微塑料的全球影响：哪些海洋生物热点区域最需紧急保护？ - 海洋微塑料对生态影响

海洋与湿地·编者按：

©绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）

过去70年来，塑料的生产和使用迅速增长。截至2021年，全球塑料年产量达到了惊人的3.907亿吨。由于塑料的耐用性，许多塑料废料未被妥善处理，最终流入海洋，导致海洋环境污染问题加剧。大量的塑料在海洋中通过紫外线、波浪和生物作用降解成微小的颗粒（即微塑料）。微塑料由于其微小的尺寸，容易被海洋生物误食，并在海洋环境中广泛存在，从北极到南极几乎无处不在。

微塑料（MPs）对海洋生态系统和生物多样性构成了独特的威胁，但，对全球海洋生物多样性热点区域所受微塑料威胁的评估仍严重不足。“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，2024年7月发表在Marine Policy期刊上的一篇最新研究，该研究由自然资源部第二海洋研究所孙栋博士领导的团队开展，评估了微塑料对全球海洋生物多样性热点区域的威胁。为助力全球环境治理、并供我国学者了解最新研究动态信息，海湿小编将其编译分享信息如下，供感兴趣的读者们参阅。感谢杭州学军中学地理老师孙振宁先生来信向“海洋与湿地”（OceanWetlands）推荐本文。

本文共计5760字，阅读约12分钟

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为了评估微塑料对全球海洋生物多样性的威胁，研究人员结合全球海洋微塑料分布数据与三类海洋保护热点区域的地理数据，确定了在高微塑料压力下的优先保护区域。这三类热点区域包括：海洋保护区（MPAs）、生态或生物重要海域（EBSAs）和海山（seamounts）。通过分析这些区域的社会和自然影响，研究识别了1814个海洋保护区（总面积达580万平方公里）、58个生态或生物重要海域和5125个海山在高微塑料压力下的状况。这些发现对全球海洋保护具有重要意义，特别是在《国家管辖范围以外区域海洋生物多样性的养护和可持续利用协定》（BBNJ协定）框架下，提供了针对微塑料压力的实用参考。

自20世纪50年代以来，塑料的生产和使用急剧增加，2021年的年产量已达3.907亿吨。由于管理不善，大量塑料被释放到环境中，并因其持久性而长期存在。部分塑料通过各种途径进入海洋，每年从陆地进入海洋的塑料量可能达到数百万吨。这些塑料通过海洋流动被重新分布，广泛存在于海洋的偏远生态系统中。塑料在海洋中会因紫外线、波浪和生物作用降解成更小的颗粒，尺寸小于5毫米的塑料称为微塑料（MPs）。微塑料在包括海岸线、沙滩、海底沉积物和表层水域在内的广泛海洋环境中都普遍存在，从北极到南极无处不在。

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上图：“关上水龙头”的雕塑，提醒着人们塑料污染的严重性。“塑料条约”政府间谈判委员会第四次会议（INC-4）会场照片，摄影：Xiuying ©绿会融媒·绿会全球环境治理团队

微塑料体积小，容易被海洋生物误食，干扰其生理过程，可能对生物多样性和生态系统构成威胁。目前，微塑料已在浮游生物、鱼类、珊瑚、海鸟、海龟、大型哺乳动物、底栖生物和深海动物中被观察到。微塑料对生物的负面影响包括肠道阻塞、假饱腹感、内分泌干扰、氧化应激、免疫反应、生长减缓和繁殖能力降低。微塑料还可作为疏水污染物的载体，这些污染物（如抗生素、多环芳烃和全氟化合物）会沿食物链积累，进一步对生物和生态系统构成威胁。

