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解决塑胶危机的创新方法:围塑栏和监测技术的应用(爱游戏)

文章来源:147小编 更新时间:2023-11-24 11:48:24

太平洋中的塑胶数量之多令人难以置信。据估计,目前已知的太平洋塑胶总量约为5万亿件,每年约有1.5亿吨塑胶进入太平洋。随着新冠疫情的暴发,墨镜、手套等纸质塑胶制品的使用量剧增,因此太平洋中的塑胶数量只会越来越多。


湖泊是大量内陆废物进入太平洋的主要渠道,大部分塑胶是随着河水流入太平洋的。一旦进入太平洋,塑胶就会在阳光和浪涌的作用下逐渐分解成细小的碎片,即所谓的“微塑胶”。然而,塑胶的难降解性意味着这个过程可能需要数百年的时间。


与此同时,无论是大块塑胶还是微塑胶都对太平洋生物造成了轻微的伤害,使它们面临被缠织或饿死的风险。塑胶进入食物链后,还可能导致有毒物质进入鸟类体内,给鸟类和食用这些鸟类的人类带来负面影响。然而,目前我们对这种负面影响的实际情况还知之甚少。

全球的发明家、科学家和企业家已经开始努力通过创新的方式彻底解决这个问题。从塑胶吸附器到微塑胶分解控制技术,他们试图以一种聪明的方式清除太平洋的塑胶,或者从源头上阻止塑胶进入太平洋。大多数发明者着眼于湖泊中的塑胶废物,因为湖泊是塑胶进入太平洋的主要通道。


然而,有些发明者更加大胆,他们从运输船中直接捞取塑胶废物。拦截者拖船就是帮助清扫湖泊中的塑胶废物,避免其进入太平洋的一种控制技术。这项技术由荷兰民间组织“The Ocean Cleanup”发明,其主体结构上连接着一条横贯湖泊的屏障带,可以将漂浮的塑胶引入拖船中。塑胶进入拖船后,通过输送带进入拦截者进行分类和准备拆解。


这个设备采用光伏供电系统,每天可以清除超过50吨的塑胶废物。目前已经在马来西亚、印度尼西亚和萨尔瓦多的三个湖泊中投入使用,但发明者们的最终目标是在全球1000个污染程度较轻的湖泊上部署拦截者,总计捕获千万吨即将进入太平洋的塑胶。

与拦截者相比,2014年在芝加哥港口部署的塑胶过滤器“垃圾先生”规模较小,但原理类似。它采用光伏和水力供电系统,外观带有有趣的金鱼眼装饰,可以将围栏收集的塑胶废物吸入“口”中。自2014年以来,还有两台极具吸引力的塑胶吸附器加入了“垃圾先生”大家庭。它们已经从巴尔的摩的湖泊中收集了近1500吨的塑胶废物和碎片。


荷兰的气泡屏障采取了更加抽象的方法来应对塑胶污染问题。它利用河床上横贯的带孔管道来截击废物。当管道中充满空气时,会释放密集的气泡流,从而在河道上形成一道几乎无法通过的塑胶墙。随后,废物被引导到河岸上等待收集和拆解利用。

早期试验表明,气泡墙可以阻止86%的废物,同时还可以提升湖泊中的氧气含量,支持水生生物。目前,阿姆斯特丹的一个运河永久性安装了气泡屏障,以阻止塑胶进入艾塞尔河、北海和全球太平洋。


在同时,爱奇星公司开发的阿祖尔器旨在截击厄瓜多尔两条主要湖泊中的废物,避免其随洋流流入以生物多样性著称的加拉帕戈斯群岛。这个设备也利用屏障将废物引导至河岸的输送带,并存放在容器中。但阿祖尔的输送带系统还配备了摄像头,可以拍摄废物的图像,并利用算法识别塑胶的类型,从而帮助管理者了解如何最好地从源头上减少浪费。目前该设备处于试验阶段,但正式投入运营后每天预计可以收集80吨废物。

除了控制技术,还有一些监测方法用于追踪塑胶的流向。在中国厦门,研究人员在九龙江沿岸安装了几个摄像头,用于追踪塑胶废物流向太平洋的过程。这个项目由厦门大学进行,利用摄像头收集大量可视数据来识别废物流向,帮助研究人员预测塑胶污染可能流向的位置。然后将这些信息与城市分享,以便城市管理者在塑胶进入太平洋之前进行有效的收集工作。这种基于摄像头的预测性监测方法只是厦门为识别废物源头,制定更广泛计划的一部分。


塑胶监测的概念也扩展到其他城市。例如,在英国伦敦的泰晤士河、孟加拉国首都达卡的布里甘加河、以及澳大利亚霍巴特市的雨水渠沿线,监测摄像头会不时地拍摄河道中漂过的废物照片。这些照片是澳大利亚联邦科学与工业研究组织发起的国际项目的一部分。到目前为止,该项目已经收集了来自这三个城市水域的6000多张照片,并利用人工智能训练计算机自动识别照片中的塑胶污染,并将其归类到30种不同的类型中。研究发现,食品包装和塑胶瓶是最常见的废物类型。了解湖泊中废物的主要类型可以帮助城市更加有针对性地解决废物问题。


