卫星成像现在可以发现隐藏在海滩上的塑料垃圾

漫步在任何主要海滩上，你很可能很快就会发现一些被遗弃的垃圾。旧水瓶、垃圾袋、吸管和无数其他种类的塑料废料散落在世界各地的海滩上，最终进入海洋，在几十年甚至几个世纪的时间里降解。国际海岸清洁和海洋保护协会估计，来自 97 个国家的志愿者在 2021 年从世界各地的海滩上发现并清理了大约 4,000 吨垃圾。在大多数情况下，发现所有这些垃圾仍然需要肉眼和相当多的步行。但由于澳大利亚皇家墨尔本理工大学的研究人员开发了一种新的卫星成像技术，这种情况有朝一日可能会改变。

该团队开发了一种新工具，可以突出显示塑料中独特的光谱特征。有了这些知识，研究人员便能够准确识别海滩上的塑料物品，并将它们与沙子、水和植被区分开来。研究人员的研究成果将发表在即将出版的《海洋污染公报》上，他们希望沿海清洁组织能够利用这一新工具加快海滩上的塑料清除工作，从而帮助减少渗入海洋的有害塑料数量。

该研究的共同作者玛丽拉·索托-别列洛夫在一份声明中表示：“这令人兴奋不已，因为到目前为止，我们还没有从太空检测沿海环境中塑料的工具。”

塑料垃圾不仅仅是海洋问题

多年来，卫星图像一直被用来帮助科学家识别漂浮在海洋和巨型垃圾带（如太平洋垃圾带）中的塑料。这种方法在识别水中的大块塑料方面效果相对较好，但在识别海滩上的塑料方面效果就差多了。沿海塑料通常会混入沙子中或被沙子部分掩埋，这使得发现它们更加困难。虽然海洋中的塑料垃圾通常会受到更多关注，但沿海垃圾也会对当地野生动物造成严重的负面影响。

该研究的主要作者詹娜·古福格 (Jenna Guffogg) 在一份声明中表示：“塑料可能会被误认为是食物，较大的动物会被缠住，而较小的动物，比如寄居蟹，会被困在塑料容器等物品内。”

这些有害影响并不局限于海滩上的生活。如果不清除塑料，它们往往会被吸入海洋，慢慢分解成更小的微塑料和纳米塑料。这些微小的塑料随后被鱼类吞食，并进入食物链。一些研究人员认为，这种循环甚至可能导致人类体内检测到的微塑料增多，研究人员担心这可能导致内分泌紊乱和生殖健康恶化。微塑料对人类健康的影响程度尚不完全清楚。

在沙袋中发现塑料

这就是新塑料检测系统的用武之地。RMIT 创建了一个新的“光谱指数”，用于寻找塑料反射光的模式。具体来说，塑料在短波红外 (SWIR) 电磁波谱中具有沙子或其他有机碎片所没有的特殊属性。他们创建的指数被称为“海滩塑料碎片指数”(BPDI)，其工作原理类似于过滤器，可以应用于卫星拍摄的海滩图像。在这种情况下，这些图像是由 WorldView 3 拍摄的，这是一颗位于地球表面 617 公里高空的卫星。

为了测试他们的新工具，研究人员前往一家回收设施，收集了各种可能在海滩上发现的塑料垃圾。许多物体都是较大垃圾的碎片。有些物体还因紫外线照射而褪色，海滩上沉寂的垃圾也可能出现这种情况。他们最终选择了 14 个不同的塑料目标，每个目标大约有两平方米。这些塑料目标被放置在澳大利亚维多利亚州的一处海滩上，彼此相距 3.7 米。

塑料就位后，卫星飞到上空并拍摄了一系列照片。研究人员将他们的指数应用于图像，并将其与其他三个已经开发的用于检测塑料的感应器进行比较，其中两个用于陆地上的塑料，一个用于漂浮在海洋中的物体。BPDI 指数在准确性方面远远优于其他三个指数。其他三个指数通常很难识别塑料，在某些情况下甚至会将阴影误认为垃圾。不过，BPDI 指数并不完美。特别是，研究指出，它很难识别半透明的聚合物，如塑料水瓶和塑料袋。

展望未来，研究人员希望将这些发现从有限的测试环境转移到现实世界中。这可能意味着与其他专门从事沿海塑料清除的组织合作，使用他们的卫星图像技术。时间至关重要。最近的研究表明，进入海洋的塑料数量并没有减少，而且可能以每年 4% 的速度增加。

“我们希望与各组织合作开展这项研究的下一步，”索托-别列洛夫说。“这是一个帮助我们保护脆弱的海滩免受塑料垃圾侵害的机会。”