Lời bài hát: Background Of Experiment

Thành phần hoạt chất trong thuốc diệt cỏ Nonda là một hóa chất gọi là glyphosate, trong đó glyphosate, N- (phosphonyl methyl), là một dạng muối isopropylate glyminate. Dạng glyphosate này dễ xử lý và mạnh mẽ. Hàm lượng glyphosate trong thuốc diệt cỏ Nonda nói chung là khoảng 2%, và khi sử dụng thực tế, nó cũng được pha loãng với nước.

Trong thí nghiệm này, chúng tôi đã sử dụng các đầu dò ngâm có độ sáng thay đổi với chiều dài khoảng 10 mm và 5 mm tương ứng để kiểm tra độ hấp thụ của các glyphosate nồng độ thấp này và kiểm tra giới hạn phát hiện của chúng. Trong các phép đo hấp thụ, chiều dài phạm vi tương quan nghịch với giới hạn phát hiện, vì vậy chúng tôi dự đoán chiều dài phạm vi 10 mm sẽ cho kết quả chính xác và đáng tin cậy hơn. Chúng tôi sử dụng đầu dò có độ dài 5mm để xác minh rằng glyphosate cũng có thể được phát hiện ở độ dài ngắn hơn và liệu nó có thu được kết quả tương tự như đầu dò có độ dài 10mm hay không.

2: Xây dựng hệ thống quang phổ

Trong thí nghiệm, chúng tôi đã sử dụng máy quang phổ UV/Visible cấp nghiên cứu Avantes AvaSpec-HERO (Hình 1). Máy quang phổ AvaSpec HERO dựa trên nền tảng quang học nhỏ gọn có độ nhạy cao (tiêu cự=100mm, khẩu độ số=0,13) cũng như một máy dò CCD chiếu hậu 1024 × 58 pixel, tự hào có độ nhạy và độ phân giải cao. AvaSpec-HERO sử dụng bảng mạch AS7010 tiên tiến, bao gồm bộ chuyển đổi AD hiệu suất cao với tỷ lệ tín hiệu nhiễu cao và dải động, giao diện USB3.0 và Ethernet cho phép giao tiếp tốc độ cao. Vì thí nghiệm này đòi hỏi độ nhạy cao hơn trong phạm vi UV, chúng tôi đã sử dụng quang phổ kế này.

Hình 1 Hệ thống thí nghiệm: Máy quang phổ AvaSpec-HERO, đèn Xenon xung AvaLight-XE công suất cao và đầu dò nhúng biến quang

Nguồn sáng sử dụng đèn Xenon xung AvaLight-XE-HP, có hiệu suất rất tốt ở vùng cực tím và được kết nối với máy quang phổ thông qua một dây kích hoạt loại Y. Nó bắt đầu hoạt động sau khi nhận được tín hiệu TTL từ máy quang phổ để đảm bảo rằng quang phổ chỉ được đo khi nguồn sáng đang hoạt động. Số lượng đèn flash mỗi lần đo có thể được thiết lập trong phần mềm AvaSoft để tránh bão hòa phổ (hiện tượng bão hòa xảy ra khi lượng ánh sáng dư thừa đi vào máy quang phổ). Chúng tôi đặt số lần nhấp nháy thành 3 lần trong thử nghiệm độ dài 10 mm và 2 lần trong thử nghiệm độ dài 5 mm.

Hình 2: Đầu dò ngâm biến tần với chiều dài 10 mm

Thành phần cuối cùng trong hệ thống thử nghiệm là đầu dò nhúng biến quang của Avantes. Avantes cung cấp cho khách hàng nghiên cứu khoa học và công nghiệp một đầu dò ngâm với chiều dài cố định hoặc thay đổi (Hình 2), thay đổi chiều dài có thể được thực hiện bằng cách nới lỏng và thắt chặt ống đồng. Chiều dài ánh sáng dài hơn phù hợp để đo mẫu nồng độ thấp và chiều dài ánh sáng ngắn hơn phù hợp để đo mẫu nồng độ cao. Điều này là do khoảng cách dài hơn cho phép nhiều ánh sáng hơn vào mẫu và đầu dò có độ dài 10 mm phù hợp hơn với mẫu có nồng độ thấp hơn so với chiều dài 5 mm.

3: Quá trình thử nghiệm

Trong hình 3, tỷ lệ pha loãng được đề nghị cho thuốc diệt cỏ Nonda là: 1,5 ounce (3 muỗng canh) Nonda được trộn với 1 gallon nước, tại thời điểm này nồng độ của mẫu thuốc diệt cỏ Nonda là khoảng 1,2%. Trong trường hợp trọng lượng hòa tan vẫn giữ nguyên, ba mẫu còn lại đã được pha loãng nhiều hơn 25%, 50% và 75% so với nồng độ khuyến nghị. (Nồng độ này được xác định dựa trên ba nồng độ khác, lần lượt cao hơn 25%, 50% và 75% so với tỷ lệ pha loãng nồng độ được đề nghị.)

Hình 3 Nồng độ và tỷ lệ phần trăm mẫu thuốc diệt cỏ của Nonda sau khi pha loãng

Dung môi là nước khử ion, được sử dụng để pha loãng dung dịch Nonda với hàm lượng glyphosate 2%, pha loãng để thu được bốn nồng độ mẫu lần lượt là 1,2%, 0,88%, 0,59% và 0,29% (Hình 3). Tỷ lệ glyphosate trong bốn mẫu này lần lượt là 0,024%, 0,018%, 0,012% và 0,0058% (Hình 3). Bốn mẫu sau khi pha loãng được thể hiện trong Hình 4.

