利用NASA技术探测海洋塑料
作者：JANGIRA LEWIS | EARTH.ORG | 2021年9月10日 | 阅读约3分钟
利用NASA技术探测海洋塑料
2021年，研究人员展示了如何利用NASA的CYGNSS卫星数据估计海洋微塑料浓度。该方法将海面粗糙度与风速数据及模型相结合，获取的是间接信号，而非单个颗粒的影像，可与海上采样相互补充。
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CYGNSS任务于2016年发射，本文介绍的微塑料监测方法于2021年公布。微塑料是约芝麻粒大小的小塑料碎片，也是全球海洋最常见的漂浮垃圾。它会影响植物生长、进入偏远生态系统，甚至出现在我们呼吸的空气中。被海洋动物摄入后，可能阻塞胃肠道，或制造饱腹错觉导致饥饿死亡。小至浮游动物，也会受到塑料污染影响。
这一新用途将有助于保护海洋生物，支持旨在减轻微塑料生态损害的研究，并帮助非营利和私人组织清理海洋。
卫星方法如何工作
气候与空间科学Frederick Bartmen讲席教授Chris Ruf和密歇根大学研究助理Madeline Evans，开发了利用NASA飓风全球导航卫星系统（CYGNSS）从太空探测海洋塑料浓度的新方法。塑料碎片估计占海洋垃圾80%—85%，因此这一方法可能对追踪和管理污染十分重要。
CYGNSS由八颗微型卫星组成，通过分析热带风速帮助科学家预测飓风。它最初用于监测风如何使水面变得粗糙，现在也可通过测量水面判断微塑料浓度。水面越平滑，含有高浓度微塑料的可能性越大。
Ruf表示：“结合CYGNSS卫星环绕地球时进行的全部测量，我们可以生成全球海洋微塑料浓度的延时图像。这些图像很容易识别太平洋垃圾带，以及北大西洋和南部海洋中的其他高浓度区域。”
卫星特别适合追踪微塑料的入海点、海上移动方式和聚集区。Ruf在2021年6月发表的论文中指出，数据呈现了一些趋势。例如，微塑料浓度有季节性：北半球在夏季6月、7月较高，南半球在夏季1月、2月较高。研究还发现，中国钱塘江和长江河口是两个主要来源，向东海输送微塑料。
观测结果能说明什么
卫星可以提供重复观测，水样则提供解释和验证估算结果所需的直接测量。采样覆盖范围有限，并不意味着采样本身不可靠。2021年介绍的方法是对船舶采样的补充，而不是替代。
文章介绍，芬兰清洁技术企业Clewat等组织也可使用这些数据，帮助船舶收集、回收和处理海洋垃圾。The Ocean Cleanup等组织同样能借助数据，更有效地完成清理任务。
不过，虽然卫星可以探测微塑料浓度，还需考虑其他变量。被监测的海面粗糙度，可能与微塑料伴随存在的表面活性剂有关。这类液态化合物广泛用于洗涤剂等产品，在海洋中的运动方式类似微塑料。Ruf解释：“还需进一步研究，确定我们识别到的平滑区域如何形成，以及是否间接由表面活性剂造成，从而更准确理解它们的输送机制与微塑料有何联系。”
Utah State University流域科学系的Janice Brahney于2021年4月发表论文，研究微塑料的影响和成因。她指出：“针对这一紧迫问题，还需要更多工作，了解不同环境如何影响过程……例如湿润与干燥气候、山地与平原。全球没有放慢塑料生产或使用，因此这些问题一年比一年迫切。”
主图摄影：Joerg Blessing
本文最初发表于Earth.Org，依据编辑合作协议转载。
进一步了解：
常见问题与解答
这些卫星能看见单个微塑料颗粒吗？
不能。这里介绍的CYGNSS方法利用反射的无线电信号测量海面的粗糙程度。研究人员将这些信息与风场数据和模型结合，用来估算微塑料浓度。这是一种间接测量，而不是对单个颗粒拍照。
此答案的链接卫星估算能取代海上采样吗？
不能。卫星帮助研究人员识别大范围的分布特征，海上采集的样本则提供被采水体中实际颗粒的信息。两种方法相互补充。影响海面状态的因素不止一种，因此，仅凭卫星信号无法确定某个地点的塑料数量或种类。
此答案的链接资料来源与延伸阅读: NASA: Mapping Marine Microplastics, 03.12.2021 · Lindeque et al., Environmental Pollution, 2020 · NASA: Scientists Use NASA Satellite Data…, 25.06.2021
