Приблизительно 8 миллионов тонн пластикового мусора попадает в океан каждый год, и большая его часть превращается в микропластик под воздействием солнца и волн - крошечные частички, которые могут перемещаться по течениям за сотни или тысячи миль от точки входа.
Обломки могут нанести вред морской жизни и морским экосистемам, и их чрезвычайно сложно отследить и очистить.
Теперь исследователи Мичиганского университета разработали новый способ обнаружения микропластика в океане по всему миру и отслеживания его во времени, предоставляя ежедневную хронологию того, где они попадают в воду, как они перемещаются и где они склонны собирать.
Подход основан на глобальной навигационной спутниковой системе Cyclone, или CYGNSS, и может дать глобальный обзор или увеличить небольшие области для получения изображения выбросов микропластика в высоком разрешении из одного места.
Этот метод является значительным улучшением по сравнению с текущими методами отслеживания, которые в основном полагаются на разрозненные отчеты планктонных траулеров, ловящих микропластик вместе с уловом.
«Мы все еще находимся на ранней стадии исследовательского процесса, но я надеюсь, что это может стать частью фундаментального изменения в том, как мы отслеживаем загрязнение микропластиком и управляем им», - сказал Крис Руф, профессор климата и космоса имени Фредерика Бартмана. Science в UM, главный исследователь CYGNSS и старший автор недавно опубликованной статьи о работе.
Их первоначальные наблюдения показательны.
Сезонные изменения в Большом тихоокеанском мусорном пятне
Команда обнаружила, что глобальные концентрации микропластика имеют тенденцию меняться в зависимости от сезона, достигая пика в Северной Атлантике и Тихом океане в летние месяцы в Северном полушарии. Июнь и июль, например, являются пиковыми месяцами для Большого тихоокеанского мусорного пятна, зоны конвергенции в северной части Тихого океана, где микропластик накапливается в огромных количествах.
Концентрации в Южном полушарии достигают пика в летние месяцы января и февраля. Концентрации, как правило, ниже зимой, вероятно, из-за сочетания более сильных течений, которые разбивают шлейфы микропластика, и увеличения вертикального перемешивания, которое загоняет их глубже под поверхность воды, говорят исследователи..
Данные также показали несколько кратковременных всплесков концентрации микропластика в устье реки Янцзы, которая долгое время считалась главным источником.
«Одно дело подозревать источник загрязнения микропластиком, и совсем другое - видеть, как это происходит», - сказал Руф. «Данные о микропластике, которые были доступны в прошлом, были очень скудными, просто краткие снимки, которые невозможно воспроизвести».
Исследователи создали визуализацию, которая показывает концентрации микропластика по всему миру. Часто области аккумуляции обусловлены преобладающими местными водными течениями и зонами конвергенции, причем наиболее экстремальным примером является Тихоокеанский участок..
«Что делает шлейфы из устьев крупных рек примечательными, так это то, что они являются источником в океане, а не в местах, где микропластик имеет тенденцию накапливаться», - сказал Руф.
Руф говорит, что эта информация может помочь организациям, занимающимся очисткой от микропластика, более эффективно использовать корабли и другие ресурсы. Исследователи уже ведут переговоры с голландской организацией по очистке океана, о совместной работе над подтверждением первоначальных выводов команды. Данные о выбросах в одной точке также могут быть полезны для агентства ООН ЮНЕСКО, которое спонсировало целевую группу по поиску новых способов отслеживания выбросов микропластика в мировые воды.
Спутники для отслеживания ураганов нацелились на пластиковое загрязнение
Разработанный Руфом и студенткой Университета штата Массачусетс Мэделин Эванс, метод отслеживания использует существующие данные из CYGNSS, системы из восьми микроспутников, запущенной в 2016 году для мониторинга погоды в центре крупных штормовых систем и поддержки прогнозов их силы. Руф возглавляет миссию CYGNSS.
Ключом к процессу является шероховатость поверхности океана, которую CYGNSS уже измеряет с помощью радара. Измерения в основном использовались для расчета скорости ветра вблизи глаз ураганов, но Руф задался вопросом, могут ли они использоваться и в других целях.
«Мы проводили эти радарные измерения шероховатости поверхности и использовали их для измерения скорости ветра, и мы знали, что присутствие вещества в воде меняет ее реакцию на окружающую среду», - сказал Руф.«Поэтому мне пришла в голову идея сделать все это в обратном порядке, используя изменения в реакции, чтобы предсказать присутствие вещей в воде».
Используя независимые измерения скорости ветра от NOAA, команда искала места, где океан казался менее бурным, чем это должно быть с учетом скорости ветра. Затем они сопоставили эти районы с фактическими наблюдениями планктонных траулеров и моделей океанских течений, которые предсказывают миграцию микропластика. Они обнаружили высокую корреляцию между более гладкими участками и участками с большим количеством микропластика.
Команда Руфа считает, что изменения шероховатости океана могут быть вызваны не непосредственно микропластиком, а поверхностно-активными веществами - семейством маслянистых или мыльных соединений, которые снижают поверхностное натяжение на поверхности жидкости. Поверхностно-активные вещества, как правило, сопровождают микропластик в океане, потому что они часто высвобождаются вместе с микропластиком, а также потому, что они перемещаются и собираются аналогичным образом, когда оказываются в воде.