探究意念
本港海洋污染的問題嚴重。圖片來源:〈香港海洋公園保育基金:塑膠海洋 〉,《Yahoo! 新聞》。
香港海洋污染現況
香港是一座人口密度非常高的城市,同時我們擁有 263 座島嶼及 733 公里的海岸線,因此海洋垃圾問題一直困擾着我們。海洋垃圾不單會破壞海洋生態環境,過往亦有不少新聞報導海洋生物誤食海洋垃圾或被海洋垃圾纏繞致死的案例;於社會而言,海洋垃圾亦會破壞海岸景觀、影響海上航行安全;垃圾中的有害物質亦會隨食物鏈進入市民體內,長遠而言造成醫療負擔(世界自然基金會香港分會,2016),由此可見,海洋垃圾對生態、自然環境、社會及經濟等不同方面都會帶來眾多的負面影響,絕不容許我們忽視。
根據環境保護署(2023)的統計數字,近年海上收集的垃圾量雖然有所減少,但數字仍然以千噸計算;當中所收集的大多為漂浮垃圾,於整體收集量中佔超過四分之三。這些漂浮垃圾一般是人類於近岸地區活動時所棄置的垃圾,因未得到妥善的處理而隨風、海浪或其他原因流入海洋,再隨水流到其他水域,造成海洋污染。漂浮垃圾當中,超過半數為塑膠,其次為發泡膠,其他種類則包括紙、金屬、木材和玻璃等。
「保衞」海洋的重要性
聯合國亦在 2015 年訂立「17 個可持續發展目標」,當中目標 14 便是「保護和可持續利用海洋和海洋資源以促進可持續發展」,指出海洋與人類的可飲用水資源、全球氣候、海岸線及糧食等議題均息息相關;但現時全球海洋污染問題,特別是近岸的海洋污染,使海洋對生態系統的功能及生物多樣性帶來不良的影響,因此我們要設法減少海洋中的廢棄物污染。
香港作為沿海城市,海洋污染自然與我們的距離非常接近。記者林祖偉曾於 2020 年撰寫報道,指出在本港發現的海龜屍體經解剖後,絕大部分於其體內會發現各種海洋垃圾,包括塑膠手套、膠袋等;他亦引述香港城市大學臨牀動物醫學系客座助理教授葛展榮先生的採訪內容,指出如果海洋垃圾大量積存在海龜體內,不單會使牠們消化不良,更會阻礙牠們從真正的食物中汲取營養,最嚴重的會使牠們的腸道出現潰瘍(林祖偉,2020)。由此可見,水下生物一旦誤吞海洋上的漂浮垃圾,便會對牠們的生命帶來極大的威脅。
葛展榮先生亦在另一則報導指出,除了誤吞海洋垃圾外,一些廢棄物如棄置的漁網,會纏住海龜或海豚等水下生物,使牠們無法游到水面呼吸,繼而窒息死亡(羅保熙,2021)。可見海洋垃圾對水下生物構成另一重的威脅,而這種威脅同樣致命。
圖片來源:聯合國(2023):〈可持續發展目標〉。
從於本港擱淺海龜體內取出的塑膠廢料。圖片來源:林祖偉(2020):〈香港海龜「吞下了塑膠手套」, 海洋污染中求生的瀕臨物種 〉,《BBC News 中文》。
綜合上述資料,我們了解到現時香港的海洋污染問題嚴重,當中漂浮垃圾更是海洋污染的主要污染源。有效地清理這些漂浮垃圾對保護水下生物及改善水下生物的居住環境有着重要的幫助,符合「水下生物」的研究主題。因此,我們提出了以下的探究問題:
我們能否製自動化的工具協助清理海洋垃圾並進行分類?
我們在清理海洋垃圾的同時,能否收集地理位置數據,以分析污染黑點,協助相關部門制定政策或籌劃執法行動?
我們主要思考的問題:「如何使收集漂浮垃圾的過程自動化?」圖片來源:〈海上吸塵器撈垃圾 48隊較勁〉,《中華日報》。
STEM 原理
是次研究主要針對兩項問題:(1) 如何自動化收集漂浮垃圾並進行分類,以及 (2) 如何在收集垃圾的同時進行地理位置記錄並進行分析。
我們會就研究的問題設計模型機械船,以模擬真實收集垃圾的情境。為了能夠提供環保、潔淨的動力供模型船運作,我們會於船頂架設太陽能板,便能把太陽能轉化為電能來儲存及運用,使模型船能以綠色能源來推動。
我們會透過編寫程式,使模型船能在遙控或自動的形式下進行巡航。巡航的過程中會收集水面的漂浮物,我們會以人工智能技術辨析來對所收集的漂浮物進行分類,使收集垃圾後的處理程序更具效率。
在收集漂浮物的同時,一旦確定所收集的漂浮物為垃圾,我們會利用全球定位技術(GPS)記錄收集垃圾的位置,並透過物聯網於地圖程式上匯出數據,方便提供垃圾收集黑點的位置資訊予相關部門,協助他們分析污染源頭。
參考資料
〈海上吸塵器撈垃圾 48隊較勁〉,《中華日報》,2022 年 7 月 3 日,蒐集日期:2023 年 4 月 8 日。
環境保護署(2023):統計數字,《海岸清潔》,蒐集日期:2023 年 4 月 8 日。
聯合國(2023):〈可持續發展目標〉,蒐集日期:2023 年 4 月 8 日。
林祖偉(2020):〈香港海龜「吞下了塑膠手套」, 海洋污染中求生的瀕臨物種 〉,《BBC News 中文》,蒐集日期:2023 年 4 月 8 日。
羅保熙(2021):〈擱淺香港海龜體內滿佈塑膠垃圾 港人責無旁貸 原文網址: 擱淺香港海龜體內滿佈塑膠垃圾 港人責無旁貸 〉,《香港 01》,蒐集日期:2023 年 4 月 8 日。
世界自然基金會香港分會(2016):《海洋垃圾 養育海岸教育手冊》,蒐集日期:2022 年 11 月 25 日。
〈香港海洋公園保育基金:塑膠海洋 〉,《Yahoo! 新聞》,2021 年 10 月 18 日,蒐集日期:2023 年 4 月 21 日。