一群机器人如何帮助解决五大湖的塑料污染问题

据The Verge报道,在多伦多港口附近的安大略湖的浑浊水域中,一股垃圾流向漂浮在水中的一个圆形、管状的装置。一块白色的聚苯乙烯泡沫塑料撞上了装置的边缘。然后,在一个流畅的动作中,它翻滚到边缘。海洋植物的卷须环绕着废物,看起来泡沫塑料可能进入了一个通往海底世界的入口。相反,这个装置是通往一个不那么神秘–但却很重要的目的地的门户:垃圾场。

“它基本上就像一个漂浮的垃圾桶,”多伦多大学生态学和进化生物学教授Chelsea Rochman说,自2019年以来,他与该大学的一个团队合作,用这样的垃圾桶捕捉安大略湖的垃圾。这个被称为Seabin的设备由岸上提供动力,它使用一个电机来创造一个漩涡,将漂浮的垃圾从160英尺的范围内轻轻拉入,然后将垃圾储存在一个附带的篮子里。

在从明尼苏达州德卢斯延伸到纽约州北部美国和加拿大边境的五大湖区,现在有几十个Seabin与雨水过滤器一起在一个被称为五大湖塑料清理的跨境项目中工作。9月中旬,水生垃圾收集无人机和海滩清洁巡回机器人也加入了它们的行列–所有这些都是为了清除每年进入湖泊的2200万磅塑料中的一部分,并帮助像 Rochman这样的研究人员了解大湖区的垃圾问题。

“我们知道,我们在外面的垃圾数量需要比我们拥有的人的力量更多,”Rochman解释说。尽管几十年来,当地团体已经组织了海滩清洁活动,但人们无法像设备那样一天24小时清除垃圾,也无法捡起机器能够捕捉到的微小碎片。

站在安大略湖畔,多伦多的有轨电车从身边驶过,Rochman指着人行道上满溢的市政垃圾箱–这是垃圾的几个来源之一。市政污水系统、工业溢出物、雨水径流、娱乐性划船和海滩垃圾以及农业废弃物也都被卷入湖泊。在一个垃圾箱里,牙刷、卫生棉条、冲牙器、鞋带、眼镜、食物残渣和注射器被海洋植物的卷须缠绕着。在叶子之间,有微小的塑料斑点探出头来。

在四千万人赖以作为主要饮用水源的湖泊中,这些废物会分解,变成微小的塑料和碎片,然后被鱼吃掉,被吸进周围的水处理厂,或被拉到岸边或进入海洋。当塑料被鱼吃掉时,它可以释放出染料和阻燃剂等化学物质,刺激并可能损害它们的消化系统。在大型运动鱼类中,如鳟鱼或鲑鱼,Rochman预计会发现数百件塑料。在该地区的饮用水中也发现了微塑料,那里的许多水处理厂没有能力过滤掉这些小块。(人类食用微塑料的风险仍不清楚,尽管研究人员继续调查这一潜在问题)。

一旦被像Rochman这样的研究人员捕获,每一块垃圾都会成为另一个数据点。暑假期间的每一天,学生们都会把垃圾桶拖出来,对其内容进行计数、分类和处理。“他们知道我们收集了多少烟头,多少吸管,多少泡沫容器,”ochman说。有些时候,捕获的东西更令人惊讶–今年夏天,学生们在Seabins中数过熟食肉片、旧鞋子,还有一次,一个椰子。

Seabins平均每天捕获28克的废物。Rochman说:“这听起来像是一个小数字,因为塑料很轻。这个重量相当于几百到两千块微型塑料,以及多块较大的垃圾。”今年夏天,Rochman预计她的团队将清除相当于7000个塑料水瓶的塑料量–而这仅仅是在大学监管的12个垃圾箱中,这只是部署在五大湖地区45个码头的设备中的一小部分。

