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铲除河流和海洋中塑料废物的20项创造

文章出处:贝博棋牌 人气:52发表时间:2022-05-24 08:43:11

  “围塑栏”原型设备正在和平洋废物带搜集塑料废物。图片来历:The Ocean Cleanup

  河流是很多内陆废弃物进入海洋的首要途径,大大都塑料都是跟着河水流入海洋的。一旦进入海洋,塑料就会在阳光以及风波的机械性风化作用下分化,终究变成较小的碎片,即“微塑料”——但塑料难以降解的特性意味着这一进程或许需求数百年时刻。与此同时,不论是大块塑料、仍是微塑料都给海洋生物构成了严峻损伤,使它们面临着被环绕,以及(误食塑料后)被饿死的危险。塑料进入食物链后,还或许导致有毒物质进入动物体内——给动物以及食用这些动物的人类带来影响,而这种影响的本质现在还根本不可知。

  全世界的创造家、科学家和企业家正在尽力经过立异让咱们脱节这一窘境。从塑料粉碎机到航拍无人机,再到微塑料溶解技能,他们正试图以一种聪明的办法去除海洋中的塑料——或许从源头上阻挠塑料进入海洋。这些创造大多针对的是河流中的污染物,由于河流是塑料废物通往海洋的首要通道。但是,还有些创造更为斗胆,它们着眼于直接从公海中抓取塑料的艰巨使命。

  阻拦者驳船协助整理河流中的塑料废物,避免其进入海洋。图片来历:The Ocean Cleanup

  但技能真的能处理塑料危机吗?能够说,真实能脱节这种局势的仅有途径首先是中止出产如此多的塑料,避免其进入环境中。这不只意味着鼓舞重复和收回运用,也需求很多削减出产那些只用一天、但在环境中存在数百年的一次性塑料,并终究完毕一切不必要的塑料出产。政府、企业和顾客联合举动是完成这一方针的仅有途径。

  但即使咱们做到上述一切作业,带来的改变仍将是渐进式的——需求数年,乃至数十年时刻才干显现出来。在此期间,很多的塑料仍将持续进入河流,流向海洋。因此在咱们找到脱节塑料的办法之前,以下20项创造能够削减塑料的影响,或许还能缓解一些现已构成的危害。

  状似驳船的“阻拦者”(The Interceptor)能够截留数千吨塑料,避免其进入海洋。这项技能由荷兰非政府安排“海洋整理”(The Ocean Cleanup)创造,其主体结构上连接着一条以必定视点横贯河流的屏障带,可将漂浮的塑料引进驳船中。塑料进入船内后沿着传送带进入“阻拦者”的腹舱,在那里分类并预备收回。该设备运用太阳能供电,每天可铲除超越50吨的塑料废物,现在现已在马来西亚、印度尼西亚和多米尼加共和国的三条河流中投入运用,但创造者的方针更高:他们期望终究在全球污染最严峻1000条河流上布置“阻拦者”,一共阻拦数百万吨行将进入海洋的塑料。

  2014年以来布置在巴尔的摩市港口的塑料搜集器——“废物轮先生”(Mr. Trash Wheel)的理念与之相似。与“阻拦者”比较,它的规划较小,可运用太阳能和水力供电。带着喜感的金鱼眼装修的“废物轮先生”可将围栏搜集的塑料废物吸进“嘴”里。2014年以来还有两台极具魅力的塑料粉碎机加入了废物轮“大家庭”。它们现已从巴尔的摩的河流中搜集了近1500吨的塑料废物和碎片。

  另一项创造采纳愈加笼统的办法来应对塑料污染问题。荷兰的气泡屏障(Great Bubble Barrier)凭借横贯在河床上的一根带孔管道来阻拦废弃物。管道中充溢空气时会开释密布的气泡流,然后在河道上构成一道塑料简直无法经过的墙。废物随后被引导到河边上等候搜集和收回运用。

  与此同时爱奇星(Ichthion)公司开发了一套名为阿祖尔(Azure)的设备,其意图很清晰:阻拦厄瓜多尔两条首要河流中的废物,避免其跟着洋流流到以生物多样性著称的加拉帕戈斯群岛(Galapagos Islands)。这项创造也运用屏障将废物引至沿河的传送带,并存放在容器中。但阿祖尔的传送带体系还装备有摄像头,能够拍照废物的图画,随后运用算法辨认塑料的类型,然后协助管理者了解怎么最好地削减源头糟蹋。阿祖尔现在处于实验规划,但正式投入运营后估量每天将搜集80吨废物。

