Цей безпілотник містить крихітну лабораторію, призначену для вимірювання концентрації нітратів у важкодоступних--водних шляхах. Авторство: Натан Джаред
Що, якби замість того, щоб взяти зразок води чи ґрунту в лабораторію, ви могли взяти зразок у лабораторію? Ось що звітує команда дослідниківДатчики ACSзробили з новою системою-моніторингу нітратів-на--дроні». Дрон дозволяє легко-відбирати проби води та аналізувати їх у важкодоступних--місцях, як-от круті канави чи заболочені низовини.
Підпишіться на нашу розсилку, щоб отримувати останні оновлення науково-технічних новин.
Технологія може допомогти фермерам оптимізувати використання добрив і запобігти забрудненню водних шляхів надлишковим стоком нітратів.
Чому моніторинг нітратів важливий
Добрива,-що містять азот, є важливою складовою сучасного сільського господарства, але більшість із них виноситься з полів дренажними системами.
Значна частина цього залишкового азоту перетворюється на нітрати, що може спричинити цвітіння водоростей і створити «мертві зони» з низьким{0}}киснем у водних шляхах або забруднити питну воду. Однак контролювати концентрацію нітратів не завжди легко, оскільки значна частина сільськогосподарських стоків знаходиться у віддалених сільськогосподарських угіддях або в мулистих канавах, і зразки потрібно відправляти в лабораторію для обробки. Отже, дослідники розробляють способи зробити це за допомогою дистанційно-керованих пристроїв.
Як працює лабораторія-на--дроні
Джонатан Клауссен і його колеги хотіли створити таку лабораторію-на--дроні для моніторингу забруднення поживними речовинами, яка була б дешевшою та ефективнішою, ніж існуючі варіанти.
Дослідники розробили спеціальний насос, недорогі-електрохімічні датчики нітратів і потенціометричний пристрій для швидкого й легкого кількісного визначення концентрації нітратів. Потім вони встановили обладнання на комерційно доступний дрон. Довга трубка під дроном надавала воду в міні-лабораторію, де її аналізували в-повітрі приблизно за сім хвилин.
Дрон зберіг усі результати на бортовій карті пам’яті для подальшого зчитування та аналізу, і він міг обробити кілька зразків перед приземленням.
Продуктивність і майбутні програми
Під час випробувань сенсорна система дослідників виявляла концентрацію нітратів до 2,5 частин на мільйон (ppm) і була на 95% точнішою, ніж типова лабораторна-електронна система виявлення нітратів.
У дренажній канаві на сільськогосподарській ділянці в Айові лабораторія-на--дроні виявила середню концентрацію нітратів 5,39 ppm, що узгоджується з попередніми вимірюваннями, зробленими в цьому районі, і нижче максимального рівня 10 ppm для питної води, встановленого Агентством з охорони навколишнього середовища США.
Команда пояснює, що її нова система полегшує моніторинг забруднення нітратами, ніж раніше, і є основою для майбутніх лабораторних-{1}}-застосувань безпілотників у сільському господарстві, таких як моніторинг бактерій або забруднення пестицидами у водних шляхах.
Автори подали патент США на цю роботу.
Більше інформації:Лабораторія-на--дроні: електрохімічне визначення нітратів у реальному{3}}часі в сільськогосподарських водоймах,Датчики ACS(2025). DOI: 10.1021/acssensors.5c02620
Надано Американським хімічним товариством
