このドローンには、手の届きにくい水路の硝酸塩濃度を測定するために設計された小さな実験室が搭載されています。{0}{1}クレジット: ネイサン・ジャレッド
水や土壌のサンプルを研究室に持ち込む代わりに、研究室からサンプルを採取できるとしたらどうなるでしょうか?研究者チームがそう報告しているACSセンサー新しい硝酸塩モニタリング-「ドローン上のラボ」--システムを使用して行いました。ドローンを使用すると、急な溝や湿地の低地など、手の届きにくい場所でも、簡単かつリアルタイムで水のサンプリングと分析が可能になります。{6}{6}{7}}
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この技術は、農家が肥料の使用を最適化し、過剰な硝酸塩流出による水路汚染を防ぐのに役立つ可能性がある。
硝酸塩モニタリングが重要な理由
窒素含有肥料-は現代の農業の重要な要素ですが、そのほとんどは排水システムによって畑から運び去られます。
この残った窒素の大部分は硝酸塩に変化し、水路に藻類の発生や低酸素の「デッドゾーン」を引き起こしたり、飲料水を汚染したりする可能性があります。{0}しかし、農業流出物の多くは人里離れた農地や泥だらけの溝にあり、処理のためにサンプルを研究室に送らなければならないため、硝酸塩濃度の監視は必ずしも容易ではありません。そこで研究者は、遠隔制御デバイスを使用してこれを行う方法を開発しています。-
ドローン上の---ラボの仕組み
Jonathan Claussen らは、既存のオプションよりも安価で効率的な栄養汚染を監視するための、そのような実験室を{0}ドローンで--作成したいと考えていました。
研究者らは、硝酸塩濃度を迅速かつ簡単に定量化するために、カスタム ポンプ、低コストの電気化学的硝酸塩センサー、電位差測定装置を設計しました。{0}次に、市販のドローンに機器を搭載しました。ドローンの下にある長いチューブが水をミニラボに引き込み、約 7 分間で空中で分析されました。-
ドローンは、後で読み取って分析できるよう、すべての結果を搭載メモリ カードに保存し、着陸前に複数のサンプルを処理することができました。
性能と将来のアプリケーション
テストでは、研究者のセンサー システムは 2.5 ppm までの硝酸塩濃度を検出し、一般的な実験室ベースの電気化学的硝酸塩検出システムと比べて 95% の精度でした。-
アイオワ州の農業用地にある排水溝で、ドローンを使った研究室が平均 5.39 ppm の硝酸塩濃度を検出しました。これは、この地域で行われた以前の測定結果と一致しており、米国環境保護庁が設定した飲料水の最大レベル 10 ppm を下回っています。
研究チームは、新しいシステムにより硝酸塩汚染のモニタリングが以前より簡単になり、水路の細菌や農薬汚染のモニタリングなど、農業におけるドローン アプリケーションの将来の研究の基盤となると説明しています。{0}{1}{2}
著者らは、この研究に関連する米国特許を申請しました。
詳細情報:ドローンによる-研究--: 農業用水域における硝酸塩のリアルタイム電気化学的センシング-ACSセンサー(2025年)。 DOI: 10.1021/acssensors.5c02620
米国化学会提供
