衛星画像でビーチに隠れたプラスチックゴミを発見できる

大きなビーチを散歩すれば、すぐに捨てられたゴミに出くわすだろう。古い水のボトル、ゴミ袋、ストロー、その他数え切れ​​ないほどのプラスチックの廃棄物が世界中のビーチに散乱し、最終的には海に流れ込み、数十年、あるいは数世紀かけて分解される。国際海岸清掃・海洋保全協会は、2021年に97か国のボランティアが世界中のビーチから約4,000トンのゴミを特定し、除去したと推定している。ほとんどの場合、そのゴミを見つけるには、まだ肉眼とかなりの距離を歩く必要がある。しかし、オーストラリアのRMIT大学の研究者が開発した新しい衛星画像技術のおかげで、いつか状況が変わるかもしれない。

研究チームは、プラスチックのユニークなスペクトル特性を浮き彫りにする新しいツールを開発した。その知識を武器に、研究者たちは海岸のプラスチック製品を正確に特定し、砂、水、植物と区別することができた。研究結果はMarine Pollution Bulletin誌の次号に掲載される予定で、研究者たちは、海岸清掃団体がこの新しいツールを使って海岸のプラスチック除去作業を迅速化し、海に流れ込む有害なプラスチックの量を減らすことができると期待している。

「これは非常に興奮する。これまで宇宙から沿岸環境のプラスチックを検出するツールはなかったからだ」と研究共著者のマリエラ・ソト・ベレロフ氏は声明で述べた。

プラスチック廃棄物は海だけの問題ではない

衛星画像は長年、科学者が海や太平洋ゴミベルトのような巨大なゴミの塊に浮かぶプラスチックを特定するのに役立ってきた。この方法は水中の大きなプラスチックの塊を特定するのには比較的有効だが、海岸のプラスチックを見つけるのにはあまり効果的ではない。海岸のプラスチックは砂に溶け込んでいたり部分的に埋もれていたりすることが多く、見つけるのがはるかに難しい。また、海に散らばるプラスチックは一般的に注目されるが、海岸のゴミは地元の野生生物に深刻な悪影響を及ぼすこともある。

「プラスチックは食べ物と間違われる可能性があり、大型の動物は絡まってしまい、ヤドカリのような小型の動物はプラスチック容器などの中に閉じ込められてしまう」と研究主任著者のジェナ・ガフォッグ氏は声明で述べた。

こうした有害な影響は、海岸の生物だけにとどまりません。プラスチックは除去されなければ、海に吸い込まれ、ゆっくりと小さなマイクロプラスチックやナノプラスチックに分解されてしまいます。その後、これらの小さなプラスチックは魚に食べられ、食物連鎖の上位にまで上り詰めていきます。研究者の中には、このサイクルが人間の体内で検出されるマイクロプラスチックの増加にさえ寄与していると考える人もいます。研究者は、マイクロプラスチックが内分泌を乱し、生殖機能に悪影響を与えるのではないかと懸念しています。マイクロプラスチックが人間の健康に及ぼす影響の全容はまだ完全にはわかっていません。

砂袋の中にプラスチックを発見

そこで、新しいプラスチック検出システムの出番です。RMIT は、プラスチックから発せられる反射光のパターンを探す新しい「スペクトル インデックス」を作成しました。特にプラスチックは、短波赤外線 (SWIR) 電磁スペクトルにおいて、砂やその他の有機ゴミには見られない特殊な特性を持っています。彼らが作成した「ビーチド プラスチック デブリ インデックス (BPDI)」と呼ばれるインデックスは、基本的に、衛星が撮影したビーチの画像に適用できるフィルターのような働きをします。この場合、それらの画像は、地球表面から 617 キロメートルの高度にある衛星、ワールドビュー 3 によって撮影されました。

新しいツールをテストするために、研究者たちはリサイクル施設に行き、ビーチで見つかるであろうさまざまな種類のプラスチックゴミを集めました。その多くは、より大きなゴミの破片でした。紫外線にさらされて色が褪せているものもありましたが、これはビーチに眠っているゴミにも起こり得ることです。彼らは最終的に、およそ 2 平方メートルの大きさの 14 個の異なるプラスチックターゲットに落ち着きました。これらは、オーストラリアのビクトリア州のビーチに 3.7 メートル間隔で設置されました。

プラスチックが設置されると、衛星ははるか上空を飛び、一連の写真を撮影した。研究者らは、その画像に自分たちのインデックスを適用し、プラスチック検出用にすでに開発されている他の3つのインデックス（陸上のプラスチック用が2つ、海に浮かぶ物体用が1つ）と比較した。BPDIインデックスは、精度の点で他の3つのインデックスを大きく上回った。他の3つは、一般的にプラスチックの識別に苦労し、場合によっては影をゴミと誤認することさえあった。それでも、BPDIインデックスは完璧ではなかった。特に、この研究では、プラスチック製の水筒やバッグなどの半透明ポリマーの識別に苦労したと指摘されている。

将来を見据えて、研究者たちはこれらの研究結果を限られたテスト環境から現実世界へと移したいと考えています。それは、沿岸プラスチック除去を専門とする他の組織と提携して、衛星画像技術を使用することを意味するかもしれません。時間は重要です。最近の研究によると、海洋に流入するプラスチックの量は減少しておらず、年間 4% の割合で増加している可能性があります。

「私たちはこの研究の次のステップに向けて、組織と提携したいと考えています」とソト・ベレロフ氏は語った。「これは、プラスチックごみから繊細な海岸を守るためのチャンスです。」