《Marine Pollution Bulletin》：From categories to producers: Dual regulatory and Anthropocene-based classification of macrolitter on an uninhabited Caribbean island
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海洋大垃圾的积累与分类研究：以哥伦比亚无人岛Isla Arena为例，通过联合列表（Joint List）和人类世塑料垃圾分类法（ATPL）分析，发现该岛830个垃圾中塑料占比超95%，其中饮料瓶占80%，表明外部输入主导。ATPL揭示污染来源的层级结构，但仅28%可追溯具体生产商。研究证实无人岛可作为区域污染汇聚区，为双分类框架提供实证支持。
Nelson Rangel-Buitrago | Alex Paternina-Ramos | Lucio Brabo | Francisco Jailton Silva Filho | Tommaso Giarrizzo | Mohamed Ben-Haddad | Leví García-Romero | Carolina Pe?a-Alonso | Juan Guillermo Martín | J.A.G. Cooper | William J. Neal | Francois Galgani
哥伦比亚大西洋大学基础科学学院物理系
摘要
海洋大型垃圾在岛屿上的积累是区域传输过程和生产力-消费动态的敏感指标。在这项研究中，使用了一个综合分析框架来评估位于哥伦比亚加勒比海地区的无人岛Isla Arena上的沿海大型垃圾组合，该框架结合了标准化的监测方法（《垃圾类别联合清单》）和“人类世塑料垃圾分类法”（ATPL）。在一次调查活动中，共收集了830件大型垃圾，覆盖面积为779平方米，平均密度为每平方米1.07件，这一数值与全球有人居住岛屿系统的记录相当。塑料垃圾在垃圾组合中占主导地位（超过95%），其中与食物消费相关的物品最为常见。仅塑料饮料瓶就占所有记录到的大型垃圾的近80%，这表明其功能具有高度的简化性。基于《垃圾类别联合清单》的分类方法有效地描述了材料的组成和主要使用模式，但在识别生产者多样性方面分辨率较低。由于环境降解和保守的视觉识别标准，只有28%的塑料垃圾能够被准确归类到具体的生产者或地理来源。对于可识别的物品，其来源主要集中于少数几家企业，尤其是地区性的饮料生产商。
引言
海洋大型垃圾，尤其是塑料垃圾，被广泛认为是影响全球沿海和海洋生态系统最普遍、最持久且增长最快的污染形式之一（Rangel-Buitrago, 2025; Shumway and Ward, 2025）。由于塑料的浮力、耐用性和抗降解性，它们在垃圾组合中占据主导地位（Jambeck et al., 2015）。在沿海环境中，大型垃圾会带来多种压力，包括对珊瑚礁（Hendrawan et al., 2026; Shankar et al., 2025）、红树林（Guruge et al., 2026; Ponmani et al., 2026）、沙丘（Andriolo et al., 2021; Andriolo and Gon?alves, 2022）和海滩（Andriolo et al., 2020; Roome et al., 2026）等栖息地的物理破坏，以及海洋生物的缠绕和吞食风险（Gracia et al., 2018; Compa et al., 2022），还会降低景观质量（Rangel-Buitrago and Ben-Haddad, 2024）。这些影响导致生态退化、公共卫生问题和经济损失，尤其是在沿海旅游业和生态系统服务对当地生计至关重要的地区（Ponmani et al., 2026）。
