航运对环境的影响（英语：Environmental effects of shipping）涵盖的有空气污染、水污染、噪音污染和石油泄漏。[1]至于和气候变化相关的温室气体排放，国际海事组织 (IMO) 估计航运业在2018年产生的二氧化碳排放量相当于全球人为排放量的2.89%，如果不采取任何行动的话，预计到2050年的排放量将从2018年（当年排放为2008年的90%）起增加为2008年水准的90-130%之间。[2]
虽然使用船舶把给定数量的货物移动给定的距离是最节能的运输方法，但由于海运的规模庞大，表示它对环境必然会产生重大影响。[3][4]每年增加的航运量远超过产业在效率上提高（如尤其是货柜船的慢速航行）所能抵消。自1990年代以来，海运吨公里的年增长率平均为4%，[5]自1970年代以来已增长5倍。目前海上有超过10万艘运输船舶，其中约6,000艘为大型货柜船。[3]
压舱水
船舶在港内所排放的压舱水会对海洋环境产生负面影响。[1]游轮、大型油轮和散货船，会在离港后，空船状态时于近岸海域抽入压舱水以维持船舶稳定航行，并在下一个停靠港内装载时予以排放。[9]压舱水通常含有多种有机物质，如植物、动物、病毒和细菌。其中通常包括外来的、新奇的、具入侵性的，会对当地水域生态系统造成广泛的生态和经济上的破坏，（参见人类对海洋生物的影响#入侵物种）以及可能的严重人类健康问题。[10]
噪音污染
航运和其他人造的噪音污染在最近的人类史上大量增加。[11]船舶产生的噪音可传播到很远的距离，而依赖声音进行定位、沟通和觅食的海洋物种会受到这种污染的伤害。[12][13]
《保护迁移野生动物公约》已确定海洋噪音对海洋生物是种威胁。[14]鲸间相互沟通能力遭到破坏是种极端威胁，影响到这个物种的生存能力。
撞击野生动物
海洋哺乳动物如鲸和海牛等有被船舶撞击的风险，会因此造成伤亡。[1]若鲸与一艘航速仅15节的船舶相撞，有79%的机会造成致命伤害。[15]船舶碰撞可能是导致鲸鲨数量下降的主要原因之一。 [16]
受船舶碰撞影响的一个显著例子是濒临灭绝的北大西洋露脊鲸，目前全球仅存400头（或更少）。[17]对这种鲸的最大风险是由船舶撞击而造成的伤害。[15]在1970年至1999年间，记录中的死亡事件有35.5%可归因于船舶碰撞。[18]从1999年到2003年间，因船舶撞击造成的死亡和重伤事件平均每年发生1起。从2004年到2006年间，数字增加到2.6起。[19]船舶碰撞已成为这种鲸可能灭绝的原因。[20]美国国家海洋渔业局 (NMFS) 和美国国家海洋暨大气总署 (NOAA) 于2008年引入船舶速度限制，以减少与北大西洋露脊鲸发生碰撞，但限制于2013年到期。[21]在2017年发生的事件史无前例（有17头鲸死亡），主因为船舶撞击和渔具缠绕。[17]
大气污染
船舶导致的空气污染是由柴油引擎燃烧含高硫的重油（fuel oil，也称为bunker oil）所产生，除含有一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物外，也包含二氧化硫、氮氧化物和悬浮微粒，之后再产生气胶和二次化学反应，包括在大气形成甲醛 ，[22]和臭氧等。[1]柴油引擎废气已被美国国家环境保护局 (EPA) 列为可能的人类致癌物质。EPA确定船用柴油引擎排放所造成的臭氧和一氧化碳会让空气品质恶化，以及环境中颗粒物浓度、能见度、霾、酸雨以及水体的优养化和硝化作用会对人类健康产生负面影响。[23]EPA估计在2000年，大型船用柴油引擎约占美国氮氧化物移动源排放量的1.6%和颗粒物移动源排放量的2.8%。在港区之内，船用柴油引擎产生的此类污染会更高。超低硫柴油 (ULSD) 是种含硫量大幅降低的柴油。截至2006年，几乎在所有欧洲和北美洲均备有ULSD可供使用。但重油仍易于取得，大型船用引擎只需打开和关闭两个不同船载油箱的相应阀门即可在油类燃料间切换。
IMO在2016年通过新的硫排放法规，要求大型船舶从2020年1月开始遵守。[24][25][26]
