Fartygens utsläpp i hamn hotar livsmiljön i havet

​De sammanlagda utsläppen av metaller och andra miljöfarliga ämnen från sjöfart orsakar alarmerande miljörisker, visar en ny studie från Chalmers. När forskarna räknade på fyra hamnars vattenmiljö visade det sig att vatten från så kallade skrubbrar, som ska rena fartygs avgaser, orsakar mer än 90 procent av de skadliga utsläppen.
– Resultaten talar sitt tydliga språk. Strikta regleringar för utsläpp av skrubbervatten är avgörande för den marina livsmiljön, säger Anna Lunde Hermansson, doktorand vid institutionen för mekanik och maritima vetenskaper på Chalmers. 

Vid traditionella miljöriskbedömningar beräknas utsläpp från sjöfart utifrån en källa åt gången. Det kan till exempel handla om vilken risk koppar i båtbottenfärger medför. Men som med all industri är sjöfart en verksamhet där det finns flera utsläppskällor.

– Ett enda fartyg står för väldigt många olika typer av utsläpp. Det rör sig bland annat om grå- och svartvatten, det vill säga utsläpp från dusch, toalett och avlopp, samt utsläpp från bottenfärg och skrubbervatten. Det är därför viktigt att se till den samlade miljörisken i hamnarna, säger Anna Lunde Hermansson, som tillsammans med kollegorna Ida-Maja Hassellöv och Erik Ytreberg står bakom den nya studien som tar ett samlat grepp om utsläpp från sjöfarten.

En skrubber kan enkelt beskrivas som ett reningssystem för de avgaser som bildas efter förbränning av den tjockolja som varit det vanligaste fartygsbränslet sedan 1970-talet. Havsvatten pumpas upp och sprayas över avgaserna, vilket gör att utsläppen av svavelföreningar inte når luften. Fartygen följer därmed de krav som infördes av Internationella sjöfartsorganisationen, IMO, år 2020. Problemet är att vattnet inte bara tar upp svavlet från avgaserna, vilket leder till kraftig försurning, utan också andra föroreningar som tungmetaller och giftiga organiska föreningar. Det förorenade skrubbervattnet pumpas sedan direkt ut i havet.

Hundratals kubikmeter förorenat vatten varje timme

– Det finns inget reningssteg emellan, utan det kan röra sig om flera hundratals kubikmeter kraftigt förorenat vatten som pumpas ut varje timme från ett enskilt fartyg. Nu är visserligen nya riktlinjer kring riskbedömning av dessa utsläpp på gång, men även i det fallet handlar det om att bedöma en utsläppskälla åt gången, vilket leder till en bristfällig helhetsbedömning av risken, säger Anna Lunde Hermansson.

I den nya studien utgick Chalmersforskarna från fyra olika sorters hamnmiljöer, och tittade på utsläppsnivåer från fem olika källor. Två av hamnarna bygger på verkliga data från Köpenhamn och Gdynia. De valdes ut eftersom de har mycket fartygstrafik, och även en betydande andel fartyg med skrubbrar. Resultaten visade att de sammanlagda utsläppen i hamnarna var fem respektive tretton gånger högre än den riskkvot som anses vara acceptabel.

De övriga två hamnmiljöerna är baserade på modeller som används för riskbedömning internationellt. Den ena miljön har egenskaper som utmärker en typisk hamn i Östersjön, medan den andra representerar en europeisk hamn med ett väldigt effektivt vattenutbyte i form av tidvatten.
Forskarna kunde konstatera att tre av fyra hamnmiljöer var utsatta för oacceptabel risk enligt den beräkningsmodell som används. De såg också att det var utsläppen från båtbottenfärg och skrubbervatten som stod för de högsta nivåerna av farliga utsläpp. Över 90 procent av de miljöfarliga metallerna och PAH:erna (polycykliska aromatiska kolväten) kom från skrubbervatten, medan båtbottenfärgerna orsakade de största utsläppen av koppar och zink.

Samlade belastningen orsakar skadan

– Om man bara ser till en utsläppskälla kan risknivån bli låg eller acceptabel, men slår man ihop de enskilda utsläppskällorna uppnås en oacceptabel risknivå. Djur och växter som lever i en viss miljö och utsätts för föroreningar och gifter bryr sig förstås inte om var utsläppen kommer ifrån, det är den samlade belastningen som orsakar skadan, säger Anna Lunde Hermansson.

Den enda hamnmiljö som hamnade på acceptabla nivåer vid forskarnas riskbedömning var modellen med störst vattenutbyte i form av tidvatten.

– Det är viktigt att komma ihåg att det förorenade vattnet inte försvinner, utan transporteras vidare någon annanstans. I hamnmiljöerna kan det finnas en sorts acceptans för miljöpåverkan, att i just den här miljön har vi bestämt att vi har en industri. När det förorenade vattnet däremot sköljs ut så kan det i stället hamna i ett känsligt område och leda till ännu större konsekvenser. Detta är något som vi tar upp i vår forskning. Vi ser till den totala belastningen, hur mycket som faktiskt släpps ut i miljön, säger Anna Lunde Hermansson.

