微塑料的全球影響：哪些海洋生物熱點區(qū)域最需緊急保護？

過去70年來，塑料的生產(chǎn)和使用迅速增長。截至2021年，全球塑料年產(chǎn)量達到了驚人的3.907億噸。由于塑料的耐用性，許多塑料廢料未被妥善處理，最終流入海洋，導致海洋環(huán)境污染問題加劇。大量的塑料在海洋中通過紫外線、波浪和生物作用降解成微小的顆粒（即微塑料）。微塑料由于其微小的尺寸，容易被海洋生物誤食，并在海洋環(huán)境中廣泛存在，從北極到南極幾乎無處不在。

微塑料（MPs）對海洋生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性構(gòu)成了獨特的威脅，但，對全球海洋生物多樣性熱點區(qū)域所受微塑料威脅的評估仍嚴重不足?！昂Ｑ笈c濕地”（OceanWetlands）小編注意到，2024年7月發(fā)表在Marine Policy期刊上的一篇最新研究，該研究由自然資源部第二海洋研究所孫棟博士領(lǐng)導的團隊開展，評估了微塑料對全球海洋生物多樣性熱點區(qū)域的威脅。為助力全球環(huán)境治理、并供我國學者了解最新研究動態(tài)信息，海濕小編將其編譯分享信息如下，供感興趣的讀者們參閱。感謝杭州學軍中學地理老師孫振寧先生來信向“海洋與濕地”（OceanWetlands）推薦本文。

為了評估微塑料對全球海洋生物多樣性的威脅，研究人員結(jié)合全球海洋微塑料分布數(shù)據(jù)與三類海洋保護熱點區(qū)域的地理數(shù)據(jù)，確定了在高微塑料壓力下的優(yōu)先保護區(qū)域。這三類熱點區(qū)域包括：海洋保護區(qū)（MPAs）、生態(tài)或生物重要海域（EBSAs）和海山（seamounts）。通過分析這些區(qū)域的社會和自然影響，研究識別了1814個海洋保護區(qū)（總面積達580萬平方公里）、58個生態(tài)或生物重要海域和5125個海山在高微塑料壓力下的狀況。這些發(fā)現(xiàn)對全球海洋保護具有重要意義，特別是在《國家管轄范圍以外區(qū)域海洋生物多樣性的養(yǎng)護和可持續(xù)利用協(xié)定》（BBNJ協(xié)定）框架下，提供了針對微塑料壓力的實用參考。

自20世紀50年代以來，塑料的生產(chǎn)和使用急劇增加，2021年的年產(chǎn)量已達3.907億噸。由于管理不善，大量塑料被釋放到環(huán)境中，并因其持久性而長期存在。部分塑料通過各種途徑進入海洋，每年從陸地進入海洋的塑料量可能達到數(shù)百萬噸。這些塑料通過海洋流動被重新分布，廣泛存在于海洋的偏遠生態(tài)系統(tǒng)中。塑料在海洋中會因紫外線、波浪和生物作用降解成更小的顆粒，尺寸小于5毫米的塑料稱為微塑料（MPs）。微塑料在包括海岸線、沙灘、海底沉積物和表層水域在內(nèi)的廣泛海洋環(huán)境中都普遍存在，從北極到南極無處不在。

微塑料體積小，容易被海洋生物誤食，干擾其生理過程，可能對生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成威脅。目前，微塑料已在浮游生物、魚類、珊瑚、海鳥、海龜、大型哺乳動物、底棲生物和深海動物中被觀察到。微塑料對生物的負面影響包括腸道阻塞、假飽腹感、內(nèi)分泌干擾、氧化應激、免疫反應、生長減緩和繁殖能力降低。微塑料還可作為疏水污染物的載體，這些污染物（如抗生素、多環(huán)芳烴和全氟化合物）會沿食物鏈積累，進一步對生物和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成威脅。

全球海洋生物多樣性熱點的識別是一個復雜的過程，但可以通過兩種替代指標來簡化描述。一是海洋保護區(qū)（MPAs），主要位于國家管轄范圍內(nèi)，旨在保護生物多樣性和海洋生態(tài)系統(tǒng)。然而，全球海洋保護區(qū)覆蓋率僅為8.17%，遠未達到國際“30 × 30倡議”到2030年保護30%棲息地的目標（也就是《昆明-蒙特利爾全球生物多樣性框架》（GBF）提出的保護面積目標）。另一種指標是生態(tài)或生物重要海域（EBSAs），由生物多樣性公約（CBD）提出，根據(jù)七項科學標準確定全球海洋中應優(yōu)先保護的區(qū)域。EBSAs被認為是未來設計和建立海洋保護區(qū)的優(yōu)先區(qū)域，特別是在遠離大陸的偏遠公海區(qū)域。

