文|史说百家
编辑|史说百家
【前言】海运在全世界的国际货物运输中发挥着根本性的作用，事实上，海上运输占运输货物的80%，每年运输10亿吨货物。
根据最近的预计来看，到40年海运贸易的海上运输活动将增长近2050%，因此根据第四次全球IMO温室气体（GHG）研究，2050年的温室气体排放水平将上升到90年水平的150-2008%。
随着航运业的发展，航运造成的空气污染已成为环境质量和人类健康的日益严重的问题，特别是在沿海地区，海运排放的主要污染物是初级和次级颗粒物、黑碳、二氧化硫、氮氧化物、非甲烷挥发性有机化合物和二氧化碳 ，远洋船舶约占全球人为NO的15%x排放量和全球 SO 的 5-8%排放。
海运对于全球气候究竟有多大的影响？为什么会造成这样的一种情况？
【世界海运】据估计，全球近70%的船舶排放发生在400公里的陆地范围内，由于污染物可以向大陆输送数百公里，所以这些船舶可能会导致沿海地区以及内陆地区的空气质量退化。
同时沿海地区船舶排放污染物的运输和扩散，银河灰受到包括风向在内的多种因素的显著影响，虽然确切的影响半径可能会有所不同，但不同的研究表明，航运排放的影响可以超出直接港口区域并影响周边地区。
例如距离海岸线200公里的年平均贡献四舍五入为1.0%，有人报告了船舶贡献的PM的贡献更高2.5在距离海岸15公里以内的市区，在东亚，航运占全球航运CO的16%和 SO 的 19% ，在中国珠江三角洲（PRD）地区。
航运排放分别占PM总量的7%和12%，2.5的O3估计，悉尼大都会区（GMR）的航运占PM总量的22.5%2.5。
有人估计，航运占印度排放量的0.2%，中国总排放量的0.3%，非洲总排放量的7.4%，北美总排放量的4.2%，南美总排放量的2.6%大洋洲总排放量的21.8%，欧洲总排放量的4.4%，
在欧洲，航运排放占NO的7-24%2水平和PM的1-14%2.5沿海地区的水平，Barregard 等人估计航运排放占 NO 的 50% 以上2在波罗的海中部地区，在邻近沿海地区占20-50%Tang等人估计，区域航运占PM总量的11%2.5和总NO的26%2在哥德堡。
琼森等人估计航运PM是2.5对PM总的贡献2.515个欧洲国家的增幅高达12%，航运排放占NO的45%在地中海地区的西部，地中海是连接欧洲和亚洲的主要海上航线之一，除北海外。
地中海是欧洲船舶排放对气态污染物贡献最大的地区，地中海地区在2011年至2016年期间停靠港口的船舶数量显著增长（西班牙，9.7%;克罗地亚，20.1%;马耳他，14.8%;和塞浦路斯）。
也是由于36年欧盟28个港口处理的货物总量的相关份额（2016%），几位作者研究了航运排放对欧洲沿海地区和港口城市空气质量和人类健康的影响。
《海洋污染公约》的《防污公约》，附件六的主要条例分别涉及x所以x船用柴油发动机的排放第13条限制否x1年2000月1日或之后建造的船舶上安装的所有中型柴油发动机（MDE）的排放量。
它也适用于在2000年或之后进行“重大转换”的相同功率的发动机，年对附件VI的修订大大收紧了NOx通过引入适用于安装在新船上的MDE的额外控制限制，允许排放，这些控制级别（称为层）基于船舶的建造日期，取决于发动机的额定速度目。
前IMO对2011年或之后制造的所有发动机的限制由Tier II表示，而Tier III标准是针对自2016年以来制造的新发动机进入任何NECA（NO）x排放控制区）。
【材料和方法】地中海位于三大洲之间：欧洲、亚洲和非洲，在拉丁语中的意思是“在土地的中间”，这也从侧面解释了这个名字的起源。
