Về trang chủ


28/06/2019

Xu hướng giám sát ô nhiễm nhựa đại dương từ các vệ tinh không gian

Các vệ tinh khi được phóng lên quỹ đạo đều có những nhiệm vụ nghiên cứu khác nhau. Các vệ tinh vũ trụ dùng để quan sát các hành tinh xa xôi, thiên hà và các vật thể khác ngoài vũ trụ. Các vệ tinh quan sát trái đất là các vệ tinh được thiết kế đặc biệt để quan sát trái đất từ quỹ đạo, giám sát môi trường, thời tiết và thiết lập các loại bản đồ. Các vệ tinh thông tin nhân tạo được đưa vào không gian để phục vụ cho các hoạt động viễn thông trên trái đất. Ngoài ra còn có các vệ tinh khác ứng dụng trong các hoạt động trinh sát, quan sát trái đất, ứng dụng quân sự hay tình báo,.... Vai trò của vệ tinh còn được thể hiện trong các hoạt động nghiên cứu định vị toàn cầu, cung cấp thông tin khoa học, cảnh báo thiên tai nguy hiểm, xác định vật thể trôi,... Các vệ tinh ngày càng hoàn thiện về tầm hoạt động và thêm nhiều tính năng giám sát. Ngày nay, có thể sử dụng các vệ tinh không gian để giám sát và theo dõi quỹ đạo của rác thải nhựa đại dương trên biển.

Vai trò của vệ tinh không gian đối với môi trường biển và hải đảo

 

Vệ tinh không gian ngày nay đóng vai trò rất quan trọng trong việc giám sát và cảnh báo các vấn đề nghiêm trọng trên biển. Từ giám sát các đặc trưng động lực biển như sóng biển, dòng chảy biển, thủy triều và xói lở bờ biển; còn giám sát cả nhiệt độ, độ muối; giám sát các sự cố tràn dầu trên biển, dầu vón cục trôi dạt vào bờ biển; các hoạt động đánh bắt trên biển, giàn khoan và các hoạt động hàng hải trên biển đều cần đến sự giám sát của các vệ tinh. Công nghệ giám sát không gian biển từ vệ tinh đã và đang mang lại nhiều hiệu quả quan trọng trong công tác quản lý và phòng tránh thiên tai trên biển và hải đảo.  

Xu hướng giám sát ô nhiễm nhựa đại dương từ các vệ tinh không gian 1
 Viễn thám rác thải nhựa đại dương [1]
 
Ngày nay, với sự gia tăng không ngừng của rác thải nhựa đối với đại dương thì đây là thời gian hợp lý để nghiên cứu các vấn đề liên quan đến rác thải nhựa trên biển bằng công nghệ vệ tinh. Như chúng ta đã biết, dựa trên dữ liệu của năm 2010, các nhà khoa học tính toán rằng khoảng 275 triệu tấn rác thải nhựa được tạo ra ở 192 quốc gia ven biển, với ước tính 8 triệu tấn đi vào đại dương và có thể dao động trong khoảng từ 4,8 triệu đến 12,7 triệu tấn [2]. Dựa trên mức độ chất thải gia tăng, các nhà khoa học ước tính rằng hơn 9 triệu tấn rác thải nhựa đã kết thúc ở các đại dương trong năm 2015. Đây là những con số không hề nhỏ và là thách thức lớn cho mỗi quốc gia. Chính vì thế mà cần có thêm những công nghệ, phương pháp nghiên cứu chuyên sâu về rác thải nhựa đại dương. Công nghệ vệ tinh có lẽ là một trong những giải pháp đó.
Nhìn chung, rác thải nhựa quá nhỏ để được phát hiện trên ảnh vệ tinh. Tuy nhiên, có những yếu tố gián tiếp có thể được phát hiện bằng phương tiện viễn thám. Hành trình trôi dạt của rác có thể bị ảnh hưởng bởi dòng hải lưu và có thể được phát hiện khi sử dụng hình ảnh vệ tinh. Một số cảm biến gắn trên vệ tinh có các nhiệm vụ khác nhau như giám sát sự hình thành các tảo nở hoa có hại, hóa chất tràn ra biển có thể gây độc cho cả người và sinh vật biển, giám sát chất diệp lục biển hay như cảm biến màu đại dương được thiết kế đặc biệt để đo chính xác ánh sáng nhìn thấy.
 
Các đại dương trên thế giới hiện có 5 vòng xoáy dòng chảy biển lớn: Ấn Độ Dương, bắc Đại Tây Dương, bắc Thái Bình Dương, nam Đại Tây Dương và nam Thái Bình Dương. Đây cũng là những nơi tập trung lượng rác thải lớn trên biển và đại dương. Rác thải nhựa khi kết thúc hành trình ở biển và trôi dạt ra ngoài khơi thường tích tụ tại các vùng ở giữa các dòng xoáy hải lưu này. Trong mỗi vùng này sẽ có những vùng nhỏ hơn có nồng độ rác thải nhựa cao hay thấp khác nhau. Các mức nồng độ rác thải tại trung tâm chứa mật độ cao nhất đạt 100 kg/km², trong khi ở các khu vực ngoài cùng giảm xuống còn 10 kg/km².
 
