如何利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)追蹤海洋微塑料？

眾所周知，微塑料已經(jīng)滲透到世界大部分海洋，這些持久的垃圾碎片威脅著海洋生物的生存。但真正量化全球這一問題的嚴重程度仍然是一項挑戰(zhàn)。

近日，一組研究人員正在提出一種新的方法，從太空遠程追蹤世界海洋中這些微小的塑料碎片。他們在本月發(fā)表在《IEEE地球科學與遙感學報（IEEE Transactions onGeoscience and Remote Sensing）》上的一項研究中描述了他們基于衛(wèi)星的新方法，該研究暗示了海洋中微塑料濃度的季節(jié)性通量。

塑料在環(huán)境中持續(xù)存在的問題只會越來越嚴重。自上世紀50年代以來，全球塑料的年產(chǎn)量每年都在穩(wěn)步增長，2018年達到3.59億噸。

“微塑料污染對人類和我們的環(huán)境構成了迫在眉睫的威脅，僅通過傳統(tǒng)的取樣還不能很好地界定其程度，”Madeline Evans如此解釋，她是密歇根大學氣候與空間科學與工程系的研究助理，“為了尋求更好的解決辦法，我們需要更多地了解問題本身。”

Evans是密歇根大學的一名本科生，她與密歇根大學氣候與空間科學學院教授Christopher Ruf合作研究。在過去的幾年里，兩人一直在合作開發(fā)和驗證他們的方法，該方法利用美國宇航局的旋風全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Cyclone Global Navigation Satellite System，CYGNSS），利用雙基地雷達跟蹤海洋中的微塑料。

他們方法背后的基本概念取決于微塑料的存在如何改變海洋表面。微塑料和表面活性劑在海洋中的存在導致海洋表面對風的粗糙化反應較弱。

因此，Ruf和Evans探討了CYGNSS對海洋表面粗糙度的測量是否可以用于確認微塑料的存在，這些測量值偏離了當?shù)仫L速下的預測值。事實上，他們通過與其他預測微塑料的模型進行比較，驗證了他們的方法。但是，盡管現(xiàn)有的模型提供了微塑料污染程度和范圍的靜態(tài)快照，這種使用CYNGSS的新方法可以用于實時了解微塑料濃度。

研究人員利用他們分析全球格局的方法發(fā)現(xiàn)，北印度洋的微塑性濃度往往在冬末春初最高，夏初最低。這些通量與季風季節(jié)相吻合，促使作者提出河流入海的流出模式和雨水的稀釋能力可能對微塑性濃度有影響，盡管還需要更多的研究來證實這一點。同時，他們在大太平洋垃圾區(qū)發(fā)現(xiàn)了一種強烈的季節(jié)性模式，即微塑料的濃度在夏季最高，冬季最低。

“我們測量數(shù)據(jù)的季節(jié)性變化最讓我吃驚，”Evans說，“在進行這個項目之前，我將太平洋垃圾區(qū)概念化為一個一致的、主要是靜態(tài)的塊體。我很驚訝地看到這些大量的微塑料以如此動態(tài)的方式聚集在一起?！?/p>

Ruf強調(diào)了能夠?qū)崟r跟蹤微塑料濃度的新穎性。“微塑性濃度的時間推移測量在以前是不可能的，因此我們能夠第一次看到它的一些動態(tài)行為，比如季節(jié)依賴性和從主要河流流入海洋的流量，”他說。

然而，他指出，無法通過直接對微塑料取樣來驗證模型仍然是一個主要限制。Raf和Evans目前在致力于海洋垃圾和碎片遙感的全球特別工作組工作，該工作組的目標是在未來改進這些測量。

Raf表示：“能參與到這種新穎的、重要的事情中來是非常令人興奮的。這項工作有望使人們更好地認識到海洋微塑料和其他海洋廢棄物和垃圾的問題，也許有一天會改變工業(yè)做法和生活方式的選擇，以幫助減少這一問題。”

編輯：jq