Drone ini membawa makmal kecil yang direka untuk mengukur kepekatan nitrat dalam-susah-mencapai laluan air. Kredit: Nathan Jared
Bagaimana jika, daripada mengambil sampel air atau tanah ke makmal, anda boleh membawa makmal ke sampel? Itulah yang dilaporkan oleh pasukan penyelidikPenderia ACSlakukan dengan nitrat baharu-memantau "makmal-pada-sebuah-sistem dron". Drone ini membolehkan pensampelan dan analisis air-masa nyata yang mudah dalam-}untuk-mencapai kawasan seperti parit curam atau tanah pamah berpaya.
Langgan surat berita kami untuk mendapatkan-kemas kini berita sains teknologi terkini.
Teknologi ini boleh membantu petani mengoptimumkan penggunaan baja mereka dan menghalang pencemaran saluran air daripada air larian nitrat yang berlebihan.
Mengapa pemantauan nitrat adalah penting
Baja yang mengandungi-nitrogen ialah komponen penting dalam pertanian moden, tetapi kebanyakannya terbawa-bawa dari ladang oleh sistem saliran air.
Sebahagian besar daripada sisa nitrogen ini akan bertukar menjadi nitrat, yang boleh menyebabkan alga mekar dan -"zon mati" rendah oksigen di laluan air atau mencemarkan air minuman. Walau bagaimanapun, pemantauan kepekatan nitrat tidak selalunya mudah kerana kebanyakan air larian pertanian berada di tanah ladang terpencil atau dalam parit berlumpur, dan sampel mesti dihantar ke makmal untuk diproses. Oleh itu, penyelidik sedang membangunkan cara untuk melakukan ini dengan{3}}peranti terkawal jauh.
Cara makmal-pada--drone berfungsi
Jonathan Claussen dan rakan sekerja ingin membuat satu makmal-pada--drone untuk memantau pencemaran nutrien yang lebih murah dan lebih cekap daripada pilihan sedia ada.
Para penyelidik mereka bentuk pam tersuai,-penderia elektrokimia nitrat kos rendah dan peranti potensiometri untuk mengukur kepekatan nitrat dengan cepat dan mudah. Kemudian mereka memasang peralatan pada dron yang tersedia secara komersial. Satu tiub panjang di bawah dron menarik air ke dalam-makmal mini, di mana ia dianalisis di tengah-udara dalam kira-kira tujuh minit.
Drone itu menyimpan semua hasil ke kad memori onboard untuk bacaan dan analisis kemudian, dan ia dapat memproses berbilang sampel sebelum mendarat.
Prestasi dan aplikasi masa hadapan
Dalam ujian, sistem penderia penyelidik mengesan kepekatan nitrat hingga 2.5 bahagian sejuta (ppm) dan 95% setepat sistem pengesanan nitrat elektrokimia berasaskan makmal biasa-.
Dalam parit saliran di tapak pertanian di Iowa, makmal-pada--dron menemui purata kepekatan nitrat 5.39 ppm, yang konsisten dengan pengukuran sebelumnya yang dibuat di kawasan itu dan di bawah paras maksimum 10-ppm untuk air minuman yang ditetapkan oleh Agensi Perlindungan Alam Sekitar AS.
Pasukan itu menerangkan bahawa sistem baharunya menjadikan pemantauan pencemaran nitrat lebih mudah berbanding sebelum ini dan membentangkan asas untuk makmal masa depan-pada--aplikasi dron dalam pertanian, seperti memantau pencemaran bakteria atau racun perosak di laluan air.
Penulis telah memfailkan paten AS yang berkaitan dengan kerja ini.
maklumat lanjut:Makmal-pada-sebuah-Drone:-Penderiaan Elektrokimia Masa Nyata Nitrat dalam Tadahan Air Pertanian,Penderia ACS(2025). DOI: 10.1021/acsensors.5c02620
Disediakan oleh American Chemical Society