从地理角度来看，地中海是一个几乎完全封闭的内海，但是事实上，它只通过直布罗陀海峡（西班牙最南端）与大西洋向西交流，线路延伸至约2，505，000公里2 ，其从西到东的最大长度为3860公里（不包括东部的黑海和马尔马拉海的山麓），南北最大宽度为1800公里。
地中海的平均深度为1430米，伯罗奔尼撒半岛的最大海拔为5121米，地中海与22个国家接壤，到2015年，总居民超过20.6亿，超过世界总人口的20%。
这些数值将地中海盆地列为世界上人口最多的地区之一，类似于印度次大陆或中国东南部的人口密度，预计到2050年人口将达到43亿。
地中海盆地的特点是复杂的气象，有利于污染气团的老化，在寒冷季节，以盛行西风为特征的天气条件会影响大气动力学，相反，在温暖季节，盆地西侧气团的再循环和东侧普遍存在的东北风起着主导作用。
从大气的角度来看，地中海盆地是来自欧洲，亚洲和非洲的气团的十字路口，它的北部与南欧人口稠密和高度工业化的地区接壤，南部与北非接壤，因此气溶胶颗粒负荷在很大程度上受到自然和人为来源的影响。
然来源是撒哈拉尘埃海洋气溶胶和森林火灾，特别是全球范围内大气气溶胶最重要的自然来源是来自撒哈拉沙漠的矿物尘埃。
事实上，在地中海国家，撒哈拉沙尘事件发生在西部（通常在夏季）和东部（更集中在秋季和春季）的不同季节并且经常导致颗粒物浓度升高，对健康和环境产生负面影响这种现象与死亡率和呼吸道症状增加有关，还影响气候过程、土壤形成和养分循环。
【船舶排放与空气质量】建模方法已从全球/大陆/国家尺度调整到地方尺度，包括许多高斯模型和欧拉 模型常见和最简单的是基于高斯的模型，该模型假设空气污染物的分散服从高斯分布，已经应用了基于稳态高斯的色散模型。
如大气色散建模系统（ADMS），该系统可以在局部尺度（即城市）上模拟点、线、面积或体积源的时间和空间变化气象条件的影响另一种流行的稳态高斯羽流模型AERMOD由美国环境保护署（EPA）推荐，也被不同的团体广泛使用来评估船舶对港口城市PM排放的贡献，除了简单的高斯羽流模型外。
一些先进的非定常高斯吹气模型（如CALPUFF）可以模拟时空变化的气象条件对污染物运输、转化和去除的影响，已被广泛用于模拟船舶排放物的分散。
此外，拉格朗日或欧拉化学输运模型（CTM），如综合空气质量扩展模型（CAMx），CAMx-PSAT（颗粒物源分配技术），SPRAY或灵活空气质量区域模型（FARM）越来越受到关注，这些模型模拟了不同尺度的初级和次级污染物迁移和浓度。
水平网格和垂直层的空间分辨率分别定义，模型可以适应不同的气象模型（即WRF），可以在CAMx中实施颗粒物源分配技术（PSAT）等特定技术，为初级和次级颗粒物物种提供源分配。
在这种情况下，为了估计航运的贡献，一种称为“归零法”的方法，使用WRF-CAMX或FARM，计算两种情景之间所调查污染物浓度的相对差异。
在第一次运行中，包括所有自然和人为排放源，而在第二次运行中，不包括航运污染物排放。
然后特定网格单元的浓度值的外推表明航运/港口的影响，最近还应用了综合方法，结合了高时间分辨率测量，数值模拟，排放清单和卫星图像。
来自具有密集空气质量的网络的具有高时间和空间分辨率的数据可以显着改善来源归因，特别是对于相对短命的物种（即x），另一方面，对于在更大的空间（和时间）尺度上迁移的污染物（即二次颗粒物）
除此以外我们的一些研究还分析了多个端口，如APICE项目研究了地中海地区五个港口（巴塞罗那，热那亚，马赛，威尼斯和塞萨洛尼基）海上交通排放的影响。
Merico et al研究了四个亚得里亚海港口（威尼斯，帕特雷，布林迪西和里耶卡）的影响，从32篇论文中获得数据，最常用的方法是受体模型。
事实上大约67%的研究采用了这种技术，其余33%使用建模方法，使用不同的空气分散模型，具体来说，50%使用化学传输欧拉型模型（Chimere和CAMX），45%使用高斯型模型（ADMS，AERMOD和CALPUFF）。
