海运用氨燃料在排放控制下可减少或增加活性氮污染

为何更清洁的船用燃料仍需更仔细审视

全球航运维系着世界货物流通，但也向空气和海洋排放大量污染物。使用可再生能源制得的氨被视为一种有前景的新燃料，因为它不含碳，人们寄望它能大幅削减航运的温室气体排放。这项研究表明，情况比想象的更复杂：氨在有助于减少气候污染的同时，如果其排放未被严格控制，也可能对地球的氮平衡造成另一类问题。

世界船队的新燃料前景

目前大多数船舶燃烧超低硫燃油，这是一种释放二氧化碳及其他污染物的化石燃料。用可再生电力和空气中的氮生产的“绿氨”（电子氨）因可在改装后的船用发动机和燃料电池中使用且在大规模生产时成本相对较低，正受到关注。按生命周期估算，这种燃料的温室气体排放可比现有海运燃料减少约八成，有助于航运部门朝国际海事组织提出的到本世纪中叶实现温室气体净零的目标迈进。

隐藏的氮问题

与基于石油的燃料不同，氨的主要环境风险不是碳，而是“活性氮”形态：氨气、氮氧化物和一氧化二氮。这些化合物从排气管排出后不会消失。它们助成细颗粒物，对人类呼吸系统有害；通过过度施肥生态系统，可导致沿海水域缺氧的“死区”；而一氧化二氮则是强效温室气体并能破坏臭氧层。人类已经通过化肥使用和畜禽粪便等途径向环境额外输入远超安全阈值的活性氮，因此任何新的大规模来源都可能加剧这一全球性边界的压力。

从工厂到公海追踪燃料

作者追踪了整个海运氨燃料链中的氮损失：化工厂的生产、港口的运输与储存、船舶加注（“加燃”），以及发动机的最终使用。在每一环节，他们汇集了关于氨可能泄漏、挥发成气或在燃烧过程中未被完全燃尽逸散的最佳可得估计，并同时估算发动机中形成的氮氧化物和一氧化二氮。随后，他们在行业对2030、2040和2050年氨在航运中的使用量预测下模拟了低、中、高三种排放情景，并将氮污染总量与当前传统船用燃料的污染进行了比较。

当气候解决方案变成新的污染源

在严格控制下，情形令人鼓舞：到2050年，按能量单位计算，使用氨可将氮排放比今日船用燃料减少约三分之二，同时也降低气候影响。但如果生产、储存和加注环节的泄漏控制不力，且发动机释放的氮化合物高于预期，氨带来的总氮污染实际上可能超过现有燃料，即便其提供的能量更少。在高排放情景中，仅航运部门对氨的使用就可能耗尽约全球“安全”氮损失预算的大约五分之一，且排放主要集中在港口和繁忙航道附近，这些地方对空气质量、沿海生态系统和附近社区的影响最大。

在不反噬的前提下保留其益处

研究结论认为，只有在每个环节严格管理氮排放的情况下，氨才能成为更清洁航运未来的一部分。这意味着要迅速部署灵敏传感器进行泄漏检测，捕集储存或转移过程中挥发的气体，并证明船用发动机能实现非常低的氮排放。同时还需更新规则和标准，以避免气候政策仅仅把碳污染替换为氮污染。通过强有力的技术保障与协调治理，世界可以在利用氨作为船用燃料带来的气候优势的同时，避免对氮循环、沿海水域和人类健康造成新的损害。

引用: Esquivel-Elizondo, S., Cabbia Hubatova, M., Kershaw, J. et al. Ammonia marine fuel can reduce or increase reactive nitrogen pollution depending on emissions controls. Commun. Sustain. 1, 70 (2026). https://doi.org/10.1038/s44458-026-00076-0

关键词: 海运氨燃料, 航运排放, 氮污染, 清洁能源转型, 空气与水质