Shuohao Cai, yon etidyan doktora nan syans tè, mete yon baton detèktè ak yon fich detèktè miltifonksyon ki pèmèt mezire nan diferan pwofondè nan tè a nan Estasyon Rechèch Agrikòl Inivèsite Wisconsin-Madison Hancock la.
MADISON — Enjenyè nan Inivèsite Wisconsin-Madison yo devlope detèktè ki pa koute chè ki ka bay siveyans kontinyèl ak an tan reyèl nitrat nan kalite tè komen nan Wisconsin. Detèktè elektwochimik enprime sa yo ka ede kiltivatè yo pran desizyon ki pi enfòme sou jesyon eleman nitritif yo epi reyalize benefis ekonomik.
“Detektè nou yo ka bay kiltivatè yo yon pi bon konpreyansyon sou eta nitrisyonèl tè yo ak kantite nitrat ki disponib pou plant yo, sa ki ede yo deside avèk plis presizyon konbyen angrè yo reyèlman bezwen,” te di Joseph Andrews, pwofesè asistan nan Inivèsite Harvard. Etid la te dirije pa Lekòl Jeni Mekanik nan Inivèsite Wisconsin-Madison. “Si yo ka diminye kantite angrè yo achte a, ekonomi yo ka siyifikatif pou pi gwo fèm yo.”
Nitrat yo se yon eleman nitritif esansyèl pou kwasans rekòt, men nitrat anplis yo ka soti nan tè a epi antre nan dlo anba tè. Kalite kontaminasyon sa a danjere pou moun ki bwè dlo pi ki kontamine epi li danjere pou anviwònman an. Nouvo detèktè chèchè yo a ta ka itilize tou kòm yon zouti rechèch agrikòl pou kontwole lesivaj nitrat epi ede devlope pi bon pratik pou diminye efè danjere li yo.
Metòd aktyèl yo pou siveye nitrat nan tè a mande anpil travay, yo chè, epi yo pa bay done an tan reyèl. Se poutèt sa ekspè nan elektwonik enprime Andrews ak ekip li a te deside kreye yon solisyon ki pi bon e ki mwens chè.
Nan pwojè sa a, chèchè yo te itilize yon pwosesis enprime jè lank pou kreye yon detèktè potansyometrik, yon kalite detèktè elektwochimik fim mens. Detèktè potansyometrik yo souvan itilize pou mezire nitrat avèk presizyon nan solisyon likid. Sepandan, detèktè sa yo jeneralman pa apwopriye pou itilize nan anviwònman tè paske gwo patikil tè ka grate detèktè yo epi anpeche mezi egzak.
"Prensipal defi nou t ap eseye rezoud se te jwenn yon fason pou fè detèktè elektwochimik sa yo fonksyone byen nan kondisyon tè difisil epi detekte iyon nitrat yo avèk presizyon," Andrews te di.
Solisyon ekip la te mete yon kouch polivinilidèn fliyò sou detèktè a. Dapre Andrews, materyèl sa a gen de karakteristik kle. Premyèman, li gen pò ki piti anpil, anviwon 400 nanomèt, ki pèmèt iyon nitrat yo pase pandan y ap bloke patikil tè yo. Dezyèmman, li idrofil, sa vle di, li atire dlo epi li absòbe li tankou yon eponj.
“Kidonk, nenpòt dlo ki rich an nitrat ap preferansyèlman antre nan detèktè nou yo, sa ki vrèman enpòtan paske tè a tankou yon eponj tou epi ou pral pèdi batay la an tèm de imidite k ap antre nan detèktè a si ou pa ka jwenn menm absòpsyon dlo a. Potansyèl tè a,” Andrews te di. “Pwopriyete sa yo nan kouch polivinilidèn fliyò a pèmèt nou ekstrè dlo ki rich an nitrat, delivre li sou sifas detèktè a epi detekte nitrat avèk presizyon.”
Chèchè yo te detaye pwogrè yo nan yon atik ki te pibliye an mas 2024 nan jounal Advanced Materials Technology.
Ekip la te teste detèktè yo a sou de kalite tè diferan ki asosye ak Wisconsin—tè sab, komen nan pati nò-santral eta a, ak tè limon, komen nan sidwès Wisconsin—epi yo te jwenn ke detèktè yo te pwodui rezilta egzat.
Kounye a, chèchè yo ap entegre detèktè nitrat yo a nan yon sistèm detèktè miltifonksyonèl yo rele yon "autokolan detèktè," kote twa diferan kalite detèktè monte sou yon sifas plastik fleksib lè l sèvi avèk yon sipò adezif. Autokolan yo genyen tou detèktè imidite ak tanperati.
Chèchè yo pral kole plizyè fich sansoryèl sou yon poto, mete yo nan diferan wotè, epi antere poto a nan tè a. Konfigirasyon sa a pèmèt yo pran mezi nan diferan pwofondè tè.
"Lè nou mezire nitrat, imidite ak tanperati nan diferan pwofondè, nou kapab kounye a quantifye pwosesis lesivaj nitrat la epi konprann kijan nitrat la deplase nan tè a, sa ki pa t posib anvan," Andrews te di.
Nan ete 2024 la, chèchè yo gen plan pou mete 30 baton detèktè nan tè nan Estasyon Rechèch Agrikòl Hancock ak Estasyon Rechèch Agrikòl Arlington nan Inivèsite Wisconsin-Madison pou yo teste detèktè a pi lwen.
Lè piblikasyon an: 9 Jiyè 2024