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final report of the project ImpEx [Version 2.0]
Autor:innen
Herausgeber
Quelle
Schlagwörter
PAK, Nordsee, Ostsee, Ships, EGCS, discharge water, pollutants, North Sea, Baltic Sea, PAH
Förderkennzeichen (FKZ)
3719571010
Forschungskennzahl
57
Zitation
Marin-Enriquez, O., Krutwa, A., Behrends, B., Fenske, M., Spira, D., Reifferscheid, G., Lukas, M., Achten, C., & Holz, I. (2024). Environmental impacts of discharge water from exhaust gas cleaning systems on ships (Umweltbundesamt [Deutschland], ed.). https://doi.org/10.60810/openumwelt-6922
Zusammenfassung deutsch
Mit der Umsetzung von internationalen Vorschriften zur Reduzierung von Schwefeloxidemissionen in der Seeschifffahrt werden Scrubber auf etwa 25 % der weltweiten Handelsflotte (bezogen auf die Tragfähigkeit) eingesetzt. In der vorliegenden Studie wurde eine Probenahme- und Messkampagne an Bord von insgesamt vier Schiffen durchgeführt, wobei der Schwerpunkt auf der chemischen Charakterisierung und der Bestimmung ökotoxikologischer Effekte des Scrubber-Abwassers lag. Schwermetalle, wie Vanadium, Nickel, Kupfer, Eisen und Zink, sowie organische Schadstoffe, einschließlich polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe (sogar die über die in der Prioritätsliste der US EPA aufgeführten Stoffe hinausgehen) und Ölrückstände, wurden in erhöhten Konzentrationen gefunden. Die Gesamttoxizität der Scrubber-Abwässer reichte von praktisch ungiftig bis beträchtlich giftig bei den Open-Loop- und war extrem toxisch bei den Closed-Loop-Proben. Außerdem wurden bei fast allen Proben eine mutagene und bei den CL-Proben dioxinähnliche Wirkungen nachgewiesen. Aus diesen Gründen ist die Einleitung von Scrubber-Abwasser ins Meer aus beiden Betriebsmodi äußerst bedenklich. Dieses Abwasser ist säurehaltig und enthält persistente, bioakkumulierende und toxische Schadstoffe, die kurz- und langfristig schädliche Auswirkungen auf die Meeresumwelt haben können. In dieser Hinsicht werden die derzeitigen Einleitkriterien und Regulierungsmaßnahmen als unzureichend beurteilt. In diesem Bericht werden andere Schutzmaßnahmen für die Meeresumwelt wie lokale oder regionale Einleitverbote vorgeschlagen. Quelle: Forschungsbericht
Zusammenfassung englisch
Following the implementation of international regulations to reduce sulphur oxide emissions in maritime shipping, scrubbers are used on about 25 % of the world merchant fleet (measured by deadweight tonnage). In the present study, a sampling and measurement campaign was conducted on board four ships with focus on the chemical characterisation and the determination of ecotoxicological effects of scrubber discharge water. Heavy metals such as vanadium, nickel, copper, iron and zinc as well as organic pollutants, including polycyclic aromatic hydrocarbons (even beyond the ones included in the US EPA priority list) and oil residues, were found in elevated concentrations. The whole effluent toxicity of the scrubber discharge waters ranged from practically non-toxic to considerably toxic for the open loop to extremely toxic for the closed loop operation mode samples. Further, almost all samples demonstrated mutagenic and the closed loop samples, dioxin-like effects. Thus, the release of scrubber discharge water from both operation modes into the sea is of high concern. This effluent is acidic and contains persistent, bioaccumulative and toxic pollutants that may cause short- and long-term detrimental effects in the marine environment. In this regard, the current discharge criteria and regulatory measures were found to be insufficient and other protective measures for the marine environment such as local or regional discharge bans are proposed. Quelle: Forschungsbericht
Übersetzungen
Verbundene Publikation
Environmental impacts of exhaust gas cleaning systems for reduction of SOx on ships - analysis of status quo
(Umweltbundesamt, 2021)
