《Ocean & Coastal Management》：Wastewater pollution undermines coastal marine protection: Implications for 30x30 and effective conservation
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本研究通過模型分析全球1855個近岸海洋保護區的總氮負荷，發現東非和中東-北非地區污染負荷最高。保護區與非保護區對比表明，部分區域保護區的污染暴露程度更高，說明現有保護措施未能有效緩解廢水污染。研究結果強調需將廢水管理納入海洋保護戰略，以應對氣候變化和保障沿海社區健康。
大衛·E·卡拉斯科·里維拉|阿米莉亞·S·溫格
昆士蘭大學生態學院生物多樣性與保護科學中心，澳大利亞昆士蘭州圣盧西亞
摘要
海洋保護區（MPAs）是全球海洋保護策略的基石。然而，它們面臨著來自陸地污染的多種壓力。未經處理或處理不當的生活污水對熱帶沿海生態系統及鄰近沿海人口構成了廣泛而未被充分認識的威脅。我們首次對與熱帶沿海生態系統（珊瑚礁、海草草甸和紅樹林）相關的海洋保護區內的總氮（TN）污染負荷進行了全球評估。利用建模的空間數據，我們量化了距離海岸50公里范圍內的1855個海洋保護區的氮污染暴露情況，并評估了這三個生態系統類型在不同地區的分布和污染程度。結果顯示，不同地區的氮污染暴露水平存在顯著差異。東非和中東及北非地區的污染負荷平均值、中位數、最大值和標準差最高。總體而言，所有地區的平均氮污染負荷均高于中位數，這表明某些海洋保護區面臨的污染程度遠高于其他地區。此外，像素級分析顯示，在四個地區，海洋保護區的氮污染中位數高于非保護區，這表明保護狀態并不能保證減少污染暴露。本研究強調，應優先考慮減少污水污染，作為實現基于區域的有效生物多樣性保護目標的一部分，從而同時改善沿海生態系統的健康和應對氣候變化的能力，以及周邊社區的人類健康和福祉。
引言
陸地污染，特別是未經處理或處理不當的生活污水，是對珊瑚礁、海草草甸和紅樹林等沿海生態系統最普遍且管理最不善的威脅之一（Andrello等人，2022年；Tuholske等人，2021年；Wear等人，2024年）。據估計，全球55%的珊瑚礁和88%的海草生態系統受到污水污染的影響（Tuholske等人，2021年）。盡管污染問題廣為人知，但在海洋保護工作中卻常常被忽視（Wear，2016年），導致這些生態系統面臨未得到解決的嚴峻挑戰。
污水污染對熱帶沿海生態系統的生態影響已有充分記錄。污水中的營養物質會降低珊瑚的繁殖能力、生長速度和幼體存活率，同時增加珊瑚疾病和生物侵蝕的發生率（De'ath和Fabricius，2010年；Fabricius，2005年；Tebbett等人，2025年）。因此，污染壓力導致全球珊瑚礁物種的數量和多樣性顯著下降（Wenger等人，2020年；Delevaux等人，2018年；Duprey等人，2016年；Ennis等人，2016年；Tebbett等人，2021年；Cleary等人，2016年）。污水污染還會抑制光線穿透，限制海草草甸的光合作用，并引入病原體，促進競爭性大型藻類和附生植物的生長（Caba?o等人，2008年）。當紅樹林暴露于污水污染時，它們更容易受到侵蝕，碳儲存能力也會減弱（Santos-Andrade等人，2021年；Naidoo，2009年）。總之，這些影響破壞了熱帶沿海生態系統的結構、功能及其長期可持續性，威脅到數百萬人口所依賴的生物多樣性和關鍵生態系統服務。
污水污染不僅對熱帶沿海生態系統產生重大生態影響，還加劇了它們已經面臨的氣候變化影響。長期的營養物質負荷增加了珊瑚對白化事件的脆弱性，并減緩了干擾后的恢復速度（Wang等人，2018年；Joppien和Morgan，2025年；Claar等人，2020年；Gove等人，2023年；Donovan等人，2020年；Wagner等人，2010年；DeCarlo等人，2020年）。在氣候變化導致的干旱條件下，紅樹林更易死亡（Lovelock等人，2009年）。海洋熱浪加劇了由污水污染引起的富營養化和缺氧現象，威脅到熱帶沿海生態系統中豐富的魚類多樣性（Wear等人，2024年；Brauko等人，2020年）。此外，隨著海平面上升，這些生態系統更容易受到侵蝕，光照減少，而污水污染也加劇了這一趨勢（政府間氣候變化專門委員會（IPCC），2022年；Wear和Thurber，2015年）。這些廣泛的影響凸顯了改進污水管理以保護沿海生態系統健康和增強其恢復力的迫切需求。