从安大略省桑德贝的苏必利尔湖北岸到离尼亚加拉大瀑布不远的纽约水牛城港口,像多伦多港湾的这样的海洋垃圾箱还部署在其他44个地方,通常在5月至11月期间运行。这些垃圾箱不是由研究人员,而是由码头业主或当地组织监测。参与地点的合作伙伴在垃圾箱装满后对其进行称重和处理,并每年进行五到十次全面的废物定性审计。许多码头还安装了称为LittaTraps的集水篮,它位于雨水管道内,在废物进入湖泊系统之前进行收集。在2020年和2021年之间,该项目技术捕获了超过74000件垃圾,该团队预计,随着他们继续向该地区的游艇码头和市政当局进行宣传,这个数字还会增加。

9月,一架垃圾收集无人机和海滩清洁机器人也加入了项目的垃圾捕捉技术舰队。这些设备由法国垃圾收集技术公司The Searial Cleaners制造,通过远程控制和自主工作,收集湖泊和海滩上的垃圾。该公司的首席执行官Claire Touvier说,这些巡回机器人也是关键的公众参与工具。她说:“这就是这个机器人需要酷和有趣的原因,并且有一个很酷的名字–当涉及到提高意识时,这些是非常有效的工具。”

尽管如此,该技术仍然是一种被动的方法。机器人可以帮助清理湖泊,但人类对生产、消费和扔掉多少塑料的选择是五大湖区垃圾问题的核心所在。该项目主要资助者之一的加拿大非营利组织Pollution Probe 的政策和项目主任Melissa De Young说,改变这些选择将是任何长期解决方案的关键。她解释说:“我们正在尽我们所能从水中清除塑料,但我们知道,单靠技术是无法解决问题的。我们正在收集的数据真的很关键,因为它首先提供了对问题程度的理解。”

例如,如果大型塑料在某一地区的捕获装置中出现,这可能表明附近的社区可能缺乏方便的处理设施,或者可能不知道为什么适当的废物处理是重要的。另外,如果用于制造其他产品的小塑料块,即所谓的生产前的颗粒,或奶嘴,比较常见,这可能表明在上游的某个地方,制造商可能正在不适当地处理其垃圾。

捕获的垃圾然后告知该小组当地解决方案的方法,无论这意味着开始一个新的教育活动,与政策制定者会面,还是倡导新的行业授权。去年,该小组就安大略省的一项新法律提供咨询,该法律要求用于建造别墅和游艇码头的浮动码头的泡沫必须完全封闭,以便不会分解到水中。该小组还为拟议的立法做出了贡献,包括强制要求在安大略省的洗衣机上安装过滤器,以防止微纤维进入污水系统,以及在伊利诺伊州加强有关生产前塑料处理的法律。

“当我们去找政府决策者,当我们去找该地区的工业界,当我们去找其他人说,‘听着,我们这里有一个问题,我们需要解决它’,拥有这些本地化的数据,拥有这些区域性的数据,真的有助于我们在这些对话中吸引人们的注意力,并真正促使他们做一些事情,”五大湖委员会的负责人 Mark Fisher说,该委员会是一个两国的组织,也为该项目提供资金。

该地区的其他研究人员也对湖泊中的新技术充满希望。芝加哥洛约拉大学的生物学教授Timothy Hoellein解释说,没有任何倡议能够每年从五大湖中捡出2200万磅的塑料,但是一个能够激励公众和政治行动的项目可以产生放大的效果。谈到Seabins,“他们的个人足迹是相当小的,”Hoellein说。“但在一个集体的基础上,它真的可以带来改变。”

随着该战略在该地区获得成功,其经验教训已开始远远超出五大湖的海岸。 Rochman和多伦多大学的团队与非营利性环保组织海洋保护协会合作,建立了国际垃圾收集器网络,该网络与从斐济到佛罗里达的团体合作,帮助创造更多的垃圾收集策略。凡是垃圾收集器捕获废物的地方,数据收集都会随之而来。

Rochman说,这都是为了实现未来像大湖这样的淡水资源不再是废物倾倒区的目标。她补充说:“我们不希望在水中永远有垃圾陷阱。”

但是现在和可预见的未来,垃圾问题仍然存在,因此漂浮的垃圾桶继续旋转着它们的垃圾捕捉旋涡。在安大略湖上,一小块紫色的塑料–也许是一个旧的外科手套或食品包装纸的一部分–向 Seabins靠拢并落入其中。这是从湖泊中捕获的另一块塑料,还有数百万块。

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