Texasin yliopiston A&M:n tutkimusryhmä Galvestonissa on kehittänyt menetelmän, jonka avulla tätä ongelmaa voidaan seurata. Mikromuovin havaitseminen meressä avaruudesta käsin voi mullistaa globaalin ympäristönhallinnan ja merten ekosysteemien suojelun. Professori Karl Kaiser Texasin A&M-yliopiston merentutkimuksen ja merentutkimuksen korkeakoulusta Galvestonissa johtaa tutkimusta, jossa tutkitaan yhteyttä mikromuovin esiintymisen, veden värin ja satelliittiteknologian välillä.
Heidän menetelmänsä perustuu analyysiin siitä, kuinka nämä pienet muovipalat muuttavat merenpinnan heijastamaa valoa aiheuttaen muutoksia, jotka ovat havaittavissa satelliiteista, ja mahdollistavat siten pilaantumisen seurannan poistumatta maapallon kiertoradalta.
Jos tämä menetelmä otetaan käyttöön, tutkijat saavat ennennäkemättömän resurssin mikromuovin maailmanlaajuisen leviämisen seurantaan ja kvantitatiiviseen arviointiin käyttämällä historiallisia ja tulevia avaruudesta saatavia kuvia, kuten Kaiser itse selitti Texas A&M -yliopiston julkaisemissa lausunnoissa.
Yksi tämän teknologisen edistysaskeleen seurauksista on mahdollisuus tutkia yksityiskohtaisesti kymmenen vuoden ajalta kerättyjä satelliittitietoja, mikä ei ole mahdollista perinteisillä kenttänäytteenottomenetelmillä. Kaiser totesi: ”Mielenkiintoista on, että voisimme palata menneisyyteen ja oppia hyvin nopeasti paljon uutta pilaantumisen laajuudesta” .
Asiantuntija korosti välitöntä vaikutusta vesiviljelyyn ja totesi, että ”voisimme käyttää tätä ennustamisen välineenä, jotta voimme neuvoa kalankasvattajia siitä, mihin sijoittaa altaat ja häkit, jotta vältetään pilaantuminen”. Tämä tieto voi luoda perustan suojatoimenpiteille ja jatkuvalle parantamiselle kalastus- ja elintarviketeollisuudessa.
Kaiser ennusti näiden kehitysten merkityksen valtion politiikalle ja sääntelylle: satelliittikuvista saadut tulokset saastuneista alueista esitellään liittovaltion ja alueellisille viranomaisille, jotta voidaan kiinnittää huomiota mikromuovin leviämiseen ja edistää ympäristölainsäädännön tiukentamista. ”Jos kaikki menee hyvin, voimme mitata mikromuovin, kemikaalien, AMF:n ja PCB:n pitoisuuksia”, Kaiser korosti.
Mikromuovi on vakava uhka meren ja ihmisten elämälle. Nämä bakteerien ja punasolujen kokoiset palaset syntyvät suurempien muovituotteiden fysikaalisesta ja kemiallisesta hajoamisesta. Niiden pieni koko edistää niiden pääsyä vesi- ja maaeliöiden kudoksiin ja mahdollistaa niiden kulkeutumisen merivirtojen mukana pitkiä matkoja.
Kaiser varoitti näiden hiukkasten mittaamisen ja suodattamisen vaikeudesta dynaamisissa ympäristöissä, kuten meressä: ”Mikromuovi on kooltaan verrattavissa bakteereihin ja punasoluihin, mutta sen ominaisuudet eroavat merkittävästi suurempien muovipalojen ominaisuuksista. Sen koon vuoksi se on erittäin vaikea suodattaa ja mitata, etenkin dynaamisessa meriympäristössä .
Galveston Bay , joka sijaitsee Texasissa, on hyvä esimerkki: siellä on Yhdysvaltojen korkein mikroplastin pitoisuus, koska siellä sijaitsee yksi maan suurimmista muovituotantokeskuksista. Tämä ympäristö on luonnollinen laboratorio, jossa voidaan analysoida yksityiskohtaisesti epäpuhtauksien leviämis- ja kertymisreittejä vedessä. Kaiser keskittää suuren osan tutkimustyöstään tähän alueeseen ja tutkii suoraa yhteyttä pintakerrostumien pitoisuuden ja mikromuovin tiheyden välillä.
