO2、以BC为主的颗粒物和间接生成的臭氧是航运 左右,SO2排放占所有人为源的4%~9%,CO2的排放导致全球变暖的主要因素;另一方面,船舶排放的 占所有化石燃料燃烧的2%左右( Corbett et al.,其他污染物,如硫酸盐气溶胶、NO,和有机气溶胶则 199 ring et al,2005)船舶排放的颗粒物中,硫会导致气候变冷( Faber and Technica,2009; 酸盐占全球排放的23%-36%,硝酸盐占全球排放 Fuglestvedt et at,20)综上所述,基于船舶排放研 的0.1%~2.3%,BC占全球排放的0.4%~1.4%究其各项影响和生态、气候系统变化是当前国际研 ( Lauer et al.,2007).欧洲环境署2013年报告指出,究的热点问题 船舶排放对PM2浓度的贡献可达25%,其中对二次 船舶排放是我国区域大气污染源排放清单中 硫酸盐的贡献达到40%,而现有观测对于船舶排放重要但长期缺失的一部分,我国对于船舶排放清单 的覆盖严重不足( European Environment Agency,的研究还很不全面我国研究者们针对大气污染源 201)这些污染物与海陆天气气候系统相互作用(排放做了大量的研究各种陆地源的排放清单目渐 和影响,形成细颗粒物和臭氧等二次污染物,并且⌒完善,分辨率逐渐提高、不确定性日益降低,这些研 随着海陆风,能够向大范围的陆地区域输送并进一究工作为大气复合污染的形成和应对机制研究提 步反应对人体健康和生态系统带来严重危害,并供了重要的清单支持( Zheng et al.,200hang 导致不可忽视的气候变化效应 2009; Li et aL., 2014; Huang et aL., 2011). 由于船舶排放区域与人口密集区高度重合,且而与陆地源排放清单相比,船舶排放,特别是对近 大部分时间船舶都是处于近海或近岸航行状态,污海船舶排放清单的系统研究,对于我国是一个从无 染物排放后经风力输送扩散,会对处于港下风向到有填补空白的过程如果清单在空间范围上均局 地区的空气质量和公众健康都造成很大影响即使~限于陆地,而在陆海交界处由高排放突变为零,则 是远洋船舶,59%~86%的排放发生在距离海岸线、会带来以下问题:①排放与观测不符国际上研究表 200海里的范围内( European Environment agency,明同地区卫星反演的柱浓度显示在近海范围的污 2013). Corbett等的研究发现,2001年全球远洋船染物浓度仍然较高( Huang et al.,2011),且船舶排 PM3排放引发的心肺疾病导致的过早死亡人数达放引起的成云效应已经被观测证实( Capaldo et al! 60000中东亚地区(包括中国日本和韩国)的199),说明了近海范围不只是受陆地排放影响,也 过早死亡人数达1500人(Cdm以,207)美受到海面范围的排放影响②空气质量模拟不准由 国环保局(EPA)的研究表明;如果在美国大部分海于空气质量模式依赖于排放清单,且往往使用多层 岸线近岸海域没有对船舶排放进行控制,2030年会嵌套的大空间范围清单,船舶清单的缺失使得沿海 导致31000个居民的过早死亡(EPA,2009);根据地区的模拟准确度受到极大影响③源解析影响 Iiu等的研究,2013年东亚地区远洋船排放导致的2015年4月,环保部公布了9城市的大气颗粒物源 过早死亡人数约为14500~37500人( Liu et al.,解析结果,除上海的首要污染物来源为流动源外, 2016 其余城市,甚至天津、广州等港口城市,均未将船舶 船舶排放还会影响生态系统和全球气候变化.排放列入其中,主要原因是缺乏船舶排放清单,导 船舶排放的硫和氮化合物的沉降导致酸雨、土壤酸致在模型模拟中缺乏整个船舶运输部门,从而无法 化和氮富集等,影响生态系统( greaver et al.,实现全面的源解析 2012).国际航运对全球硫沉降和陆地硫沉降的贡献 我国是全球海运最繁忙、增速最快的区域之 率分别在5%和3%这一比例在船舶交通量大的地 主要航道如泛太平洋、亚欧、南北航道都以我国 区更高,如欧洲地区船舶排放使得硫酸盐和硝酸盐为起点或终点( Asriotis etα.,2014).2016年世界前环 境 科 学 学 报 ３８ 卷 ３５００ 倍．船舶燃料油经过发动机的燃烧，其中主要 的硫转化成 ＳＯ２ ，另外一小部分被氧化为三氧化硫 （ＳＯ３ ），产生硫酸和硫酸盐气溶胶，直接以颗粒物形 式排出．质量较差的船舶燃油加上大部分现役船舶 均未安装排放后处理设备，导致船舶单位功率的排 放远高于机动车． 船舶排放的 ＮＯｘ占全球所有化石燃料源的 １５％ 左右，ＳＯ２排放占所有人为源的 ４％ ～９％，ＣＯ２的排放 占所有化石燃料燃烧的 ２％ 左右 （ Ｃｏｒｂｅｔｔ ｅｔ ａｌ．， １９９９； Ｅｙｒｉｎｇ ｅｔ ａｌ．， ２００５）．船舶排放的颗粒物中，硫 酸盐占全球排放的 ２．３％ ～３．６％，硝酸盐占全球排放 的 ０． １％ ～ ２． ３％， ＢＣ 占全球排放的 ０． ４％ ～ １． ４％ （Ｌａｕｅｒ ｅｔ ａｌ．， ２００７）．