没有增强的监管，氨作为船舶发动机燃料的使用可能对空气质量产生显著影响，导致每年超过60万例过早死亡，正如最近的研究所示。
随着巨型集装箱船在海洋上穿行，犹如城市街区般运输货物，它们的大型柴油发动机排放大量空气污染物，导致气候变化并对人类健康产生负面影响。预计海运造成全球近3%的二氧化碳排放，相关的空气质量影响每年造成约10万例过早死亡。
通过去碳化航运来减少这些有害影响是国际海事组织的主要目标，该组织是负责海上运输的联合国监管机构。一个建议的解决方案是将全球船队从传统化石燃料转向可持续替代品，如氨，考虑到其生产和使用，这可能接近碳中性。
然而，麻省理工学院及其他机构的研究团队最近进行的一项研究强调，除非伴随更严格的排放监管，否则燃烧氨作为航运燃料的潜在风险包括空气质量恶化和重大的公共健康后果。
氨燃烧会产生氧化亚氮（N2O），这是一种温室气体，其效能大约是二氧化碳的300倍。它还会以氮氧化物（NO和NO2，统称为NOx）的形式排放氮，未燃烧的氨可能逸散到大气中，最终形成细颗粒物，这些颗粒可以被吸入肺部，导致心脏病、脑卒中和哮喘等健康问题。
研究表明，在现行立法下，全球船队转向氨燃料每年可能导致多达约60万例额外的过早死亡。然而，如果引入更严格的规定和更清洁的发动机技术，这一转变可能每年防止约66,000例过早死亡，相较于目前海运排放造成的死亡人数，且对全球变暖的影响显著减少。
研究的主要作者、麻省理工学院全球变化科学中心的博士后安东尼·黄说：“并不是所有的气候解决方案在结果上都是相同的。通常会有一些权衡。我们需要采取全面的方法，考虑各种气候解决方案的成本和收益，而不仅仅关注它们的去碳化潜力。”
研究的合著者包括麻省理工学院教授诺埃尔·塞林、伦敦帝国学院的塞巴斯蒂安·伊斯塔姆、奥尔良大学的克里斯蒂娜·蒙娜伊姆-鲁塞尔、香港科技大学的张义琦和麻省理工学院的弗洛里安·阿尔罗根。该研究已发表在《环境研究快报》上。
环保氨生产
通常，氨是通过从天然气中提取氢，然后将其与氮在极高的温度下结合而生产的，这一过程伴随着相当大的碳足迹。航运业寄希望于开发“绿色氨”，这是一种通过使用可再生能源进行电解和加热来生产氢气而生成的氨。
黄指出：“理论上，如果船舶燃烧绿色氨，碳排放几乎可以被消除。”
然而，即使是最环保的氨燃料，在燃烧时也会释放氧化亚氮（N2O）和氮氧化物（NOx），且一些未燃烧的氨可能逸散到大气中。释放后的氧化亚氮会作为温室气体存在超过100年。此外，以NOx和氨的形式排放的氮沉降在地球上，会损害脆弱的生态系统。处理这些排放的细菌进一步生成额外的N2O。
NOx和氨与大气气体结合形成细颗粒物，这是空气污染的主要贡献者，估计每年造成400万人的死亡。
黄解释道：“称氨为‘清洁’燃料可能有些牵强。仅仅因为它没有碳排放，并不自动意味着它促进清洁和公共健康。”
全面模型
研究人员的目标是提供一个整体视角，涵盖将全球船队转向氨燃料的环境和公共健康影响。为了实现这一目标，他们设计了多种情景来评估污染物影响如何基于特定的技术和政策假设演变。
在技术上，他们考察了两种船舶发动机选项。第一种使用纯氨燃烧，导致更高的未燃烧氨水平，但氮氧化物排放较低。第二种发动机类型结合氨和氢，以增强燃烧并优化催化转换器的效率，以管理氮氧化物和未燃烧氨的排放。
他们还考虑了三个政策情景：现行规定仅限制特定地区的NOx排放、增加北美和西欧的氨排放限制的替代情景，以及对氨和NOx排放实施全球限制的情景。
研究人员利用一个船舶轨迹模型评估在每个情景下污染物排放的变化，将结果输入空气质量模型，该模型计算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。
一个显著的挑战在于缺乏现实世界的数据，目前没有氨动力船舶在运行。因此，研究人员利用来自合作伙伴的实验氨燃烧数据来开发他们的模型。
黄补充道：“我们必须设计创造性策略，使这些数据在技术和监管背景下都具有价值和相关性。”
多样化的结果
最终，他们的分析揭示，在一个没有新监管且依赖燃烧纯氨的船舶发动机的情景下，转向整个船队可能导致每年增加681,000例过早死亡。
黄强调：“虽然无监管情景可能不切实际，但它为氨排放潜在的危险性提供了一个重要信号。与NOx不同，目前海运排放的氨缺乏监管控制。”
然而，即使没有新的监管，采用更清洁的发动机技术也有可能将过早死亡减少到约80,000例，较海运排放造成的死亡人数减少20,000例。如果实施更严格的全球监管和更清洁的发动机技术，因航运造成的空气污染导致的死亡可能会减少约66,000例。
塞林强调：“研究结果突显出政策与新技术对齐的重要性。氨在气候和空气质量方面的潜在好处只有在监管覆盖所有影响范围时才能得以实现，包括气候变化和空气质量问题。”
氨对空气质量的影响不会均匀分布于全球，全面应对这些影响需要在不同背景下协调策略。由于该地区空气质量监管不够严格，过早死亡的多数案例可能发生在东亚。此外，东亚较高的现有污染水平使得氨排放形成更多细颗粒物。此外，东亚的航运活动量超过其他地区，加剧了这些不利影响。
未来，研究人员希望进一步完善分析。他们希望利用这些发现，鼓励航运业共享发动机数据，以增强空气质量和气候影响评估。此外，他们还打算提高政策制定者对更新航运排放监管的必要性的重要性认识。
该研究获得了麻省理工学院气候与可持续发展联盟的资助。
