जल गुणवत्ता सेंसर

स्कॉटलैंड, पुर्तगाल और जर्मनी के विश्वविद्यालयों के शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक सेंसर विकसित किया है जो पानी के नमूनों में बहुत कम सांद्रता में कीटनाशकों की उपस्थिति का पता लगाने में मदद कर सकता है।
पॉलीमर मैटेरियल्स एंड इंजीनियरिंग पत्रिका में आज प्रकाशित एक नए शोधपत्र में वर्णित उनके कार्य से जल निगरानी तेज, आसान और सस्ती हो सकती है।
दुनिया भर में फसलों को होने वाले नुकसान को रोकने के लिए कृषि में कीटनाशकों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हालाँकि, सावधानी बरतनी चाहिए, क्योंकि मिट्टी, भूजल या समुद्री जल में थोड़ा सा रिसाव भी मानव, पशु और पर्यावरणीय स्वास्थ्य को नुकसान पहुँचा सकता है।

जल प्रदूषण को कम करने के लिए नियमित पर्यावरणीय निगरानी आवश्यक है ताकि जल के नमूनों में कीटनाशकों का पता चलने पर तुरंत कार्रवाई की जा सके। वर्तमान में, कीटनाशक परीक्षण आमतौर पर प्रयोगशाला में क्रोमैटोग्राफी और मास स्पेक्ट्रोमेट्री जैसी विधियों का उपयोग करके किया जाता है।
हालाँकि ये परीक्षण विश्वसनीय और सटीक परिणाम प्रदान करते हैं, लेकिन इन्हें करना समय लेने वाला और महंगा हो सकता है। एक आशाजनक विकल्प सतह-संवर्धित रमन प्रकीर्णन (SERS) नामक एक रासायनिक विश्लेषण उपकरण है।
जब प्रकाश किसी अणु पर पड़ता है, तो वह अणु की आणविक संरचना के आधार पर विभिन्न आवृत्तियों पर प्रकीर्णित होता है। SERS, अणुओं द्वारा प्रकीर्णित प्रकाश के विशिष्ट "फिंगरप्रिंट" का विश्लेषण करके, धातु की सतह पर अवशोषित परीक्षण नमूने में अवशिष्ट अणुओं की मात्रा का पता लगाने और पहचानने में वैज्ञानिकों की सहायता करता है।
इस प्रभाव को धातु की सतह को संशोधित करके बढ़ाया जा सकता है ताकि यह अणुओं को अवशोषित कर सके, जिससे नमूने में अणुओं की कम सांद्रता का पता लगाने की सेंसर की क्षमता में सुधार हो सके।
अनुसंधान दल ने एक नई, अधिक पोर्टेबल परीक्षण विधि विकसित करने का लक्ष्य रखा, जो उपलब्ध 3डी मुद्रित सामग्रियों का उपयोग करके जल के नमूनों में अणुओं को अवशोषित कर सके और क्षेत्र में सटीक प्रारंभिक परिणाम प्रदान कर सके।
ऐसा करने के लिए, उन्होंने पॉलीप्रोपाइलीन और बहु-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब के मिश्रण से बनी कई अलग-अलग प्रकार की कोशिका संरचनाओं का अध्ययन किया। ये इमारतें पिघले हुए तंतुओं का उपयोग करके बनाई गईं, जो 3D प्रिंटिंग का एक सामान्य प्रकार है।
पारंपरिक गीली रसायन विज्ञान तकनीकों का उपयोग करते हुए, चांदी और सोने के नैनोकणों को कोशिका संरचना की सतह पर जमा किया जाता है, जिससे सतह-संवर्धित रमन प्रकीर्णन प्रक्रिया संभव हो जाती है।
उन्होंने कार्बनिक डाई मेथिलीन ब्लू के अणुओं को अवशोषित करने और अवशोषित करने के लिए कई अलग-अलग 3 डी मुद्रित कोशिका सामग्री संरचनाओं की क्षमता का परीक्षण किया, और फिर एक पोर्टेबल रमन स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके उनका विश्लेषण किया।
प्रारंभिक परीक्षणों में सबसे अच्छा प्रदर्शन करने वाली सामग्रियों - चांदी के नैनोकणों से बंधी जालीदार डिज़ाइन (आवधिक कोशिकीय संरचनाएँ) - को फिर परीक्षण पट्टी में मिलाया गया। समुद्री जल और मीठे पानी के नमूनों में थोड़ी मात्रा में असली कीटनाशक (सिरम और पैराक्वाट) मिलाए गए और SERS विश्लेषण के लिए परीक्षण पट्टियों पर रखे गए।
यह पानी पुर्तगाल के एवेरो में नदी के मुहाने से तथा उसी क्षेत्र के नलों से लिया जाता है, जिनका जल प्रदूषण पर प्रभावी निगरानी रखने के लिए नियमित रूप से परीक्षण किया जाता है।
शोधकर्ताओं ने पाया कि ये पट्टियां 1 माइक्रोमोल जितनी कम सांद्रता में दो कीटनाशक अणुओं का पता लगाने में सक्षम थीं, जो प्रति दस लाख जल अणुओं में एक कीटनाशक अणु के बराबर है।
ग्लासगो विश्वविद्यालय के जेम्स वाट स्कूल ऑफ़ इंजीनियरिंग के प्रोफ़ेसर षणमुगम कुमार इस शोधपत्र के लेखकों में से एक हैं। यह शोधकार्य अद्वितीय गुणों वाले नैनो-इंजीनियर्ड संरचनात्मक जालक बनाने के लिए 3D प्रिंटिंग तकनीक के उपयोग पर उनके शोध पर आधारित है।
"इस प्रारंभिक अध्ययन के परिणाम बहुत उत्साहवर्धक हैं और दर्शाते हैं कि इन कम लागत वाली सामग्रियों का उपयोग SERS के लिए सेंसर बनाने में किया जा सकता है, जो कीटनाशकों का पता लगा सकते हैं, यहां तक कि बहुत कम सांद्रता पर भी।"
इस शोधपत्र की सह-लेखिका, एवेरो विश्वविद्यालय के सीआईसीईसीओ एवेरो मैटेरियल्स संस्थान की डॉ. सारा फेटिक्सा ने प्लाज्मा नैनोकण विकसित किए हैं जो एसईआरएस तकनीक का समर्थन करते हैं। यह शोधपत्र विशिष्ट प्रकार के जल प्रदूषकों का पता लगाने की प्रणाली की क्षमता का परीक्षण करता है, और इस तकनीक का उपयोग जल प्रदूषकों की उपस्थिति की निगरानी के लिए आसानी से किया जा सकता है।