在全球有害气体排放总量中，海运占氮氧化物的18%至30%，和硫氧化物的9%。 [27][28]空气中的硫会形成酸雨，对农作物和建筑物造成损害。已知吸入硫会导致呼吸系统问题，甚至会增加心肌梗塞发作的风险。[29]据非政府组织欧洲环境联盟"海洋风险"（Seas at Risk）发言人艾琳·布卢明（Irene Blooming）说，油轮和货柜船使用的燃料含硫量高，且价格低于一般陆上运输用燃料。“一艘船每载运一吨货物，排放的硫大约是卡车的50倍。”[29]
美国的长滩、洛杉矶、休斯敦、加尔维斯顿和匹兹堡等海港城市的航运交通最为繁忙，而迫使当地官员努力设法净化空气。[30]由于美国和中国之间的贸易增长，促使在太平洋东西两岸间航行的船只数量大增，而把多种环境问题加剧。为配合中国的成长，有大量粮食由美国运往中国，预计出货量将会持续增加。[31]
一氧化二氮排放量主要是由燃烧温度所造成（温度越高，产生机率越高），与硫排放量（取决于所使用的燃料）不同。由于空气中所含的氮气超过70% ，其中有些会在燃烧时与氧气发生反应。这是种吸热过程，在较高的燃烧温度下会产生更多的一氧化二氮。但有其他污染物，特别是未燃烧或是部分燃烧的碳氢化合物（也称为超细颗粒物或煤烟），容易在较低的燃烧温度时出现。不同的燃烧温度会导致不同的结果。
要显著减少氮氧化物排放，除使用纯氧或一些氧化剂以取代环境空气外，唯一方法是让烟气通过触媒转换器和/或环保汽车尿素（尿素水溶液与烟气中的一氧化二氮生成氮气、二氧化碳和水）。但前述两种做法都会增加成本和重量。此外，柴油引擎排气处理液中的尿素通常来自化石燃料，因此并不能达到碳中和的目的。
第三种选择是使用湿式洗涤器，当海水被泵送通过一个腔室，对经过的废弃流喷洒。不同湿式洗涤器的工艺属性各有不同，但主要是可清除引擎废气中的硫氧化物、煤烟和氮氧化物，留下含有煤烟和各种酸性化合物（如果洗涤液中混有碱性物质，则遗留的是中和化合物）。[32]然后使用船上的设备处理这种遗留下的材料（闭锁循环系统），或者就单纯的将其倾倒入海（开放循环系统）。这种排放物质可能对海洋生物有害，尤其是对近岸环境的。
在最近一项针对船舶未来排放的研究，显示纵然使用超低硫柴油 (ULSD) 或液化天然气 (LNG) 等常用替代品，二氧化碳排放量的增长不会因此改变，而甲烷排放量会因此增加，原因是甲烷会在液化天然气供应链的各阶段中泄漏的缘故。[33]甲烷是种比同等单位体积的二氧化碳更强效的温室气体，并且只能透过各种化学、光化学和甲烷氧化菌在环境中缓慢分解。
最近海运船舶造成环境压力在美国的各州和地方区域发生，商船在港口停靠时对当地空气品质造成问题。[34]据信大型船用柴油引擎的排放占路易斯安那州巴顿鲁治和纽奥良移动源氮氧化物排放量的7%。船舶也会在无大型商港的地区产生重大影响：它们占加利福尼亚州圣巴巴拉地区氮氧化物总排放量的37%，预计这一比例到2015年将增加到61%。[23]但关于游轮业在这个问题上的具体数据很少。虽然游轮船队只占世界航运船队中的一小部分，但对游轮会重复访问的特定沿海地区，会产生重大影响。船上焚化炉也会燃烧大量垃圾、塑料和其他废弃物，产生的灰烬也须弃置。焚化炉也会释放有毒排放物。
于2005年生效的防止船舶污染国际公约（MARPOL）附则VI则用于处理此类问题。游轮必须在烟囱上装置配附有空气浊度表的闭路电视做录影监控，有些游轮还在敏感区域改用清洁能源的燃气轮机来作发电和推进船舶的用途。
海上运输占所有导致气候变化气体排放量的3.5%至4%，其中主要是二氧化碳。[1][28]根据世界银行的数据，航运业到2022年的温室气体排放量的世界占比为3%，让此区块成为“全球第6大温室气体排放者，介于日本和德国之间”。[35][36][37]
虽然此产业并非2016年签署的巴黎气候协议的关注焦点，但联合国和IMO已讨论到其二氧化碳排放的目标和限制。IMO温室气体排放工作组[38]第一次闭会期间会议于2008年6月23日至27日在挪威奥斯陆举行，会议的任务是为可能构成未来IMO规则之一的减排机制制定出技术基础，以控制国际航运的温室气体排放，以及成为实际减排机制的草案，以便IMO海洋环境保护委员会 (MEPC) 作进一步审议。[39]这个产业于2018年在伦敦集会讨论，设定到2050年把二氧化碳排放（以2008年为基准）达成降低50%的目标。减少排放的一些方法包括降低航行速度（这可能对易腐烂的货物产生潜在问题）以及改变燃料标准。[40]包括国际航运公会在内的国际航运组织在2019年提议设立一50亿美元的基金，以支持在减少温室气体排放的研究和技术开发。[41]
