嗅出攷虑农药检测的新方法

之间的一个全球大流行,地球的棘手的管理日益减少的自然资源和气候危机——毫不夸张地说,农业部门在其板有一个公平的一些主要的挑战,它将需要学会适应。

农药通常是一个有效和经济的方法为现代农民提高农作物产量和质量,全球农药使用量急剧增加近年来在应对这些挑战带来的威胁。从2010年代中期的数据显示,全球每年约有200万吨农药被使用在这个时间;但现在估计在2020年把这一数字接近350万吨。

这种杀虫剂的使用有自己的的挑战农民必须处理。为了确保农药的使用在农产品保持在允许的安全范围内,现在有一个强劲的需求从行业内先进的农药筛选的方法可以通过农民在该领域现有的作物监测方案的一部分。

智能农业和农药蒸汽

所谓的“智能农业”的方法给农民一个方法完全通过不断优化操作实时监控他们的农场。好的智能农业系统中,农民可以收集数据在所有方面的实践和探索,他们可能减少或改善某些元素为了省钱,提高作物产量和质量,或减少其对环境的影响。

作出这样的技术革命,必须开发兼容的智能传感器能够监控每一个可能的角度对农民利益,包括农药的水平,他们的作物被暴露。

“远程的公司,独立的传感器是实现有效的关键smart-farming解决方案,“Evangelos Skotadis博士解释说,雅典国立技术大学的博士后研究员。Skotadis也是第一作者的一项新发布的研究详细nanomaterial-based传感阵列的发展,可以检测水平的农药在空中。

“我们的方法利用nanomaterial-based传感器,对农药气体很敏感,并能够分辨杀虫剂和其他环境因素。此外,所有必要的传感器只好通过低功耗、低成本、可重复使用,操作简单,占用空间小。”

传感器由Skotadis小组已被证明是能够检测农药活性物质存在于蒸汽之前的测试,但之前从未与商用农药检测的解决方案。在最新的研究中,该组织发现传感阵列是轻易能够区分普通空气的相对湿度和一个本地的环境毒死蜱的杀虫剂,Chloract 48 EC已经使用。

当小组分析了独特的响应模式使用主成分分析(PCA),统计分析工具,他们发现气敏阵列也能够量化毒死蜱的浓度出现在每个成功被分析气体样品。与进一步的研究,认为这种PCA技术与传感阵列也可以用更一般的检测和量化不同个体气体在一个示例中,提高传感器的可能性可以作为将来多用“电子鼻”。

这种杀虫剂的组合传感器与智能农业系统可以无价的农民。等待的日子忙碌的实验室去处理样品和发送回农药检测结果;农民将获得实时数据,可以帮助他们,以确保遵守农药法规作物的一生。Skotadis和雅典国立技术大学的团队,接下来的主要步骤将进一步评估传感器的使用在分析多种气体,和这个传感器实现成一个真正的智能农业系统和在真实条件下测试其性能。

“很少有报告检测农药蒸汽,使我们的研究做出有价值的贡献在环境监测领域以及气敏技术、“Skotadis说。传感阵列的“评估我们在现实生活中,在田间条件下对我们的下一步将至关重要。”

检测有害的农药空气污染水平

除了监控系统智能农业的发展,能够现场检测农药蒸汽从大气污染的角度也很重要,人类和动物的安全。

而农药和杀虫剂非常有效地排斥从作物,它们应用于害虫,他们自己不能轻易删除。Organophosphorus-based杀虫剂,如毒死蜱在很大程度上是对物理化学条件和可以保持嵌入在农场环境很长一段时间。这种韧性使农药特别困难的处理如果他们开始农业环境和浸出附近污染地下水,或以气溶胶的形式分布在空中流雾。呼吸在这种气雾剂可以导致破坏人体的免疫系统通过抑制乙酰胆碱酯酶的酶(疼痛),导致肺部问题、心血管和神经系统功能障碍,以及在某些情况下甚至死亡。

“农药是用来杀死某种类型的生物——杂草,昆虫,疾病,因此需要谨慎处理,根据标签上的说明,“警告银行另一位名叫杰弗里·格雷比尔的一个扩展在宾夕法尼亚州立大学农学教育家。

“每个特定农药产品都有一个美国环境保护署(EPA)决定返回时间间隔(REI)指定工人和其他人必须保持多长时间的应用领域。然而,这丽可以随温度、空气流动和湿度。(农药检测蒸汽)设备将是一个很好的工具来验证化学及其活动不再出现在水平的健康问题。”

新研究发表在科学报告从伊朗和越南合作的研究者报告的开发一个简单的比色“电子鼻”传感器,使用纳米粒子安排在滤纸雾化杀虫剂的存在,当他们发现和改变颜色。

金银纳米粒子的研究人员打印组(分别AuNPs和AgNPs),每个具有不同官能团的限制与每个感兴趣的农药,在不同的区域标志在标准实验室滤纸。然后喷几个雾化杀虫剂——包括马拉松、对硫磷、毒死蜱和二嗪农的方向纸电子鼻。纳米颗粒区用肉眼进行评估和图像分析软件来记录和测量的任何变化颜色准确的蒸汽。

他们发现不同的传感阵列的模式出现在纸上,农药,可靠地表示个人的存在。例如,当暴露于马拉松每印刷纳米带改变颜色;当暴露在毒死蜱只有三个区将会改变。

论文中,科学家们解释说,这些颜色的变化是由于杀虫剂的交互与打印功能纳米粒子。在正确的分析物的存在,纳米颗粒之间的静电斥力会减少,导致他们聚合在一起。因为这些纳米颗粒聚集,他们将开始以不同的方式散射可见光,促使了颜色的变化是明显的人类的眼睛。

“传感元素的颜色改变后接触分析物由于NPs聚合,”科学家们在他们的论文中解释。“农药的存在降低了电子排斥或创建两个NPs之间的桥梁,从而减少NPs(之间)的距离。基于这一事件,AgNPs变成了橙色的黄色或棕色,和AuNPs的颜色从红色变成苍白或强烈的紫色。”

进一步的测试证实了这些结果引入其他化学物质的影响,如其他non-organophosphate杀虫剂或类似的有机化合物。

类似的基于颜色的电子鼻开发之前,但这些系统的制造需要昂贵或复杂的过程。此外,这些传感器通常会建立在聚合物基质是脆弱和容易浸出。在实验室使用正则滤纸作为农药检测的基础,电子鼻突然这些电子鼻传感器变得更容易使用和制造。

纸质农药传感器背后的研究人员还说,这易于制造和灵活性意味着传感器可以很容易地嵌入到衣服,配件,或属于农场工人的面具,有效地允许频繁使用农药污染检测设备。

两种农药传感器在这两个研究可以“有特别好的应用在温室应用程序”Graybill解释说,在这里“农药蒸汽和残留可能不会降解并尽快消散在室外设置。”

“很多杀虫剂也昂贵,所以农民普遍应用在需要的时候。有时,然而,它们被应用作为预防和任何技术援助农民合理使用这些化学物质应由农民和他们的顾客好评。”

有效的攷虑农药检测方法是一种重要的防线在保护农场工人的健康和健康的土地,他们的工作。访问智能或易于使用的农药筛选系统,农民受益于增加控制操作,可以帮助他们做出更明智的决策对农药的使用。这样的系统也可以帮助确保这些操作在有关法定安全限制。