盡管微塑料被認為是一種新興污染物，對海洋生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成嚴重威脅，但針對微塑料對海洋保護區(qū)和EBSAs的全球威脅評估的研究仍然較少。大多數(shù)研究集中在單個保護區(qū)或區(qū)域，全球范圍內(nèi)對海洋保護區(qū)的微塑料污染評估極度缺乏，也缺乏不同國家管轄海域間的比較。海洋保護區(qū)的討論應從國家層面進行，因為它們基本上位于國家管轄范圍內(nèi)。此外，許多生物多樣性的熱點（如EBSAs）仍缺乏評估。一些EBSAs位于公海，與五大亞熱帶海洋旋渦相關(guān)，可能受到高微塑料壓力的影響。

海山是生物多樣性熱點，具有豐富的物種多樣性，包括浮游生物、魚類以及珊瑚和海綿等。海山生態(tài)系統(tǒng)被公認是典型的脆弱生態(tài)系統(tǒng)，因此也被認為是建立海洋保護區(qū)的優(yōu)先區(qū)域。根據(jù)海山頂端的水深，它們可被分為淺水海山（0-200米）、中深度海山（200-800米）和深水海山（>800米）三類。海山上的物理-生態(tài)過程直接或間接地提高了有機顆粒物的濃度和初級生產(chǎn)力，吸引了更多生物的聚集。然而，這種生態(tài)效應也可能增強微塑料的垂直通量，使其沉入海山底部，從而可能對海山生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆的負面影響。

研究方法

本研究的首要步驟是數(shù)據(jù)收集。研究團隊選擇了Van Sebille的模型來獲取全球海洋微塑料分布數(shù)據(jù)，因為該模型不僅考慮了海洋洋流對漂浮類塑料污染物的影響，還與多項實地調(diào)查結(jié)果高度一致。微塑料數(shù)據(jù)被分成八個等級，并按照0.521° × 0.523°的網(wǎng)格進行重映射。同時，海洋保護區(qū)（MPAs）、生態(tài)或生物重要海域（EBSAs）和海山的數(shù)據(jù)分別來源于Protected Planet、CBD網(wǎng)站和Gevorgian等人的研究，以確保數(shù)據(jù)的全面性和準確性。

上圖：全球海洋表面微塑料的分布（數(shù)據(jù)來源于 van Sebille 等人，2015 年）。圖源：Sun, D., & Zhang, L. (2024).

在數(shù)據(jù)處理階段，研究團隊對MPAs、EBSAs和海山的數(shù)據(jù)進行了分類和分析。點狀數(shù)據(jù)（如海山數(shù)據(jù)）采用距離點最近的四個網(wǎng)格中的最高微塑料數(shù)據(jù)，而多邊形數(shù)據(jù)（如MPAs和EBSAs）則根據(jù)其經(jīng)緯度范圍使用平均值。缺乏微塑料數(shù)據(jù)的點或多邊形被視為無效數(shù)據(jù)。處理后，保留了13,281個MPAs、266個EBSAs和43,941個海山的有效數(shù)據(jù)用于進一步分析。

最后，研究通過統(tǒng)計分析探索了國家總GDP、國家人均GDP、國家人口規(guī)模和人口密度與高微塑料壓力下MPAs比例之間的關(guān)系。使用了R語言中的“l(fā)m”函數(shù)進行線性和二次回歸分析，計算了置信區(qū)間，并利用R包“sf”處理地理數(shù)據(jù)，“ggplot2”繪制地圖。這些方法為評估全球海洋生物多樣性保護區(qū)域面臨的微塑料壓力提供了科學依據(jù)，支持了未來的保護和管理策略。

研究結(jié)果

研究結(jié)果顯示，海洋保護區(qū)（MPAs）中微塑料壓力的分布呈現(xiàn)顯著差異。大多數(shù)MPAs面臨中等微塑料壓力，面臨低微塑料壓力的比例為12.24%，中等壓力為74.10%，高微塑料壓力為13.66%。

上圖：MPAs（海洋保護區(qū)）在微塑料（MPs）壓力下的數(shù)量和面積，以及MPAs的全球分布——圖a：按數(shù)量分類，圖b：按面積分類，圖c：全球MPAs分布圖，顯示了不同的MP壓力水平。百分比表示每個MP壓力水平所占總量的比例。圖源：Sun, D., & Zhang, L. (2024).

