船舶活动对东地中海萨罗尼科斯湾海洋污染的现状与未来影响建模研究

本研究针对东地中海繁忙海岸带萨罗尼科斯湾，采用STEAM-SILAM-Delft3D多模型耦合系统，量化评估航运直接排放与大气沉降对重金属（Cd、Pb等）和多环芳烃（PAHs）的海洋污染贡献。研究发现2018年航运污染负荷占比不足1%，但2050年高洗涤塔使用情景（S3）将导致局部海域BaP浓度激增100%，而液化天然气替代燃料情景（S8）可降低污染负荷，为地中海SECA政策制定提供关键数据支撑。

　　

在地中海这片被誉为"文明的摇篮"的海域，现代航运正带来新的环境挑战。萨罗尼科斯湾作为希腊比雷埃夫斯港的所在地，日均接待数百艘船舶，其半封闭的地理特征使得污染物更易累积。国际海事组织（IMO）2020年实施的0.5%全球硫限令催生了废气清洗系统（EGCS，俗称洗涤塔）的广泛应用，但这些系统将大气污染物转移至海洋，形成"拆东墙补西墙"的困局。更棘手的是，地中海将于2025年升级为硫排放控制区（SECA），燃料硫含量限制收紧至0.1%，可能进一步刺激洗涤塔安装。

在此背景下，由芬兰气象研究所领衔的国际团队在《Marine Pollution Bulletin》发表重要研究成果。研究采用三重技术路线：首先通过船舶交通排放评估模型（STEAM）计算每小时220米分辨率的直接排放；其次利用大气成分集成模拟系统（SILAM）模拟污染物传输与沉降；最后采用Delft3D水动力-水质耦合模型追踪污染物在水体中的归宿。所有模型均基于2018年真实航运数据验证，并设置2050年两种极端情景——S3（高洗涤塔使用）和S8（LNG/甲醇燃料）。

【重金属与PAHs的时空分布】
模拟显示2018年船舶对Cd、Pb的年均贡献仅0.14%-0.22%，但铜（Cu）因防污漆（AFP）释放贡献高达69.3%。污染呈现明显季节特征，7-8月航运旺季Pb负荷可达淡季10倍。船舶排放形成沿航道的"污染走廊"，其中BaP最大瞬时浓度出现在比雷埃夫斯港附近，达10^-1 μg L^-1。

【洗涤塔的环境代价】
2050年S3情景（5936艘船装洗涤塔）导致惊人变化：开放环路洗涤塔排放使萨罗尼科斯湾年接收洗涤废水达164万立方米，局部海域BaP浓度较2018年飙升100%，Flu增加30%。尤其值得注意的是，即使在这种高污染情景下，船舶对PAHs的总贡献仍不足8%，反映出土著污染源的绝对优势地位。

【清洁燃料的转机】
S8情景展示截然不同的图景：采用LNG/甲醇燃料且禁用洗涤塔后，虽然船舶数量增加200%，但Cd、Pb负荷反降90%。这印证了国际能源署（IEA）关于低碳燃料协同减排效应的预测，不过该情景下Cu污染仍维持高位（75.4%占比），凸显防污涂料仍是航运污染的顽固源头。

研究揭示的深层矛盾发人深省：当前环保政策如硫排放控制虽然改善了空气质量，却可能将环境负担转嫁给海洋生态系统。洗涤塔废水被证实含有强酸性（pH≈3）复杂混合物，已有实验显示其0.0001%浓度即可导致海胆（Strongylocentrotus droebachiensis）幼虫发育畸形。该研究首创的"大气-海洋-船舶"全链路模型为政策制定提供量化工具，特别是为地中海各国实施洗涤塔限制政策提供了科学依据。随着波罗的海国家已立法禁止开环洗涤塔排放，这项研究或将成为推动地中海区域采取类似措施的关键催化剂。