Open-Source Photometric System for Enzymatic Nitrate Quantification/it

▼Laboratorio di tecnologia per la sostenibilità aperta del Michigan Tech

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Il nitrato , la forma di azoto più ossidata, è regolamentato per proteggere persone e animali da livelli nocivi, in quanto ne esiste una notevole sovrabbondanza dovuta a fattori antropici. Test sul campo su larga scala per il nitrato potrebbero iniziare ad affrontare il problema dell'inquinamento da nitrato; tuttavia, il metodo di riduzione del cadmio, il principale metodo certificato per rilevare e quantificare il nitrato, richiede l'uso di un metallo pesante tossico. Un'alternativa, il metodo di analisi nitrato-azoto con nitrato reduttasi recentemente proposto dall'Agenzia per la protezione dell'ambiente (EPA) , elimina questo problema ma richiede un costoso spettrofotometro proprietario. Lo sviluppo di un fotometro portatile economico accelererà notevolmente l'analisi dei nitrati sul campo per combattere l'inquinamento. Per raggiungere questo obiettivo, è stata sviluppata una metodologia per la progettazione, lo sviluppo e la convalida tecnica di una piattaforma open source migliorata per l'analisi delle acque, in grado di eseguire il metodo di analisi nitrato-azoto con nitrato reduttasi. Questo approccio è stato valutato per il suo potenziale di i) eliminare la necessità di sostanze chimiche tossiche nelle analisi dell'acqua per nitrati e nitriti, ii) ridurre il costo delle attrezzature per eseguire questo metodo di misurazione della qualità dell'acqua e iii) semplificare l'esecuzione del metodo sul campo. Il dispositivo è in grado di funzionare bene quanto i sistemi proprietari commerciali, con un costo dei materiali inferiore al 15%. Ciò consente un maggiore accesso alla tecnologia e alla nuova e più sicura tecnica di analisi dei nitrati.

• Questo progetto deriva da: Piattaforma open source per il test della qualità dell'acqua su dispositivi mobili
• File STL per la custodia di stampa 3D
• Codice OpenSCAD: File:Photometer.scad
• Software open source: https://github.com/NitrateEliminationCo/NECiOpenWater

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Poster sugli enzimi e i fotometri al Pittcon 2016

• WH Campbell, ER Campbell, DA Squires, J. Walbeck, W. Ashbaugh, A. Davidson, BT Wittbrodt, J.M Pearce. Enzimi e fotometri. Questo poster è stato presentato al Pittcon 2016 - Sessione 820 - Strumenti portatili. Scarica il poster.

NECi Superior Enzymes sviluppa metodi di chimica umida che sostituiscono metalli e altre sostanze chimiche con reagenti proteici ricombinanti. Questi reagenti proteici sono prodotti in sistemi di espressione proteica rigorosamente controllati per garantire la coerenza tra lotti e possono quindi essere considerati come qualsiasi altro prodotto chimico di grado reagente. I reagenti enzimatici nitrato reduttasi di NECi per la quantificazione dei nitrati sono presenti sul mercato da oltre dieci anni[3]. Le validazioni del metodo nitrato reduttasi includono USGS, ASTM e le validazioni in sospeso per US EPA Clean Water Act+, Safe Drinking Water Act+ e Standard Methods+. Da allora, NECi Superior Enzymes ha sviluppato metodologie di test basate su enzimi per la quantificazione del fosfato[2] e il team di ricerca e sviluppo sta attualmente sviluppando metodi per la quantificazione di etanolo, glicerolo e galattosio. L'idea di questo progetto è nata dalla mancanza di fotometri economici compatibili con cuvette standard da 1 ml per fornire dati quantitativi dai metodi sopra descritti.

+Metodi in sospeso

1. Wittbrodt BT, Squires DA, Walbeck J, Campbell E, Campbell WH, Pearce JM (2015) Sistema fotometrico open source per la quantificazione enzimatica del nitrato. PLoS ONE 10(8): e0134989. doi:10.1371/journal.pone.0134989
2. Campbell ER, Warsko K, Davidson AM, Campbell, WH, (2015) Determinazione del fosfato negli estratti del suolo in campo: un metodo enzimatico di chimica verde. Metodi X 2, pp. 211-218. doi:10.1016/j.mex.2015.04.003
3. Campbell WH, Song P, Barbier GG (2006) Nitrato reduttasi per l'analisi dei nitrati in acqua. Environmental Chemistry Letters 4(2) pp 69-73. doi:10.1007/s10311-006-0035-4

distinta base

Ripartizione dei costi della custodia del fotometro e dell'elettronica (codice componente Digikey, salvo diversa indicazione esterna).

Schemi elettronici

Come usarlo

I kit per l'analisi dei nitrati di NECi sono basati su enzimi, a differenza di altri kit per l'analisi dei nitrati disponibili in commercio. Gli enzimi sono proteine ​​di origine biologica, il che significa che sono sicuri da maneggiare e smaltire. Questi kit sono facili da usare e rappresentano eccellenti strumenti didattici per apprendere nozioni sull'attività enzimatica, la qualità dell'acqua, la biochimica, l'agricoltura e altro ancora. Richiedete informazioni sul nostro "sconto didattico" per l'uso in classe. Non è richiesta alcuna formazione di laboratorio e i risultati sono disponibili entro 30 minuti.

