研究报告

船舶尾气洗涤塔洗涤废水对虎鲸的潜在影响

作者: Elise Georgeff, 冒晓立, Bryan Comer 2019年12月10日

随着IMO从2020年1月起严格限制全球海域中船舶燃油的硫含量不能超过0.5%,越来越多的船舶为了控制成本开始选择加装尾气洗涤塔代替换用高成本低硫油,至2020年,加装尾气洗涤塔的船舶数量已超过4300艘。本文将以不列颠哥伦比亚海岸附近海域的虎鲸为例,讨论船舶尾气洗涤塔对海洋哺乳动物栖息地造成的潜在影响。

一、背景

不列颠哥伦比亚海岸附近海域的船舶活动与虎鲸栖息地

不列颠哥伦比亚海岸既是生态系统中多种生物的家园,同时也分布着多个繁忙的海港。如图1所示,该地区的航运交通非常密集。不列颠哥伦比亚省的水域属于北美排放控制区(ECA)。在ECA控制区内,船舶可以选择使用低硫燃油,也可以选择使用高硫重油,但在使用高硫重油时需要使用船舶尾气洗涤塔。在ECA控制区之外,船舶可以使用高硫重油,且无需使用洗涤塔。2017年,在ECA控制区内运营的3000艘船舶中,有近2500艘是能够使用高硫重油燃料的船舶,其中有30艘船选择了使用重油+洗涤塔,配备了洗涤塔的船舶可以一直使用重油,但在进入ECA控制区内时,需要开启尾气洗涤。没有安装洗涤塔的船舶则需要在控制区内使用低硫燃料,但船上可以携带有重油燃料,在控制区范围之外使用。

图1.  2017年北美ECA控制区不列颠哥伦比亚海岸加拿大段的航线情况

虎鲸是最知名的鲸目动物之一,也是海豚科中体型最大的成员,在不列颠哥伦比亚海岸共生活有三种不同的虎鲸:分别是北部居留虎鲸、南部居留虎鲸和短期生活的比格斯虎鲸。截至2017年,这里共生活有309头北部居留虎鲸,每10-25头为一个族群,北部居留虎鲸在《加拿大濒危物种法案》中被列为近危物种。南部居留虎鲸数量更少一些,仅有76头,分成3个族群生活,在《加拿大濒危物种法案》中被列为濒危物种(加拿大政府,2002年)。

北部居留虎鲸的主要栖息地为约翰斯通海峡,其生活范围一直延伸至夏洛特海峡。这一地区的海滩对于虎鲸而言非常重要,虎鲸会冲上海滩捕食,这是北部居留虎鲸的一种特有行为。我们从图2中可以看到,北部和南部两种虎鲸的栖息范围非常广。

图2. 虎鲸的栖息范围

二、研究方法论

1. 识别出安装有洗涤塔的船舶

在我们的分析中,我们首先确定哪些船舶可以使用高硫重油燃料,然后搜索公开可查阅的数据,以确定这其中哪些船舶安装了洗涤塔,从而创建装备有洗涤塔的船舶的数据库。我们发现在安装了洗涤塔的30艘船舶中,16艘装有开环式洗涤塔,14艘装有混合式洗涤塔。

2. 评估高硫重油携带量

在我们此次研究的区域内,只有安装有洗涤塔的船舶才被允许燃烧使用高硫重油。对于这部分船舶,我们使用ICCT的SAVE模拟模型对高硫重油燃料的使用量进行了估算,该模型将AIS数据与IHS船舶特征数据相结合,从而估算出每艘船舶每小时的燃油消耗量和排放量。鉴于我们从AIS数据中可得知每艘船的位置,我们就可以分析出每艘船的燃料携带量、燃料消耗量和排放情况。

3. 评估洗涤塔废水排放量

我们假设所有洗涤塔始终在开环模式下运行,对开环式洗涤塔和混合式洗涤塔的洗涤废水排放量进行了估算。

三、情景设置

在此次分析过程中,我们共在三种情景下开展了模型模拟:

  • 情景1:2017年现状情景。基于2017年AIS数据和公开的洗涤塔安装记录,分析评估2017年研究区域内洗涤塔洗涤废水的排放量。

  • 情景2:2020年预测情景。基于2017年的船舶活动和洗涤塔安装发展趋势,分析评估2020年研究区域内洗涤塔洗涤废水的排放量。

  • 情景3:极端情景。在最后一种情景下,我们基于2017年的船舶活动量,假设可以使用重油燃料的所有船舶都会安装洗涤塔,并且所有这些洗涤塔都以开环模式运行,然后对研究区域内洗涤塔洗涤废水的排放量进行分析评估。

*注:以上情景分析基于2019年12月相关研究,故2020年情景为预测情景。

四、分析结果

图3的地图中显示了每种情景下的洗涤废水排放情况:2017年,洗涤废水排放总量为3500万吨,其中约有10%的废水排放在居留虎鲸的主要栖息地内,尽管从地理面积来看,这些栖息地仅占研究区域的0.6%。

图3. 2017年现状(左)、2020年(预测结果,中)和极端情景下的洗涤废水排放量

   

图4. 不同情景下各类船舶的重油燃料使用量

2017年,重油燃料使用和洗涤废水排放主要来自于游轮,其次是集装箱船(图4、5),在30艘配备了洗涤塔的船舶中,游轮共有23艘,占比77%。这23艘游轮排放了3100万吨洗涤废水,占该地区3500万吨洗涤废水排放总量的近90%(图5)。游轮经常会驶过约翰斯顿海峡,在北部居留虎鲸的主要栖息地内产生大量洗涤废水排放,而当游轮驶离维多利亚市时,又会在南部居留虎鲸的主要栖息地内产生洗涤废水排放。

图5. 不同情景下各类船舶的洗涤废水排放量

根据我们的评估,2020年洗涤塔洗涤废水排放总量将比2017年增加35%,达到约4700万吨。其中,居留虎鲸主要栖息地内的洗涤废水排放量预计增长45%,可达到近500万吨。评估结果显示,从2017年到2020年,集装箱船和干散货船的高硫重油使用量和洗涤废水排放量也将增加(图4、5)。此外,自2017年末开始,一些原本没有配备洗涤塔的船型也将开始使用洗涤塔,包括滚装船、石油和化学品运输船以及普通货船等。

在极端情景下,洗涤废水的排放量可达到2017年的近四倍,总计超过1.3亿吨,其中1800万吨会排放于居留虎鲸的主要栖息地内。在极端情景下,集装箱船、游轮和干散货船排放的洗涤废水占比最大。

五、结论

不列颠哥伦比亚海岸的居留虎鲸原本就已面临着生存环境压力,目前还被暴露于受到污染的洗涤塔洗涤废水当中。这一区域内的船舶每年消耗数十万吨的重油燃料,带来成百上千万吨的洗涤废水排放,其中有10%被排入了居留虎鲸的主要栖息地内。另外,船舶携带的重油燃料还存在泄漏风险,给居留虎鲸带来暴露于重油燃料的危险。

然而,为了满足国际海事组(IMO)的2020年燃料硫含量限值要求,有越来越多的船舶选择安装洗涤塔,给居留虎鲸等野生海洋动物带来更大的威胁。虽然在IMO的硫含量管理要求下,也会有越来越多的船舶选择使用极低硫燃料油(VLSFO),从而使2020年重油燃料的携带量下降近90%,但评估结果显示重油燃料的使用量和洗涤废水的排放量仍会比2017年增加约35%。

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    船舶航运
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更新日期:2025年【1】月【9】日

 

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