Šajā dronā ir neliela laboratorija, kas paredzēta nitrātu koncentrācijas mērīšanai grūti --aizsniedzamos ūdensceļos. Kredīts: Nathan Jared
Ko darīt, ja tā vietā, lai ņemtu ūdens vai augsnes paraugu uz laboratoriju, jūs varētu nogādāt laboratoriju paraugā? Par to ziņo pētnieku komandaACS sensoriveica ar jaunu nitrātu-monitoringa "lab-on-a-drone" sistēmu. Drons nodrošina vienkāršu,-ūdens paraugu ņemšanu un analīzi reāllaikā grūti--sasniedzamās vietās, piemēram, stāvos grāvjos vai purvainās zemienēs.
Abonējiet mūsu biļetenu, lai uzzinātu jaunākos zinātnes{0}}jaunumus.
Šī tehnoloģija varētu palīdzēt lauksaimniekiem optimizēt mēslojuma izmantošanu un novērst ūdensceļu piesārņojumu no pārmērīgas nitrātu noteces.
Kāpēc nitrātu monitorings ir svarīgs
Slāpekli{0}}saturošs mēslojums ir svarīga mūsdienu lauksaimniecības sastāvdaļa, taču lielāko daļu tā no laukiem aiznes ūdens novadīšanas sistēmas.
Liela daļa no šī pārpalikuma slāpekļa tiek pārvērsta par nitrātu, kas var izraisīt aļģu ziedēšanu un zemu{0}}skābekļa "mirušās zonas" ūdensceļos vai piesārņot dzeramo ūdeni. Tomēr nitrātu koncentrācijas uzraudzība ne vienmēr ir vienkārša, jo liela daļa lauksaimniecības noteces atrodas attālās lauksaimniecības zemēs vai dubļainos grāvjos, un paraugi ir jānosūta uz laboratoriju pārstrādei. Tāpēc pētnieki izstrādā veidus, kā to izdarīt ar tālvadības-ierīcēm.
Kā darbojas-drona-laboratorija-
Džonatans Klausens un kolēģi vēlējās izveidot vienu šādu laboratoriju-uz--drona barības vielu piesārņojuma uzraudzībai, kas būtu lētāka un efektīvāka nekā esošās iespējas.
Pētnieki izstrādāja pielāgotu sūkni, lētus{0}}elektroķīmiskos nitrātu sensorus un potenciometrisko ierīci, lai ātri un viegli noteiktu nitrātu koncentrāciju. Pēc tam viņi uzstādīja aprīkojumu uz komerciāli pieejamā drona. Gara caurule zem drona ievilka ūdeni mini-laboratorijā, kur aptuveni septiņu minūšu laikā tas tika analizēts vidējā-gaisa vidē.
Drons visus rezultātus saglabāja iebūvētajā atmiņas kartē vēlākai nolasīšanai un analīzei, un tas varēja apstrādāt vairākus paraugus pirms nosēšanās.
Veiktspēja un turpmākās lietojumprogrammas
Pārbaudēs pētnieku sensoru sistēma atklāja nitrātu koncentrāciju līdz 2,5 daļām uz miljonu (ppm), un tā bija par 95% tikpat precīza kā tipiska laboratorijas -elektroķīmiskā nitrātu noteikšanas sistēma.
Meliorācijas grāvī lauksaimniecības objektā Aiovas štatā laboratorija-uz--drona konstatēja vidējo nitrātu koncentrāciju 5,39 ppm, kas atbilst iepriekšējiem mērījumiem, kas veikti šajā apgabalā, un zem ASV Vides aizsardzības aģentūras noteiktā maksimālā dzeramā ūdens līmeņa 10 ppm.
Komanda skaidro, ka tās jaunā sistēma padara nitrātu piesārņojuma uzraudzību vienkāršāku nekā līdz šim, un ir pamats turpmākai laboratorijas-uz-a-pielietojumam lauksaimniecībā, piemēram, baktēriju vai pesticīdu piesārņojuma monitoringam ūdensceļos.
Autori ir iesnieguši ASV patentu saistībā ar šo darbu.
Vairāk informācijas:LabaACS sensori(2025). DOI: 10.1021/acssensors.5c02620
Nodrošina Amerikas Ķīmijas biedrība