為了保護熱帶沿海生態系統，全球努力集中在建立海洋保護區（MPAs）上。海洋保護區是全球生物多樣性保護的基石，也是實現《昆明-蒙特利爾全球生物多樣性框架》目標3（通常稱為“30x30”）的關鍵機制，該目標旨在到2030年保護30%的海洋面積（Stephens，2023年）。海洋保護區的成功通常通過執行力度、規模、持續時間、禁止捕撈和位置來衡量（Edgar等人，2014年）。然而，已有大量證據表明，當海洋保護區受到污染時，它們在保護生物多樣性和實現預期生態成果方面的有效性會降低（Lamb等人，2016年；Wenger等人，2016年；Halpern等人，2013年；Suchley和Alvarez-Filip，2018年；Bégin等人，2016年）。
盡管污染降低了海洋保護區實現生物多樣性成果的能力，但海洋保護區內的污染程度仍大多未被量化。即使在進行了相關工作的地方，污染程度也常常被低估或監測不足，無法支持有效管理（Abessa等人，2018年；Partelow等人，2015年）。此外，全球評估中尚未納入污水污染對海洋沿海系統和海洋保護區的環境影響（Halpern等人，2025年；Jones等人，2018年；Williams等人，2021年），這被認為是阻礙其有效管理的主要知識和研究空白（Abessa等人，2018年）。這些空白凸顯了系統評估海洋保護區內部污染程度的必要性，以確保它們能夠實現預期的保護和生態目標。
在這項研究中，我們對與珊瑚礁、海草草甸和紅樹林生態系統高度相關的熱帶地區內的海洋保護區受到生活污水污染的情況進行了全球空間分析。我們旨在量化污染的范圍、程度和變異性，并評估海洋保護區保護措施與周圍非保護區相比的效果，從而評估現有的保護狀態是否有效減少了污水污染的影響。
方法
本研究利用世界保護區數據庫中確定的海洋保護區數據，通過模擬的總氮（TN）負荷作為代理指標，評估了海洋保護區受到生活污水污染的情況（Tuholske等人，2021年；UNEP-WCMC和IUCN，2025年）。TN負荷數據是由Tuholske等人（2021年）制作的分辨率為約1公里的柵格數據，基于國家人口和居住類型數據、蛋白質消費量以及不同級別的可達性等參數進行了建模。
結果
六個重點地區內海洋保護區受到污水污染的程度和范圍各不相同（圖2）。在澳新利亞和美拉尼西亞地區，大多數海洋保護區的污染程度相對較低，近80%的保護區污染負荷低于第50百分位，中位數TN負荷為6.8公斤/平方公里（表1）。加勒比海和巴哈馬地區以及珊瑚三角區的海洋保護區也表現出類似的趨勢，57%的保護區污染負荷低于第50百分位，平均TN負荷分別為161.8公斤/平方公里。
討論
海洋保護區普遍且不成比例的污染暴露情況凸顯了一個緊迫問題：盡管受到保護，許多海洋保護區仍容易受到污水污染的影響，從而阻礙了它們提供生態成果的能力。我們的研究結果強調了有針對性的生活污水管理和政策干預的迫切必要性，作為海洋保護區設計和管理的重要補充。
地區間的差異強調了特定背景信息對管理決策的重要性。
作者貢獻聲明
大衛·E·卡拉斯科·里維拉：撰寫 – 審稿與編輯，撰寫 – 原稿，可視化，方法論，數據分析，概念化。阿米莉亞·S·溫格：撰寫 – 審稿與編輯，撰寫 – 原稿，監督，項目管理，方法論，資金獲取，數據分析，概念化。
數據聲明
本研究使用的數據是開放獲取的，可在先前發表的研究中找到（Tuholske等人，2021年；UNEP-WCMC和IUCN，2025年）。
資金來源
本研究得到了昆士蘭大學授予大衛·恩里克·卡拉斯科·里維拉的博士獎學金，以及珊瑚研究與發展加速器平臺（CORDAP）授予阿米莉亞·S·溫格博士的資助。
利益沖突聲明
作者聲明沒有已知的財務利益沖突或個人關系可能影響本文的研究結果。