Hình 4: 4 nồng độ khác nhau của dung dịch diệt cỏ Nonda pha loãng

4: Dữ liệu thử nghiệm và kết quả

Trước khi thử nghiệm mẫu, chúng tôi đặt thời gian tích hợp cho máy quang phổ là 30ms và 3 lần nhấp nháy cho nguồn sáng AvaLight-XE-HP. Đầu tiên chúng tôi kiểm tra bốn mẫu bằng cách sử dụng chiều dài dải 10 mm, chúng tôi chọn chế độ hấp thụ ánh sáng, trước tiên lưu trữ tiếng ồn tối để loại bỏ tiếng ồn của thiết bị, để dung môi (nước khử ion) làm tham chiếu. Các phép đo hấp thụ sử dụng đầu dò độ dài 10 mm được thể hiện trong Hình 5.

Hình 5: Kết quả đo độ hấp thụ bằng đầu dò độ dài 10 mm

Đỉnh hấp thụ glyphosate tinh khiết là khoảng 265 nm, trong khi đỉnh hấp thụ glyphosate pha loãng có thể ở bất kỳ bước sóng nào từ 200 đến 300 nm. Đỉnh mà chúng tôi đo được trong thí nghiệm là khoảng 200 nm và hình dạng quang phổ phù hợp với dữ liệu quang phổ của các nhà nghiên cứu khác. Do đó, nó có thể được chứng minh rằng glyphosate trong bốn dung dịch pha loãng thuốc diệt cỏ Nonda có thể được đo tốt bằng cách sử dụng đầu dò có chiều dài 10 mm.

Thí nghiệm thứ hai sử dụng đầu dò chiều dài dải 5mm, chúng tôi thiết lập thời gian tích hợp của máy quang phổ là 20ms, số lần nhấp nháy của nguồn sáng AvaLight-XE-HP là 2 lần, làm như vậy để tránh bão hòa, kết quả đo như hình 6.

Hình 6: Kết quả đo độ hấp thụ bằng đầu dò chiều dài dải 5mm

5: Thảo luận kết quả

Quang phổ đo bằng đầu dò 5mm không nhất quán như quang phổ đo bằng đầu dò 10mm. Mẫu 2 (màu tím, độ pha loãng tăng 25%) và mẫu 4 (màu đen, độ pha loãng tăng 75%) có hình dạng quang phổ khác với hai mẫu còn lại. Và đường quang phổ hấp thụ của mẫu 2 và mẫu 4 không giảm nhanh sau khi đạt đỉnh, nhưng không thực sự giảm. Những kết quả này chứng minh rằng các phép đo từ đầu dò 5mm không đáng tin cậy như các phép đo từ đầu dò 10mm. Điều này phù hợp với giả định ban đầu của chúng tôi: vì cả bốn mẫu đều được pha loãng đầy đủ, đầu dò tầm 10 mm có thể cho phép đo tốt hơn. Hình ảnh dưới đây (7, 8, 9 và 10) so sánh kết quả thử nghiệm của đầu dò tầm 10 mm và đầu dò tầm 5 mm cho mỗi mẫu. Có thể thấy kết quả đo chính xác hơn từ đầu dò quang 5mm sử dụng đầu dò quang 10mm. Biểu đồ (11) là tổng hợp tất cả các kết quả quang phổ của thí nghiệm này.

Hình 7: Đo dung dịch nồng độ thích hợp bằng đầu dò quang 5mm/10mm

Hình 8: Đo dung dịch với độ pha loãng tăng 25% bằng đầu dò quang 5mm/10mm

Hình 9: Đo dung dịch với độ pha loãng tăng 50% bằng đầu dò quang 5mm/10mm

Hình 10: Đo dung dịch với độ pha loãng tăng 75% bằng đầu dò quang 5mm/10mm

Hình 11: Tất cả các kết quả đo bằng đầu dò quang 5mm/10mm

6: Kết luận

Đúng như dự đoán, một đầu dò nhúng biến đổi tầm sáng 10 mm cho phép xác định tốt hơn đỉnh hấp thụ của glyphosate. Tín hiệu của glyphosate cũng có thể được phát hiện bởi đầu dò 5mm, nhưng hình dạng phổ không đồng nhất như đầu dò 10mm. Cả bốn mẫu pha loãng cao này đều chứng minh hiệu quả thí nghiệm tốt hơn ở độ dài ánh sáng dài hơn. Nếu phỏng đoán của chúng tôi là chính xác, thì nếu nồng độ mẫu được tăng lên đáng kể trong một thí nghiệm khác, thì đầu dò quang 5 mm có thể mang lại hiệu quả thí nghiệm tốt hơn.

Thí nghiệm này đã chứng minh rằng đầu dò ngâm biến quang có thể phù hợp với các phép đo độ hấp thụ của các mẫu nồng độ thấp và có thể bao gồm một phạm vi rộng các nồng độ. Thí nghiệm này đã chứng minh rằng khi nồng độ của mẫu thử khác nhau, các dải ánh sáng khác nhau được cung cấp bằng đầu dò ngâm có độ sáng thay đổi có thể thu được kết quả kiểm tra tốt hơn.