岛屿作为偏远环境，由于其地理隔离性、受到海洋传输过程的影响以及有限的废物管理能力，特别容易受到大型垃圾的污染（Ilechukwu et al., 2025; Nisanth et al., 2025; Lavers et al., 2026; Rangel-Buitrago and Galgani, 2026）。沿海和岛屿环境成为漂浮和搁浅垃圾的有效积累区，这些垃圾既来自当地活动，也来自通过洋流、风以及风暴和飓风等极端事件从远处传输而来的来源（Rangel-Buitrago et al., 2019, Rangel-Buitrago et al., 2026; Shankar et al., 2024; Garcés-Ordó?ez et al., 2025a, Garcés-Ordó?ez et al., 2025b）。在许多岛屿上，如毛里求斯、马达加斯加、Isla Colon和Providencia（哥伦比亚）、尼科巴群岛，密集的旅游业、娱乐活动和渔业活动导致垃圾量超过当地的管理能力（Rhodes, 2018; Garcés-Ordó?ez et al., 2021; Shankar et al., 2024; Kasa et al., 2025）。热带和加勒比岛屿经常被选为海洋垃圾研究的监测点，因为它们能够反映区域传输、消费模式和全球生产系统的信息（Rangel-Buitrago et al., 2019, Rangel-Buitrago et al., 2026; Garcés-Ordó?ez et al., 2021, Garcés-Ordó?ez et al., 2025a, Garcés-Ordó?ez et al., 2025b）。因此，岛屿上的大型垃圾组合通常反映了复杂的多源污染动态，使其特别适合进行高级的成分分析和来源导向的分析（Krelling et al., 2017; Brabo et al., 2024）。
海洋垃圾的传输越来越被视为一种跨界现象，漂浮的垃圾可以通过大规模的循环系统和偶发的极端事件跨越国家管辖范围（Macias et al., 2022; Shankar et al., 2023, Shankar et al., 2024）。海洋学建模和实地研究表明，从人口密集的沿海地区释放的塑料垃圾可能在漂流数百至数千公里后才会在偏远岛屿或沿海汇聚区搁浅（Ryan et al., 2019; Brabo et al., 2024; van Duinen et al., 2022）。这种跨界传输使得责任归属和治理变得复杂，因为垃圾的积累地点可能与生产或处置区域不一致。因此，偏远岛屿常常成为区域或流域规模垃圾流动的被动接收者，汇集了来自多个来源地和生产系统的垃圾信号。
在过去二十年里，标准化的大型垃圾监测框架已在沿海、河流、漂浮物和海底环境中得到广泛开发和应用，尤其是在《海洋战略框架指令》（MSFD）及相关区域公约（如OSPAR）的指导下（González-Fernández and Hanke, 2017; Canals et al., 2020; Galgani et al., 2024）。诸如《垃圾类别联合清单》（Fleet et al., 2021）这样的关键工具通过提供统一的分类方案，大大提高了数据收集的协调性，使得跨地区和环境区域的垃圾数量化、时间追踪和空间比较成为可能（Haarr et al., 2022; Galgani et al., 2024）。这些框架在建立基准、识别主要垃圾类别以及支持环境状况评估和缓解政策方面发挥了重要作用（Falk-Andersson et al., 2025）。然而，尽管标准化监测方法具有监管和科学价值，但在岛屿环境中，由于垃圾组合受到长距离传输和外部输入的强烈影响，其分析能力存在固有的局限性（Rangel-Buitrago et al., 2019）。它们的分类分辨率通常不足以识别具体的生产者、品牌或产品，从而限制了追踪来源、评估责任或区分本地产生的垃圾与跨界污染的能力（Brabo et al., 2024; Rangel-Buitrago et al., 2026）。因此，虽然标准化框架能够有效描述大型垃圾的数量和组成，但它们对推动岛屿环境中垃圾积累的主要生产-消费系统的洞察有限。
传统的大型垃圾监测框架的分析局限性表明，需要将环境特征与塑料生产、消费和处置的社会经济维度联系起来的方法（Claro et al., 2019; Hanke et al., 2025）。虽然像《垃圾类别联合清单》这样的监管分类系统为量化垃圾组成和支持环境状况评估提供了坚实的基础（Fleet et al., 2021），但它们缺乏识别具体生产者、品牌或产品的分辨率。在岛屿环境中，垃圾既来自当地活动，也来自跨界来源（Weidlich and Lenz, 2022; Marki? et al., 2024），这一局限性限制了对观察到的模式的解释，并削弱了与企业责任和预防策略之间的联系。基于“人类世”的分类方法，如Rangel-Buitrago等人开发的“人类世塑料垃圾分类法”（ATPL），通过将塑料垃圾分类为具有层次结构的“人为实体”（从广泛的材料类别到具体的产品和生产企业），提供了一种补充的分析工具。将监管分类系统与ATPL相结合，并不是为了取代标准化监测，而是为了扩展其解释能力，使垃圾组合能够同时作为环境指标和生产-消费系统的表现进行考察。这种综合视角在岛屿环境中尤为重要，因为了解大型垃圾的来源和结构对于区分本地和外部贡献至关重要。
