Dùng vệ tinh hỗ trợ dọn dẹp rác thải trên bãi biển

Các nhà nghiên cứu từ Đại học RMIT đã phát triển một công cụ hình ảnh vệ tinh mới có khả năng phát hiện các mảnh vụn nhựa trên bãi biển bằng cách phân tích cách cát, nước và nhựa phản chiếu ánh sáng. Phương pháp này, đã được xác thực trong các thử nghiệm thực địa, cho phép phát hiện nhựa trên bờ biển từ độ cao hơn 600km.

Nhựa đe dọa cả đại dương lẫn bãi biển

Công nghệ vệ tinh đã được sử dụng để theo dõi lượng lớn nhựa trôi nổi trên đại dương của chúng ta, từ những bãi rác trôi nổi chứa hàng nghìn chai nhựa, túi và lưới đánh cá, cho đến những hòn đảo rác khổng lồ nổi như Great Pacific Garbage Patch, có kích thước gấp ba lần nước Pháp. Tuy nhiên, công nghệ này kém hiệu quả hơn trên các bãi biển, nơi nhựa có thể dễ dàng hòa lẫn vào cát.

Tiến bộ gần đây này, được công bố trên Marine Pollution Bulletin, cung cấp một cách hiệu quả để phát hiện nhựa trên bãi biển, nơi chúng ta có thể dễ dàng tiếp cận và xử lý chúng thông qua các nỗ lực dọn dẹp có mục tiêu.

Hiện nay, hơn 10 triệu tấn rác thải nhựa được đổ xuống đại dương của chúng ta mỗi năm và ước tính đến năm 2030, con số đó có thể lên tới 60 triệu.

Tác giả chính của nghiên cứu, Tiến sĩ Jenna Guffogg cho biết nhựa trên bãi biển có thể gây ra tác động nghiêm trọng đến động vật hoang dã và môi trường sống của chúng, giống như ở vùng biển rộng.

Tiến sĩ Guffogg cho biết: "Nhựa có thể bị nhầm là thức ăn, các loài động vật lớn hơn bị vướng vào và các loài nhỏ hơn, như cua ẩn sĩ, bị mắc kẹt bên trong các vật dụng như hộp nhựa"

"Một số hòn đảo xa xôi có mật độ nhựa được ghi nhận cao nhất trên thế giới và chúng ta cũng đang chứng kiến ​​khối lượng nhựa và ngư cụ bị bỏ đi ngày càng tăng trên các bờ biển hoang vắng ở miền bắc Úc".

Theo Tiến sĩ Guffogg, nếu những loại nhựa này không được loại bỏ, chúng chắc chắn sẽ bị phân mảnh thành các loại nhựa siêu nhỏ và siêu mịn.

Tiến sĩ Guffogg phân tích: "Mặc dù tác động của những loại nhựa đại dương này đối với môi trường, đánh bắt cá và cả du lịch đã được ghi chép đầy đủ, nhưng các phương pháp đo lường chính xác quy mô của vấn đề hoặc nhắm mục tiêu vào các hoạt động dọn dẹp… thường bị hạn chế ở những địa điểm xa xôi, do rào cản về công nghệ".

Chi tiết kỹ thuật về phương pháp phát hiện mới

Chỉ số mảnh vụn nhựa trôi dạt (BPDI) được các nhà khoa học tại RMIT định danh như chỉ số quang phổ. Về cơ bản, đó là một công thức toán học sắp xếp các mẫu ánh sáng phản chiếu được vệ tinh thu thập khi chúng quét qua một khu vực, để tiết lộ những gì bạn quan tâm nhất khi nhìn thấy từ hình ảnh.

Chỉ số mảnh vụn nhựa trôi dạt dựa trên dữ liệu độ nét cao được thu thập từ vệ tinh WorldView-3, quay quanh Trái đất theo đường thẳng với Mặt trời ở độ cao 617 km. Từ đó, người ta lập bản đồ mảnh vụn nhựa trong môi trường bãi biển

Để kiểm tra hiệu suất của nó, 14 mục tiêu bằng nhựa có diện tích khoảng hai mét vuông đã được đặt trên một bãi biển ở phía nam Gippsland, bang Victoria. Mỗi mục tiêu được làm bằng một loại nhựa khác nhau và nhỏ hơn kích thước pixel của vệ tinh khoảng 3m2.

Các hình ảnh vệ tinh sử dụng chỉ số mới đã được so sánh với ba chỉ số hiện có, trong đó có hai chỉ số được thiết kế để phát hiện nhựa trên mặt đất và một chỉ số để phát hiện nhựa trong môi trường nước.

BPDI vượt trội hơn cả ba chỉ số, trong khi các chỉ số khác hoặc gặp khó khăn trong việc phân biệt các pixel bị ô nhiễm nhựa trên bãi biển hoặc có xu hướng phân loại sai bóng tối và nước là nhựa.

Triển vọng tương lai

Đồng tác giả nghiên cứu, Tiến sĩ Mariela Soto-Berelov, cho biết khả năng tách biệt khỏi nước và cát của BPDI được cải tiến vượt bậc, cho thấy tính năng vượt trội của nó trong môi trường mà các pixel nước và pixel bị ô nhiễm nhựa có khả năng cùng tồn tại.

Tiến sĩ Soto-Berelov nhận định: "Điều này vô cùng thú vị, vì cho đến nay chúng ta vẫn chưa có công cụ nào để phát hiện nhựa trong môi trường ven biển từ không gian. Điểm tuyệt vời của hình ảnh vệ tinh là nó có thể chụp được những khu vực rộng lớn và hẻo lánh theo các khoảng thời gian đều đặn.

Phát hiện là bước quan trọng cần thiết để hiểu được nơi rác thải nhựa tích tụ và lập kế hoạch cho các hoạt động dọn dẹp, phù hợp với một số Mục tiêu Phát triển Bền vững, chẳng hạn như Bảo vệ Biển và Đại dương”.

Tiến sĩ Soto-Berelov cho biết bước tiếp theo là kiểm tra tính năng của BPDI trong các tình huống thực tế: “Chúng tôi đang tìm cách hợp tác với các tổ chức trong bước tiếp theo của nghiên cứu này; đây là cơ hội giúp chúng tôi bảo vệ những bãi biển mỏng manh khỏi rác thải nhựa”.

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu tại RMIT còn phát triển các công cụ hoạt động theo cơ chế tương tự để theo dõi rừng và lập bản đồ cháy rừng từ không gian.