Ocean jest pełen maleńkich cząsteczek plastiku – znaleźliśmy sposób, by śledzić je za pomocą satelitów

Plastik to najbardziej rozpowszechniony rodzaj odpadów pływających w oceanach świata. Fale i światło słoneczne rozbijają większość z nich na mniejsze cząstki zwane mikroplastikiem – są fragmenty o średnicy mniejszej niż 5 milimetrów, czyli mniej więcej wielkości ziarna sezamu.

Aby zrozumieć, jaki wpływ na ocean ma zanieczyszczenie mikroplastikiem, naukowcy muszą wiedzieć, ile go jest i gdzie się gromadzi. Większość danych o stężeniu mikroplastiku pochodzi ze statków handlowych i badawczych, które holują sieci planktonowe – długie, stożkowate sieci o bardzo drobnych oczkach, przeznaczone do zbierania mikroorganizmów morskich.

Tymi malutkimi włoskami sieci można jednak pobierać próbki tylko z niewielkich obszarów i mogą one zaniżać informację, o rzeczywistym stężeniu tworzyw sztucznych na danym obszarze. Inaczej to wygląda w przypadku cyrkulacji północnoatlantyckiej oraz północnopacyficznej. Są to duże strefy, w których prądy oceaniczne obracają się, zabierając unoszące się w wodzie zanieczyszczenia – tutaj naukowcy pobierali bardzo niewiele próbek mikroplastiku. Niewiele jest też informacji o tym, jak stężenie tych cząstek zmienia się w czasie.

ocean jest pelen malenkich czasteczek plastiku znalezlismy sposob by sledzic je za pomoca satelitow 2
Naukowcy rozmieszczają sieci do pobierania próbek planktonu w jeziorze Michigan. Credit: NOAA, CC BY-SA

Aby odpowiedzieć na te pytania, Christopher Ruf -profesor klimatu na University of Michigan wraz ze swoją asystentką Madeline Evans, opracowali nowy sposób wykrywania stężenia mikroplastiku  i to z przestrzeni kosmicznej, przy wykorzystaniu Globalnego Systemu Nawigacji Satelitarnej Cyklonów (CYGNSS) należącego do NASA. CYGNSS to sieć ośmiu mikrosatelitów, która została uruchomiona w 2016 r., aby pomóc naukowcom w przewidywaniu huraganów poprzez analizę prędkości wiatru tropikalnego. Mierzą one, jakie jest natężenie wiatru na powierzchni oceanu. Okazało się, że ten wskaźnik może być również wykorzystywany do wykrywania i śledzenia dużych ilości mikroplastiku.

W poszukiwaniu gładkich stref

Roczna globalna produkcja tworzyw sztucznych wzrasta każdego roku od lat 50. ubiegłego wieku, osiągając w 2018 r. poziom 359 mln ton metrycznych. Duża część tego materiału trafia na otwarte, niekontrolowane wysypiska śmieci, skąd może przedostawać się do zlewni rzek, a ostatecznie do oceanów.

Naukowcy po raz pierwszy udokumentowali obecność odpadów plastikowych w oceanach w latach 70. ubiegłego wieku. Obecnie stanowią one szacunkowo od 80% do 85% odpadów morskich.

Radary umieszczone na satelitach CYGNSS zostały zaprojektowane do pośredniego pomiaru wiatrów nad oceanem poprzez pomiar szorstkości powierzchni wody. Gdy w wodzie unosi się dużo materiału, wiatry nie powodują, że staje się ona tak bardzo szorstka. Naukowcy postarali się więc obliczyć, o ile gładsza jest powierzchnia wody według pomiarów, niż powinna być, gdyby wiatry o tej samej prędkości wiały po czystej wodzie.

Okazało się, że ta anomalia – nazywana roboczo „brakującą szorstkością” – jest silnie skorelowana ze stężeniem mikroplastiku przy powierzchni oceanu. Innymi słowy, obszary, w których wody powierzchniowe wydają się być wyjątkowo gładkie, często zawierają duże stężenia mikroplastiku. Gładkość ta może być spowodowana przez sam mikroplastik lub przez coś innego, co jest z nim związane.

Łącząc wszystkie pomiary wykonane przez satelity CYGNSS podczas ich orbitowania wokół naszej planety, możemy stworzyć globalne, poklatkowe obrazy stężenia mikroplastiku w oceanie. Na takich obrazach z łatwością można zidentyfikować Wielką Pacyficzną Plamę Śmieci oraz inne regiony o wysokim stężeniu mikroplastiku na północnym i południowym Atlantyku.

Śledzenie przepływu mikroplastiku w czasie

Ponieważ CYGNSS stale śledzi prędkości wiatru, pozwala nam zobaczyć, jak stężenie mikroplastiku zmienia się w czasie. Animując obrazy z całego roku, ujawnione zostały zmiany sezonowe, które nie były wcześniej znane.


Ta animacja pokazuje, jak można wykorzystać dane satelitarne do śledzenia, gdzie mikroplastik dostaje się do wody, jak się przemieszcza i gdzie ma tendencję do gromadzenia się

Naukowcy stwierdzili, że globalne stężenie mikroplastiku ma tendencję do osiągania szczytów na Atlantyku i Pacyfiku na półkuli północnej w miesiącach letnich. Na przykład czerwiec i lipiec to miesiące, w których występuje największe stężenie w Wielkiej Pacyficznej Plamie Śmieci.

