जल गुणवत्ता सेंसर

स्कॉटलैंड, पुर्तगाल और जर्मनी के विश्वविद्यालयों के शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक ऐसा सेंसर विकसित किया है जो पानी के नमूनों में बहुत कम सांद्रता में कीटनाशकों की उपस्थिति का पता लगाने में मदद कर सकता है।
आज जर्नल पॉलीमर मैटेरियल्स एंड इंजीनियरिंग में प्रकाशित एक नए शोध पत्र में वर्णित उनके काम से जल निगरानी को तेज, आसान और सस्ता बनाया जा सकता है।
फसलों को नुकसान से बचाने के लिए विश्व भर में कृषि में कीटनाशकों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हालांकि, सावधानी बरतनी आवश्यक है, क्योंकि मिट्टी, भूजल या समुद्री जल में थोड़ी मात्रा में रिसाव भी मानव, पशु और पर्यावरण के स्वास्थ्य के लिए हानिकारक हो सकता है।

जल प्रदूषण को कम करने के लिए नियमित पर्यावरणीय निगरानी आवश्यक है ताकि जल के नमूनों में कीटनाशक पाए जाने पर तुरंत कार्रवाई की जा सके। वर्तमान में, कीटनाशक परीक्षण आमतौर पर प्रयोगशाला स्थितियों में क्रोमैटोग्राफी और मास स्पेक्ट्रोमेट्री जैसी विधियों का उपयोग करके किया जाता है।
हालांकि ये परीक्षण विश्वसनीय और सटीक परिणाम देते हैं, लेकिन इन्हें करने में काफी समय और पैसा लग सकता है। एक आशाजनक विकल्प सरफेस-एनहांस्ड रमन स्कैटरिंग (एसईआरएस) नामक रासायनिक विश्लेषण उपकरण है।
जब प्रकाश किसी अणु से टकराता है, तो अणु की आणविक संरचना के आधार पर वह अलग-अलग आवृत्तियों पर बिखर जाता है। एसईआरएस वैज्ञानिकों को धातु की सतह पर अधिशोषित परीक्षण नमूने में अवशिष्ट अणुओं की मात्रा का पता लगाने और उसकी पहचान करने में सक्षम बनाता है, इसके लिए वे अणुओं द्वारा बिखरे हुए प्रकाश के विशिष्ट "फिंगरप्रिंट" का विश्लेषण करते हैं।
धातु की सतह को इस प्रकार संशोधित करके इस प्रभाव को बढ़ाया जा सकता है कि वह अणुओं को अवशोषित कर सके, जिससे नमूने में अणुओं की कम सांद्रता का पता लगाने की सेंसर की क्षमता में सुधार होता है।
शोध दल ने एक नई, अधिक पोर्टेबल परीक्षण विधि विकसित करने का लक्ष्य रखा, जो उपलब्ध 3डी प्रिंटेड सामग्रियों का उपयोग करके पानी के नमूनों में अणुओं को सोख सके और क्षेत्र में सटीक प्रारंभिक परिणाम प्रदान कर सके।
इसके लिए उन्होंने पॉलीप्रोपाइलीन और बहु-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब के मिश्रण से बनी कई अलग-अलग प्रकार की कोशिका संरचनाओं का अध्ययन किया। इन संरचनाओं को पिघले हुए तंतुओं का उपयोग करके बनाया गया था, जो 3D प्रिंटिंग का एक सामान्य प्रकार है।
परंपरागत वेट केमिस्ट्री तकनीकों का उपयोग करते हुए, सिल्वर और गोल्ड नैनोकणों को सेल संरचना की सतह पर जमा किया जाता है ताकि सतह-संवर्धित रमन स्कैटरिंग प्रक्रिया को सक्षम बनाया जा सके।
उन्होंने विभिन्न प्रकार की 3डी प्रिंटेड सेल सामग्री संरचनाओं की कार्बनिक डाई मेथिलीन ब्लू के अणुओं को अवशोषित और सोखने 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 सामग्री - चांदी के नैनोकणों से बंधी जालीदार संरचनाएं (आवधिक कोशिकीय संरचनाएं) - को फिर परीक्षण पट्टी में जोड़ा गया। समुद्री जल और ताजे पानी के नमूनों में थोड़ी मात्रा में वास्तविक कीटनाशक (सिरम और पैराक्वाट) मिलाए गए और एसआरईएस विश्लेषण के लिए परीक्षण पट्टियों पर रखे गए।
यह पानी पुर्तगाल के एवेइरो में नदी के मुहाने से और उसी क्षेत्र के नलों से लिया जाता है, जिनकी नियमित रूप से जांच की जाती है ताकि जल प्रदूषण की प्रभावी ढंग से निगरानी की जा सके।
शोधकर्ताओं ने पाया कि ये स्ट्रिप्स 1 माइक्रोमोल जितनी कम सांद्रता में दो कीटनाशक अणुओं का पता लगाने में सक्षम थीं, जो प्रति दस लाख पानी के अणुओं में एक कीटनाशक अणु के बराबर है।
ग्लासगो विश्वविद्यालय के जेम्स वाट स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग के प्रोफेसर शनमुगम कुमार इस शोध पत्र के लेखकों में से एक हैं। यह शोध 3डी प्रिंटिंग तकनीक का उपयोग करके अद्वितीय गुणों वाले नैनोइंजीनियर्ड संरचनात्मक जालक बनाने पर उनके शोध पर आधारित है।
"इस प्रारंभिक अध्ययन के परिणाम बहुत उत्साहजनक हैं और दिखाते हैं कि इन कम लागत वाली सामग्रियों का उपयोग कीटनाशकों का पता लगाने के लिए एसईआरएस सेंसर बनाने में किया जा सकता है, यहां तक ​​कि बहुत कम सांद्रता पर भी।"
एवेइरो विश्वविद्यालय के सीआईईसीओ एवेइरो मैटेरियल्स इंस्टीट्यूट की डॉ. सारा फातेइक्सा, जो इस शोध पत्र की सह-लेखिका हैं, ने एसईआरएस तकनीक को सपोर्ट करने वाले प्लाज्मा नैनोकणों का विकास किया है। हालांकि यह शोध पत्र विशिष्ट प्रकार के जल प्रदूषकों का पता लगाने की प्रणाली की क्षमता का परीक्षण करता है, लेकिन इस तकनीक को आसानी से जल प्रदूषकों की उपस्थिति की निगरानी के लिए लागू किया जा सकता है।