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本研究通过模型分析全球1855个近岸海洋保护区的总氮负荷，发现东非和中东-北非地区污染负荷最高。保护区与非保护区对比表明，部分区域保护区的污染暴露程度更高，说明现有保护措施未能有效缓解废水污染。研究结果强调需将废水管理纳入海洋保护战略，以应对气候变化和保障沿海社区健康。
大卫·E·卡拉斯科·里维拉|阿米莉亚·S·温格
昆士兰大学生态学院生物多样性与保护科学中心，澳大利亚昆士兰州圣卢西亚
摘要
海洋保护区（MPAs）是全球海洋保护策略的基石。然而，它们面临着来自陆地污染的多种压力。未经处理或处理不当的生活污水对热带沿海生态系统及邻近沿海人口构成了广泛而未被充分认识的威胁。我们首次对与热带沿海生态系统（珊瑚礁、海草草甸和红树林）相关的海洋保护区内的总氮（TN）污染负荷进行了全球评估。利用建模的空间数据，我们量化了距离海岸50公里范围内的1855个海洋保护区的氮污染暴露情况，并评估了这三个生态系统类型在不同地区的分布和污染程度。结果显示，不同地区的氮污染暴露水平存在显著差异。东非和中东及北非地区的污染负荷平均值、中位数、最大值和标准差最高。总体而言，所有地区的平均氮污染负荷均高于中位数，这表明某些海洋保护区面临的污染程度远高于其他地区。此外，像素级分析显示，在四个地区，海洋保护区的氮污染中位数高于非保护区，这表明保护状态并不能保证减少污染暴露。本研究强调，应优先考虑减少污水污染，作为实现基于区域的有效生物多样性保护目标的一部分，从而同时改善沿海生态系统的健康和应对气候变化的能力，以及周边社区的人类健康和福祉。
引言
陆地污染，特别是未经处理或处理不当的生活污水，是对珊瑚礁、海草草甸和红树林等沿海生态系统最普遍且管理最不善的威胁之一（Andrello等人，2022年；Tuholske等人，2021年；Wear等人，2024年）。据估计，全球55%的珊瑚礁和88%的海草生态系统受到污水污染的影响（Tuholske等人，2021年）。尽管污染问题广为人知，但在海洋保护工作中却常常被忽视（Wear，2016年），导致这些生态系统面临未得到解决的严峻挑战。
污水污染对热带沿海生态系统的生态影响已有充分记录。污水中的营养物质会降低珊瑚的繁殖能力、生长速度和幼体存活率，同时增加珊瑚疾病和生物侵蚀的发生率（De'ath和Fabricius，2010年；Fabricius，2005年；Tebbett等人，2025年）。因此，污染压力导致全球珊瑚礁物种的数量和多样性显著下降（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）。污水污染还会抑制光线穿透，限制海草草甸的光合作用，并引入病原体，促进竞争性大型藻类和附生植物的生长（Caba?o等人，2008年）。当红树林暴露于污水污染时，它们更容易受到侵蚀，碳储存能力也会减弱（Santos-Andrade等人，2021年；Naidoo，2009年）。总之，这些影响破坏了热带沿海生态系统的结构、功能及其长期可持续性，威胁到数百万人口所依赖的生物多样性和关键生态系统服务。
污水污染不仅对热带沿海生态系统产生重大生态影响，还加剧了它们已经面临的气候变化影响。长期的营养物质负荷增加了珊瑚对白化事件的脆弱性，并减缓了干扰后的恢复速度（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）。在气候变化导致的干旱条件下，红树林更易死亡（Lovelock等人，2009年）。海洋热浪加剧了由污水污染引起的富营养化和缺氧现象，威胁到热带沿海生态系统中丰富的鱼类多样性（Wear等人，2024年；Brauko等人，2020年）。此外，随着海平面上升，这些生态系统更容易受到侵蚀，光照减少，而污水污染也加剧了这一趋势（政府间气候变化专门委员会（IPCC），2022年；Wear和Thurber，2015年）。这些广泛的影响凸显了改进污水管理以保护沿海生态系统健康和增强其恢复力的迫切需求。