而其余的5%使用拉格朗日喷雾模型，分析论文的结果按国家介绍如下：意大利、希腊、克罗地亚、土耳其、塞浦路斯、马耳他、法国和西班牙。
【各国航运】Gariazzo 等人使用 2002D 拉格朗日颗粒分散模型 SPRAY 评估了 3 年港口排放对空气质量的相对影响，相对于位于意大利塔兰托市同一地区的其他排放源。
结果表明，港动对SO的贡献位居第二，冬季和夏季分别为3-7%和7-11%，平均而言，港动对SO的贡献率为7%和9%。
在亚得里亚海沿岸的普利亚地区，Merico 等人在 2012 年夏季和 2014 年夏季估计了海洋排放对大气中 NO 浓度的贡献2所以2和 PM2.5。
在布林迪西港，考虑机动（船舶的到达和离开）和旅馆阶段（包括装卸活动），在港口地区，海上排放为SO贡献了55%，PM2.5位10%。
Tolis等人在塞萨洛尼基市研究了大气PM的质量浓度和化学特征2.5，从2011年2012月至37年7月的一年期间，整个采样周期的平均浓度为15.7μg/m3。
最小值和最大值分别为 12.9 和 116 μg/m3，此外，端口面积平均表现出更高的颗粒浓度水平，为66.0 μg/m。
比市中心地区，揭示了港动对该地区空气质量的强烈影响，萨拉加等人分析了Tolis等人的数据，并确定了潜在PM的化学指纹，PM2.5来源并估计了他们对塞萨洛尼基港口城市空气质量的贡献。
为此，作者在两个采样点应用了正矩阵分解模型：港口和市中心，他们发现，航运排放占塞萨洛尼基港口测量的PM总质量浓度的13.4%。
而在城市地区，贡献率为9.4%，对于同一站点，PM 的源分配2.5由CAMx-PSAT对夏季和深秋期间进行了评估。
海事和港动对平均PM的贡献相当小2.5水平：城市地区为1-2.2%，港口为2.8-5.8%，Progiou等人在评估2017年1月月30日至2018年7月30日期间，比雷埃夫斯港船舶排放对空气质量的贡献。
使用空气扩散模型AERMOD进行了模拟，最大每小时常开2由于端口操作引起的浓度和24小时平均浓度分别为78和25μg/ m3，分别主要位于客运港，港动对小时最大值和24 h平均浓度的贡献分别为91.8%和71.4%。
颗粒物（PM10和PM2.5）是研究最多的污染物，我们在图中报告了船舶排放对每个国家城市地区测量的最小和最大浓度值的贡献，航运排放对PM的贡献10克罗地亚的环境空气浓度从最低1.0%到2.0%不等均在里耶卡市区测量。
在希腊，帕特雷和雅典贡献估计为104.6%之间，那不勒斯和威尼斯的最低贡献估计为116%贡献为105%（那不勒斯）。
图4.最小值（左）和最大值（右）下午10在相应的采样期内为每个地中海案例研究测量的浓度值。
在西班牙，阿尔赫西拉斯湾的这一比例在105%和巴塞罗那的125%之间变化（APICE，16）。
在土耳其，船舶排放对PM的贡献10班迪尔马的浓度在1%和安巴利和科卡塞利的5%之间变化。
图5.最小值（左）和最大值（右）下午2.5在相应的采样期内，为每个地中海案例研究测量的浓度值。
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参考文献：
努尔.沃克：海洋运输和能源使用。地球系统与环境科学参考模块。2019
塞拉：迈向国际海事组织的温室气体目标：对国际航运脱碳主要选择的观点和挑战的批判性概述。2020
法伯.哈纳亚姆，张淑贞，佩雷达.科默，张燕：2020年第四次国际海事组织温室气体研究。2020
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