  在港口城市厦门的九龙江沿岸,研讨人员设备了三个摄像头:它们的作业是追寻塑料废物流向海洋的缓慢进程。这是厦门大学展开的一个项目,运用摄像头搜集的很多可视数据来辨认废物流向下流的移动办法,协助研讨人员每天猜测塑料污染第二天或许流向的方位。然后将信息与城市同享,以便城市管理者在废物流入海洋之前展开有用的搜集作业。这种猜测性的摄像头监测办法仅仅厦门为辨认进入河流的废物源头而拟定的更广泛的方案的一部分。

  塑料监测的概念也推行到了其他城市。在英国伦敦的泰晤士河(the River Thames)、孟加拉国首都达卡的布里甘加河(the Buriganga River)、以及澳大利亚霍巴特市(Hobart)的雨水渠沿线,监测摄像头会时不时地拍下河道上漂过的废物的相片。这是澳大利亚联邦科学与工业研讨安排(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation,CSIRO)建议的世界项意图一部分。到现在,项目现已从这三个城市的水体中搜集了6000多张相片,并运用人工智能练习计算机主动辨认相片中的塑料污染,将其归到30种分类中。现已发现最常见的废物是食品包装和塑料瓶。此类细节信息至关重要:了解河流中大都废物的品种能够协助城市更有的放矢地从源头上处理废物问题。

  在有些当地,无人机现已成为追寻塑料的重要东西。菲律宾的研讨人员和德国人工智能研讨中心协作,运用无人机机队记载汇入污染严峻的马尼拉湾的河流中的塑料污染。研讨人员现已运用机器学习来剖析所得视频,并与桥上设备的摄像机搜集的影相结合起来侦测进入海湾中的废物。到现在,这个由世界银行赞助的项目现已确认了几个进入海湾之前塑料污染物集合的热门区域。项目终究期望能够经过无人机制作的地图和进一步的户外查询,为政府的干涉办法供给信息,从源头上根绝废物。

  体系投入运营前几个月,厦门邻近九龙江边一台塑料污染监测摄像机拍照的图画。赤色区域是计算机辨认的漂浮废物。图片来历:张彩云

  视觉监测技能只能侦测河流、湖泊和海洋外表的废物——不能发现沉在水中的塑料——也便是说只能提醒部分状况。尽管如此,它们仍为咱们了解塑料废物应战的规划供给了最佳的估量。例如,“省掉地球”(Ellipsis Earth)的一个雄心壮志的项目就招引了全球重视:该安排广泛搜集了无人机、卫星、潜艇、乃至闭路电视捕捉的全球各地的印象,并以自己的无人机机队拍照的图画作为弥补,树立了一个能够快速阅读并确认全球塑料废物的巨大的可视图画存储库,其塑料辨认准确率现在达到了93%。该项目正在运用自己的效果树立一个全球污染热门地图——并与政府、非政府安排和教育安排同享信息,鼓舞采纳举动,处理塑料废物。

  与此同时,欧洲航天局(the European Space Agency ,ESA)正在测验运用卫星来缩小应战规划。最近的研讨显现,他们能够运用机器学习练习卫星,从空中视角辨认塑料污染发生的共同光学信号,现在将塑料和其他类型的陆地碎片区分隔的精准率为86%。这样一来,欧洲航天局就能够从几千米的高空盯梢塑料废物——然后以真实的全球视角来调查这一问题。尽管该技能仍处于前期阶段,现在合理的方针是制作全球塑料废物地图,协助咱们应对应战,并确认需求着力处理的问题。

  令人意外的是,一些规划较小的整理作业已成为处理方案的重要组成部分。建议于澳大利亚的海洋废物桶项目(Seabin Project)便是一例。现在该项目捕捉海洋废物的“废物桶”现已广泛世界各地的巨细港口和码头。这些废物桶随潮汐移动,过滤海水并捕捉其间漂浮的废物。这是一个简略但有用的处理方案:到现在,超越50个国家布置了800多个海洋废物桶,每个废物桶每年能够搜集1.4吨废物。

  荷兰公司RanMarine开发的“废物鲨鱼”(WasteShark)是一种独木舟巨细的主动水上无人机,能够在巨细港口和码头安静的水域中穿行,并在跋涉进程中搜集漂浮的废物和油污。该设备每天可搜集半吨废物,并将废物送回陆地以待从头运用。“废物鲨鱼”还装备了水质丈量设备,可在活动进程中丈量水质。相同,圣地亚哥环保安排“明澈海洋”(Clear Blue Sea)开发了一种名为弗雷德(FRED)的漂浮机器人前期原型机,用于抓取岸边的塑料废物。弗雷德选用双船体造型,运用传送带将海水里的废物吊起,可搜集10毫米到1米长的各种物件。