Att ha skrubbrar på ett fartyg är inget krav. De installeras och används som ett alternativ till att byta till ett renare och dyrare bränsle som släpper ut mindre farliga ämnen. Skrubbrarna gör det möjligt för fartyg att fortsätta att använda den betydligt billigare och mer förorenande tjockoljan. Tjockoljan är en restprodukt vid destillering av råolja, och används numera enbart inom sjöfarten.

Lönsamt att installera skrubbrar

Sedan mitten av 2010-talet har antalet fartyg med skrubbrar ökat. Vid en studie som gjordes 2018 fanns 178 fartyg med skrubbrar i Östersjön – i dag räknar forskarna med det tredubbla. Globalt rör det sig om ungefär 5 000 fartyg, vilket motsvarar runt fem procent av den totala fartygsflottan.

– Men det är de stora fartygen med hög bränslekonsumtion som installerar skrubbrar, eftersom det är mer lönsamt för dem, så vi räknar med att de står för någonstans kring 30 procent av den totala bränsleförbrukningen, säger Anna Lunde Hermansson.

Hon påpekar att användandet av tjockolja som fartygsbränsle dessutom går emot de åtaganden som IMO har sagt sig vilja göra, som att halvera utsläppen av koldioxid från sjöfarten till 2050. Havs- och vattenmyndigheten och Transportstyrelsen har lagt fram ett förslag till Sveriges regering om att förbjuda utsläpp av skrubbervatten på inre vatten, det vill säga det vatten som ligger inom svensk skärgård.

– Det är ett steg i rätt riktning, men vi hade gärna sett ett kraftigare förbud som sträcker sig över större havsområden, samtidigt som vi förstår utmaningen för enskilda länder att reglera internationell sjöfart, säger Erik Ytreberg, docent vid institutionen för mekanik och maritima vetenskaper på Chalmers.

Mer om forskningen

Artikeln ”Cumulative environmental risk assessment of metals and polycyclic aromatic hydrocarbons from ship activities in ports” har publicerats i tidskriften Marine Pollution Bulletin. Författare är Anna Lunde Hermansson, Ida-Maja Hassellöv och Erik Ytreberg – samtliga verksamma vid institutionen för mekanik och maritima vetenskaper vid Chalmers – samt Jukka-Pekka Jalkanen vid Meteorologiska institutet i Finland. Forskningen har delvis finansierats av EU-projektet Emerge, inom ramen för Horisont 2020-programmet.

Så gjordes riskbedömningen i de fyra hamnarna

Arbetet med att bedöma risk i hamnarna gjordes stegvis, enligt illustrationen.

I steg 1 (längst ned) beräknades belastningen från olika utsläppskällor från sjöfart. Värdena tillhandahölls av Steam, en modell som beräknar utsläpp från sjöfart. Utsläppen kombinerades med en viss koncentration av ämnen inom varje utsläppskälla för att beräkna belastning av de olika ämnena.

I steg 2 användes den dagliga belastningen till att uppskatta resulterande koncentrationer i miljön, kallat PEC (Predicted Environmental Concentration) med hjälp av modellen Mapec. I modellen definieras en miljö (i detta fall en hamn), ämnens egenskaper (i detta fall för 9 metaller och 16 polycykliska kolväten) samt den dagliga belastningen (från steg 1) för att sedan beräkna PEC i miljön.
Mapec beräknar PEC för ett ämne åt gången med konstant belastning.

I steg 3 kombinerades sedan resultaten för att möjliggöra inkludering av fler ämnen samt belastning från olika utsläppskällor. För att beräkna risk jämförs PEC med gränsvärden som ska motsvara den koncentration som kan anses säker, det vill säga där man inte finner någon negativ effekt på den marina miljön. Dessa värden kallas även PNEC från engelskans Predicted No Effect Concentration. Om PEC är högre än PNEC så säger man att det råder en oacceptabel risk.

I steg 4 adderades riskkvoter från flera ämnen, vilket gör att man även kan beräkna den kumulativa risken och få en mer samlad riskbedömning inom ett område.

För mer information, kontakta:

Anna Lunde Hermansson, doktorand, institutionen för mekanik och maritima vetenskaper, Chalmers tekniska högskola, anna.lunde.hermansson@chalmers.se, 031 772 18 66

Erik Ytreberg, docent, institutionen för mekanik och maritima vetenskaper, Chalmers tekniska högskola, erik.ytreberg@chalmers.se, 031 772 27 49 ​​​

Ida-Maja Hassellöv, biträdande professor, institutionen för mekanik och maritima vetenskaper, Chalmers tekniska högskola, ida-maja@chalmers.se, 031 772 31 39

Bildtext: I en nyligen publicerad studie från Chalmers utgick forskarna från fyra olika sorters hamnmiljöer, och tittade på utsläppsnivåer från fem olika källor. Det visade sig att de sammanlagda utsläppen av metaller och miljöfarliga ämnen orsakar alarmerande risker för den marina livsmiljön. Hela 90 procent av de skadliga utsläppen kom från fartyg med så kallade skrubbrar som ska rena avgaserna. 

Foto: Wikimedia Commons