塑料对珊瑚礁的威胁：来自巴厘岛海洋保护区的战略管理视角

《Marine Pollution Bulletin》：Plastic threats to coral reefs: A strategic management perspective from Bali's marine protected areas

塑料污染对巴厘岛两个海洋保护区（Karangasem和Nusa Penida）珊瑚礁生态系统的影响研究。通过水下摄影追踪法评估珊瑚健康，结合实验室分析（拉曼光谱）检测到珊瑚组织中存在微塑料，主要成分为PET和LDPE。尽管污染负荷指数显示生态风险较低，但两地珊瑚覆盖率差异显著（Karangasem平均12.7%，Nusa Penida平均25.3%），且均存在微塑料污染。研究提出需加强废物管理能力建设与资金投入，以提升保护区生态韧性。

　　

I. Gede Hendrawan | Ade Riestiari Sudarmawan | Putra Bagus Panji Pamungkas | Pande Gde Sasmita Julyantoro | I. Wayan Gede Astawa Karang | Dwi Budi Wiyanto | I. Made Dharma Raharja | I. Putu Ranu Fajar Maharta | Cornelia Coraima Lazaren | Alex S.J. Wyatt

印度尼西亚巴厘岛乌达亚纳大学海洋科学系

摘要

塑料污染仍然是对珊瑚礁生态系统的一个重大威胁，即使在海洋保护区（MPAs）内也是如此。本研究评估了巴厘岛两个海洋保护区——Karangasem和Nusa Penida的珊瑚礁生态系统中发现的塑料垃圾的数量和类型，包括宏观塑料和微塑料。珊瑚健康状况通过水下摄影调查（UPT）方法进行评估，而塑料颗粒则通过现场采样和实验室分析（包括拉曼光谱分析）进行鉴定。Karangasem地区的宏观塑料积累量较高，而两个地区的微塑料浓度相当。在珊瑚组织中检测到了微塑料，其中聚乙烯（PET和LDPE）是最主要的聚合物。尽管污染负荷指数（PLI）值表明生态风险较低，但显然这两个海洋保护区都遭受了珊瑚退化的影响。值得注意的是，数据表明宏观塑料可能通过物理损害对珊瑚礁产生更直接的影响。尽管存在这些威胁，但这两个海洋保护区仍表现出较高的生态恢复力，表明如果减少废物输入，它们具有很强的恢复潜力。研究结果强调了改善废物管理的重要性，特别是能力建设和增加资金分配。

引言

塑料废物已成为海洋生态系统面临的最大威胁之一（Avio等人，2017年；Thevenon等人，2014年）。过去十年中，全球塑料产量持续增加，从2005年的2.3亿吨增加到2015年的3.22亿吨，再到2016年的3.55亿吨（Mrowiec，2018年）。根据Peng等人（2020年）的研究，2017年海洋中的塑料量比2015年的总量增加了33倍以上。预计到2050年，海洋中的塑料量将达到约330亿吨（Frantzi等人，2021年）。塑料在各种人类活动中的广泛使用导致环境中的塑料废物增加（Hopewell等人，2009年）。海洋垃圾对海洋和沿海环境具有物理和化学影响：物理上，海洋垃圾影响美观和航行，并导致海洋生物缠绕；化学上，塑料可能影响人类和海洋生物的健康（Garcés-Ordó?ez等人，2020年；Purba等人，2019年）。 作为群岛国家，印度尼西亚75%的领土为海域，其塑料废物产量仅次于中国（Jambeck等人，2015年）。塑料难以降解（Thevenon等人，2014年；Foekema等人，2013年），但通过紫外线（UV）光氧化或机械过程等手段，塑料颗粒可以分解成微颗粒（Wagner等人，2014年）。印度尼西亚已指定多个海域为海洋保护区（MPAs）。珊瑚礁是这些保护区中的受保护栖息地，在周边社区的社会经济生活中发挥着重要作用（Yamamoto，2023年；Pet-Soede等人，2001年；Spalding等人，2017年）。 在印度尼西亚，海洋保护区的管理依据《海洋事务和渔业部长条例》第31/2020号进行，该条例建立了包括核心区、利用区和恢复区在内的分区框架，并规定了社区参与、生态系统监测和栖息地恢复的相关措施。实证研究表明，巴厘岛的Nusa Penida海洋保护区已实施了多项措施，包括珊瑚和红树林的恢复、定期珊瑚礁健康监测以及涉及当地社区和旅游运营商的参与式管理（Widodo等人，2021年）。菲律宾的Apo岛海洋保护区也采用了类似的合作管理方法，通过分区、适应性管理和利益相关者参与来平衡保护与资源利用（Christie等人，2002年）。同样，澳大利亚的大堡礁海洋公园（GBRMP）实施了大规模的分区系统，规范允许的活动并设立禁捕区以加强生物多样性保护，同时保持与利益相关者的协商和原住民的参与（Ban等人，2015年）。然而，与这些资金充足的系统相比，巴厘岛的海洋保护区在机构能力和执法资源方面较为有限，这使得持续的监测和污染控制更加困难。 印度尼西亚的多个海洋保护区，包括巴厘岛的Nusa Penida和Karangasem，都记录到了塑料污染问题。Germanov等人（2019年）发现，微塑料威胁着Nusa Penida和科莫多国家公园海域中的蝠鲼和鲸鲨的健康。Argeswara等人（2021年）指出，污染蝠鲼觅食区的微塑料主要来自一次性塑料制品，如食品包装袋和塑料袋。Hendrawan等人（2023年）报告称，Nusa Penida海滩上的塑料废物密度范围为0.06至13件/平方米。Putra等人（2023年）报告称，巴厘岛Karangasem的Padang Bay珊瑚礁生态系统中的塑料废物密度范围为0.09至0.12件/平方米。这些发现表明，Nusa Penida和Karangasem海洋保护区的珊瑚礁生态系统受到了严重的塑料废物污染。 巴厘省政府通过《巴厘岛省长条例》第97/2018号禁止使用一次性塑料，并通过《巴厘岛省长条例》第47/2019号规范基于源头减少的废物管理，以尽量减少废物进入海洋生态系统。然而，根据巴厘岛合作伙伴关系的报告（Bali Partnership，2019年），估计每年约有3.3万吨塑料废物泄漏到巴厘岛海域。废物产生量达到每天4281吨。其中只有约2061吨（48%）得到了妥善处理，仍有2220吨（52%）的废物未得到适当处理。这种情况表明废物管理仍不够理想，需要更有效和系统的努力来管理塑料废物。 尽管有许多研究探讨了全球海洋塑料污染问题，但在海洋保护区（尤其是像巴厘岛这样的高旅游地区）缺乏针对性的应对策略。以往在Nusa Penida和Karangasem等地区的研究主要集中在生态评估和污染特征描述上，对管理和社会环境方面的整合较少。为了填补这一空白，本研究采用了一种综合性的方法，结合了水下摄影调查（UPT）数据、拉曼光谱分析和层次分析法（AHP），以制定减轻海洋保护区塑料污染的替代策略。这一多学科框架结合了生态学、物理化学和决策视角，提供了对珊瑚礁生态系统中的塑料污染及其管理优先事项的更全面理解。AHP框架用于根据内部和外部因素（包括法律、机构、资金、操作技术、社区参与以及人口和环境条件）评估和优先排序管理策略。虽然本研究聚焦于巴厘岛，但所提出的策略可以适应具有类似环境压力、治理结构和旅游驱动挑战的其他沿海地区。