Il design compatto e leggero del kit consente una facile determinazione istantanea dei nitrati sul campo. L'EPA statunitense e molti stati sponsorizzano programmi per i cittadini per monitorare la qualità dell'acqua nelle loro comunità (ulteriori informazioni dall'EPA qui ). Questi kit misureranno i nitrati sia nell'acqua dolce che in quella salata.

In tutti i casi è possibile ottenere una stima approssimativa dalla tabella dei colori, ma per ottenere letture precise come quelle di un laboratorio professionale è necessario utilizzare il fotometro open source.

Per maggiori informazioni sui kit di test, contattare NECi Superior Enzymes al numero 888.NITRATE o visitare nitrate.com .

Istruzioni per l'acqua

È possibile utilizzare i kit di test colorimetrici NECi con il fotometro per misurare il contenuto di nitrati in:

• Acqua di pozzo, acqua potabile, acqua agricola, acqua di stagno
• Corsi d'acqua, laghi, fiumi, oceani, zone umide e altri bacini idrografici ambientali
• Acque reflue, effluenti di produzione industriale e altro ancora
• Acquario, idroponica, acquacoltura e acquaponica

Dettagli:

• Kit per il test dei nitrati in acqua a gamma standard
• Kit per il test dei nitrati nell'acqua a bassa portata
• SDS per kit di test sul campo semplificati

Istruzioni per il terreno

Per un'elevata resa delle colture, è necessario che nel terreno sia presente una quantità sufficiente di nitrati, mentre un'applicazione eccessiva comporta uno spreco di fertilizzante. Utilizzate al meglio i letame nel rispetto del NMP (Nutritional Plant Management Plan) e praticate una buona gestione ambientale per prevenire il deflusso di nitrati dalle falde acquifere. Utilizzate questo kit per il test dei nitrati nel terreno prima della concimazione laterale, per un'appropriata distribuzione dei nutrienti.

Il kit NECi rileverà 0 ppm - 50 ppm di nitrato-N (50 ppm di nitrato-N = 250 libbre di N/acro)

• Foglio di istruzioni per il kit di analisi dei nitrati nel suolo
• Scheda tecnica per il terreno
• SDS per kit di test sul campo semplificati

Istruzioni per il test del nitrato nel picciolo della pianta

Utilizza questo kit per testare i livelli di nitrati nelle piante e definire la corretta applicazione di fertilizzanti. Testa gli steli di mais e cotone o la linfa dei piccioli delle colture a foglia per monitorare le fluttuazioni dei livelli di nitrati. Per risultati ottimali, consulta un Consulente Alimentare Certificato per consigli sul campionamento delle piante. Consulta le Linee Guida sui Nitrati della Linfa dei Piccioli nella sezione "Informazioni Correlate" per testare i piccioli delle colture.

Questo kit rileverà 0 ppm - 1000 ppm di nitrato-N. (1000 ppm di nitrato-N = 5000 ppm di nitrato)

• Istruzioni per il kit di analisi del nitrato del picciolo delle piante
• Scheda tecnica per il picciolo della pianta
• SDS per kit di test sul campo semplificati

Istruzioni per il test del nitrato nel foraggio verde

Il kit di analisi dei nitrati NECi per mangimi per bestiame viene utilizzato per prevenire la tossicità del bestiame dovuta all'eccesso di nitrati, spesso causato da condizioni di siccità.

• Istruzioni per il kit di test dei nitrati per foraggio verde
• Scheda tecnica per foraggio verde
• SDS per kit di test sul campo semplificati

Vedi anche

• Laboratorio open source
• Piattaforma open source per il test della qualità dell'acqua su dispositivi mobili
• Colorimetro open source
• Costruire apparecchiature di ricerca con hardware gratuito e open source
• Scienza open source
• Ottica open source
• Stampa 3D open source di OSAT
• Hardware open source

Nelle notizie

• Creazione di un kit di test per i nitrati migliore - Michigan Tech News, Phys.org , Science News Online , Progettazione e sviluppo del prodotto , Rivista Lab Manager , Rivista R&D, Science Daily , ChemEurope , Analytica World , Q-More , Innovation Toronto , Technology.org , Environmental Research Web , Daily Green World
• Nuovo kit compatto e conveniente per il test dei nitrati sviluppato per i cittadini - SciCasts
• IL LABORATORIO TECNOLOGICO DEL MICHIGAN REALIZZA UN KIT PER IL TEST DEI NITRATI MIGLIORE - Tech Century
• Gli studenti del Michigan Tech creano un dispositivo per il test dei nitrati - TV6 (NBC) e Fox UP
• Sviluppato un nuovo tester per nitrati - The Keweenaw Report
• Un tester per nitrati semplice ed economico è open source - HackADay, Hackable Devices.org
• Il kit di test dei nitrati Open Source è un ottimo strumento di apprendimento della chimica - Reef Builders
• Dispositivo di prova: il fotometro tecnologico rileva nitrati nell'acqua e nel terreno - The Mining Gazette
• Dispositivo portatile a basso costo per la misurazione dei nutrienti Ag Tech Exchange
• Verificatore di nitrato Open Source - Boa informacao
• MONITORAGGIO DELLA QUALITÀ DELL'ACQUA SUL TUO SMARTPHONE DA UP FIRM - Tech Century