在國家層面，意大利、韓國和希臘等國的MPAs在高微塑料壓力下的比例較高，而美國、法國和英國等國的MPAs面臨的高微塑料壓力比例相對較低。

上圖：前30個國家處于不同微塑料（MPs）壓力下的MPAs（海洋保護區(qū)）數(shù)量和面積——圖a：按國家已設立的MPA數(shù)量排名，數(shù)字表示處于高微塑料壓力的比例；b：按國家已設立的MPA總面積排名，數(shù)字表示處于高微塑料壓力的比例；c：按國家已設立的MPA中正處于高微塑料壓力的數(shù)量排名；d：按國家已設立的MPA中正處于高微塑料壓力的總面積排名。ABNJ：國家管轄范圍以外區(qū)域；FIM：法國、意大利和摩納哥。圖源：Sun, D., & Zhang, L. (2024).

在生態(tài)或生物重要海域（EBSAs）中，微塑料壓力的情況同樣不均勻。研究發(fā)現(xiàn)，58個高微塑料壓力的EBSAs中，有46個位于專屬經(jīng)濟區(qū)（EEZ），8個部分位于公海，4個完全位于公海。這表明盡管大多數(shù)EBSAs處于中等微塑料壓力，但部分區(qū)域面臨較高的壓力，特別是那些位于公海的EBSAs。

海山的微塑料壓力狀況則揭示了深海區(qū)域面臨的嚴峻形勢。盡管大多數(shù)海山在中等微塑料壓力下，然而，進一步將目光聚焦在生物多樣性更高的淺水海山和中深度海山，該研究發(fā)現(xiàn)全球783座淺水海山中有104座位于公海，1324座中深度海山中有385座位于公海，這些海山中有160座承受著高微塑料壓力（其中49座位于公海），主要分布在南大西洋亞熱帶環(huán)流區(qū)、印度洋亞熱帶環(huán)流區(qū)和北太平洋亞熱帶環(huán)流區(qū)東部。

左邊的圖. 受微塑料（MPs）壓力影響的生態(tài)或生物重要海域（EBSAs）的數(shù)量及其全球分布。百分比表示與公海相關(guān)的微塑料壓力水平的比例。右邊的圖6：受微塑料（MPs）壓力影響的海山數(shù)量及其全球分布。百分比表示每個微塑料壓力水平下海山在公海上的比例。圖源：Sun, D., & Zhang, L. (2024).

全球范圍內(nèi)面臨高微塑料壓力的160座淺水和中深度海山，其中49座位于公海。考慮到它們面臨的威脅，這些位于中太平洋、南印度洋、南大西洋等公海區(qū)域的淺水和中深度海山應當被優(yōu)先保護。圖源：Sun, D., & Zhang, L. (2024).

討論和結(jié)論

全球表面海洋中的微塑料（MPs）分布顯示，高微塑料壓力主要集中在八個區(qū)域，包括五個亞熱帶環(huán)流區(qū)、地中海、東亞沿海和東南亞沿海。這些區(qū)域的海洋保護區(qū)（MPAs）大多處于低或中等微塑料壓力狀態(tài)，只有少數(shù)區(qū)域受到高壓力影響。地中海因其半封閉的特性和周邊國家大量的塑料廢棄物排放，使得該區(qū)域的MPAs面臨較高的微塑料壓力。同時，美國管轄下的MPAs由于受北大西洋和北太平洋環(huán)流區(qū)的影響，也有大面積的保護區(qū)面臨高微塑料壓力。

在生態(tài)重要性區(qū)域（EBSAs）中，微塑料壓力的問題同樣突出。這些區(qū)域通常只考慮傳統(tǒng)的人類活動對自然度的影響，如航運和捕魚，而忽略了新興污染物如微塑料的影響。因此，雖然一些EBSAs被評估為具有“高的自然性（Naturalness）”，但實際情況可能并未達到這一標準。尤其是12個高微塑料壓力的EBSAs中，若考慮微塑料的影響，這些區(qū)域的自然性可能會顯著降低。

海山中的微塑料壓力同樣引起關(guān)注。較淺的海山頂部支持較高的浮游生物量，這些浮游生物在被捕食者攝取后，可能將微塑料及其吸附的污染物傳遞至食物鏈高層，給捕食者帶來健康風險。特別是在公海區(qū)域的淺水和中深度海山，由于缺乏國家管轄，其生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)面臨較大威脅。因此，這些區(qū)域應成為全球海洋保護框架下的優(yōu)先保護對象，以應對微塑料對重要生態(tài)系統(tǒng)的潛在破壞。

