气候

解决船舶在北极圈的“黑碳”排放

船舶排放的煤烟加速了气候变暖,北极地区尤其如此。伊莎贝尔·格雷森认为需要更严格的监管。
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<p>以重油为燃料的船舶排放出含有“黑碳”的滚滚浓烟。这些黑色颗粒会在极地环境中加速全球变暖,威胁到北极地区社群的生计。图片来源:<a href="https://www.flickr.com/photos/cyprienhauser/49199767118/in/album-72157712092126081/">Cyprien Hauser</a> / <a href="https://www.flickr.com/people/cyprienhauser/">Flickr</a>, <a href="https://creativecommons.org/licenses/by-nd/2.0/">CC BY-ND</a></p>

以重油为燃料的船舶排放出含有“黑碳”的滚滚浓烟。这些黑色颗粒会在极地环境中加速全球变暖,威胁到北极地区社群的生计。图片来源:Cyprien Hauser / Flickr, CC BY-ND

航运业是高度污染的行业之一,年排放量约为10亿吨二氧化碳当量,约占全球排放总量的3%。船舶排放到大气中的有害物质不光是二氧化碳,还有“黑碳”——这种煤烟颗粒会吸收阳光并使热量滞留在大气中,从而加剧全球变暖。

黑碳是一种危险的污染物,一旦落到冰上,就会降低冰雪的反射率,从而加速冰雪融化,并且它还会对沿海社群构成严重健康威胁。环保组织表示,如果要求船舶使用更清洁的燃料,便可以轻易消除这一气候和健康威胁。

对气候变暖的影响

黑碳是船舶燃烧重油(heavy fuel oil,简称HFO)时产生的。环保非营利组织清洁北极联盟(Clean Arctic Alliance)和因纽特极地理事会(Inuit Circumpolar Council,这家机构在国际重要事务上代表来自阿拉斯加、加拿大、格陵兰和楚科奇的所有因纽特人)的顾问安德鲁·邓布里尔(Andrew Dumbrille)表示,重油是“一种危险、有毒的焦油状燃料。”他说,“它实际上就是桶底油。”

“这种油使用之前必须加热……就像是烧焦油,也就是人们用来铺路的那种东西。”他表示,“全球贸易系统就是由这种产生高污染副产品的燃料支持的。”

据清洁北极联盟统计,以20年的时间计算,黑碳在航运业造成的气候变化影响中占比约为20%

“当黑碳在北极或者北极附近地区排放时,对环境的损害尤其严重,影响也格外大。”清洁北极联盟的首席顾问西安·普莱尔(Sian Prior)表示。

芬兰研究人员2022年的一项研究显示,北极地区气温上升速度已经是全球平均速度的4倍:1979年到2021年期间,全球平均每十年升温0.19℃,北极地区则高达0.73℃。黑碳正在加速北极的升温。

“当黑碳沉积在极地环境中时……(极地)地表会因为变黑而吸收越来越多的热量,”普莱尔表示,“这意味着极地将失去反射效应,也就是冰雪反射阳光的能力。”

Black carbon settled on glacier ice in Iceland
冰岛的一片冰川。黑碳沉积后,变黑的冰川表面会吸收更多热量,加快冰川融化速度。图片来源:Alamy

这导致了一个升温的恶性循环。海冰减少意味着暴露出更大面积的深色海面,而深色的海面会吸收更多热量,进而加快气温上升速度。其影响的不止是北极地区,而是全球。

“部分变暖的影响将进一步向南传导,”国际冰雪圈气候倡议组织(International Cryosphere Climate Initiative)的主任帕姆·皮尔森(Pam Pearson)表示,“因此黑碳导致的北极地区气候升温会引发中纬度气温上升。”

如果北极海冰在夏季完全融化,那么“全球海平面上升和极端天气将会更加严重”,皮尔森说道。

气候危机咨询小组(Climate Crisis Advisory Group)2021年发布的一份报告警告说,北极是全球气候连锁影响的“源头”。

北极的升温导致海洋温度升高和大气环流变化,而且预计会削弱高速气流,从而导致更极端的天气

对北极当地社群的影响

“海冰的融化不仅正在(导致)全球气候混乱,同时也带来了地区和文化上的混乱,” 邓布里尔表示。生活在北极地区的土著社区已经感受到了黑碳的影响。

黑碳暴露可能引发严重的健康风险。作为细颗粒物(亦称为PM2.5)的组成部分,黑碳已被证实与肺部和心脏疾病有关,并且会损害认知免疫功能

因纽特极地理事会国际副主席丽莎·科珀夸鲁克(Lisa Koperqualuk)表示:“黑碳正在改变我们的文化。”