全球海洋生物多样性热点的识别是一个复杂的过程，但可以通过两种替代指标来简化描述。一是海洋保护区（MPAs），主要位于国家管辖范围内，旨在保护生物多样性和海洋生态系统。然而，全球海洋保护区覆盖率仅为8.17%，远未达到国际“30 × 30倡议”到2030年保护30%栖息地的目标（也就是《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》（GBF）提出的保护面积目标）。另一种指标是生态或生物重要海域（EBSAs），由生物多样性公约（CBD）提出，根据七项科学标准确定全球海洋中应优先保护的区域。EBSAs被认为是未来设计和建立海洋保护区的优先区域，特别是在远离大陆的偏远公海区域。

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尽管微塑料被认为是一种新兴污染物，对海洋生物多样性和生态系统构成严重威胁，但针对微塑料对海洋保护区和EBSAs的全球威胁评估的研究仍然较少。大多数研究集中在单个保护区或区域，全球范围内对海洋保护区的微塑料污染评估极度缺乏，也缺乏不同国家管辖海域间的比较。海洋保护区的讨论应从国家层面进行，因为它们基本上位于国家管辖范围内。此外，许多生物多样性的热点（如EBSAs）仍缺乏评估。一些EBSAs位于公海，与五大亚热带海洋旋涡相关，可能受到高微塑料压力的影响。

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海山是生物多样性热点，具有丰富的物种多样性，包括浮游生物、鱼类以及珊瑚和海绵等。海山生态系统被公认是典型的脆弱生态系统，因此也被认为是建立海洋保护区的优先区域。根据海山顶端的水深，它们可被分为浅水海山（0-200米）、中深度海山（200-800米）和深水海山（>800米）三类。海山上的物理-生态过程直接或间接地提高了有机颗粒物的浓度和初级生产力，吸引了更多生物的聚集。然而，这种生态效应也可能增强微塑料的垂直通量，使其沉入海山底部，从而可能对海山生态系统造成不可逆的负面影响。

摄影：周晋峰 ©绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）（图文无关）

研究方法

研究的首要步骤是数据收集。研究团队选择了Van Sebille的模型来获取全球海洋微塑料分布数据，因为该模型不仅考虑了海洋洋流对漂浮类塑料污染物的影响，还与多项实地调查结果高度一致。微塑料数据被分成八个等级，并按照0.521° × 0.523°的网格进行重映射。同时，海洋保护区（MPAs）、生态或生物重要海域（EBSAs）和海山的数据分别来源于Protected Planet、CBD网站和Gevorgian等人的研究，以确保数据的全面性和准确性。

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上图：全球海洋表面微塑料的分布（数据来源于 van Sebille 等人，2015 年）。图源：Sun, D., & Zhang, L. (2024).

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在数据处理阶段，研究团队对MPAs、EBSAs和海山的数据进行了分类和分析。点状数据（如海山数据）采用距离点最近的四个网格中的最高微塑料数据，而多边形数据（如MPAs和EBSAs）则根据其经纬度范围使用平均值。缺乏微塑料数据的点或多边形被视为无效数据。处理后，保留了13,281个MPAs、266个EBSAs和43,941个海山的有效数据用于进一步分析。

最后，研究通过统计分析探索了国家总GDP、国家人均GDP、国家人口规模和人口密度与高微塑料压力下MPAs比例之间的关系。使用了R语言中的“lm”函数进行线性和二次回归分析，计算了置信区间，并利用R包“sf”处理地理数据，“ggplot2”绘制地图。这些方法为评估全球海洋生物多样性保护区域面临的微塑料压力提供了科学依据，支持了未来的保护和管理策略。

研究结果

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研究结果显示，海洋保护区（MPAs）中微塑料压力的分布呈现显著差异。大多数MPAs面临中等微塑料压力，面临低微塑料压力的比例为12.24%，中等压力为74.10%，高微塑料压力为13.66%。

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上图：MPAs（海洋保护区）在微塑料（MPs）压力下的数量和面积，以及MPAs的全球分布——图a：按数量分类，图b：按面积分类，图c：全球MPAs分布图，显示了不同的MP压力水平。百分比表示每个MP压力水平所占总量的比例。图源：Sun, D., & Zhang, L. (2024).