通過分析海洋保護區(qū)、EBSAs和海山的地理數(shù)據(jù)以及全球海洋微塑料分布的建模數(shù)據(jù)，該研究確定了全球海洋中哪些生物多樣性熱點最受微塑料威脅。這項研究結(jié)果有助于了解哪些生物多樣性熱點面臨最嚴重的微塑料壓力，從而為這些區(qū)域提供更有效和有針對性的管理措施。

海洋與濕地·小百科

微塑料（Microplastics, MPs）
微塑料是指尺寸小于5毫米的塑料顆粒，這些顆粒通常由大塊塑料降解而成。微塑料廣泛存在于海洋環(huán)境中，包括海岸線、沙灘、海底沉積物和表層水域。由于其微小的尺寸，微塑料容易被海洋生物誤食，可能對生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性造成嚴重威脅。

海洋保護區(qū)（Marine Protected Areas, MPAs）
海洋保護區(qū)是指為了保護海洋生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性而設立的區(qū)域。這些區(qū)域通常位于國家管轄范圍內(nèi)，旨在限制或管理人類活動，以保護和恢復海洋環(huán)境的健康。全球海洋保護區(qū)的覆蓋范圍目前僅為8.17%，遠未達到國際上設定的保護目標。

生態(tài)或生物重要海域（Ecologically or Biologically Significant Marine Areas, EBSAs）
生態(tài)或生物重要海域是根據(jù)《生物多樣性公約》（CBD）提出的概念，用于標識全球海洋中具有重要生態(tài)或生物意義的區(qū)域。這些區(qū)域被認為是未來海洋保護區(qū)設計和建立的優(yōu)先區(qū)域，特別是在遠離大陸的偏遠公海區(qū)域。

海山（Seamounts）
海山是海洋中的生物多樣性熱點，通常指水下的山脈或峰頂。依據(jù)山頂?shù)乃?，海山可以分為淺水海山（0-200米）、中深度海山（200-800米）和深水海山（>800米）。海山通過提高有機顆粒物濃度和初級生產(chǎn)力吸引大量海洋生物聚集。微塑料可能在這些區(qū)域積累，對海山生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負面影響。

BBNJ
《<聯(lián)合國海洋法公約>下國家管轄范圍以外區(qū)域海洋生物多樣性的養(yǎng)護和可持續(xù)利用協(xié)定》（也被稱為BBNJ協(xié)定、海洋生物多樣性協(xié)定）是一個國際性協(xié)議，旨在加強對國家管轄范圍以外的海洋區(qū)域生物多樣性的保護和可持續(xù)利用。該協(xié)定框架內(nèi)的管理措施關(guān)注于全球公海區(qū)域的生態(tài)保護，以應對包括微塑料污染在內(nèi)的環(huán)境威脅。

思考題·舉一而反三

【Q1】在當前微塑料污染對海洋保護區(qū)的分布和強度的影響下，如何優(yōu)化現(xiàn)有的海洋保護區(qū)網(wǎng)絡，以實現(xiàn)微塑料污染的減緩和生物多樣性的最大化保護？是否有必要將微塑料污染壓力納入海洋保護區(qū)的設計和評估標準？

【Q2】基于微塑料在海山和生態(tài)重要海域的分布特征，是否應考慮將特定類型的海山（如深水和中深度海山）納入全球海洋生物多樣性協(xié)定（BBNJ）的優(yōu)先保護名單？如何通過全球合作來制定針對這些高風險區(qū)域的具體治理策略？

【Q3】微塑料污染與國家經(jīng)濟發(fā)展水平、人口密度之間的關(guān)聯(lián)性提示了什么？在國際環(huán)境政策制定中，如何考慮經(jīng)濟因素和社會發(fā)展狀況，以實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的公平且有效的海洋污染治理？

【Q4】如何平衡經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護，特別是在經(jīng)濟快速增長的國家？因為我們知道，經(jīng)濟增長和城市化往往跟微塑料污染增加是有關(guān)的。特別是在今年“塑料污染條約談判”正在如火如荼進行的情況下（預計年底聯(lián)合國塑料污染談判會出結(jié)果），那么，如何在促進經(jīng)濟發(fā)展的同時，有效管理塑料廢棄物，減少對海洋環(huán)境的影響？

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編譯 | 王芊佳
審核 | Sun Dong
排版 | Samantha

參考資料略