Этот дрон оснащен крошечной лабораторией, предназначенной для измерения концентрации нитратов в труднодоступных--водоемах. Кредит: Натан Джаред
Что, если вместо того, чтобы брать пробу воды или почвы в лабораторию, вы могли бы отнести лабораторию к пробе? Об этом сообщает группа исследователей вДатчики СКУДсделал это с помощью новой системы-мониторинга нитратов "в лаборатории-на--дроне". Дрон позволяет легко и-отбор проб и анализ воды в режиме реального времени в труднодоступных-доступных- местах, таких как крутые канавы или заболоченные низменности.
Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы быть в курсе последних научно-технических новостей.
Эта технология может помочь фермерам оптимизировать использование удобрений и предотвратить загрязнение водных путей из-за избыточного стока нитратов.
Почему важен мониторинг нитратов
Азотные-содержащие удобрения — важный компонент современного сельского хозяйства, однако большая их часть уносится с полей дренажными системами.
Значительная часть остаточного азота превращается в нитраты, что может вызвать цветение водорослей и создание «мертвых зон» с низким-кислородом в водоемах или загрязнение питьевой воды. Однако контролировать концентрацию нитратов не всегда легко, поскольку большая часть сельскохозяйственных стоков находится на отдаленных сельскохозяйственных угодьях или в грязных канавах, и пробы необходимо отправлять в лабораторию для обработки. Поэтому исследователи разрабатывают способы сделать это с помощью устройств,-управляемых удаленно.
Как работает лаборатория-на--дроне
Джонатан Клауссен и его коллеги хотели создать одну такую лабораторию-на-дроне-для мониторинга загрязнения питательными веществами, которая была бы менее дорогой и более эффективной, чем существующие варианты.
Исследователи разработали специальный насос, недорогие-электрохимические датчики нитратов и потенциометрическое устройство для быстрого и простого количественного определения концентрации нитратов. Затем они установили оборудование на имеющийся в продаже дрон. Длинная труба под дроном подавала воду в мини--лабораторию, где она анализировалась в-воздухе примерно за семь минут.
Дрон сохранял все результаты на встроенную карту памяти для последующего считывания и анализа, а перед приземлением смог обработать несколько образцов.
Производительность и будущие приложения
В ходе испытаний сенсорная система исследователей обнаружила концентрацию нитратов до 2,5 частей на миллион (ppm) и имела точность на 95 % выше, чем типичная лабораторная-электрохимическая система обнаружения нитратов.
В дренажной канаве на сельскохозяйственном участке в Айове лаборатория-с помощью--дрона обнаружила среднюю концентрацию нитратов 5,39 частей на миллион, что соответствует предыдущим измерениям, проведенным в этом районе, и ниже максимального уровня в 10 частей на миллион для питьевой воды, установленного Агентством по охране окружающей среды США.
Команда объясняет, что их новая система упрощает мониторинг загрязнения нитратами, чем раньше, и представляет собой основу для будущих лабораторных-на-дронных-применений в сельском хозяйстве, таких как мониторинг загрязнения бактериями или пестицидами в водных путях.
Авторы подали патент США, связанный с этой работой.
Дополнительная информация:Лабораторная работа-на--дроне: Электрохимическое определение нитратов в-реальном времени-времени в сельскохозяйственных водосборах,Датчики СКУД(2025). DOI: 10.1021/acsensors.5c02620
Предоставлено Американским химическим обществом