欧洲环境署 ２０１３ 年报告指出， 船舶排放对 ＰＭ２．５浓度的贡献可达 ２５％，其中对二次 硫酸盐的贡献达到 ４０％，而现有观测对于船舶排放 的覆 盖 严 重 不 足 （ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ａｇｅｎｃｙ， ２０１３）．这些污染物与海陆天气、气候系统相互作用 和影响，形成细颗粒物和臭氧等二次污染物，并且 随着海陆风，能够向大范围的陆地区域输送并进一 步反应，对人体健康和生态系统带来严重危害，并 导致不可忽视的气候变化效应． 由于船舶排放区域与人口密集区高度重合，且 大部分时间船舶都是处于近海或近岸航行状态，污 染物排放后经风力输送扩散，会对处于港口下风向 地区的空气质量和公众健康都造成很大影响．即使 是远洋船舶，５９％ ～ ８６％的排放发生在距离海岸线 ２００ 海里的范围内（ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ａｇｅｎｃｙ， ２０１３）．Ｃｏｒｂｅｔｔ 等的研究发现，２００１ 年全球远洋船 ＰＭ２．５排放引发的心肺疾病导致的过早死亡人数达 ６００００ 人，其中东亚地区（包括中国、日本和韩国）的 过早死亡人数达 １５０００ 人（Ｃｏｒｂｅｔｔ ｅｔ ａｌ．， ２００７）．美 国环保局（ＥＰＡ）的研究表明，如果在美国大部分海 岸线近岸海域没有对船舶排放进行控制，２０３０ 年会 导致 ３１０００ 个居民的过早死亡（ＥＰＡ， ２００９）；根据 Ｌｉｕ 等的研究，２０１３ 年东亚地区远洋船排放导致的 过早死亡人数约为 １４５００ ～ ３７５００ 人 （ Ｌｉｕ ｅｔ ａｌ．， ２０１６）． 船舶排放还会影响生态系统和全球气候变化． 船舶排放的硫和氮化合物的沉降导致酸雨、土壤酸 化和 氮 富 集 等， 影 响 生 态 系 统 （ Ｇｒｅａｖｅｒ ｅｔ ａｌ．， ２０１２）．国际航运对全球硫沉降和陆地硫沉降的贡献 率分别在 ５％和 ３％．这一比例在船舶交通量大的地 区更高，如欧洲地区船舶排放使得硫酸盐和硝酸盐 沉降总量增加了约 １５％（Ｃｏｌｌｉｎｓ ｅｔ ａｌ．， ２００９）．而北 半球夏季出现的严重海洋酸化现象也被认为是受 船舶排放影响（Ｈａｓｓｅｌｌ ｅｔ ａｌ．， ２０１３）．远洋船排放的 ＳＯｘ在海面上空与水汽结合，成为了云凝结核，从而 表现出成云效应，影响大气循环和降雨．在气候变化 方面，船舶的影响十分复杂． 一方面，船舶排放的 ＣＯ２ 、以 ＢＣ 为主的颗粒物和间接生成的臭氧是航运 导致全球变暖的主要因素；另一方面，船舶排放的 其他污染物，如硫酸盐气溶胶、ＮＯｘ和有机气溶胶则 会 导 致 气 候 变 冷 （ Ｆａｂｅｒ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａ， ２００９； Ｆｕｇｌｅｓｔｖｅｄｔ ｅｔ ａｌ．， ２００９）．综上所述，基于船舶排放研 究其各项影响和生态、气候系统变化是当前国际研 究的热点问题． 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，我国对于船舶排放清单 的研究还很不全面．我国研究者们针对大气污染源 排放做了大量的研究，各种陆地源的排放清单日渐 完善，分辨率逐渐提高、不确定性日益降低，这些研 究工作为大气复合污染的形成和应对机制研究提 供了重要的清单支持 （ Ｚｈｅｎｇ ｅｔ ａｌ．， ２００９； Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ．， ２００９； Ｌｉ ｅｔ ａｌ．， ２０１４； Ｈｕａｎｇ ｅｔ ａｌ．， ２０１１）．然 而与陆地源排放清单相比，船舶排放，特别是对近 海船舶排放清单的系统研究，对于我国是一个从无 到有、填补空白的过程．如果清单在空间范围上均局 限于陆地，而在陆海交界处由高排放突变为零，则 会带来以下问题：①排放与观测不符．国际上研究表 明，同地区卫星反演的柱浓度显示在近海范围的污 染物浓度仍然较高（Ｈｕａｎｇ ｅｔ ａｌ．， ２０１１），且船舶排 放引起的成云效应已经被观测证实（Ｃａｐａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．， １９９９），说明了近海范围不只是受陆地排放影响，也 受到海面范围的排放影响．②空气质量模拟不准．由 于空气质量模式依赖于排放清单，且往往使用多层 嵌套的大空间范围清单，船舶清单的缺失使得沿海 地区的模拟准确度受到极大影响．③源解析影响． ２０１５ 年 ４ 月，环保部公布了 ９ 城市的大气颗粒物源 解析结果，除上海的首要污染物来源为流动源外， 其余城市，甚至天津、广州等港口城市，均未将船舶 排放列入其中，主要原因是缺乏船舶排放清单，导 致在模型模拟中缺乏整个船舶运输部门，从而无法 实现全面的源解析． 我国是全球海运最繁忙、增速最快的区域之 一，主要航道如泛太平洋、亚欧、南北航道都以我国 为起点或终点（Ａｓｒｉｏｔｉｓ ｅｔ ａｌ．， ２０１４）．２０１６ 年世界前 ２ 环境科学学报