她解释说,海冰的快速融化导致收获季节推迟并加大了社区出行的难度,因而大大改变了因纽特人的生活方式。 “我们把冰称作我们的公路。”她说,“我们在冰面上穿行,在海冰的边缘狩猎。”

An Inuit resident of Nain Bay, Canada checks real-time measurements of sea ice thickness along ice highways.
加拿大奈恩湾(Nain Bay)的一位因纽特居民沿着冰路查看海冰厚度的实时测量数据。该数据是通过“SmartICE”气候适应项目中安装的浮标和电磁传感器收集的。有30多个因纽特社区正在使用该数据。图片来源:Melissa Renwick / Alamy
View from above of two hands scoring pink flesh of Arctic char with a knife - a fish important to Inuit communities
同样是在这座寒冷的加拿大东北部城镇,凯蒂·温特斯(Katie Winters)正在北极鳟鱼上打花刀,然后用其制作pitsik(干鱼)。人们担心黑碳可能会污染海产品,而海产品正是因纽特社区的主要食物来源。图片来源:Melissa Renwick / Alamy

据科珀夸鲁克说,还有人担心黑碳会给因纽特社区的主要食物来源——海产品造成污染。她说:“动物的迁徙模式也可能会随着海洋变暖发生改变,因为有一些海洋哺乳动物会追随较冷的水流。”

“保护北极是非常重要的,要尽可能地保持它的原始状态,这不仅是为了我们的文化,还是为了整个世界。”科珀夸鲁克说,“北极与全球其他地区息息相关。因此,保护北极也是保护全世界。”

如何降低黑碳排放

近年来,随着北极航线的增加,黑碳排放量不断上升。2015年至2019年间,由于航运交通量的增加,北极的黑碳排放量增加了85%

“由于有越来越多的船只进入北极地区,那里的黑碳排放量正在增加。近年来,进入北极地区的油轮和燃料运输船数量在增加。”普莱尔说。

2013年至2019年间,海上交通量增长了25%,而北极地区的船舶行驶里程增加了75%

An icebreaker tows a cargo ship through ice close to the Yamal liquified natural gas plant on Russia’s arctic coastline.
俄罗斯北极沿海亚马尔液化天然气工厂附近,一艘破冰船正拖着一艘货船穿越冰面。随着气候变化导致更多海冰融化,更多可通航的航线开放,温室气体排放进一步增加。图片来: Valerii Kadnikov / Alamy 

北极航运的增加与海冰的消失“有很大关系,”普莱尔说。她说,海冰“结冰的时间越来越晚,融化的时间也越来越早。”这意味着北极地区航行的船只更多,通航时间也更长。

这就形成了一个“恶性循环,”皮尔森说,“海冰越少,航船越多,排放量越大,海冰从而进一步减少。”

环保组织表示,有一种简单的方法可以迅速减少黑碳排放。

清洁北极联盟表示,如果所有以重油为燃料的船只都改用更清洁的馏分燃料(类似于柴油),这些船只的黑碳排放将立即减少约44%。如果所有船只还安装了捕捉烟尘的柴油颗粒过滤器,那么就可以减少90%以上的黑碳排放。

如果出台法规,黑碳可能会迅速从大气中消失。

黑碳是一种短寿命气候污染物,生命周期只有几天或几周,而二氧化碳可以在大气中停留300至1000年。这意味着,如果出台法规,黑碳可能会迅速从大气中消失。

“黑碳可以很快得到解决,这就是为什么我们称之为‘举手之劳便可以解决的问题’。”普莱尔说,“而二氧化碳是一种非常强力的温室气体,可以在大气中停留数百年。”

国际清洁交通委员会(International Council on Clean Transportation ,简称ICCT)的分析显示,如果欧盟要求在北极航行的船只不再使用船用重油,改用更清洁的馏分燃料,北极海域的黑碳排放量将降低50-80%。

A sailor filling a cargo ship with bunker oil - which produces black carbon when burned as a fuel for ships
希腊比雷埃夫斯港(Piraeus port),货船“科塔桑托斯号”(Kota Santos)正在加注重油。清洁北极联盟表示,改用馏分燃料并安装污染过滤器可以将船舶的排放量减少90%。图片来源:Joachim Affeldt / Alamy