审查机构RightShip[42]推出另一降低航运温室气体排放影响的方法 - 开发在线“温室气体排放评级”，作为业界将船舶的二氧化碳排放量与2013年起建造，符合IMO能源效率设计指数 (EEDI)）的同型与类似吨位的船舶作比较。RightShip的温室气体排放评级也适用于2013年之前建造的船舶，可对全球船队进行有效比较。温室气体排放评级分A到G级，A级代表效率最高的船舶。根据船舶在建造时的设计特征（例如载货能力、船用引擎功率和燃料消耗）来测量每行驶一吨海里所排放的理论二氧化碳量。级别在前的船舶可在整个航程中显著降低二氧化碳排放量，这表示所使用的燃料也更少，运行成本也更低。[43]
核动力推进船舶是唯一经过长期验证，且可扩展的推进技术，几乎无温室气体排放。[44]目前由于小型模块化反应炉的进展，可大量生产小功率的核能发电厂（例如OPEN100项目，目的为建造一个100兆瓦发电量的压水反应炉，而目前可用的第三代反应炉，如欧洲压水反应炉（EPR），额定容量超过1吉瓦（1,000兆瓦）），加上更低的成本，可让核动力推进船舶更具经济效益。鉴于目前全球只有400多座商业核电站，表示核动力在航运的市场潜力将比陆基发电厂更大。
目前已有碳中和的燃料。[45][46]根据世界银行在2022年的说法，由零碳电力（太阳能或风能）生产的绿氢和氨是2022年“最有希望的航运脱碳选项”。[45]如果“因生产燃料，而从大气中去除的二氧化碳量相当于燃烧过程中排放的二氧化碳量”，那么这种生物燃料即为可持续生物燃料。[45][47]2022年7月21日，由AIDA游轮公司营运的AIDAprima轮 “成为世界首艘以混合海洋生物燃料（由100%可持续原材料，如废弃食用油和船用轻柴油 (MGO)混合）为燃料的大型游轮......。”[48]根据非营利组织世界经济论坛发表的一篇文章，截至2022年4月，“氨、甲醇和甲烷是可行的远洋航运燃料，而压缩氢和液态氢则不是”。[49]世界上首艘氢动力拖船于2022年5月在西班牙纳维亚的的Astilleros Armon造船厂下水，计划于2022年12月在安特卫普港投入使用。[50][51]双燃料发动机、燃料储存选项和易于改造[52]对于这类船舶的适应性非常重要。[49][53]瑞典船公司Stena Line是世界上首家将大型船舶改采甲醇为燃料的船东，（于2015年把滚装船MS Stena Germanica (2000) 改装。[54][55]Stena Line与甲醇生产商Proman和船舶引擎商曼恩能源方案合作，船舶引擎可使用柴油或是甲醇作燃料。[56][57]
航舶利用风力作为动力已有长久的历史。瑞典船舶营运公司Wallenius Marine在“开发Oceanbird，一艘可搭载7,000辆汽车，由风力驱动的货船。”[58]日本川崎汽船在其5艘散货船上安装Seawing风力推进系统。川崎汽船另有一种风筝翼伞概念，翼伞系在船上方300米的空中，受风而牵动船舶，据估计可减少约20%的排放量。[59]
电池电源对于短途航行有用。 Sparky是艘“全电动70吨港口用拖船”，是“世界上第一艘这类的电动拖船”。 Sparky于2022年8月在奥克兰命名。[60]世界上首艘混合动力拖船Carolyn Dorothy（Foss Maritime拥有） 于2009年在洛杉矶港和长堤港开始运作。[61][62]名为Kvitbjørn（“北极熊”）的游船在距北极仅数百英里的冷岸群岛运作，采用新开发的沃尔沃遍达油电混合推进系统。 [63]2022年6月，丹麦电动渡轮艾伦号（Ellen）完成单次充电航行达90公里的航程。[64]