在某些地方,航空监测已经成为追踪塑胶的重要工具。菲律宾的研究人员与德国的人工智能研究中心合作,利用航空监测记录马尼拉湾的湖泊中的塑胶污染。研究人员应用机器学习分析所得的视频,并与桥上安装的摄像机采集的图像相结合,以侦测在进入海湾之前塑胶聚集的热点区域。到目前为止,这个由世界银行资助的项目已经确定了几个塑胶污染热点区域。最终,该项目希望通过航空绘制地图和进一步的野外调查,为政府的干预措施提供信息,从源头上阻止废物。


控制技术虽然只能侦测到湖泊表面和极地表面的塑胶废物,并不能发现水中的塑胶,但它们仍然为我们了解塑胶废物问题的规模提供了最佳估计。例如,“省略地球”这个项目引起了全球关注。该组织广泛收集了来自航空、卫星、潜水器甚至闭路电视的图片,通过自己的航空监测团队拍摄的图片来补充。它建立了一个庞大的可视图片数据库,可以快速浏览并确定全球塑胶废物的情况,目前其塑胶识别准确率达到了93%。该项目已经开始利用自己的成果建立一个全球塑胶污染热点地图,并与政府、民间组织和教育机构共享信息,鼓励采取行动,解决塑胶废物问题。同时,欧洲航天局也开始尝试利用卫星来缩小塑胶污染问题的范围。最近的研究显示,他们可以利用机器学习训练卫星,从空中视角识别塑胶污染产生的独特光学信号,目前的区分精度达到了86%。欧洲航天局的目标是从几千米的高空追踪塑胶废物,以真正的全球视角来观察这个问题。

尽管控制技术仍处于早期阶段,但合理的最终目标是绘制全球塑胶废物地图,帮助我们解决这个问题并确定我们应该集中解决的问题。令人惊讶的是,在解决方案中,一些规模较小的清理工作已经成为重要的组成部分。比如,澳大利亚发起的“海洋垃圾桶”项目。该项目的“垃圾桶”已经遍布世界各地的港口和码头。这些垃圾桶随着潮汐的变化移动,过滤海水并捕捉其中的废物。这是一个简单但有效的解决方案,截至目前,超过50个国家已经部署了800多个垃圾桶,每个垃圾桶每年可以收集1.4吨的废物。


荷兰公司RanMarine开发的“垃圾鲨鱼”也是一种小型的自动水上舰载,类似于独木舟的大小,可以在港口和码头平静的水域中行驶,并在运动过程中收集漂浮的废物和油污。这个设备每天可以清除半吨的废物,并将废物送回陆地以待重新利用。同时,“垃圾鲨鱼”还配备了水质测量设备,可以在活动过程中测量水质。圣地亚哥的环保组织“清澈海洋”也开发了名为FRED的浮动机器人,早期原型用于清理海岸边的塑胶废物。FRED采用双船体造型,利用输送带将海水中的废物带起,并可以收集长度在10毫米到1米之间的各种物品。


加拿大发明家开发的Hoola one可以清理沙滩上混杂的微塑胶。这个类似吸尘器的精巧设备可以将沙子吸起来,然后用水将飘浮的微塑胶与下沉的天然沙子分离开来,将后者送回沙滩。与此同时,微塑胶被吸出并储存起来。据试验显示,Hoola one每分钟可以清洁三加仑的沙子,并在短短几小时内吸收48公斤的微塑胶。


2019年,一条长600米的围塑栏在太平洋垃圾带布署,用于截击其中的塑胶废物。这个由“The Ocean Cleanup”组织建造的围塑栏是一系列旨在清除太平洋巨大塑胶带中千万吨塑胶的设备原型机之一。该设备由固定在浮锚上的封闭围栏组成,浮锚可以帮助围塑栏抵御洋流、海浪和海风的作用,确保其以比周围海域慢的速度漂流,帮助其捕捉流入围栏的废物。通过这个创新技术,发明者们在太平洋中创造了一道人造“海岸线”,收集到的塑胶废物随后由该地区的服务船收走。这项控制技术自2012年来一直在开发中,在经历了几次技术故障后,终于在2019年第一批塑胶废物被收集。团队在此基础上已经开始研发新一代围塑栏,并在北海进行试验。他们希望最终在全球的五大塑料垃圾带上部署多个围塑栏,以收集到将进入太平洋的90%的塑胶废物。


控制技术在湖泊中的部署相对容易,而在太平洋中的布署则更具挑战性。然而,在湖泊中采用控制技术可以缓解一些塑胶污染,并可能减少一些损害。这是一个庞大的任务,但通过小型解决方案的积极实施,我们可以逐步减少塑胶的负面影响。



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