当大型集装箱船在城市街区之间穿越海洋运输货物时，它们的柴油发动机会释放大量的空气污染物，这不仅加剧了气候变化，还对人类健康造成了威胁。研究表明，海运行业约占全球二氧化碳排放的3%，其对空气质量的负面影响每年导致约10万人过早死亡。
国际海事组织的目标之一是实现航运的脱碳，以减轻这些有害影响。作为联合国的一个机构，国际海事组织负责管理海上运输。一个可能的解决方案是将全球船队的燃料从化石燃料转向氨气等可持续燃料，氨气在生产和使用过程中几乎是零碳的。
然而，麻省理工学院及其他机构的跨学科研究小组在一项新研究中警告称，若不配合更严格的排放法规，燃烧氨作为海上燃料可能会进一步恶化空气质量，并对公共健康造成严重影响。
氨的燃烧会释放一氧化二氮(N2O)，这种温室气体的效能是二氧化碳的300倍。此外，它还会以氮氧化物(NO和NO2，统称为NOx)的形式排放氮，未燃烧的氨可能会逸散，最终在大气中形成细颗粒物。这些微小颗粒能够深入肺部，引发心脏病、中风和哮喘等健康问题。
研究显示，若按照现行法规将全球船队转为氨燃料，每年可能导致约60万人过早死亡。然而，若实施更严格的法规和更清洁的发动机技术，这一转变可能使过早死亡人数减少约6.6万人，并显著降低对全球变暖的影响。
麻省理工学院全球变化科学中心的博士后、该研究的主要作者安东尼·王(Anthony Wong)表示：“并非所有气候解决方案都是平等的。几乎总是需要付出代价。我们必须采取更全面的方法，考虑不同气候解决方案的所有成本和收益，而不仅仅是它们的脱碳潜力。”
他的合著者包括诺埃尔·塞林(Noelle Selin)，麻省理工学院数据、系统和社会研究所及地球、大气和行星科学系的教授;前首席研究科学家、现任伦敦帝国理工学院高级讲师塞巴斯蒂安·伊斯特姆(Sebastian Eastham);克里斯汀·穆奈姆-鲁塞尔(Kristin Mounaïm-Rouselle)，法国奥尔海姆斯大学的教授;香港科技大学研究员张益奇;以及麻省理工学院航空航天系的研究科学家Florian Allroggen。这项研究发表在本周的《环境研究快报》上。
更环保、更清洁的氨
传统上，氨是通过从天然气中提取氢，然后在极高温度下与氮结合而制成的，这一过程通常伴随着显著的碳排放。海运业正在努力开发利用可再生能源电解制氢并产生热量的“绿色氨”。
“从理论上讲，如果你在...(552 chars omitted)...下污染物的影响是如何变化的。
从技术角度来看，研究人员考虑了两种船用发动机。第一种燃烧纯氨，虽然产生更多未燃烧的氨，但排放的氮氧化物较少。第二种发动机技术则是将氨与氢混合，以改善燃烧效果并优化催化转化器的性能，从而控制氮氧化物和未燃烧氨的排放。
他们还考虑了三种政策情景：目前的法规仅限制某些地区的氮氧化物排放;在北美和西欧增加氨排放限制的情景;以及全球范围内加强氨和氮氧化物排放限制的情景。
研究人员使用船舶轨迹模型来计算每种情况下的污染物排放变化，然后将结果输入空气质量模型。空气质量模型评估船舶排放对颗粒物和臭氧污染的影响，最终估算对全球公共健康的影响。
最大的挑战之一是缺乏真实世界的数据，因为目前尚无以氨为动力的船只在海上航行。研究人员因此依赖合作者的实验氨燃烧数据来建立模型。
他说：“我们必须想出一些聪明的方法，让这些数据对技术和监管情况都有用，并提供信息。”
一系列的结果
最终，他们发现，如果没有新的规定和燃烧纯氨的船舶发动机，转换整个船队每年将导致68.1万人过早死亡。
“虽然没有新法规的情况不太现实，但它是一个很好的警告，表明氨排放可能有多危险。”与氮氧化物不同的是，航运产生的氨排放目前是不受监管的。”
然而，即使没有新的法规，采用更清洁的发动机技术也会将过早死亡人数减少到约8万人，比目前因海运排放导致的死亡人数减少约2万人。随着更严格的全球法规和更清洁的发动机技术，因船舶空气污染而死亡的人数可能会减少约6.6万人。
Selin表示：“这项研究的结果显示了在发展新技术的同时制定政策的重要性。”“船舶中的氨有潜力对气候和空气质量产生积极影响，但这需要制定法规来解决包括气候和空气质量在内的所有潜在影响。”
氨对空气质量的影响在全球范围内并不一致，要完全解决这些问题，需要在非常不同的情况下采取协调一致的战略。大多数过早死亡将发生在东亚，因为该地区的空气质量法规相对宽松。更高水平的现有空气污染导致氨排放形成更多的颗粒物。此外，东亚的运输量远远大于地球上的其他地区，加剧了这些负面影响。
未来，研究人员希望继续完善他们的分析。他们希望以这些发现为起点，敦促海洋工业共享发动机数据，以便更好地评估空气质量和气候影响。他们还希望让政策制定者意识到更新船舶排放法规的重要性和紧迫性。
这项研究得到了麻省理工学院气候与可持续发展联盟的资助。
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