Stężenia na półkuli południowej osiągają najwyższy poziom w styczniu i lutym, czyli dla tej półkuli w miesiącach letnich. Niższe stężenia w okresie zimowym na obu półkulach są prawdopodobnie wynikiem połączenia silniejszych prądów, które rozbijają pióropusze mikroplastiku, a także wymiany między wodą powierzchniową a głębinową – która przenosi część mikroplastiku pod powierzchnię.

Rozwiązanie opracowane przez naukowców z University of Michigan może być również stosowane w mniejszych regionach w krótszych okresach czasu. Na przykład badano epizodycznie wypływy z ujść rzek Jangcy i Qiantang w Chinach, które wpadają do Morza Wschodniochińskiego. Zwiększenie stężenia mikroplastiku w wodzie mogło być związane ze wzrostem produkcji przemysłowej lub zwiększeniem tempa, w jakim zarządcy umożliwiali rzekom przepływ przez zapory.

ocean jest pelen malenkich czasteczek plastiku znalezlismy sposob by sledzic je za pomoca satelitow 3
Obrazy przedstawiają stężenie mikroplastiku (liczba cząstek na kilometr kwadratowy) w ujściach rzek Jangcy i Qiantang, które wpadają do Morza Wschodniochińskiego. (A) Średnia gęstość przez cały rok; (B) krótkotrwałe wzrosty cząstek z rzeki Qiantang; (C i D) krótkotrwałe wzrosty z rzeki Jangcy. Credit: Evans and Ruf, 2021, CC BY

Lepsze ukierunkowanie działań oczyszczających

Badania te mają kilka innych potencjalnych zastosowań. Prywatne organizacje, takie jak holenderska organizacja non-profit The Ocean Cleanup oraz fińska firma Clewat, specjalizująca się w czystych technologiach, wykorzystują specjalnie wyposażone statki do zbierania, recyklingu i utylizacji odpadów i śmieci morskich. Rozpoczęto rozmowy z obiema grupami i pojawiła się nadzieja, że uda się pomóc im w bardziej efektywnym wykorzystaniu ich flot.

Zdjęcia z przestrzeni kosmicznej mogą być również wykorzystane do walidacji i udoskonalenia numerycznych modeli prognostycznych, które próbują śledzić przemieszczanie się mikroplastików w oceanach na podstawie wzorców cyrkulacji oceanicznej. Naukowcy opracowują kilka takich modeli.

ocean jest pelen malenkich czasteczek plastiku znalezlismy sposob by sledzic je za pomoca satelitow 4
Napędzana energią słoneczną barka filtrująca plastik z wody, zaprojektowana przez holenderską organizację pozarządową The Ocean Cleanup, rozmieszczona w Rio Ozama w Republice Dominikany w 2020 roku. Credit: The Ocean Cleanup, CC BY

Chociaż zaobserwowane anomalie szorstkości wody oceanu silnie korelują ze stężeniem mikroplastiku, to szacunki stężenia oparte są na zaobserwowanych korelacjach, a nie na znanej fizycznej zależności między pływającym mikroplastikiem a szorstkością oceanu. Być może anomalie w szorstkości są spowodowane czymś innym, co również jest skorelowane z obecnością mikroplastiku.

Jedną z możliwości są surfaktanty na powierzchni oceanu. Te ciekłe związki chemiczne, powszechnie stosowane w detergentach i innych produktach, przemieszczają się w oceanach w sposób podobny do mikroplastiku, a ponadto mają wpływ na tłumienie szorstkości oceanu wywołanej wiatrem.

Konieczne są dalsze badania, aby ustalić, w jaki sposób powstają zidentyfikowane przez naukowców gładkie obszary i czy są one powodowane pośrednio przez środki powierzchniowo czynne. Dzięki temu będzie można lepiej zrozumieć mechanizmy ich transportu i czy są powiązane z mikroplastikiem. Ilość mikroplastiku w środowisku jest przeogromna – miejmy więc nadzieję, że te badania mogą stać się częścią fundamentalnej zmiany w śledzeniu i zarządzaniu zanieczyszczeniem mikroplastikiem.

Nie pomiń naszych istotnych materiałów
Zapisz się do grupy na ulubionym komunikatorze

JEDNA WIADOMOŚĆ OD PONIEDZIAŁKU DO PIĄTKU PO GODZINIE 20:00

Źródło: The Conversation, Britannica, Marine Debris Program

Podziel się:
Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on telegram
Telegram
Share on email
Email
TAGI:
Alan O. Grinde

Alan O. Grinde

Animator i manager kultury. Koordynator projektów w ORION Organizacja Społeczna. Grafik, web designer, lektor, specjalista od audio masteringu.
CZY DLA CIEBIE RÓWNIEŻ JEST
WAŻNE TO O CZYM CZYTASZ?

Nigdy nie było ważniejszego czasu, aby edukować społecznie

ORION Organizacja Społeczna tworzy Publikacje dla osób, które cenią wiedzę opartą na dowodach i sprawdzonych źródłach. Naszym celem jest budowanie świadomego społeczeństwa, dlatego nasze materiały zawsze będą z darmowym dostępem. Jeśli możesz wesprzyj nas dzisiaj, przekazując darowiznę, którą możesz odliczyć od podatku oraz udostępniaj nasze Publikacje swoim przyjaciołom.

Numer konta (Nest Bank)

92 2530 0008 2041 1071 3655 0001

Skip to content