Terwijl drones stranden scannen om plastic zwerfvuil te beoordelen, microplastics worden aangetroffen in het spijsverteringskanaal van één op de zes vissen uit de Rode Zee.

Nu plasticvervuiling van de zee wereldwijd een steeds groter probleem wordt, Wetenschappers van KAUST rapporteren over twee projecten die plastic zwerfvuil op en voor de kust van de Rode Zee onderzoeken.

Om plastic op stranden te onderzoeken, het team heeft een methode ontwikkeld, met behulp van onbemande luchtvaartuigen en machine learning, verbetering van de monitoring van grote delen van kustgebieden op plastic zwerfvuil1.

"We weten dat we elk jaar miljoenen tonnen plastic in zee dumpen, maar we weten niet waar dit eindigt, ", legt doctoraatsstudente Cecilia Martin mariene wetenschappen uit. "Een van de meest invloedrijke wetenschappers op het gebied van plasticvervuiling in de zee, Jenna Jambeck, van de Universiteit van Georgia, zegt dat we niet kunnen beheren wat we niet kunnen meten. Het kwantificeren van plastic op stranden is dus een belangrijke stap in het kwantificeren van al het zwerfvuil op zee."

Maar zo'n telling is uiterst traag en inefficiënt. Bij de huidige methoden lopen mensen en scannen ze kleine delen van toegankelijke stranden, waardoor het onpraktisch is om de wereldwijde verspreidingspatronen van plastic zwerfvuil aan onze kusten te beoordelen.

KAUST mariene ecoloog, Carlos Duarte, en collega's van het Red Sea Research Center; het centrum voor ontzilting en hergebruik van water; en de computer, Afdeling Elektrische en Wiskundige Wetenschappen en Engineering, testte het gebruik van onbemande luchtvaartuigen (UAV's) voor het sneller scannen van grotere delen van stranden dan de huidige benaderingen.

Het team voerde een standaard strandonderzoek uit van plastic voorwerpen en vergeleek de resultaten met het aantal plastic voorwerpen langs hetzelfde strand door beelden te analyseren die met een UAV zijn gemaakt. Ze ontdekten dat UAV's stranden 40 keer sneller kunnen scannen op plastic afval dan de standaard visuele censusbenadering. Handmatige screening van UAV-beelden gemaakt vanaf een hoogte van tien meter was 62 procent nauwkeurig.

Het team voedde vervolgens een computer met afbeeldingen van zwerfvuil om deze te trainen om automatisch plastic te detecteren wanneer ze van nieuwe afbeeldingen werden voorzien. Deze methode leidde tot een overschatting van de hoeveelheid plastic zwerfvuil op het strand, maar het was relatief nauwkeurig in zijn vermogen om de percentages van verschillende soorten plastic te identificeren, zoals drankverpakkingen, doppen en plastic zakken.

Ondanks zijn tekortkomingen, deze methode is veelbelovend. Verbeteringen kunnen worden aangebracht door een camera met een hogere resolutie op de UAV te gebruiken en door de computer meer beeldmonsters te geven, Martijn legt uit.

Het team van de informaticaafdeling van KAUST werkt al aan het verbeteren van het algoritme.

Maar liefst 80 procent van het plastic afval dat in de oceanen wordt gevonden, is afkomstig van activiteiten op het land. Zodra plastic in de oceaan terechtkomt, ze worden verspreid door stroming of zinken naar de zeebodem, langzaam uiteenvallen in kleinere componenten. Microplastics zijn stukjes die kleiner zijn dan vijf millimeter. Ze worden vaak opgegeten door het leven in zee omdat ze qua grootte vergelijkbaar zijn met de prooi van een groot aantal mariene organismen. Ze kunnen het spijsverteringskanaal van een dier blokkeren of verwonden en kunnen ook toxische effecten hebben wanneer gevaarlijke componenten in de omliggende weefsels uitspoelen.

Duarte leidde een tweede onderzoeksproject bestaande uit een interdisciplinair team van onderzoekers van KAUST en King Abdulaziz University in Jeddah. Dit team meldt dat ondanks opmerkelijk lage hoeveelheden plastic in de oppervlaktewateren van de Rode Zee in vergelijking met andere semi-ingesloten zeeën2, microplastics worden aangetroffen in de ingewanden van één op de zes vissen in de Rode Zee. Dit heeft niet alleen gevolgen voor de gezondheid van het ecosysteem van de Rode Zee, maar ook voor de mensen die deze vissen consumeren.

De onderzoekers verzamelden 178 vissen van 26 soorten uit vier verschillende mariene habitats. Onderzoek van hun darminhoud, toonde aan dat één op de zes vissen kleine stukjes plastic had ingeslikt. Dit is vergelijkbaar met bevindingen uit andere mariene ecosystemen, ondanks eerdere KAUST-onderzoeken waaruit bleek dat de Rode Zee de laagste hoeveelheid drijvende microplastics heeft die in zeeën over de hele wereld worden gerapporteerd.

"De belangrijkste bevinding van deze studie is dat microplasticvervuiling onze commerciële en niet-commerciële vissoorten heeft bereikt en de vissen die we consumeren zou kunnen besmetten, " zegt masterstudent, Fadiyah Baalkhuyur.

"De verrassende bevinding was de hoeveelheid ingenomen vezels afkomstig van de afbraak van plastic afval, zoals die van verpakkingsmaterialen en van het wassen van synthetische kleding. Dit zou erop kunnen wijzen dat deze vezels in alle mariene habitats zijn verspreid en een belangrijke bron van mariene vervuiling in de Rode Zee kunnen worden, " zij voegt toe.

Vis kan een grote gootsteen blijken te zijn voor de ongelooflijk grote hoeveelheid plastic die we dagelijks gebruiken en weggooien.

Het team is nu bezig met het opzetten van een experimenteel ontwerp om het proces van opname van microplastic door vissen onder laboratoriumomstandigheden te onderzoeken. zegt Baalkhuyur.