Máy bay không người lái này mang theo một phòng thí nghiệm nhỏ được thiết kế để đo nồng độ nitrat trong các tuyến đường thủy-tiếp cận{1}}khó tiếp cận. Tín dụng: Nathan Jared
Điều gì sẽ xảy ra nếu thay vì lấy mẫu nước hoặc đất đến phòng thí nghiệm, bạn có thể mang phòng thí nghiệm đến mẫu đó? Đó là những gì một nhóm các nhà nghiên cứu báo cáo trongCảm biến ACSđã làm với hệ thống "phòng thí nghiệm-giám sát nitrat mới trên-một-máy bay không người lái". Máy bay không người lái cho phép lấy mẫu và phân tích nước theo thời gian thực,-dễ dàng ở những khu vực khó tiếp cận như mương dốc hoặc vùng đất thấp đầm lầy.
Đăng ký nhận bản tin của chúng tôi để biết thông tin cập nhật về tin tức khoa học-công nghệ mới nhất.
Công nghệ này có thể giúp nông dân tối ưu hóa việc sử dụng phân bón và ngăn ngừa ô nhiễm đường thủy do dòng chảy nitrat dư thừa.
Tại sao giám sát nitrat lại quan trọng
Phân bón chứa nitơ{0}}là một thành phần quan trọng của nông nghiệp hiện đại, nhưng phần lớn phân bón này bị hệ thống thoát nước cuốn đi khỏi cánh đồng.
Một phần lớn lượng nitơ còn sót lại này sẽ biến thành nitrat, có thể gây ra hiện tượng tảo nở hoa và-các "vùng chết" có lượng oxy thấp trong đường thủy hoặc làm ô nhiễm nước uống. Tuy nhiên, việc giám sát nồng độ nitrat không phải lúc nào cũng dễ dàng vì phần lớn nước thải nông nghiệp nằm ở vùng đất nông nghiệp xa xôi hoặc trong các mương bùn và mẫu phải được gửi đến phòng thí nghiệm để xử lý. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đang phát triển các cách để thực hiện việc này bằng các thiết bị được điều khiển-từ xa.
Cách hoạt động của phòng thí nghiệm-trên-máy bay không người lái{2}}
Jonathan Claussen và các đồng nghiệp muốn tạo một phòng thí nghiệm như vậy-trên-một-máy bay không người lái để theo dõi tình trạng ô nhiễm chất dinh dưỡng với chi phí thấp hơn và hiệu quả hơn các phương án hiện có.
Các nhà nghiên cứu đã thiết kế một máy bơm tùy chỉnh, cảm biến điện hóa nitrat{0}}chi phí thấp và thiết bị đo điện thế để định lượng nồng độ nitrat một cách nhanh chóng và dễ dàng. Sau đó, họ gắn thiết bị lên một máy bay không người lái có bán trên thị trường. Một ống dài bên dưới máy bay không người lái đã kéo nước vào-phòng thí nghiệm nhỏ, nơi nước được phân tích giữa-không khí trong khoảng bảy phút.
Máy bay không người lái đã lưu tất cả kết quả vào thẻ nhớ tích hợp để đọc và phân tích sau này, đồng thời nó có thể xử lý nhiều mẫu trước khi hạ cánh.
Hiệu suất và ứng dụng trong tương lai
Trong các thử nghiệm, hệ thống cảm biến của các nhà nghiên cứu đã phát hiện nồng độ nitrat xuống tới 2,5 phần triệu (ppm) và chính xác đến 95% so với hệ thống phát hiện nitrat điện hóa-dựa trên phòng thí nghiệm điển hình.
Trong mương thoát nước tại một khu nông nghiệp ở Iowa, phòng thí nghiệm-trên-một-máy bay không người lái đã tìm thấy nồng độ nitrat trung bình là 5,39 ppm, phù hợp với các phép đo trước đây được thực hiện trong khu vực và dưới mức tối đa 10 ppm đối với nước uống do Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ đặt ra.
Nhóm giải thích rằng hệ thống mới của họ giúp việc giám sát ô nhiễm nitrat dễ dàng hơn trước và đưa ra cơ sở cho phòng thí nghiệm trong tương lai về-các ứng dụng máy bay không người lái trong nông nghiệp, chẳng hạn như giám sát vi khuẩn hoặc ô nhiễm thuốc trừ sâu trong đường thủy.
Các tác giả đã nộp bằng sáng chế của Hoa Kỳ liên quan đến tác phẩm này.
Thêm thông tin:Phòng thí nghiệm-trên-a{2}}Máy bay không người lái: Cảm biến điện hóa theo thời gian thực của Nitrat ở lưu vực sông nông nghiệp,Cảm biến ACS(2025). DOI: 10.1021/acssensors.5c02620
Được cung cấp bởi Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ
