Ten dron ma na pokładzie maleńkie laboratorium przeznaczone do pomiaru stężenia azotanów w-trudno dostępnych-ciekach wodnych. Źródło: Nathan Jared
Co by było, gdyby zamiast zabierać próbkę wody lub gleby do laboratorium, można było zabrać laboratorium do próbki? Tak raportuje zespół badaczyCzujniki ACSudało się to osiągnąć dzięki nowemu systemowi-monitorowania azotanów w „laboratorium-na--dronie”. Dron umożliwia łatwe pobieranie próbek wody-i analizę w czasie rzeczywistym-w trudno dostępnych{7}}obszarach, takich jak strome rowy czy bagniste niziny.
Zapisz się do naszego biuletynu, aby otrzymywać najnowsze aktualizacje wiadomości-science-tech.
Technologia ta może pomóc rolnikom zoptymalizować wykorzystanie nawozów i zapobiec zanieczyszczeniu dróg wodnych na skutek nadmiernego spływu azotanów.
Dlaczego monitorowanie azotanów jest ważne
Nawozy zawierające azot-są ważnym składnikiem współczesnego rolnictwa, ale większość z nich jest usuwana z pól przez systemy odprowadzania wody.
Duża część pozostałego azotu zamienia się w azotany, co może powodować zakwity glonów i „martwe strefy” o niskiej-tlenie w drogach wodnych lub zanieczyszczenie wody pitnej. Jednakże monitorowanie stężeń azotanów nie zawsze jest łatwe, ponieważ większość ścieków rolniczych trafia na odległe pola uprawne lub do błotnistych rowów, a próbki należy przesyłać do laboratorium w celu przetworzenia. Dlatego badacze opracowują sposoby osiągnięcia tego za pomocą urządzeń-sterowanych zdalnie.
Jak działa laboratorium-na--dronie
Jonathan Claussen i współpracownicy chcieli stworzyć takie laboratorium-na--dronie do monitorowania zanieczyszczenia substancjami odżywczymi, które byłoby tańsze i wydajniejsze niż istniejące opcje.
Naukowcy zaprojektowali niestandardową pompę,-tani elektrochemiczne czujniki azotanów i urządzenie potencjometryczne umożliwiające szybkie i łatwe oznaczanie ilościowe stężeń azotanów. Następnie zamontowali sprzęt na dostępnym na rynku dronie. Długa rura pod dronem pobierała wodę do mini-laboratorium, gdzie była analizowana-w powietrzu w ciągu około siedmiu minut.
Dron zapisywał wszystkie wyniki na wbudowanej karcie pamięci w celu późniejszego odczytu i analizy, a przed lądowaniem był w stanie przetworzyć wiele próbek.
Wydajność i przyszłe zastosowania
W testach system czujników badaczy wykrywał stężenia azotanów do 2,5 części na milion (ppm) i był w 95% tak dokładny jak typowy laboratoryjny-elektrochemiczny system wykrywania azotanów.
W rowie melioracyjnym na terenach rolniczych w stanie Iowa laboratorium-na--dronie wykazało średnie stężenie azotanów wynoszące 5,39 ppm, co jest zgodne z wcześniejszymi pomiarami wykonanymi na tym obszarze i poniżej maksymalnego poziomu 10 ppm dla wody pitnej ustalonego przez amerykańską Agencję Ochrony Środowiska.
Zespół wyjaśnia, że jego nowy system ułatwia monitorowanie zanieczyszczenia azotanami niż wcześniej i stanowi podstawę dla przyszłych zastosowań laboratoryjnych-na-dronach-w rolnictwie, takich jak monitorowanie skażenia bakteryjnego lub pestycydami w drogach wodnych.
Autorzy zgłosili patent w USA związany z tą pracą.
Więcej informacji:Laboratorium-na--dronie:-elektrochemiczne wykrywanie azotanów w czasie rzeczywistym w zlewniach rolniczych,Czujniki ACS(2025). DOI: 10.1021/acssensors.5c02620
Dostarczone przez Amerykańskie Towarzystwo Chemiczne