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在国家层面，意大利、韩国和希腊等国的MPAs在高微塑料压力下的比例较高，而美国、法国和英国等国的MPAs面临的高微塑料压力比例相对较低。

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上图：前30个国家处于不同微塑料（MPs）压力下的MPAs（海洋保护区）数量和面积——图a：按国家已设立的MPA数量排名，数字表示处于高微塑料压力的比例；b：按国家已设立的MPA总面积排名，数字表示处于高微塑料压力的比例；c：按国家已设立的MPA中正处于高微塑料压力的数量排名；d：按国家已设立的MPA中正处于高微塑料压力的总面积排名。ABNJ：国家管辖范围以外区域；FIM：法国、意大利和摩纳哥。图源：Sun, D., & Zhang, L. (2024).

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在生态或生物重要海域（EBSAs）中，微塑料压力的情况同样不均匀。研究发现，58个高微塑料压力的EBSAs中，有46个位于专属经济区（EEZ），8个部分位于公海，4个完全位于公海。这表明尽管大多数EBSAs处于中等微塑料压力，但部分区域面临较高的压力，特别是那些位于公海的EBSAs。

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海山的微塑料压力状况则揭示了深海区域面临的严峻形势。尽管大多数海山在中等微塑料压力下，然而，进一步将目光聚焦在生物多样性更高的浅水海山和中深度海山，该研究发现全球783座浅水海山中有104座位于公海，1324座中深度海山中有385座位于公海，这些海山中有160座承受着高微塑料压力（其中49座位于公海），主要分布在南大西洋亚热带环流区、印度洋亚热带环流区和北太平洋亚热带环流区东部。

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左边的图5. 受微塑料（MPs）压力影响的生态或生物重要海域（EBSAs）的数量及其全球分布。百分比表示与公海相关的微塑料压力水平的比例。右边的图6：受微塑料（MPs）压力影响的海山数量及其全球分布。百分比表示每个微塑料压力水平下海山在公海上的比例。图源：Sun, D., & Zhang, L. (2024).

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全球范围内面临高微塑料压力的160座浅水和中深度海山，其中49座位于公海。考虑到它们面临的威胁，这些位于中太平洋、南印度洋、南大西洋等公海区域的浅水和中深度海山应当被优先保护。图源：Sun, D., & Zhang, L. (2024).

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讨论和结论

全球表面海洋中的微塑料（MPs）分布显示，高微塑料压力主要集中在八个区域，包括五个亚热带环流区、地中海、东亚沿海和东南亚沿海。这些区域的海洋保护区（MPAs）大多处于低或中等微塑料压力状态，只有少数区域受到高压力影响。地中海因其半封闭的特性和周边国家大量的塑料废弃物排放，使得该区域的MPAs面临较高的微塑料压力。同时，美国管辖下的MPAs由于受北大西洋和北太平洋环流区的影响，也有大面积的保护区面临高微塑料压力。

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在生态重要性区域（EBSAs）中，微塑料压力的问题同样突出。这些区域通常只考虑传统的人类活动对自然度的影响，如航运和捕鱼，而忽略了新兴污染物如微塑料的影响。因此，虽然一些EBSAs被评估为具有“高的自然性（Naturalness）”，但实际情况可能并未达到这一标准。尤其是12个高微塑料压力的EBSAs中，若考虑微塑料的影响，这些区域的自然性可能会显著降低。

海山中的微塑料压力同样引起关注。较浅的海山顶部支持较高的浮游生物量，这些浮游生物在被捕食者摄取后，可能将微塑料及其吸附的污染物传递至食物链高层，给捕食者带来健康风险。特别是在公海区域的浅水和中深度海山，由于缺乏国家管辖，其生物多样性和生态系统面临较大威胁。因此，这些区域应成为全球海洋保护框架下的优先保护对象，以应对微塑料对重要生态系统的潜在破坏。

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通过分析海洋保护区、EBSAs和海山的地理数据以及全球海洋微塑料分布的建模数据，该研究确定了全球海洋中哪些生物多样性热点最受微塑料威胁。这项研究结果有助于了解哪些生物多样性热点面临最严重的微塑料压力，从而为这些区域提供更有效和有针对性的管理措施。

感兴趣的“海洋与湿地”（OceanWetlands）读者可以参看全文：

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Sun D, Zhang L. Where are the global ocean priority conservation areas under the most severe threat from microplastics?[J]. Marine Policy, 2024, 168: 106326.