采样地点

研究于2024年7月20日至8月6日在印度尼西亚巴厘岛的两个海洋保护区（MPAs）进行：位于巴厘岛东部的Karangasem MPA（KMPA）和由Nusa Penida、Nusa Ceningan和Nusa Lembongan组成的Nusa Penida MPA（NPMPA）（图1）。这两个地点都位于连接巴厘海和印度洋的龙目海峡内。 KMPA和NPMPA的位置与海洋垃圾问题密切相关

底栖覆盖层的变化

对两个地点的比较显示珊瑚覆盖层存在明显差异（图3）。Karangasem地区的珊瑚覆盖率相对较低，Japanese Shipwreck为11.13%，Lipah为12.98%，Jemeluk稍高，为20.99%。相比之下，Nusa Penida的珊瑚状况更好，Mangrove地区的珊瑚覆盖率为43.2%，SD为30.68%，Sental为16.19%。因此，Mangrove地区的珊瑚覆盖率最高，而Japanese Shipwreck地区的珊瑚覆盖率最低

讨论

将本研究结果与全球研究进行对比（表6），Karangasem和Nusa Penida记录的微塑料浓度（0.38–0.47颗粒/平方米）处于全球珊瑚礁生态系统报告值的下限。为了便于与其他研究比较，我们还根据我们的方法测量每个样本的质量（15克），将其浓度转换为每克湿重的颗粒数，结果为0.25 ± 0.22–0.31 ± 0.25颗粒/克湿重

结论

本研究揭示了巴厘岛两个海洋保护区——Karangasem和Nusa Penida的珊瑚礁生态系统中的底栖覆盖层，尤其是活珊瑚覆盖层发生了显著变化。两个保护区都存在宏观塑料和微塑料污染。尽管根据污染负荷指数（PLI）的分类属于低风险，但在所有采样地点都检测到了塑料垃圾，其中Karangasem的宏观塑料更为普遍，而微塑料在两个地区的分布相当。

<红色列作者贡献声明> I. Gede Hendrawan：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、验证、监督、方法论、资金获取、正式分析、概念化。 Ade Riestiari Sudarmawan：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、可视化、验证、调查、正式分析、数据管理。 Putra Bagus Panji Pamungkas：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、软件开发、方法论、调查、数据管理。 Pande Gde Sasmita Julyantoro：撰写 –

资金

本研究得到了乌达亚纳大学的研究资助，资助编号：B/519–10/UN14.14.4.A/PT.01.03/2024

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。