海港的主要污染源

一项可以鉴别是燃烧产生的硫酸盐（SO₄）还是初级SO₄的技术显示，船舶可能是南加利福尼亚州海岸空气中悬浮细颗粒物的主要污染来源。鉴于细颗粒物对人体健康有害，船舶污染所占的百分比远远超过监管机构或任何人的预期。

至今，船舶烟尘中的SO4含量还是大大超过警戒线。 image: Clarita/morgueFile

船舶通常使用富含硫的 " 船用油 " 。要区别主要污染空气的是哪一种交通燃油，或者要从对流层环境中的天然硫酸气溶胶中检出人为成分，直到如今都一直是个难题。这项新的研究提示，沿海区域中的硫酸盐颗粒物大部分来自于燃烧船用油的船舶。

我们技术工作的原理是氧同位素'图谱识别'， " 圣地亚哥加利福尼亚大学（UCSD）物理学院院长，研究领导者Mark Thiemens解释说， " 通过了解这些图谱，我们可以计算出空气样本每个来源中有多少初级硫酸盐。 " 这项研究发表在2008年9月2日的《美国科学院论文集》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上。

研究者从使用 " 船用油 " 船只的烟囱，La Jolla的Scripps码头尾部和加利福尼亚以北未受污染的沿海区域同时收集船用油燃烧的烟尘样本。他们用和提取硫酸银一样的化学方法提取出样本中的SO₄，它燃烧时释放出其中的氧，用质谱仪即可测定出氧中同位素d^<18O、d¹⁷O和D¹⁷O的比值，由此可以得到SO₄的同位素图谱。

美国国家毒理学计划的一位科学家Brad Collins解释说，d¹⁷O是指样本中同位素¹⁶O与¹⁷O的比值，而d¹⁸O是指同位素¹⁶O与¹⁸O的比值。D¹⁷O值是指D¹⁷O与依赖质量分离的同位素预期值偏离多少。 " 举个例子， " Collins说， " 16O水分子比¹⁷O水分子更容易蒸发因为¹⁶O更轻。因此如果仅仅考虑质量，在一定程度上你会预期雨水（浓缩的水蒸气）中缺少¹⁷O水分子。实际上你的发现与你所预期结果的偏离就是D¹⁷O。你可以通过这些比值来寻找含氧物质中的人为成分。 "

" 通过比对沿海纯净空气、硫酸盐烟和码头空气样本中的硫酸盐同位素图谱，我们发现船舶烟尘是码头空气样本中细小硫酸颗粒物的主要污染来源， " 文章第一作者，UCSD化学和生物化学系博士后Gerardo Dominguez如是说。事实上，某些时候其污染率达44%。

至今，船舶烟尘中SO₄对环境的影响仍被忽视。 " 这种情况必须改变。 " Dominguez说。他解释说这些细小颗粒物可以随时间而增加且可传播很远的距离。如果此项研究观察到的污染作用是有代表性的，他说，船舶产生的初级SO4将占到由美国环保局规定的每年细小颗粒物最大暴露限值15 mg/m3的4~25%。

" 流行病学研究已经将颗粒物与呼吸系统疾病风险和心肺疾病死亡率联系起来， " 卡内基梅隆大学化学工程研究员Spyros Pandis说， " 据我们所知，硫酸盐颗粒物的作用和那些（不含硫酸盐）的颗粒物作用相似。这就是美国和欧洲国家的条例都把颗粒物粒子而不是有机颗粒物或是硫酸盐作为目标的原因。 "

" 该图谱技术非常出色，能够更好地区别海洋大气中各种气溶胶的自然或人为来源，英国普利茅斯大学海洋化学教授Geoff Millward补充说， " 在治理排放的一些方面可以应用这项技术。 "

确实，国会议员正在要求船舶采用低硫含量的海洋馏分燃料代替船用油，这是以诸如James J. Corbett和其同事发表在2007年12月15日的《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）的结果等研究为根据的。他们的研究显示，船舶的烟囱排放总量可导致每年全世界6万例心肺疾病和肺癌死亡。到2012年，远洋船舶需停靠加州港口的，应在24海里的加利福尼亚州的海岸线改用硫含量为0.1%的海洋馏分燃料，华盛顿大学Kathy and Steve Berman环境法律指导中心主任Michael Robinson-Dorn如是说（目前加州船用燃料的硫含量平均为约2.4%）。同样，欧盟2005/33/EC指令规定，到2010年，内河船舶和停泊船舶必须使用含硫0.1%的海洋馏分燃料。

-Adrian Burton
译自 EHP 116:A475 (2008)

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Last updated: April 30, 2009