从技术上讲,船只转换燃料很容易。“在人们看来,这是一个可以马上就付诸实施的解决方案,因为重油和轻质馏分燃料都可以、并且都已经用来驱动船舶发动机运行。”邓布里尔表示。

“大多数发动机都可以在这两种燃料之间切换。事实上,目前已经是这么做的了。”普莱尔说,“船只经常在近岸水域使用较轻的柴油燃料,然后在海上改用重油。”

但由于成本问题,轻质馏分燃料的使用率仍然较低。邓布里尔表示,轻质馏分燃料因为需求量更大(特别是来自道路车辆的需求),所以价格也更高,并且需要更多精炼。

ICCT海洋项目负责人布莱恩·科莫(Bryan Comer)表示:“使用更清洁的燃料成本大约是使用重油的两倍。”

需要加强监管

推动船舶运营商改用轻质燃料,离不开法规的支持。2021年11月,联合国负责监督航运的国际海事组织(International Maritime Organization,简称IMO)通过了一项决议,敦促船舶运营商在北极地区改用更清洁的燃料,减少黑碳排放。但这只是一项自愿措施,需要政府出台支持政策。环保组织呼吁制定强制性规定,以求大幅减少北极地区的黑碳排放。

在北美海岸线周围已经出台了法规:2012年,IMO在这一区域建立了一个排放控制区(emission control area,简称ECA),要求船只控制其氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)和颗粒物污染的排放。这项规定促使许多船舶运营商改用轻质燃料。此外,地中海、北海和波罗的海也建立了排放控制区。

环保组织希望北美排放控制区能够延伸到北极地区。

“建立北美排放控制区时,忽视了北极的社区。”科莫说,“有人会认为这是环境不公和环境种族主义。”

: The container ship Godafoss ran around in Norway in February 2011. It began leaking heavy fuel oil into the sea close to the country’s Yttre Hvaler national park.
2011年2月,“戈达福斯号”(Godafoss)货柜船在挪威耶特瓦勒国家公园(Yttre Hvaler national park)附近海域搁浅,并开始泄漏重油。图片来源:© Kent Inge Olsen / Greenpeace
: A red boom is used to try and limit the spread of heavy fuel oil across the ocean surface.
一根用来限制重油在海面上扩散的红色浮杆。在冰层覆盖的地区进行清洁作业特别困难。图片来源:© Jon Terje Hellgren Hansen / Greenpeace

专家们认为,重要的是要在新的IMO法规中消除现有的漏洞,使船舶运营商无法继续使用重油。目前,许多船舶为了符合规定,在排放控制区内使用尾气处理设备(scrubber)去除自己排放到大气中的污染物,从而无需改用更昂贵的馏分燃料。

“排放控制区存在漏洞……你可以继续使用重油,并安装脱硫设备以减少硫排放。”普莱尔说。

尽管尾气处理设备可以减少空气污染,但污染仍然极高,因为从废气中去除的化学物质被直接排放到海洋中。使用尾气处理设备,“实际上就是将大气污染问题转化为海洋污染问题。”普莱尔说。

如果北美排放控制区扩展到北极,“那么即使船舶配备了尾气处理设备,也应该禁止使用高硫燃料。”科莫说,“取而代之的是,应该要求船舶使用馏分燃料。”

扩展北美排放控制区的提案可能会在今年提交给IMO,但2024年之前不会获得太多关注,科莫说。今年,IMO将审查其长期减排战略,并决定是否采用2050年实现净零的目标

IMO目前的目标是到2050年将航运排放量减半。运动人士称这个目标远远不够。如果没有进一步的行动,预计到2050年,航运排放量将达到其2008年水平的90-130%

“这远远不够。”邓布里尔说,“为了与《巴黎协定》保持一致,目标应该是到2050年减排量至少达到100%,最好是到2040年就能实现100%减排,到2030年达到50%。”

“如果考虑到2030年将温室气体排放量减少50%,处理黑碳应该是首要任务。”他说。

“我目前并不抱有期望……还需要几年时间。”普莱尔指出,业内仍然存在相当多的反对意见,“与需要对整个行业进行脱碳相比,处理黑碳应该是最容易解决的问题,这一点令人沮丧。”

翻译:子明