智库战略与国际研究中心在2021年表示，政府和航运业领导者，如马士基、地中海航运公司和法国达飞海运集团等“表达对脱碳项目有兴趣”。[65][66][67][68]欧盟在2021年表示“通过其‘Fit For 55’ (在2030年前完成减排达55%的目标)[69]提案（一包含14项立法提案的计划组合），对海上脱碳提供有力的政策支持。”[70]但截至2022年6月，“在94家主要航运公司中，只有33家 (35%) 明确表达可在2050年实现净零排放的目标，和/或已承诺在2050年实现绝对减少50%（与2008年相比）的IMO目标。”[71]
代表全球航运业90%以上的团体呼吁对航运业的排放征收全球适用的碳税，以便为采用新技术提供财政激励，并为研发提供资金。[72]
一篇在2021年发表的文章指出，需要进行广泛的研究和开发，以及改造设备和变更运作方式。[73]
对于业界快速变化的脱碳应对，可透过每周通讯、[74]一些会议、[75][76][77][78][79][80][81]和为期两天的在线概览课程中取得。[82]
在曼彻斯特大学教气候科学及能源政策的爱丽丝·拉金说“拖到2023年以后才动手，表示国际航运的未来转型时间不够，而不可行，”。 “现在国际航运即须全力以赴。”[73]
石油泄漏
船舶污染事件中最常见的是石油泄漏。[1]石油泄漏虽然不频繁，但有毁灭性的影响。原油对海洋生物有毒性，其包含的成分多环芳香烃 (PAH) 很难清理，会在沉积物和海洋环境中持续存在多年。[83]经常接触多环芳香烃的海洋物种会出现发育问题、疾病易感性和异常的生殖周期。广为人知的泄漏事件之一是发生在1989年3月的阿拉斯加港湾漏油事件。虽然科学家、管理人员和志愿者努力抢救，仍有超过400,000海鸟、约1,000海獭和大量鱼类死亡。[83]
污水
就卫生设施的观点而言，黑水表示是厕所的污水，其中含有可通过粪口途径传播的病原体。黑水包含来自抽水马桶的粪便、尿液、水和卫生纸。其中含有有害细菌、病原体、病毒、肠道寄生虫和有害营养物质。未经处理或处理不当的污水排放会导致渔业和贝类养殖场发生细菌和病毒污染，对公众健康造成风险。污水中的营养物质，如氮和磷，会促进藻华，消耗水中的氧气，导致鱼类死亡和其他水生生物遭到破坏。
灰水是来自水槽、淋浴间、厨房、洗衣房和船上清洁活动的污水。含有多种污染物质，包括粪便大肠菌群、清洁剂、油和油脂、金属、有机化合物、石油碳氢化合物、营养物质、厨馀、医疗和牙科废弃物。EPA和阿拉斯加州政府进行的抽样发现，游轮产生而未经处理的灰水可能含有不同强度的污染物，且其中粪便大肠菌群的水准会比比未经处理的生活污水中的高几倍。[84]灰水中，尤其是营养物质和其他需氧物质的浓度，会对环境造成不利影响。通常灰水是游轮的最大液体废物来源（占总量的90%至95%）。据估计，船上旅客每人每天产生110至320升灰水，一艘载有3,000人的游轮每天可产生330,000至960,000升灰水。[85]:15
一艘大型游轮（3,000名乘客和船员）估计每天可产生55,000至110,000升黑水。[85]:13估计游轮产业每天倾倒入海的灰水有970,000升（255,000美制加仑），黑水有110,000 升（30,000美制加仑）。[1]
MARPOL附件IV于2003年9月开始严格限制船舶把未经处理的污水排放。大多数现代游轮会安装用于处理黑水和灰水的薄膜生物反应处理厂，这类技术产生接近饮用水质量的废水。
固体垃圾
船上产生的固体垃圾有玻璃、纸张、纸板、铝罐和钢罐以及塑料。[1]这些垃圾可能无害，也可能具有危险性。这类垃圾进入海洋就成为海洋废弃物，然后对海洋生物、人类、沿海社区和利用海水的行业构成威胁。游轮通常把就源减量、垃圾最小化和资源回收结合运用来做固体垃圾的管理。实际上有多达75%的固体垃圾在船上被焚化，所产生的灰烬通常在海上排放，仅有少数会被带上岸处理或是回收。海洋哺乳动物、鱼类、海龟和鸟类可能会因受这类弃置的塑料和其他固体垃圾缠绕而受伤或是死亡。平均而言，每位游轮乘客每天至少产生2磅无害固体废物（参见美国邮轮污染）。[86]游轮的载客量越大，每天产生的垃圾数量就越多。估计一艘大型游轮，航行一周可产生大约8吨固体垃圾。[87]全世界船舶产生的固体废垃圾中，估计有24%（按重量计）来自游轮。[88]:38–39:Table 2–3大多数游轮产生的垃圾都在船上自行处理（焚烧、打浆或是磨碎），然后排放入海。对于无法自行处理的垃圾（例如玻璃和铝制品），就会运送到港口卸载，这会给港口的处理设施带来压力，通常这些设施少有能力处理大型邮轮带来的垃圾。[88]:126
