隨著人類活動(dòng)的增加，塑料垃圾在我們的日常生活中越來越常見。塑料污染對(duì)環(huán)境和生態(tài)造成了嚴(yán)重的影響，對(duì)人類的健康也有潛在的威脅。在這個(gè)背景下，如何高效地探測(cè)和處理塑料垃圾成為了全球環(huán)保領(lǐng)域的重要研究課題。
 

傳統(tǒng)的塑料垃圾控制方案難以完全根除塑料垃圾的影響。近年來，新的探測(cè)方式已經(jīng)成為塑料垃圾問題的熱門解決方案。其中，遙感探測(cè)技術(shù)日益成為新的研究方向，今天我們來了解一篇相關(guān)論文，希望能夠增強(qiáng)人們對(duì)光譜技術(shù)在塑料垃圾探測(cè)和處理中的認(rèn)識(shí)和了解，同時(shí)也提高大家對(duì)環(huán)保問題的意識(shí)和重視。
 

ASD Fieldspec 4 光譜儀在塑料污染探測(cè)方面的應(yīng)用
 

 

近年來，人們將重點(diǎn)放在利用衛(wèi)星、飛機(jī)和無人機(jī)的光學(xué)傳感器等遙感技術(shù)探測(cè)塑料垃圾。隨著對(duì)這些技術(shù)需求的不斷增加，至關(guān)重要的是，不僅要了解原始塑料的診斷光譜特性，而且要了解代表各種環(huán)境塑料的風(fēng)化和生物污染塑料的診斷光譜特性。目前，干塑料的光譜反射率已知，并已經(jīng)應(yīng)用于材料回收領(lǐng)域，但其僅限于干塑料測(cè)量的評(píng)估項(xiàng)目。為了能夠識(shí)別河流、港口和海洋等水生環(huán)境中的塑料垃圾，需要獲取塑料潮濕時(shí)或被淹沒時(shí)的光譜特征。此外，其他水成分，如沉積物或藻類，也可能會(huì)進(jìn)一步影響塑料物品的反射信號(hào)。迄今為止，只有有限數(shù)量的高質(zhì)量數(shù)據(jù)集被發(fā)布在開放獲取的存儲(chǔ)庫中，數(shù)據(jù)集中包括潮濕塑料垃圾和水中塑料垃圾的高光譜測(cè)量。由于環(huán)境中的塑料在聚合物類型、顏色、透明度、厚度、狀態(tài)(原始的、生物污染的、風(fēng)化的、皺褶的)和濕度(干燥的、潮濕的、浸沒的)方面非常多樣化，因此在科學(xué)界內(nèi)構(gòu)建能代表塑料在許多不同方面的可靠數(shù)據(jù)集至關(guān)重要。

基于此，在本研究中，由比利時(shí)奧斯坦德法蘭德斯海洋研究所、比利時(shí)根特大學(xué)水生生態(tài)學(xué)研究小組、佛蘭德技術(shù)研究所(VITO)、比利時(shí)布魯塞爾自然與森林水產(chǎn)管理研究所、研究基金會(huì)-佛蘭德斯(FWO)，比利時(shí)布魯塞爾組成的一組研究團(tuán)隊(duì)收集了安特衛(wèi)普港碼頭和特姆斯橋附近謝爾特河自然條件下的原始、風(fēng)化和生物污染的塑料制品和塑料碎片樣品，同時(shí)選擇純?cè)�始塑料聚合物，進(jìn)行塑料樣品人工風(fēng)化模擬、生物污染模擬，利用ASD FieldSpec 4地物光譜儀規(guī)范測(cè)量由不同聚合物組成的塑料樣品的干燥光譜反射率、潮濕和水下環(huán)境中（人工模擬環(huán)境）的光譜反射率，提出了一個(gè)利用ASD FieldSpec 4地物光譜儀獲得的宏觀塑性樣品的高光譜反射率數(shù)據(jù)集。

在人工風(fēng)化實(shí)驗(yàn)中使用的紫外線室的參數(shù)

在原始塑料標(biāo)本上進(jìn)行誘導(dǎo)生物膜生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)的水族館裝置

【結(jié)果】
 

光譜（b）顯示低均勻場(chǎng)樣品的偽重復(fù)，光譜(c)是所有偽重復(fù)的均值

【結(jié)論】

本研究創(chuàng)建了一個(gè)數(shù)據(jù)集，其中包含10種塑料聚合物的光譜數(shù)據(jù)，這些聚合物經(jīng)過了人工風(fēng)化和人工生物污染處理，以及現(xiàn)場(chǎng)采集的塑料樣品光譜數(shù)據(jù)。采集到的光譜可以作為未來遙感塑料檢測(cè)技術(shù)的參考，有助于通過光譜分析了解塑性檢測(cè)的復(fù)雜性。并不是所有可能的場(chǎng)景都可以以實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行測(cè)量，因此該數(shù)據(jù)集可以進(jìn)一步用于比較和補(bǔ)充數(shù)值模擬。本文中所描述的數(shù)據(jù)集旨在通過增加關(guān)于原始塑料樣品、人工風(fēng)化和被生物污染的塑料樣品的高光譜反射率的新信息，來補(bǔ)充現(xiàn)有的數(shù)據(jù)集。此外，該數(shù)據(jù)集提出了在各種水濁度條件下獲得的塑料光學(xué)特征，通過在選定濃度的水中添加沉積物或藻類而獲得。

總之，遙感技術(shù)可用于海洋塑料污染的探測(cè)、觀察和監(jiān)測(cè)。然而，由于缺乏對(duì)環(huán)境塑料光學(xué)特征的了解，在設(shè)計(jì)適合檢測(cè)塑料污染的算法方面就可以邁出一小步。所提出的高光譜數(shù)據(jù)集是在了解塑料碎片暴露于自然介質(zhì)(如紫外線輻射或生物污染)時(shí)的光學(xué)特征方面向前邁進(jìn)了一步。此外，根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)，可以研究生物污染和風(fēng)化對(duì)不同聚合物的影響。最后，在本數(shù)據(jù)集中還描述和評(píng)估了塑料聚合物的條件(即干燥、潮濕或浸沒在不同濁度下)。因此，本研究預(yù)計(jì)該數(shù)據(jù)集將有助于光譜波段的釋義，并協(xié)助開發(fā)用于在(半)操作環(huán)境中觀察、監(jiān)測(cè)和識(shí)別塑料的算法。

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