从隔离到影响：巴西南部非城市化海滩海洋垃圾的时空评估与生态管理启示

本研究针对城市化与废物管理不善导致的海洋垃圾污染问题，对巴西南部孤立非城市化海滩Gravatá Beach开展时空动态评估。通过四季采样分析垃圾密度、组成与分布特征，发现塑料碎片、渔具及工业颗粒为主要污染物，清洁海岸指数(CCI)显示海滩多数时段“清洁”，但秋季南部呈“中度污染”。结果强调风浪动力与流域输入对垃圾分布的影响，为跨区域海岸管理策略提供科学依据。

　　

随着城市化、工业化和人口增长不断加剧，环境意识不足和废物管理不善导致固体废弃物不当处理问题日益严重。沿海区域作为陆地与海洋之间的过渡带，不仅承载着丰富的生物群落和关键生态系统服务，还持续受到气象、地质和生物因素的综合影响。这些自然动力机制虽然促进了生物多样性和营养盐循环，但人类活动——从传统生计方式到沿海大城市的扩张——也给这些敏感生态系统带来显著压力。在巴西，沿海地区的城市化更是环境退化和社会排斥的主要诱因之一，而固体废物污染已成为影响海滩、河口和湿地的最显著威胁之一。

在此背景下，海洋垃圾（marine litter）被定义为任何人类来源的固体材料，它们可能直接被丢弃入海，或通过河流、沟渠和工业排放进入海洋环境。塑料、渔具、工业颗粒（pellets）、包装材料等是最常见的海洋垃圾类型，河流和河口则在将这些废弃物从陆地输送到海洋的过程中扮演了关键角色。尽管巴西已出台《国家固体废物政策》，但由于许多城市缺乏技术与资金支持，政策实施效果有限。尤其值得关注的是，非城市化海滩虽然人类活动直接压力较小，却可能因风、浪和水动力作用成为垃圾的汇集区，其污染来源与动态机制亟待深入解析。

为了系统评估一个孤立非城市化海滩的海洋垃圾污染状况，研究人员在巴西圣卡塔琳娜州的Gravatá海滩展开了一项为期一年的时空动态研究。该海滩位于Laguna市，南北两侧被岩层环绕，水文动力较强，且邻近圣安东尼奥潟湖复合体——这一区域接收来自Tubar?o和D'Una河流域的输入，是沉积物和潜在污染物的输送通道。研究成果发表在《Marine Pollution Bulletin》，为理解偏远海滩垃圾沉积机制和制定针对性管理策略提供了重要科学依据。

研究团队在2023年11月至2024年10月间进行了四个季节的采样，将海滩划分为南、中、北三个区域，每个区域设置三条垂直海岸的样带。采样宽度为样带两侧各2米，从水线延伸至海滩自然上界（如沙丘或植被线）。所有采集的垃圾在实验室经清洗、烘干后，按类型和潜在来源分类，计数、测量（最大长度和高度，cm）并称重（g）。垃圾按尺寸分为微垃圾（0–0.5 cm）、中垃圾（0.5–2.5 cm）和宏垃圾（>2.5 cm）。同时，团队计算了相对暴露指数（REI）以评估风况对垃圾堆积的影响，并采用清洁海岸指数（CCI）对海滩清洁程度进行分类。数据分析利用R软件完成，包括Kruskal-Wallis检验和Dunn事后比较等非参数方法。

3.1. 海洋垃圾特征

研究共采集7200件垃圾，分属29类，总重139.33 kg。塑料碎片出现频率（%FO）最高（77%–100%），渔具、颗粒和包装材料也较为常见。南部区域（A1）在秋季密度最高（2.3 件/m2），中部和北部也在该季节出现峰值。

3.2. 垃圾组成与动态

REI分析显示，东北和西南风向主导区域风况，影响垃圾输送与沉积。统计检验表明，包装和颗粒的密度存在显著季节性差异（p<0.05），塑料碎片和总垃圾重量也呈现季节变化。秋季垃圾密度最高，夏季重量最大。 morphometric分析表明，塑料碎片和渔具在尺寸和重量上变异较大，颗粒则集中分布于微和中垃圾类别。

清洁海岸指数（CCI）评估显示，海滩在多数季节和区域为“清洁”等级（CCI<5），但秋季南部和中部区域升至“中度污染”（CCI>5）。空间上，南部在夏季和春季污染较高，冬季则以中部和北部更为显著。

本研究在偏远非城市化海滩记录了超过7200件海洋垃圾，证实塑料污染无处不在。季节变化显著影响垃圾分布：秋季密度最高，夏季重量最大，这与降雨、风浪动力及流域输入密切相关。盛行风（东北与西南向）和波浪能量（秋季最高）是驱动垃圾迁移与沉积的关键环境因子。塑料碎片、渔具、工业颗粒和包装材料是主导垃圾类别，反映出现代社会对塑料制品的依赖以及渔业、工业活动的深远影响。

尺寸分析表明，塑料碎片和渔具在微、中、宏垃圾类别中均占较高比例，且具有较大的表面积和变异性，增加了其与环境及生物互动的风险。渔业废弃物（如绳索、网片、钓线）的持续出现，凸显其作为新兴污染物的长期生态威胁，可能导致幽灵捕捞、缠绕和生物误食。工业颗粒（pellets）的富集则指示了工业与港口活动的污染输出，这些颗粒可能源自北部港口区域，经水动力搬运至研究海滩。

清洁海岸指数（CCI）整体将Gravatá海滩评为“清洁”，但其时空变异揭示出南部区域在秋季更易累积垃圾。这一结果说明，即使在人迹罕至的区域，海洋垃圾污染仍不可忽视，且其来源可能主要为外源（allochthonous），来自流域内城市、工业与渔业活动。结合REI与CCI分析，可更精准识别污染热点和迁移路径，为海岸带管理提供量化工具。

研究的政策意义在于呼吁整合流域与海洋环境管理策略，强化废弃物分类收集与环境教育，并推动渔业和塑料行业的责任分担。未来监测应纳入形态计量与多样性指标，以提升数据的可比性与管理决策的科学性。总之，该研究不仅揭示了非城市化海滩的垃圾动态机制，也为全球类似区域的污染防控与生态保护提供了实践框架。