航运排放对港口城市和区域环境空气质量的影响

航运排放对局地、区域及全球范围内的大气污染物排放、空气质量和人体健康具有不可忽视的贡献。中国航运业发达，航运吞吐量逐年上升，世界10大港口城市中，有6个位于中国。 船舶排放的大气污染物对中国港口城市及区域空气质量的影响亟待研究。1999-2008年，上海港集装箱吞吐量增长了6倍，其货物吞吐量2005年以来持续全球四连冠。本项目拟以上海-中国最大的港口城市为例，通过在线外场观测实验配合污染源统计模型、区域数值模式（WRF/CMAQ）的综合手段，揭示国际港口航运排放大气污染物（SO2、NOx、PM、V、Ni、OC/EC）排放及传输的理化特性，更新和建立区域航运大气污染物排放清单，定量确定航运排放对城市及环境空气污染和区域能见度的贡献。本研究将有助于准确解析沿海港口城市空气污染成因，为中国乃至国际上的港口城市的大气污染治理提供参考数据。

近年来，沿海经济快速发展。港口运输的增长，导致航运排放带来的环境影响日益显现。本研究以世界大港上海港的洋山港区作为外场观测地点，进行了为期三年的大气外场观测实验，收集了港口大气污染物相关的物理化学特征参数。利用气溶胶样品采集、痕量气体观测、船舶燃料重油调研、化学定量分析实验和数值模式等研究手段，并结合污染源排放清单、气象资料、数理统计，对港区的气溶胶理化特性、来源以及航运排放带来的大气环境影响等进行了系统的研究。该项目研究工作所取得的成果主要体现在以下四方面:.(1)采样期间洋山港的观测期间，洋山港区SO2、NO2的平均小时浓度分别为29.4 µg m-3和63.7 µg m-3，PM2.5的平均日均质量浓度为59.7 µg m-3。同期相比，洋山港区的SO2和NO2浓度水平和上海陆地平均水平相当，但峰值浓度要高出陆地平均值较多。典型时段与船舶活动相关的气体污染物浓度显著超过市区水平。洋山港区PM2.5颗粒物中主要水溶性离子SO42-、NO3-和NH4+的平均质量浓度分别为8.19 µg m-3，3.43 µg m-3和5.01 µg m-3，三种离子共占了PM2.5平均质量浓度的27.8%。PM2.5颗粒物中的元素S、Ni、V的平均质量浓度分别为5.94 µg m-3、80.02 ng m-3和14.47 ng m-3.(2)钒和镍是船用燃料油中含量最高的重金属成分,平均含量分别为102和37 mg kg-1。但在外贸油和内贸油中的V/Ni元素比例明显不同，平均分别为3.6和1.9。内贸油的Ni含量较高，V含量较低，体现出中国沿海内贸船舶排放区别于世界其它国家的特征。.(3)V被证实是上海港口比较可靠的船舶排放的指示物。然后基于船舶一次颗粒物贡献模型，利用钒作为船舶尾气示踪物估算发现,上海市航运排放的污染物对洋山港空气中首要 PM2.5的贡献为4-13%. 与陆地站点对比发现,航运排放的大气污染物有60%可以从港口传输到内陆地区,对区域空气质量造成重要影响。.(4) 2010年上海港的货物吞吐量达到6.51亿吨，集装箱吞吐量达到TEU。基于船舶排放清单和数值模式结果，航运排放中SO2和PM2.5等项对上海区域影响较大，其浓度分别可占总排放的24.4%和4.3%；航运排放污染物形成的PM2.5中，二次生成部分占76%左右。