Ehdotuksen perustana on spektroskopia, menetelmä, jota käytetään sekä kaukaisten taivaankappaleiden analysointiin että maapallon ympäristön tutkimiseen. Spektroskopia arvioi kvantitatiivisesti valon ja aineen välisen vuorovaikutuksen, jolloin voidaan tunnistaa absorboituvat tai heijastuvat aallonpituudet ja siten määrittää näytteen kemiallinen ja materiaalinen koostumus.
Kaiser korosti: ”Pintavesien optiset ominaisuudet määräytyvät niiden koostumuksen perusteella. Se määrää, kuinka paljon auringonvaloa heijastuu, ja juuri tätä mitataan satelliittikuvissa. Heijastunut valo on itse asiassa indikaattori veden komponenttien suhteen.” Saatujen tietojen avulla voidaan erottaa toisistaan erilaisia suspendoituneita hiukkasia, mukaan lukien mikromuovit.
Menettely edellyttää erityisen algoritmin kehittämistä ja kalibrointia satelliittitietojen tulkitsemiseksi. Kaiser-tiimin kehittämä algoritmi yhdistää suoraan kaukokartoituksella saadun meren värin suspendoituneiden hiukkasten pitoisuuteen mittaamalla samanaikaisesti heijastuvan valon, heijastuvan valon ja samasta pisteestä ja samaan aikaan kerätyn näytteen koostumuksen.
Kaiser korosti: ”Algoritmi, joka yhdistää meren heijastavuuden etämittaustiedot veden koostumukseen – tai tiettyyn veden komponenttiin – on ensin kalibroitava. On mitattava tulevan ja lähtevän valon määrä sekä sedimentin pitoisuus vedessä tietyllä hetkellä. Tämä on keskeinen yhteys.”
Tällä hetkellä on olemassa tekniikoita, joilla voidaan arvioida suspendoituneiden sedimenttien määrä satelliittihavaintojen avulla. Niitä ei kuitenkaan ole vielä käytetty mikroplastin tunnistamiseen. Kaiser kuvasi tämän metodologisen läpimurron mahdollisuuksia: ”Työkalut suspendoituneiden sedimenttien määrän tunnistamiseen satelliittitietojen perusteella ovat jo olemassa. Niitä ei vain ole vielä käytetty tähän tarkoitukseen.”
Perusoletuksena on, että mikroplastin ja suspendoituneiden sedimenttien välinen yhteys voidaan ekstrapoloida. Kaikkialla, missä virtaukset kuljettavat sedimenttejä, ne kuljettavat myös mikromuovia, mikä mahdollistaa pilaantumisen seurannan suurilla alueilla ilman laajamittaisia fyysisiä näytteenottokampanjoita.
Pääsy täydellisiin historiallisiin satelliittikuvasarjoihin mahdollistaa tämän ilmiön ajallisen ja maantieteellisen kehityksen analysoinnin. Viimeisen vuosikymmenen aikana kerätyt kuvakirjastot ovat korvaamaton resurssi pilaantumisen reittien rekonstruoimiseksi ja potentiaalisten riskialueiden ennustamiseksi. Kaiser-tiimi aikoo käyttää tätä tietoa diagnostisten raporttien ja ennusteiden laatimiseen mikromuovin liikkuvuudesta sekä viranomaisten ja valmistajien päätöksenteossa.
Konsepti edellyttää tarkkojen optisten yhteyksien määrittämistä sedimenttien ja mikromuovin välillä sekä algoritmin testaamista voimakkaasti saastuneissa todellisissa olosuhteissa, kuten Galvestonin lahdella. Tämä Texas A&M -yliopistossa kehitetty malli on tarkoitettu osoittamaan, että muovisaastetta voidaan seurata erittäin tarkasti ja lähes reaaliajassa käyttämällä vain satelliittiteknologiaa ja edistyneitä laskennallisia analyysimenetelmiä, mikä poistaa monia perinteisten paikan päällä tapahtuvien keruu- ja analyysimenetelmien rajoituksia.
