从太空鸟瞰南太平洋亨德森岛

来源:©哥白尼哨兵数据(2018),由ESA处理,CC by - sa 3.0 IGO

亨德森岛位于南太平洋,大约在新西兰和智利之间,是地球上最偏远的地方之一。然而,虽然这片偏远、无人居住的小陆地看起来像田园诗一样,没有被人类触及,但它是地球上塑料污染最严重的地方之一,每天都有塑料被冲上海岸。人们希望这种发现塑料的新卫星技术能够通过确定垃圾的来源来帮助解决海洋污染问题

卫星图像现在可以用来探测漂浮在沿海水域的小块塑料垃圾,这要归功于它们独特的反光方式。1

漂浮塑料的“光谱特征”将它们与天然材料(如海藻和木材)区分开来,而且这种方法足够灵敏,可以在直径小于10米的斑块中发现漂浮在天然材料中的塑料。

第一作者劳伦·比尔曼英国普利茅斯海洋实验室的生物地球化学家说,这种方法可以检测到含有大塑料的漂浮碎片,比如塑料瓶或聚苯乙烯泡沫碎片,这些碎片注定会降解成更小的微塑料。

科学家们已经将微塑料(长度小于5毫米的碎片)确定为海洋生态系统中的一种污染物,而漂浮的大型塑料是其中大部分的来源。比尔曼说:“无论你看到的是什么大塑料,最终都会变成微塑料,并对全球负荷产生影响。”

英国南极调查局最近的两项研究强调了海洋中漂浮的塑料污染问题。2、3一项研究发现,包括渔具和垃圾在内的塑料碎片已经在南乔治亚岛和南奥克尼群岛的亚南极地区的海滩上被冲了至少30年。另一份报告称,亚南极海鸟,如流浪信天翁和巨型海燕,经常把塑料垃圾误认为猎物,并吃掉它们。

曼彻斯特大学的一项新研究表明,最终沉入海底的微塑料是如何被洋流集中的。4据报道,在意大利西部的第勒尼安海,每平方米海底有190万粒微塑料,这是有记录以来海底微塑料含量最高的一次。

在卫星图像中,大塑料与其他漂浮物的区别主要在于它们不做什么。像海藻这样的植物反射许多相同波长的光,但塑料在近红外光谱的“红边”处没有表现出活性,而近红外光谱是植物叶绿素的标志。比尔曼说:“它非常独特。”“这更多的是光合作用活动的缺乏……你所寻找的就是光合作用的缺乏。”

这种检测方法部分基于Instagram上2019年4月南非德班港暴风雨后漂浮的塑料污染照片,这使比尔曼能够在当天拍摄的卫星图像中识别出塑料斑点。她说,对漂浮塑料的类似观察可以帮助改进这种方法,这种方法已经在加纳、苏格兰、越南和加拿大西部海岸的卫星图像中进行了测试。

她说:“我们对这个问题的认识越高,希望就会有更多的人说‘我在船上拍了一张塑料贴片的照片……就在这一天,在这个时候’。”“那就像金子一样。”

Biermann已经训练了一种机器学习算法来扫描来自欧洲航天局哨兵2号卫星的图像,以自动识别带有大量塑料的漂浮斑块——小到10米宽像素的10%或20%,她说。她说,最终,它可以用来创建海洋中漂浮塑料热点的全球地图,以便进行清理工作,并更多地了解塑料斑块是如何形成的。

环境科学家阿图罗·卡斯蒂略没有参与这项研究的伦敦帝国理工学院(Imperial College London)教授李安(音译)表示,从卫星照片中自动检测塑料补丁很有前景,但还有待改进。在其他问题中,“他们需要验证被识别为塑料的东西实际上就是塑料”。

他说,下一步将是利用卫星照片确定漂浮的塑料垃圾的来源,并采取措施减少它们。“它们是如何移动的,它们是如何到达目的地的——但更有趣的是,它们从哪里来?””