Tento dron nese malou laboratoř navrženou k měření koncentrací dusičnanů v těžko{0}}-dostupných vodních cestách. Kredit: Nathan Jared
Co kdybyste místo odběru vzorku vody nebo půdy do laboratoře mohli vzít laboratoř do vzorku? O tom informoval tým výzkumníkůSenzory ACSudělali s novým-monitorováním dusičnanů-na--dronu“. Dron umožňuje snadné a{5}}v reálném čase odběr vzorků a analýzu vody v těžko--dostupných oblastech, jako jsou strmé příkopy nebo bažinaté nížiny.
Přihlaste se k odběru našeho zpravodaje a získejte nejnovější novinky z oblasti vědy{0}}.
Tato technologie by mohla pomoci zemědělcům optimalizovat používání hnojiv a zabránit znečištění vodních cest z nadměrného odtoku dusičnanů.
Proč je monitorování dusičnanů důležité
Dusík-obsahující hnojivo je důležitou součástí moderního zemědělství, ale většina z nich je z polí odváděna pomocí odvodňovacích systémů.
Velká část tohoto zbytkového dusíku se přemění na dusičnany, které mohou způsobit výkvět řas a „mrtvé zóny“ s nízkým{0}}kyslíkem ve vodních tocích nebo kontaminovat pitnou vodu. Monitorování koncentrací dusičnanů však není vždy snadné, protože velká část zemědělského odtoku je ve vzdálené zemědělské půdě nebo v bahnitých příkopech a vzorky se musí poslat do laboratoře ke zpracování. Výzkumníci tedy vyvíjejí způsoby, jak toho dosáhnout pomocí vzdáleně-ovládaných zařízení.
Jak funguje laboratoř-na--dronu
Jonathan Claussen a kolegové chtěli vytvořit jednu takovou laboratoř-na--dronu pro monitorování znečištění živinami, která by byla levnější a účinnější než stávající možnosti.
Výzkumníci navrhli vlastní čerpadlo, nízkonákladové elektrochemické dusičnanové senzory a potenciometrické zařízení pro rychlé a snadné kvantifikování koncentrací dusičnanů. Poté zařízení namontovali na komerčně dostupný dron. Dlouhá trubice pod dronem vtáhla vodu do mini-laboratoře, kde byla analyzována-ve vzduchu asi za sedm minut.
Dron uložil všechny výsledky na palubní paměťovou kartu pro pozdější čtení a analýzu a před přistáním byl schopen zpracovat několik vzorků.
Výkon a budoucí aplikace
Při testech detekoval senzorový systém výzkumníků koncentrace dusičnanů až do 2,5 částic na milion (ppm) a byl z 95 % tak přesný jako typický laboratorní-systém elektrochemické detekce dusičnanů.
V odvodňovacím příkopu na zemědělském místě v Iowě zjistila laboratoř-na--dronu průměrné koncentrace dusičnanů 5,39 ppm, což je v souladu s předchozími měřeními provedenými v oblasti a pod maximální úrovní 10 ppm pro pitnou vodu stanovenou Agenturou pro ochranu životního prostředí USA.
Tým vysvětluje, že díky jeho novému systému je monitorování znečištění dusičnany snazší než dříve a představuje základ pro budoucí laboratorní-na--aplikaci dronů v zemědělství, jako je monitorování bakterií nebo kontaminace vodních cest pesticidy.
Autoři podali americký patent související s touto prací.
Další informace:Laboratoř-na-a-dronu: Elektrochemické snímání dusičnanů v reálném čase-v zemědělských povodích,Senzory ACS(2025). DOI: 10.1021/acsensors.5c02620
Poskytuje American Chemical Society
