Drone ini membawa laboratorium kecil yang dirancang untuk mengukur konsentrasi nitrat di-saluran air-yang sulit dijangkau. Kredit: Nathan Jared
Bagaimana jika, alih-alih membawa sampel air atau tanah ke laboratorium, Anda bisa membawa sampel tersebut ke laboratorium? Itulah yang dilaporkan oleh tim penelitiSensor ACSlakukan dengan "lab-pemantauan-a-sistem drone" nitrat baru. Drone ini memungkinkan pengambilan sampel dan analisis air-secara real-time dan mudah di-untuk-menjangkau area seperti parit curam atau dataran rendah berawa.
Berlangganan buletin kami untuk mendapatkan berita-teknologi terkini.
Teknologi ini dapat membantu petani mengoptimalkan penggunaan pupuk mereka dan mencegah polusi saluran air akibat limpasan nitrat berlebih.
Mengapa pemantauan nitrat itu penting
Nitrogen-yang mengandung pupuk merupakan komponen penting dalam pertanian modern, namun sebagian besarnya terbawa dari ladang melalui sistem drainase air.
Sebagian besar sisa nitrogen ini akan diubah menjadi nitrat, yang dapat menyebabkan pertumbuhan alga dan "zona mati" rendah oksigen di saluran air atau mencemari air minum. Namun, memantau konsentrasi nitrat tidak selalu mudah karena sebagian besar limpasan pertanian berada di lahan pertanian terpencil atau di selokan berlumpur, dan sampel harus dikirim ke laboratorium untuk diproses. Jadi, para peneliti sedang mengembangkan cara untuk melakukan hal ini dengan-perangkat yang dikendalikan dari jarak jauh.
Cara kerja-lab-drone-kerja
Jonathan Claussen dan rekannya ingin membuat laboratorium-di-drone-untuk memantau polusi nutrisi yang lebih murah dan efisien dibandingkan opsi yang ada.
Para peneliti merancang pompa khusus,-sensor nitrat elektrokimia berbiaya rendah, dan perangkat potensiometri untuk mengukur konsentrasi nitrat dengan cepat dan mudah. Kemudian mereka memasang peralatan tersebut pada drone yang tersedia secara komersial. Sebuah tabung panjang di bawah drone menarik air ke-lab mini, lalu menganalisisnya di-udara dalam waktu sekitar tujuh menit.
Drone tersebut menyimpan semua hasil ke kartu memori internal untuk dibaca dan dianalisis nanti, dan mampu memproses beberapa sampel sebelum mendarat.
Kinerja dan aplikasi masa depan
Dalam pengujian, sistem sensor para peneliti mendeteksi konsentrasi nitrat hingga 2,5 bagian per juta (ppm) dan 95% lebih akurat dibandingkan sistem deteksi nitrat elektrokimia berbasis laboratorium pada umumnya.
Pada saluran drainase di lokasi pertanian di Iowa, laboratorium-pada-a-drone menemukan konsentrasi nitrat rata-rata sebesar 5,39 ppm, konsisten dengan pengukuran sebelumnya yang dilakukan di area tersebut dan berada di bawah tingkat maksimum 10 ppm untuk air minum yang ditetapkan oleh Badan Perlindungan Lingkungan AS.
Tim menjelaskan bahwa sistem barunya membuat pemantauan polusi nitrat menjadi lebih mudah dibandingkan sebelumnya dan memberikan dasar bagi aplikasi-a-drone di bidang pertanian di masa depan, seperti memantau kontaminasi bakteri atau pestisida di saluran air.
Para penulis telah mengajukan paten AS terkait dengan karya ini.
Informasi lebih lanjut:Lab-pada-drone:-Penginderaan Elektrokimia Nitrat Waktu Nyata di Daerah Aliran Sungai Pertanian,Sensor ACS(2025). DOI: 10.1021/acssensors.5c02620
Disediakan oleh American Chemical Society