海洋与湿地·小百科

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微塑料（Microplastics, MPs）

微塑料是指尺寸小于5毫米的塑料颗粒，这些颗粒通常由大块塑料降解而成。微塑料广泛存在于海洋环境中，包括海岸线、沙滩、海底沉积物和表层水域。由于其微小的尺寸，微塑料容易被海洋生物误食，可能对生态系统和生物多样性造成严重威胁。

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海洋保护区（Marine Protected Areas, MPAs）

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海洋保护区是指为了保护海洋生态系统和生物多样性而设立的区域。这些区域通常位于国家管辖范围内，旨在限制或管理人类活动，以保护和恢复海洋环境的健康。全球海洋保护区的覆盖范围目前仅为8.17%，远未达到国际上设定的保护目标。

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生态或生物重要海域（Ecologically or Biologically Significant Marine Areas, EBSAs）

生态或生物重要海域是根据《生物多样性公约》（CBD）提出的概念，用于标识全球海洋中具有重要生态或生物意义的区域。这些区域被认为是未来海洋保护区设计和建立的优先区域，特别是在远离大陆的偏远公海区域。

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海山（Seamounts）

海山是海洋中的生物多样性热点，通常指水下的山脉或峰顶。依据山顶的水深，海山可以分为浅水海山（0-200米）、中深度海山（200-800米）和深水海山（>800米）。海山通过提高有机颗粒物浓度和初级生产力吸引大量海洋生物聚集。微塑料可能在这些区域积累，对海山生态系统产生负面影响。

BBNJ

《<联合国海洋法公约>下国家管辖范围以外区域海洋生物多样性的养护和可持续利用协定》（也被称为BBNJ协定、海洋生物多样性协定）是一个国际性协议，旨在加强对国家管辖范围以外的海洋区域生物多样性的保护和可持续利用。该协定框架内的管理措施关注于全球公海区域的生态保护，以应对包括微塑料污染在内的环境威胁。

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思考题·举一而反三

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【Q1】在当前微塑料污染对海洋保护区的分布和强度的影响下，如何优化现有的海洋保护区网络，以实现微塑料污染的减缓和生物多样性的最大化保护？是否有必要将微塑料污染压力纳入海洋保护区的设计和评估标准？

【Q2】基于微塑料在海山和生态重要海域的分布特征，是否应考虑将特定类型的海山（如深水和中深度海山）纳入全球海洋生物多样性协定（BBNJ）的优先保护名单？如何通过全球合作来制定针对这些高风险区域的具体治理策略？

【Q3】微塑料污染与国家经济发展水平、人口密度之间的关联性提示了什么？在国际环境政策制定中，如何考虑经济因素和社会发展状况，以实现全球范围内的公平且有效的海洋污染治理？

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【Q4】如何平衡经济发展与环境保护，特别是在经济快速增长的国家？因为我们知道，经济增长和城市化往往跟微塑料污染增加是有关的。特别是在今年“塑料污染条约谈判”正在如火如荼进行的情况下（预计年底联合国塑料污染谈判会出结果），那么，如何在促进经济发展的同时，有效管理塑料废弃物，减少对海洋环境的影响？

本文仅代表资讯，供读者参考，不代表平台观点。

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编译 | 王芊佳

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审核 | Sun Dong

排版 | Samantha

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【参考资料】

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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0308597X24003245返回搜狐，查看更多

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