Xu hướng giám sát ô nhiễm nhựa đại dương từ các vệ tinh không gian 2
Bản đồ cho thấy bắc Thái Bình Dương là nơi tập trung lượng rác thải nhựa lớn nhất, ước tính rác thải nhựa tại các vùng này có khối lượng khoảng 80.000 tấn [3].
 
Cơ quan vũ trụ châu Âu (ESA) đang phát triển công nghệ cho phép các vệ tinh xác định nồng độ, sự di chuyển và nguồn gốc của các mảnh vụn nhựa trên khắp các đại dương trên thế giới [4]. Paolo Corradi, một kỹ sư thuộc bộ phận quang học của Cơ quan vũ trụ Châu Âu ở Hà Lan, đã được nghe trình bày về rác thải nhựa từ một người bạn tại một tổ chức phi lợi nhuận làm việc về vấn đề này. Luca Maresi, ông chủ của Corradi, cũng đã tận mắt nhìn thấy trực tiếp vấn đề trong các chuyến đi biển. Cả Paolo Corradi và Luca Maresi có cùng một ý tưởng là theo dõi rác thải nhựa đại dương từ không gian. Họ có kế hoạch sử dụng các vệ tinh trong quỹ đạo trái đất để phát hiện và theo dõi lượng nhựa khổng lồ này từ không gian để tìm ra nơi tập trung nhiều nhất. Điều các nhà khoa học muốn là có thể cung cấp dữ liệu để có thể tạo ra bản đồ về nồng độ rác thải nhựa toàn cầu trên các đại dương.
 
Xu hướng giám sát ô nhiễm nhựa đại dương từ các vệ tinh không gian 3
Nồng độ nhựa trên toàn bộ các đại dương (Theo cơ quan vũ trụ châu Âu) [4].
 
Dự án OptiMAL (Phương pháp quang học để phát hiện rác thải đại dương), ban đầu tập trung vào việc phát hiện các vi nhựa ở trên hoặc gần bề mặt đại dương cũng như các mảnh nhựa lớn hơn dọc theo bờ biển. Cho đến nay, các nhà nghiên cứu đã sử dụng hình ảnh từ vệ tinh Sentinel-3 và kiểm tra chúng dựa trên các cuộc khảo sát trên mặt đất và trên không. Bây giờ, họ đang cố gắng phát triển cách xác định các mảnh vỡ trên biển bằng cách sử dụng các thuộc tính phản xạ quang học trong quang phổ ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại. Nhựa có thể được xác định trong đại dương từ cách xác định các bước sóng phản xạ khác nhau của ánh sáng mặt trời lên các mảnh vụn trôi nổi. Đây cũng là cách các vệ tinh phát hiện thực vật phù du theo cách tương tự.
 
Thông tin về rác thải nhựa trên biển và đại dương có thể được cập nhật hàng ngày từ các tàu vận tải cỡ lớn hoặc các máy bay và các thiết bị bay không người lái. Tuy nhiên những thông tin này chỉ cung cấp cụ thể được cho một khu vực mà thôi với lại độ chính xác có thể không cao và chi phí thường rất đắt đỏ. Với sự manh múm ra đời giám sát ô nhiễm rác thải nhựa đại dương từ ảnh viễn thám chắc chắn sẽ cung cấp được đầy đủ thông tin về rác thải nhựa trên toàn diện rộng, đáp ứng được yêu cầu về thời gian nhanh chóng, có độ chính xác cao và giảm được rất nhiều chi phí. Từ đó có những biện pháp cụ thể để khắc phục và hạn chế ô nhiễm rác thải nhựa ra môi trường biển. Và đó cũng là một trong những công cụ quản lý rác thải đại dương hữu hiệu trong thời đại cách mạng công nghiệp 4.0 hiện nay.
 
Biển Đông là nơi chịu nhiều sức tải do ô nhiễm về rác thải nhựa. Xung quanh Biển Đông tập trung phần lớn các nước có lượng xả thải rác thải nhựa lớn ra biển. Trong tương lai không xa, chúng ta có thể sử dụng công nghệ giám sát rác thải nhựa qua vệ tinh để có những biện pháp giữ cho môi trường biển ngày càng trong sạch và bảo tồn đa dạng sinh học biển. Còn ngay bây giờ, hành động ý thức hạn chế sử dụng đồ nhựa dùng một lần đã là một trong những việc góp công góp sức bảo vệ môi trường. Vì vậy hãy hành động ngay thôi.
 
Tài liệu tham khảo
 
1.https://www.esa.int/Our_Activities/Preparing_for_the_Future/Discovery_and_Preparation/ESA_investigating_detection_of_floating_plastic_litter_from_orbit
2. https://www.scientificamerican.com/article/world-s-oceans-clogged-by-millions-of-tons-of-plastic-trash/
3.http://www.bluebird-electric.net/oceanography/Ocean_Plastic_International_Rescue/Plastic_The_Great_North_Pacific_Garbage_Patch.htm
4.https://www.newsdeeply.com/oceans/articles/2018/04/02/tracking-ocean-plastic-pollution-from-space?fbclid=IwAR07eJxJZHCyDjo6hfjCG-SOMViN0K_IwjTs21YTg3zeZLbEwpdwijtStG8

Trần Đức Trứ - Viện nghiên cứu biển và hải đảo

Tổng cục Biển và Hải đảo Việt Nam