与传统基于品牌审计或生产者归属的方法不同，后者通常将可见的制造商信息记录为平面的描述性类别，“人类世塑料垃圾分类法”（ATPL）引入了一个类似于生物分类学的层次化、结构化的分类系统。在ATPL中，塑料垃圾按照嵌套的层次（门、纲、目、科、属、种）进行组织，将生产者、品牌和产品信息嵌入到更广泛的材料和功能结构中。这种结构使得垃圾组合不仅可以被解释为品牌物品的集合，还可以被解释为反映生产系统的层次化人为实体。关于ATPL的概念基础和分类标准的详细理论论文可以在Rangel-Buitrago等人（2026）的研究中找到，而本研究则关注其在岛屿环境中的实际应用。
从更广泛的水生环境治理角度来看，海洋大型垃圾不仅仅是一个污染问题，它还体现了上游生产和废物管理失败的影响，这些失败影响了生态系统的完整性。尽管本研究没有直接量化水安全指标，但无人岛上外部产生的垃圾积累突显了区域污染控制和跨界治理系统的结构性脆弱性。从这个意义上说，岛屿上的大型垃圾组合可以作为衡量影响沿海和海洋系统的更广泛环境安全压力的诊断指标。
本研究评估了将标准化的监管监测与基于“人类世”的分类框架相结合，在岛屿环境中评估沿海大型垃圾的分析优势。以哥伦比亚加勒比海的Isla Arena为例，本文旨在：（1）使用《垃圾类别联合清单》（Fleet et al., 2021）来描述沿海大型垃圾的组成；（2）将Rangel-Buitrago等人（2026）开发的“人类世塑料垃圾分类法”应用于同一垃圾组合；（3）评估双重分类方法在理解岛屿环境中垃圾结构和组成方面的附加分析价值；（4）讨论这一综合框架对大型垃圾监测、来源归属和责任导向解释的意义。
研究区域
Isla Arena是一座位于哥伦比亚加勒比海中部的小型无人岛，属于Bolívar省，坐标约为北纬10°44′20.83″，西经75°21′03.35″（图1）。该岛不应与位于哥伦比亚海岸更西南方向的Isla Arenas混淆。Isla Arena的总面积为779平方米，周长约为213米，海拔非常低，不超过平均海平面1米。其狭窄且几乎不露出的地形使得该岛
岛屿大型垃圾的特征
在Isla Arena进行的实地调查共收集了830件大型垃圾，覆盖面积为779平方米，平均垃圾密度约为每平方米1.07件。这一数值表明，在一个非常小且空间受限的岛屿环境中，大型垃圾的积累量较高。所有收集到的物品都符合大型垃圾的尺寸标准（≥25毫米），并且来自岛屿的岸线、潮间带和内部区域。
结论
本研究记录了一座小型无人加勒比岛屿上高密度的大型垃圾组合，表明孤立的沿海系统可以积累与有人居住的岛屿环境相当的垃圾量。由于岛上没有本地垃圾产生，加上低洼的地形和区域水动力条件，观察到的垃圾积累反映了外部输入的影响，而非本地处置的结果。虽然这项研究基于一个时间点的数据，
CRediT作者贡献声明
Nelson Rangel-Buitrago：撰写原始草稿、方法论、调查、数据分析、概念化。
Alex Paternina-Ramos：撰写原始草稿、调查、数据管理。
Lucio Brabo：撰写原始草稿、调查。
Francisco Jailton Silva Filho：撰写原始草稿、调查。
Tommaso Giarrizzo：撰写原始草稿、调查。
Mohamed Ben-Haddad：撰写原始草稿、调查。
Leví García-Romero：撰写原始草稿。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
这项工作得到了“Geología, Geofísica y Procesos Marino-Costeros”（哥伦比亚大西洋大学）、Grand Valley State University（美国）地质系、法国海洋研究机构Ifremer和Echos d'Océans（法国）、Ulster University（英国）地理与环境科学学院、南非KwaZulu-Natal大学地质科学系以及Coastal Care和Sand Kids（The Santa Aguila基金会）的支持。