舱底水
船上的油经常从引擎和机器空隙，或是在日常维护活动中泄漏，并与舱底的水混合。虽然舱底水会经过滤及清洁后才排放，[1]但其中仍存在微量的油，也会杀死鱼类或产生各种亚致死性的慢性影响。舱底水还可能含有固体垃圾、大量生化需氧量物质、油和其他化学物质。一艘典型的大型游轮，运作24小时后，平均会产生8吨舱底水。[89]在清理舱底水和排放之前，需将其中的油类分离出，另行作处理，一些航运公司，包括大型游轮公司，有时会非法绕过船上的油水分离器，把未经处理的舱底水排放入海。在美国，有所谓利用“魔法管道”进行的违法排放行为，已被起诉并处以巨额罚款，但在其他国家/地区，执法情况参差不齐。[90][91]
国际法规
目前已有的条约，如以处理船舶海洋污染管制的火奴鲁鲁策略（Honolulu Strategy），[92]以及处理海洋物种和污染的联合国海洋法公约。[93]虽在整个海事历史上曾引入过大量地方和国际法规，但现有的许多被认为并不足够。“整体而言，这些条约倾向于强调安全和污染控制的技术面，但并未触及会产生未达标准结果的根本原因，也缺乏导致遵循的激励机制以及执法力度。”[94]国际航运最常见的问题是错误的文书工作和报关行并无货物的正确信息。 [95]游轮不受美国排放许可证制度（National Pollutant Discharge Elimination System（NPDES）- 依《清洁水资源法案规定》）- 的监管，此制度设有遵守的技术标准。[83]在加勒比地区，许多港口缺乏适当的垃圾处理设施，许多船只因此会把垃圾倒入海中。[96]
此外，由于航运贸易的复杂性和监管此领域的难度，要产生全面和普遍接受的监管框架而让这个产业减少温室气体排放，无法可在短期内实现。事实上是目前排放量仍在继续增加。在2016年发表的的一篇期刊文章建议，在此情况下，各国政府、航运业和全球组织有必要探索和讨论，建立市场机制来降低船舶的温室气体排放。[4]
全球各地因应与法规
- 欧洲游轮污染
- 欧盟减少航运业温室气体排放 https://climate.ec.europa.eu/eu-action/transport-emissions/reducing-emissions-shipping-sector_en （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- 欧盟可持续航运论坛 (ESSF)
https://transport.ec.europa.eu/transport-themes/sustainable-transport/european-sustainable-shipping-forum_en （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- 英国1995年商船法案
- 英国2006年商船（污染）法案
预计（从2004年开始）“......到2020年，进出美国的航运量将会增加一倍。”[[30]但北美洲（加拿大和美国）的许多航运公司和港口经营商已采用绿色海洋环境计划来限制因其运作而对环境产生的影响。[98]
- 美国防止船舶污染法案
- 美国验船协会
- 美国游轮污染
- 美国国家油与危险物质污染紧急应变计画
- 美国1990年油污染法案
- 美国与船舶污染相关法规
参见
- 船底防污漆
- 船级社 (建立和维护船舶及航运设备相关技术标准的非政府组织)
- 防止倾倒废物及其他物质污染海洋的公约，简称伦敦倾废公约
- 交通运输对环境的影响
- 大堡礁受到的环境威胁
- 国际船级社协会
- 环境问题列表
- 海洋废弃物
- 船用燃料管理
- 移动转型
- 北太平洋环流
- 油外泄
- 颗粒（生物学）
- 海运航道
- 三丁基锡化合物
- 零排放载具
参考文献
进一步阅读
外部链接
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