为了保护热带沿海生态系统，全球努力集中在建立海洋保护区（MPAs）上。海洋保护区是全球生物多样性保护的基石，也是实现《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》目标3（通常称为“30x30”）的关键机制，该目标旨在到2030年保护30%的海洋面积（Stephens，2023年）。海洋保护区的成功通常通过执行力度、规模、持续时间、禁止捕捞和位置来衡量（Edgar等人，2014年）。然而，已有大量证据表明，当海洋保护区受到污染时，它们在保护生物多样性和实现预期生态成果方面的有效性会降低（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）。
尽管污染降低了海洋保护区实现生物多样性成果的能力，但海洋保护区内的污染程度仍大多未被量化。即使在进行了相关工作的地方，污染程度也常常被低估或监测不足，无法支持有效管理（Abessa等人，2018年；Partelow等人，2015年）。此外，全球评估中尚未纳入污水污染对海洋沿海系统和海洋保护区的环境影响（Halpern等人，2025年；Jones等人，2018年；Williams等人，2021年），这被认为是阻碍其有效管理的主要知识和研究空白（Abessa等人，2018年）。这些空白凸显了系统评估海洋保护区内部污染程度的必要性，以确保它们能够实现预期的保护和生态目标。
在这项研究中，我们对与珊瑚礁、海草草甸和红树林生态系统高度相关的热带地区内的海洋保护区受到生活污水污染的情况进行了全球空间分析。我们旨在量化污染的范围、程度和变异性，并评估海洋保护区保护措施与周围非保护区相比的效果，从而评估现有的保护状态是否有效减少了污水污染的影响。
方法
本研究利用世界保护区数据库中确定的海洋保护区数据，通过模拟的总氮（TN）负荷作为代理指标，评估了海洋保护区受到生活污水污染的情况（Tuholske等人，2021年；UNEP-WCMC和IUCN，2025年）。TN负荷数据是由Tuholske等人（2021年）制作的分辨率为约1公里的栅格数据，基于国家人口和居住类型数据、蛋白质消费量以及不同级别的可达性等参数进行了建模。
结果
六个重点地区内海洋保护区受到污水污染的程度和范围各不相同（图2）。在澳新利亚和美拉尼西亚地区，大多数海洋保护区的污染程度相对较低，近80%的保护区污染负荷低于第50百分位，中位数TN负荷为6.8公斤/平方公里（表1）。加勒比海和巴哈马地区以及珊瑚三角区的海洋保护区也表现出类似的趋势，57%的保护区污染负荷低于第50百分位，平均TN负荷分别为161.8公斤/平方公里。
讨论
海洋保护区普遍且不成比例的污染暴露情况凸显了一个紧迫问题：尽管受到保护，许多海洋保护区仍容易受到污水污染的影响，从而阻碍了它们提供生态成果的能力。我们的研究结果强调了有针对性的生活污水管理和政策干预的迫切必要性，作为海洋保护区设计和管理的重要补充。
地区间的差异强调了特定背景信息对管理决策的重要性。
作者贡献声明
大卫·E·卡拉斯科·里维拉：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，方法论，数据分析，概念化。阿米莉亚·S·温格：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，监督，项目管理，方法论，资金获取，数据分析，概念化。
数据声明
本研究使用的数据是开放获取的，可在先前发表的研究中找到（Tuholske等人，2021年；UNEP-WCMC和IUCN，2025年）。
资金来源
本研究得到了昆士兰大学授予大卫·恩里克·卡拉斯科·里维拉的博士奖学金，以及珊瑚研究与发展加速器平台（CORDAP）授予阿米莉亚·S·温格博士的资助。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
