Учёные разработали новый метод идентификации и составления карт пластиковых отходов в городских районах с помощью спутниковых снимков. Это открывает новые возможности для отслеживания загрязнения и улучшения управления отходами в городах по всему миру.
Группа исследователей под руководством Елены Агилар из Университета штата Сан-Диего обнаружила, что обычные пластиковые материалы имеют уникальные «отпечатки пальцев», которые можно увидеть с помощью специальных инфракрасных датчиков света. Как разные материалы по-разному отражают солнечный свет, так и пластмассы отражают инфракрасный свет особым образом, что можно зафиксировать со спутника.
Работа опубликована в журнале Environmental Monitoring and Assessment.
Спутник WorldView-3, вращающийся на большой высоте над Землёй, фиксирует эти невидимые сигнатуры с поразительной точностью, вплоть до участков размером 4 метра в поперечнике. Этот прорыв может революционизировать мониторинг городских отходов, особенно в районах, где традиционные наземные исследования проводить сложно или опасно.
Исследовательская группа сосредоточилась на сложном городском дренажном районе вдоль границы США и Мексики. Они объединили три подхода: пешие исследования на местности, лабораторный анализ образцов пластика и анализ спутниковых снимков.
Во время полевых работ они обнаружили несколько крупных скоплений отходов в руслах рек, некоторые из которых занимали площади, эквивалентные баскетбольной площадке.
Учёные проанализировали образцы пластика в лаборатории, которые были собраны на местах с помощью специального оборудования, измеряющего, как материалы отражают свет на разных длинах волн. Они протестировали распространённые виды пластика, найденные в городских отходах, включая пластиковые бутылки для воды (PET), пакеты для покупок (полиэтилен) и трубы из ПВХ. Примечательно, что каждый тип пластика демонстрировал устойчивые закономерности, которые оставались обнаруживаемыми даже при моделировании с помощью датчиков спутника.
Спутник WorldView-3, известный как коммерческий спутник наблюдения Земли, был запущен в августе 2014 года. Он работает на высоте 617 км и генерирует изображения с разрешением 0,31 метра в визуальном диапазоне, а коротковолновое инфракрасное изображение обеспечивает разрешение 3,7 метра. Благодаря своим возможностям разрешения и полю зрения он может собирать до 680 000 квадратных километров изображений в день.
WorldView-3 успешно идентифицировал не только свалки, но и пластиковые предметы и конструкции, такие как крыши с полимерным покрытием. Система достигла точности от 92% до 95%, что означает, что она правильно идентифицировала пластиковые материалы почти во всех протестированных случаях.
Ключевым открытием стало то, что обобщённая «пластиковая сигнатура», полученная из спутниковых снимков, близко соответствует лабораторным измерениям пяти различных типов пластика.
Эта технология выходит за рамки простого поиска мусора. Наличие и распределение синтетических материалов может раскрыть важную информацию о качестве жилья, моделях развития и эффективности управления отходами в городских районах. Районы с высокой концентрацией неуправляемых пластиковых отходов часто коррелируют с неадекватной инфраструктурой и социально-экономическими проблемами.
Хотя результаты многообещающие, исследователи признают, что требуется дополнительная работа для тестирования метода в различных городских условиях и с более высоким разрешением изображений. Города с большим разнообразием материалов могут представить новые задачи для системы обнаружения.
Этот спутниковый подход может стать мощным инструментом для городских планировщиков, природоохранных агентств и органов по управлению отходами. Регулярный и всесторонний мониторинг пластиковых отходов может помочь городам быстрее реагировать на очаги загрязнения и оценивать эффективность усилий по очистке.
Поскольку загрязнение пластиком продолжает расти в глобальном масштабе, наличие «глаз в небе», которые могут обнаружить скопления отходов, предлагает новое оружие в борьбе с деградацией окружающей среды в городах.