Αυτό το drone φέρει ένα μικροσκοπικό εργαστήριο που έχει σχεδιαστεί για τη μέτρηση των συγκεντρώσεων νιτρικών αλάτων σε δύσκολα--προσβάσιμες πλωτές οδούς. Πίστωση: Nathan Jared
Τι θα γινόταν αν, αντί να πάρετε ένα δείγμα νερού ή εδάφους στο εργαστήριο, μπορούσατε να πάρετε το εργαστήριο στο δείγμα; Αυτό αναφέρει μια ομάδα ερευνητώνΑισθητήρες ACSέκανε με ένα νέο σύστημα παρακολούθησης νιτρικών-«εργαστηρίου-σε-ένα-σύστημα drone. Το drone επιτρέπει εύκολη-δειγματοληψία και ανάλυση νερού σε πραγματικό χρόνο σε περιοχές με δυσκολία πρόσβασης{--όπως απότομες τάφρους ή ελώδεις πεδινές περιοχές.
Εγγραφείτε στο ενημερωτικό μας δελτίο για τις πιο πρόσφατες επιστημονικές-τεχνολογικές ενημερώσεις.
Η τεχνολογία θα μπορούσε να βοηθήσει τους αγρότες να βελτιστοποιήσουν τη χρήση των λιπασμάτων τους και να αποτρέψουν τη ρύπανση των υδάτινων οδών από την υπερβολική νιτρική απορροή.
Γιατί είναι σημαντική η παρακολούθηση των νιτρικών αλάτων
Το λίπασμα{0}}που περιέχει άζωτο είναι ένα σημαντικό συστατικό της σύγχρονης γεωργίας, αλλά το μεγαλύτερο μέρος του παρασύρεται από τα χωράφια μέσω των συστημάτων αποστράγγισης νερού.
Ένα μεγάλο μέρος αυτού του υπολειπόμενου αζώτου μετατρέπεται σε νιτρικό άλας, το οποίο μπορεί να προκαλέσει άνθηση φυκών και χαμηλές{0}}νεκρές ζώνες οξυγόνου στις υδάτινες οδούς ή να μολύνει το πόσιμο νερό. Ωστόσο, η παρακολούθηση των συγκεντρώσεων νιτρικών αλάτων δεν είναι πάντα εύκολη επειδή μεγάλο μέρος της γεωργικής απορροής βρίσκεται σε απομακρυσμένες γεωργικές εκτάσεις ή σε λασπώδεις τάφρους και τα δείγματα πρέπει να αποστέλλονται σε εργαστήριο για επεξεργασία. Έτσι, οι ερευνητές αναπτύσσουν τρόπους για να το κάνουν αυτό με τηλεχειριζόμενες συσκευές-.
Πώς λειτουργεί το εργαστήριο-σε-ένα- drone
Ο Jonathan Claussen και οι συνεργάτες του ήθελαν να φτιάξουν ένα τέτοιο εργαστήριο-σε--drone για την παρακολούθηση της ρύπανσης από θρεπτικά συστατικά που ήταν λιγότερο δαπανηρό και πιο αποτελεσματικό από τις υπάρχουσες επιλογές.
Οι ερευνητές σχεδίασαν μια προσαρμοσμένη αντλία,-ηλεκτροχημικούς αισθητήρες νιτρικών αλάτων χαμηλού κόστους και μια ποτενσιομετρική συσκευή για την ποσοτικοποίηση των συγκεντρώσεων νιτρικών αλάτων γρήγορα και εύκολα. Στη συνέχεια, τοποθέτησαν τον εξοπλισμό σε ένα μη επανδρωμένο αεροσκάφος που διατίθεται στο εμπόριο. Ένας μακρύς σωλήνας κάτω από το drone τράβηξε νερό στο μίνι-εργαστήριο, όπου αναλύθηκε στον αέρα σε περίπου επτά λεπτά.
Το drone αποθήκευσε όλα τα αποτελέσματα σε μια ενσωματωμένη κάρτα μνήμης για μετέπειτα ανάγνωση και ανάλυση και ήταν σε θέση να επεξεργαστεί πολλά δείγματα πριν από την προσγείωση.
Απόδοση και μελλοντικές εφαρμογές
Σε δοκιμές, το σύστημα αισθητήρων των ερευνητών ανίχνευσε συγκεντρώσεις νιτρικών έως 2,5 μέρη ανά εκατομμύριο (ppm) και ήταν 95% τόσο ακριβές όσο ένα τυπικό εργαστηριακό ηλεκτροχημικό σύστημα ανίχνευσης νιτρικών.
Σε μια τάφρο αποστράγγισης σε γεωργική τοποθεσία στην Αϊόβα, το εργαστήριο-σε--drone βρήκε μέσες συγκεντρώσεις νιτρικών 5,39 ppm, κάτι που είναι σύμφωνο με προηγούμενες μετρήσεις που έγιναν στην περιοχή και κάτω από το μέγιστο επίπεδο 10 ppm για πόσιμο νερό που έχει ορίσει η Υπηρεσία Προστασίας Περιβάλλοντος των ΗΠΑ.
Η ομάδα εξηγεί ότι το νέο σύστημά της κάνει την παρακολούθηση της νιτρορύπανσης πιο εύκολη από πριν και αποτελεί τη βάση για μελλοντικό εργαστήριο-σε-α-εφαρμογές drone στη γεωργία, όπως η παρακολούθηση της μόλυνσης από βακτήρια ή φυτοφάρμακα στις πλωτές οδούς.
Οι συγγραφείς έχουν καταθέσει ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας των ΗΠΑ που σχετίζεται με αυτό το έργο.
Περισσότερες πληροφορίες:Εργαστήριο-σε-ένα-Drone: Real-Ηλεκτροχημική ανίχνευση νιτρικών αλάτων σε γεωργικές λεκάνες απορροής,Αισθητήρες ACS(2025). DOI: 10.1021/acssensors.5c02620
Παρέχεται από την American Chemical Society
