在任何主要海滩上散步，可能很快就会遇到一些被丢弃的垃圾。旧水瓶、垃圾袋、吸管以及无数其他种类的塑料碎片遍布世界各地的海滩，最终进入海洋，在 几十年甚至几个世纪 内降解。国际海岸清洁组织 (International Coastal Cleanup) 和海洋保护协会 (Ocean Conservancy) 估计，2021年，来自97个国家的志愿者在全球海滩上识别并清除了约4000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大量的步行。但由于澳大利亚皇家墨尔本理工大学 (RMIT University) 的研究人员开发了一种新的卫星成像技术，这或许有一天会改变。
该团队开发了一种新的工具，可以突出塑料独特的 光谱特征 。了解了这一点后，研究人员就能够准确地识别海滩上的塑料物品，并将其与沙子、水和植被区分开来。这项工作将发表在《海洋污染公报》(Marine Pollution Bulletin) 杂志的 即将出版的一期 中。研究人员希望沿海清理组织能够使用这一新工具来加快海滩上的塑料清除工作，这有助于减少有害塑料渗入海洋的数量。
“这非常令人兴奋，因为到目前为止，我们还没有一种工具能够从太空中探测沿海环境中的塑料，”该研究的合著者 Mariela Soto-Berelov 在一份声明中说。
塑料垃圾不仅仅是海洋问题
多年来，卫星图像一直被 用于帮助科学家识别漂浮在海洋中 和像 大太平洋垃圾带 这样巨大的垃圾带中的塑料。这个过程对于识别水中的大块塑料相对有效，但对于在海滩上发现塑料则效果差得多。沿海塑料经常与沙子融为一体或部分被沙子掩埋，这使得发现它们更加困难。虽然海洋中的塑料垃圾通常会引起更多关注，但沿海垃圾也会对当地野生动物产生严重的负面影响。
“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，如寄居蟹，会被困在塑料容器等物品中，”该研究的首席作者 Jenna Guffogg 在一份声明中说。
这些有害影响也不仅限于海滩上的生物。如果塑料不被清除，它们最终会进入海洋，并慢慢分解成更小的微塑料和纳米塑料。然后，这些微小的塑料会被鱼类摄食，并沿着食物链向上累积。一些研究人员认为，这种循环甚至可能导致 人类体内微塑料的检测实例增加 ，研究人员担心这可能导致内分泌紊乱和生殖健康状况恶化。微塑料对人类健康的影响的全部范围仍然未知。
在沙子里寻找塑料袋
这就是新的塑料探测系统发挥作用的地方。皇家墨尔本理工大学 (RMIT) 创建了一个新的“光谱指数”，用于寻找从塑料中发出的反射光模式。特别是塑料，在短波红外 (SWIR) 电磁光谱中具有一些特殊的属性，而这些属性在沙子或其他有机碎屑中并不存在。他们创建的指数，称为海滩塑料垃圾指数 (Beached Plastic Debris Index, BPDI)，基本上像一个过滤器，可以应用于卫星拍摄的海滩图像。在这种情况下，这些图像是由距离地球表面617公里高空的 WorldView 3 卫星捕捉到的。
为了测试他们的新工具，研究人员前往一家回收工厂，收集了可能在海滩上发现的各种塑料垃圾。许多物品都是较大垃圾的碎片。有些还因紫外线照射而褪色，这很可能是因为垃圾在海滩上静置时发生的。他们最终确定了14个大小约为两平方米的不同塑料目标。这些目标被放置在澳大利亚维多利亚州的一片海滩上，彼此相距3.7米。
塑料就位后，卫星从高空飞过并拍摄了一系列照片。研究人员将他们的指数应用于这些图像，并将其与另外三个已开发的用于探测塑料的指数进行了比较，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。在准确性方面，BPDI 指数远超其他三个指数。其他三个指数通常难以识别塑料，在某些情况下，甚至会将阴影误认为是垃圾。尽管如此，BPDI 指数也并非完美。特别是，研究指出它在识别半透明聚合物（如塑料水瓶和袋子）方面遇到了困难。
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实际应用中。这可能意味着与其他专门从事沿海塑料清除的组织合作，使用他们的卫星成像技术。时间紧迫。最近的 研究表明，进入海洋的塑料数量并未减少 ，并且可能以每年4%的速度增长。
“我们希望与相关组织合作，推进这项研究的下一步，” Soto-Berelov 说。“这是一个保护我们脆弱海滩免受塑料垃圾侵害的机会。”