In den letzten Jahren hat die Anzahl von auf Schiffen installierten Abgasreinigungssystemen (EGCS) stetig zugenommen. Diese Entwicklung ist auf internationale Bestimmungen zur Beschränkung des Schwefelgehalts in Schiffskraftstoffen zurückzuführen. EGCS reduzieren Schwefeloxidemissionen, indem die Abgase gereinigt werden, leiten aber stattdessen verunreinigtes saures Wasser in die Meeresumwelt ein. Der vorliegende Bericht gibt einen Gesamtüberblick über EGCS, mit besonderem Fokus auf die Abwasser-Problematik. Hierfür wurden umfassende Informationen aus der vorhandenen Literatur zusammengetragen. Der vorliegende Bericht beinhaltet technische Aspekte und eine Marktanalyse und behandelt rechtliche Rahmenbedingungen und Forschungsaktivitäten zu diesem Thema. Die Marktanalyse zeigt, dass derzeit mehr als 3.000 Schiffe mit EGCS ausgerüstet sind, was über 16,8% der weltweiten Tragfähigkeit (DWT) entspricht. Die zukünftige Entwicklung des EGCS-Marktes kann durch Fluktuationen der Kraftstoffpreise, Ungewissheiten bei der Kraftstoffnachfrage und -verfügbarkeit, Änderungen der rechtlichen Rahmenbedingungen und die Entwicklungen neuer Technologien beeinflusst werden. Mehrere Defizite wurden bei den in den EGCS-Richtlinien der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO) festgelegten Qualitätskriterien für Abwässer festgestellt. Bisherige Untersuchungen zeigten einen sauren pH-Wert und das Vorkommen mehrerer Schadstoffe wie Schwermetalle, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), Ölrückstände und Nitrat in relevanten Konzentrationen im EGCS-Abwasser. Darüber hinaus wiesen ökotoxikologische Tests auf Toxizitätseffekte hin und dass der Single-Pollutant-Ansatz allein für die Umweltrisikobewertung von EGCS-Abwasser nicht geeignet ist. Daher bestehen trotz der derzeitigen Regelung weiterhin Bedenken hinsichtlich der Auswirkungen auf die Meeresumwelt durch diese Emissionen. In Anbetracht dessen sollten gegenwärtige und zukünftige Studien einen wertvollen Beitrag zum Prozess einer angemessenen Regulierung leisten. Quelle: Forschungsbericht
Environmental protection in maritime traffic - scrubber wash water Survey
(Umweltbundesamt, 2020)
Internationale Vorschriften zur Verringerung der Schwefelemissionen im Seeverkehr lassen Abgasnachbehandlungssysteme (EGCS - Exhaust Gas Cleaning Systems), die sogenannten Scrubber, als eine Technologie zur Reduzierung dieser Emissionen zu. Zahlreiche Flaggenstaaten, Organisationen und Schiffsbetreiber forschen, um herauszufinden, ob und inwieweit die Verwendung von EGCS die Verschmutzung aus der Atmosphäre in das Meer verlagern könnte. Obwohl diese Technik die Luftqualität verbessern kann, sind die Folgen für die Meeresumwelt noch unklar, und eine umfassende Umweltrisikobewertung dieser Technik ist noch nicht vorhanden. Hauptziel dieser Studie ist es, eine Grundlage für die Bewertung des zunehmenden Einsatzes der EGCS-Technologie auf Seeschiffen zu schaffen, insbesondere im Hinblick auf den Gewässer- und Meeresschutz. Der Schwerpunkt liegt auf der Gewinnung weiterer Erkenntnisse über die Waschwasserzusammensetzung und der Abschätzung der zu erwartenden Waschwassermengen, die von Seeschiffen in die Meeresumwelt abgegeben werden. Die Studie basiert auf den Informationen von fünf Schiffen: Drei Schiffe mit einem Hybridsystem, die unter offenen und geschlossenen Bedingungen getestet wurden, und zwei Schiffe mit einem offenen System. Die Untersuchungen zeigen u.a. ausgeprägte Schadstoffprofile, deutlich erhöhte Schadstoffkonzentrationen in den Closed-loop Proben und deutliche Abweichungen zwischen den On Board Online Units und den parallelen Vergleichsmessungen, die mit einer zweiten im Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) qualitätsgesicherten Online Unit durchgeführt wurden. Insbesondere zeigten die Trübung und PAHPHE deutliche Abweichungen. Darüber hinaus besteht weiterer Forschungs- und Kalibrierungsbedarf, um PAHPHE als Schwellenwert klar zu definieren und zu verstehen. Einen wesentlichen Bestandteil der Studie stellt die Modellierung für die Entwicklung einer Verbreitungssimulation von Waschwasser und potenzieller Schadstoffkonzentrationen auf Basis von AIS-Daten dar. Die Ergebnisse zeigen, dass die Waschwasseranreicherung im Ostseeraum im Vergleich zur Nordsee höher sind, was auf einen geringeren Wasseraustausch zurückzuführen ist. Obwohl Waschwasser nur in die Oberfläche abgegeben wird, deuten vertikale Verteilungsdaten darauf hin, dass die vom EGCS emittierten Stoffe innerhalb eines Jahres auch in die tiefere Schicht gelangen. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass EGCS zwar die Luftqualität in den Hafenstädten und auf See verbessern kann, aber die Verschmutzung in die Meeresgewässer verlagert wird. Weitere Forschungsarbeiten sind erforderlich, um die Gesamtauswirkungen auf die Meeresumwelt dieser relativ neuen Reinigungstechnik für Schiffsabgase besser zu quantifizieren und zu bewerten. Dazu gehört auch eine Umweltverträglichkeitsprüfung dieser neuen Technik, die fundierte wissenschaftliche Daten für künftige Empfehlungen und die Überarbeitung entsprechender Vorschriften liefert. Quelle: Forschungsbericht