По данным Организации Объединенных Наций, в мире ежегодно производится около 430 миллионов метрических тонн (267 тонн США) пластика, две трети из которых используются лишь в течение короткого времени и быстро превращаются в мусор. Более того, пластик является наиболее вредной и стойкой частью морского мусора, на его долю приходится не менее 85% общего количества морских отходов. Эту проблему легко узнать по Большому Тихоокеанскому мусорному пятну и количеству пластиковых отходов, которые каждый год вымываются на пляжи и берега. Если не будут приняты меры для решения этой проблемы, годовой поток пластика в океан может утроиться к 2040 году.
Одним из способов решения этой проблемы является улучшение глобального отслеживания пластиковых отходов с помощью спутников наблюдения Земли. В недавнем исследовании группа австралийских исследователей разработала новый метод обнаружения пластикового мусора на наших пляжах, который они успешно опробовали на отдаленном участке береговой линии. Этот инструмент спутниковых изображений различает песок, воду и пластик на основе того, как они по-разному отражают свет. Он может обнаруживать пластик на береговой линии на высоте более 600 км (~375 миль) – выше орбиты Международной космической станции (МКС).
Документ, описывающий их инструмент, «Индекс выброшенного на берег пластикового мусора»; современный индекс для обнаружения пластика на пляжах», был недавно опубликован Бюллетень по загрязнению морской среды. Исследовательскую группу возглавила Дженна Гаффогг, научный сотрудник Королевского Мельбурнского технологического института (RMIT) и факультета геоинформатики и наблюдения Земли (ITC) Университета Твенте. К ней присоединились несколько коллег из обоих учреждений. Исследование было частью совместного докторского исследования доктора Гаффогга при поддержке стипендии Австралийской правительственной программы подготовки исследователей (RTP).
По текущим оценкам, люди ежегодно сбрасывают в наши океаны более 10 миллионов метрических тонн (11 миллионов тонн США) пластиковых отходов. Поскольку производство пластика во всем мире продолжает расти, прогнозируется, что эти цифры резко возрастут. То, что попадает на наши пляжи, может серьезно повлиять на дикую природу и морскую среду обитания, так же, как и на открытые воды. Если эти пластмассы не удалить, они неизбежно распадутся на микро- и нанопластики, что является еще одной серьезной угрозой для окружающей среды. Сказал доктор Гаффогг в недавнем пресс-релизе Университета RMIT:
«Пластик можно принять за еду; более крупные животные запутываются, а более мелкие, например раки-отшельники, попадают в ловушку внутри таких предметов, как пластиковые контейнеры. На пляжах отдаленных островов наблюдается одна из самых высоких зарегистрированных плотностей пластика в мире, и мы также наблюдаем рост объемов пластика и заброшенных рыболовных снастей на отдаленных берегах северной Австралии.
«Хотя влияние океанского пластика на окружающую среду, рыболовство и туризм хорошо задокументировано, методы измерения точного масштаба проблемы или планирования операций по очистке, которые иногда наиболее необходимы в отдаленных местах, сдерживаются технологическими ограничениями. ».
Спутниковые технологии уже используются для отслеживания пластикового мусора, плавающего в мировом океане. Сюда входят как относительно небольшие сугробы, содержащие тысячи пластиковых бутылок, пакетов и рыболовных сетей, так и гигантские плавучие острова мусора, такие как Большое тихоокеанское мусорное пятно. По состоянию на 2018 год площадь этого мусорного пятна составляла около 1,6 млн км.2 (620 000 миль2) и состоял из 45 000–129 000 метрических тонн (50 000–142 000 тонн США). Однако технология, используемая для обнаружения пластиковых отходов в океане, в значительной степени неэффективна для обнаружения пластика на пляжах.
Большая часть проблемы заключается в том, что пластик можно принять за клочья песка, если смотреть из космоса. Индекс выброшенного на берег пластикового мусора (BPDI), разработанный доктором Гаффогг и ее коллегами, позволяет обойти эту проблему, используя спектральный индекс – математическую формулу, которая анализирует закономерности отраженного света. BPDI специально разработан для картирования пластикового мусора в прибрежных районах с использованием данных высокой четкости со спутника WorldView-3, коммерческого спутника наблюдения Земли (принадлежащего Maxar Technologies), который работает с 2014 года.
Благодаря их усилиям у ученых теперь есть эффективный способ мониторинга пластика на пляжах, который может помочь в операциях по очистке. В составе группы дистанционного зондирования RMIT доктор Гаффогг и ее коллеги разработали аналогичные инструменты для мониторинга лесов и картирования лесных пожаров из космоса. Чтобы проверить BPDI, команда провела его полевые испытания, разместив 14 пластиковых мишеней на пляже на юге Гиппсленда, примерно в 200 км (125 миль) к юго-востоку от Мельбурна. Каждая мишень была изготовлена из пластика разного типа и имела размер два квадратных метра (21,5 квадратных футов) – меньше, чем размер пикселя спутника, составляющий около трех квадратных метров.
Полученные изображения сравнивались с тремя другими индексами: двумя, предназначенными для обнаружения пластика на суше, и одним для обнаружения пластика в водной среде. BPDI превзошел все три, поскольку остальные изо всех сил пытались отличить пластик от песка или ошибочно классифицировали тени и воду как пластик. Как объяснила автор исследования доктор Мариэла Сото-Берелов, это делает BPDI гораздо более полезным для сред, где вода и загрязненные пластиком пиксели могут сосуществовать.
«Это невероятно интересно, поскольку до сих пор у нас не было инструмента для обнаружения пластика в прибрежных районах из космоса. Прелесть спутниковых снимков в том, что они позволяют снимать большие и отдаленные территории через определенные промежутки времени. Обнаружение является ключевым шагом, необходимым для понимания того, где скапливается пластиковый мусор, и планирования операций по очистке, что соответствует нескольким целям устойчивого развития, таким как «Защита морей и океанов».
Следующим шагом будет тестирование инструмента BPDI в реальных сценариях, которое будет состоять из команды, сотрудничающей с различными организациями, занимающимися мониторингом и решением проблемы пластиковых отходов.
Дополнительная литература: RMIT, Бюллетень по загрязнению морской среды.