  加拿大创造的胡拉一号(Hoola one)能够整理沙滩上的沙子中稠浊的微塑料。这个状似吸尘器的精巧设备把沙子吸起来,然后用一罐水把漂浮的微塑料和下沉的天然沙子别离开来,并将后者送回海滩。与此同时,微塑料被抽出并储存起来(机器可捕获最小粒度为0.05毫米的碎片)。到现在,胡拉一号现已在夏威夷卡米洛海滩(Kamilo Beach)(全球污染最严峻的海岸之一)进行测验。实验显现该设备每分钟可清洁三加仑沙子,并在短短几小时内汲取48公斤微塑料。

  2019年,和平洋海域布置了一条长600米的月牙形“围塑栏”,用来阻拦全球五大巨型废物环流中最大的和平洋废物带(the Great Pacific Garbage Patch)中的塑料废物。 “海洋整理”安排制作的这条围塑栏是一系列旨在铲除废物环流中数百万吨影响严重的塑料的设备原型机之一。该设备由一个固定在浮锚上的闭合围栏组成,浮锚能够协助围塑栏抵挡强洋流、波浪和海风,保证其一直以慢于周围海域的速度漂移,协助其捕获流入栅门中的废物。“海洋整理”运用这一创造在和平洋中创造了一条能够搜集漂浮塑料的人工“海岸线”,而搜集的塑料废物随后会被该区域的服务船收走。

  该技能自2012年来一直在开发中,在阅历几回技能毛病后,总算在2019年搜集了第一批海洋塑料。该团队在此基础上,正在开发新一代的围塑栏,并在北海投入实验。他们期望扩展规划,终究在全球五大海洋废物环流中都布置几个搜集废物的围塑栏。他们相信到2040年,这一创造能够搜集90%的海洋塑料废物。

  “海洋整理”开发的围塑栏原型设备于2019年投入测验,并在成功地整理着和平洋废物带中的废物。图片来历:The Ocean Cleanup

  在海洋中运用围塑栏技能是一项雄心壮志的使命,但该技能在河流中布置起来相对简单,而且现已在世界各地的河流中发生了不小的影响。例如希腊的基西菲斯河(Kissifos River)河口就设置了一个名为希腊战术收回体系(Tactical Recovery System Hellas)的围栏设备,用来捕获行将流入大海的漂浮废物,并将其引进水面上的网箱中。网箱都是机械操作,长途操控,装满后被运往陆地卸载废物。作为欧盟赞助项意图一部分,搜集起来的塑料随后被转化为可焚烧气体,为船舶和港口各项活动供给动力。

  在南非,一项名为“废物围栏项目”(The Litterboom Project)的建议已在该国20条河流中布置了由管道组成的简易围栏。岸上的团队管理睬定时将这一设备搜集的废物拖走进行分类收回。到现在,“废物围栏”现已阻挠12万公斤塑料流入海洋。乃至技能含量十分低的办法也能发挥作用:在危地马拉,由空塑料瓶组成的横贯河道的漂浮栅门——创造者称其为“生物围栏”——也成功削减了60%的塑料流向下流。

  有些创造尽管没有投入运用,但也很有远景。例如一支由我国和澳大利亚科学家组成的研讨小组发现纳米技能未来有或许成功处理海洋中的塑料微粒问题。他们创造了一个只要头发直径那么细的微型碳磁线圈,上面涂有氮和锰,这三种成分结合起来会在水中发生高水平的活性氧,让微塑料降解为对环境危害较小的成分:盐类化合物、二氧化碳和水组成的无害混合物。科学家把这些线圈添加到含有微塑料碎片的水样本中,一半的微塑料在几个小时内消失。这些磁性线圈能够从水中取出,并在其他样本中重复运用。科学家们以为这一创造可用于污水处理厂,在污水流入河流和海洋之前铲除其间的微塑料。

  相同以微塑料为方针的还有一支由瑞典和黎巴嫩研讨人员组成的团队,他们正在开发一种用在塑料上的纳米涂层。涂层的成分遇到阳光后会使塑料更简单决裂和分化。科学家们发现,该涂层用在微塑料上后,经过数周的阳光照耀,塑料微粒的数量削减了65%。污水处理厂假如运用这种纳米涂层,再结合必定量的阳光乃至是模仿阳光的照耀,就能够消除微塑料,在流入海洋之前使其荡然无存。

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