Этот результат не только соответствует международным тенденциям в исследованиях, но и открывает возможности для практического применения в мониторинге окружающей среды и обеспечении безопасности производства.
Глифосат — один из наиболее широко используемых гербицидов в мире с 1974 года. Из-за прочных углеродно-фосфорных связей в его молекуле это соединение трудно разлагается естественным путем, поэтому оно может долго сохраняться в почве и воде. Многочисленные исследования показали, что длительное воздействие глифосата может представлять опасность для здоровья человека, например, вызывать выкидыши, врожденные дефекты или генетические мутации. Кроме того, при превышении допустимых концентраций глифосат токсичен для водных организмов, загрязняет водные источники и негативно влияет на биоразнообразие. В этом контексте обнаружение и мониторинг остатков глифосата в окружающей среде стали критически важным требованием для управления сельским хозяйством и защиты общественного здоровья.
Однако современные аналитические методы, такие как высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), газовая хроматография (ГХ) или капиллярный электрофорез, несмотря на высокую точность, требуют дорогостоящего оборудования, сложных процедур обработки образцов и трудно поддаются внедрению в больших масштабах.
Исходя из этого, исследовательская группа под руководством доцента, доктора Ву Тхи Тху Ха, разработала новое решение: электрохимический сенсор с использованием улучшенного металлоорганического каркасного материала (МОК), позволяющий быстро, точно и значительно снизить стоимость обнаружения следовых количеств глифосата по сравнению с традиционными методами. Этот результат был достигнут в рамках проекта, финансируемого Вьетнамской академией наук и технологий: «Изготовление металлоорганических каркасных материалов (МОК), способных эффективно адсорбировать глифосат, и их применение в разработке электрохимического сенсора для обнаружения следовых количеств глифосата в окружающей среде».
Электрохимический сенсор изготовлен из двух основных материалов: CuBTC и Zr-CuBTC. Zr-CuBTC — это гибридный материал металл-металл, выбранный за его превосходную способность улавливать глифосат. Замена части меди (Cu) на цирконий (Zr) расширяет пористую структуру материала, облегчая проникновение молекул глифосата и их адсорбцию на поверхности сенсора. Одновременно новый материал значительно улучшает электропроводность, что демонстрируется резким снижением сопротивления передачи с 2464 Ом (для CuBTC) до 703,3 Ом, указывая на заметное улучшение проводимости.
Благодаря этим усовершенствованиям, сенсор Zr-CuBTC на электроде GCE достигает предела обнаружения всего 9,0 × 10⁻¹³ М, что достаточно для обнаружения глифосата в чрезвычайно низких концентрациях в воде. Хотя в некоторых международных исследованиях пороги обнаружения ниже, сенсор этой группы по-прежнему выделяется благодаря высоким общим характеристикам, хорошей стабильности и применимости в реальных условиях окружающей среды. Тесты показывают, что устройство имеет быстрое время отклика (всего около 4,8 секунд), хорошую воспроизводимость, высокую селективность и практически не подвержено влиянию распространенных соединений в образцах воды.
Опираясь на этот фундамент, исследователи продолжили изучать способы преодоления присущих материалам MOF ограничений проводимости, комбинируя CuBTC с наночастицами золота (AuPs). Интеграция наночастиц золота не только повысила проводимость, но и улучшила электрокаталитическую активность сенсора. В результате команда успешно разработала вторую версию — сенсор CuBTC/AuPs, — который генерировал значительно более сильный токовый сигнал, позволяющий обнаруживать глифосат в очень низких концентрациях (4,4 × 10⁻¹¹ М). Устройство также продемонстрировало высокую чувствительность, стабильную работу и хорошую воспроизводимость в реальных условиях измерений.
Примечательно, что исследование не ограничилось лабораторными испытаниями, а также было подтверждено на пробах воды из реки Ред-Ривер. Результаты анализа, полученные с помощью двух типов датчиков, показали высокое сходство с методом ЖХМС/МС — современной, высокоточной методикой. Это демонстрирует потенциал электрохимических датчиков стать надежным аналитическим инструментом с явными преимуществами в стоимости, мобильности и применении в экологическом мониторинге.
По словам доцента, доктора Ву Тхи Тху Ха, исследовательская группа улучшила материал MOF, интегрировав в него наночастицы золота для повышения проводимости, тем самым разработав высокочувствительный электрохимический сенсор, способный с высокой точностью и очень низким пределом обнаружения обнаруживать глифосат. Изготовленный сенсор может храниться до 24 часов в осушенном помещении перед использованием, сохраняя при этом стабильные характеристики измерения. Поэтому устройство подходит для непосредственных полевых исследований, не требуя громоздкого оборудования или высококвалифицированных специалистов.
Благодаря низкой стоимости, простоте эксплуатации и возможности немедленного использования на месте отбора проб, этот датчик облегчает его применение местными природоохранными органами, а также снижает нагрузку на экологические лаборатории и сельскохозяйственные контрольные службы. Использование этого датчика для обнаружения остатков глифосата в окружающей среде станет эффективным инструментом, предоставляющим четкие научные доказательства для регулирующих органов, позволяющие усилить контроль и обеспечить соблюдение правовых норм. Основываясь на этих положительных первоначальных результатах, исследовательская группа надеется в дальнейшем оптимизировать датчик, чтобы повысить его долговечность, продлить срок хранения и лучше адаптировать его к полевым условиям.
По словам ученых из Вьетнамской академии науки и техники, результаты исследований по этому проекту были опубликованы во многих престижных международных научных журналах; электрохимический датчик для обнаружения глифосата не только способствует решению проблемы мониторинга остатков пестицидов в окружающей среде, но и демонстрирует способность ученых Академии осваивать и разрабатывать передовые технологии.
Источник: https://nhandan.vn/cam-bien-phat-hien-thuoc-diet-co-doc-hai-post951676.html
Комментарий (0)