科学家利用卫星窥探海洋塑料斑块藻类和塑料

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本文参加百家号＃科学了不起＃系列征文赛。亨德森岛位于南太平洋，大约在新西兰和智利之间，它是地球上最偏远的地方之一。但是，虽然地处偏远，无人居住的小陆地看起来田园风光，未曾被人类触及，但它却是地球上塑料污染最严重的地方之一，每天都有塑料冲刷到海岸。科学家希望通过新的卫星塑料发现技术，确定废物的来源，这将有助于解决海洋污染问题。科学家的基本思路是，利用塑料垃圾的反射光的独特方式，卫星图像可用于检测漂浮在海水中的塑料垃圾斑块。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，并且该方法足够灵敏，可以发现漂浮在小于10m的小块天然材料中的塑料。英国普利茅斯海洋实验室的生物地球化学家主要作者劳伦·比尔曼（LaurenBiermann）表示，该方法可以检测出大分子塑料（例如塑料瓶或聚苯乙烯泡沫碎片）的漂浮小块，这些小块塑料注定会降解为更小的微型塑料。科学家已经将微塑料（定义为长度小于5毫米的碎片）识别为海洋生态系统中的污染物，而浮动大塑料是其中的主要来源。比尔曼说：“无论您发现什么样的大分子塑料，它最终都将变成微塑料，并为全球微塑料污染增加负荷。”英国南极调查局最近进行的两项研究突出了海洋中漂浮的塑料污染问题。最近发现，包括渔具和垃圾在内的塑料碎片在南乔治亚南部和南奥克尼群岛的南极地区的海滩上漂洗了至少30年。另据报道说，南极海鸟，例如流浪的信天翁和大个的海燕，经常将塑料垃圾碎片当作猎物，然后吃掉。曼彻斯特大学的一项新研究表明，最终沉入海底的微塑料如何通过洋流集中。报告称，在意大利西部第勒尼安海的一平方米海底中，有一层薄薄的万片微塑料，是有记录以来最高水平的海底微塑料。在卫星图像中，大塑料可以与其他漂浮物区分开来，主要是通过它们不同的光谱特征。像海藻这样的植物会反射许多相同的光波长，科学家把它作为植物叶绿素的标记，但是塑料在近红外光谱的“红色边缘”（植物叶绿素的标记）没有显示出活性。比尔曼说：“这就非常有意义。”“塑料垃圾缺乏光合作用活性，您正在寻找的就是缺乏光合作用的塑料垃圾。”该检测方法部分基于年4月南非德班港暴风雨后漂浮的塑料污染的照片，这使比尔曼能够识别当天拍摄的卫星图像中的塑料斑点。对漂浮塑料的类似观察可以帮助改进该方法，该方法已经在来自加纳、苏格兰、越南和加拿大西部海岸的卫星图像中进行了测试。比尔曼设计了一种机器学习算法，可以扫描来自欧洲航天局的Sentinel-2卫星的图像，以自动识别具有大量塑料的浮动小块，这些塑料只有10米宽像素的10％或20％。最终它可以用于创建海洋中漂浮的塑料热点的全球地图，以进行清理操作并更多地了解塑料斑块的形成方式。伦敦帝国理工学院的环境科学家阿图罗·卡斯蒂略（ArturoCastillo）并未参与这项研究，他说从卫星照片中自动检测塑料片很有希望，但可以改进。除其他问题外，“他们需要验证被识别为塑料的实际上是真正的塑料”。他说，下一步将是利用卫星照片确定塑料垃圾漂浮的斑点起源于何处，并采取措施减少它们。“它们如何移动，它们如何终止于最终的位置，但更有趣的是，它们来自何处？”参考资料1LBiermann等，《科学》，，10，（DOI：10./s---Z）2CMWaluda等，《环境》，年，DOI：10./j.envint..RAPhillips和CMWaluda，《环境》，，DOI：10./j.envint..IAKane等，《科学》，年，DOI：10./science.aba

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