نظارت بر سلامت آب مخزن از طریق یک وسیله نقلیه سطحی بدون خدمه

در یک حادثه غم انگیز اخیر، تقریباً 100 فیل در آفریقا به دلیل دسترسی ناکافی به آب تلف شدند. برنامه محیط زیست سازمان ملل متحد (UNEP) هشدار داد که حدود 2.5 میلیارد نفر در سراسر جهان ممکن است تا سال 2025 با کمبود آب مواجه شوند. در مواجهه با کمبود آب که جامعه بشری و کل جامعه زیست محیطی را به دلیل بحران آب و هوایی تحت تأثیر قرار می دهد، اتخاذ تدابیر جامع برای مقابله با آن بسیار مهم است. مدیریت کیفیت و کمیت آب برای جلوگیری از چنین چالش‌های فوری.

یک تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور Jonghun Kam و Ph.D. نامزد کوانگ هون لی از بخش علوم و مهندسی محیط زیست در دانشگاه علم و فناوری پوهانگ (POSTECH)، یک تکنیک پیشرفته را با استفاده از یک وسیله نقلیه سطحی بدون خدمه برای ارزیابی همزمان عمق آب مخزن و غلظت نیترات (NO3) از مخزن اجرا کرده است. سطح آب. یافته های تحقیق آنها در مجله Water Resources Research منتشر شد.

پایش کمیت و کیفیت آب موجود از شاخص هایی مانند عمق آب و غلظت نیترات استفاده می کند. نیترات ها که از مواد مغذی اتمسفر و خاک سرچشمه می گیرند، از مسیرهای مختلف وارد رودخانه ها می شوند و زمانی که سطح آنها بیش از حد شود، تهدیدی بالقوه برای اکوسیستم های آبی و تنوع زیستی محسوب می شود. نوسانات بارندگی و مصرف آب بیشتر بر کیفیت آب تأثیر می گذارد و افزایش دمای آب به کاهش اکسیژن محلول کمک می کند و در نتیجه کیفیت آب را کاهش می دهد.

مدیریت موثر منابع آب مستلزم نظارت دوگانه بر غلظت نیترات و عمق آب است. با این حال، این اندازه‌گیری‌ها می‌توانند به طور قابل توجهی بر اساس زمان و مکان ارزیابی متفاوت باشند. اندازه‌گیری عمق آب سنتی، که معمولاً در یک نقطه انجام می‌شود، عدم قطعیت در تخمین حجم کل آب مخزن ایجاد می‌کند.

در زمان‌های اخیر، دستگاه‌ها یا ابزارهای بدون خدمه برای رفع این چالش معرفی شده‌اند، اما اندازه‌گیری همزمان غلظت نیترات و عمق آب چالش‌برانگیز است.

تیم تحقیقاتی با استفاده از یک وسیله نقلیه سطحی بدون خدمه به اندازه گیری همزمان غلظت نیترات و عمق آب دست یافته اند. در طول یک سال، از سال 2021، یک قایق بدون خدمه مجهز به حسگرهای الکتروشیمیایی و سنسورهای مشخصات جریان داپلر آکوستیک برای اندازه‌گیری غلظت نیترات و عمق آب در یک مخزن (Daljeonji) در Pohang، استان Gyeongsang شمالی در کره جنوبی استفاده شد.

30 اندازه گیری تغییرات فصلی را با سطوح نیترات از 1 تن تا 4 تن نشان داد. پس از بارندگی شدید، میزان نیترات مشاهده شده به دلیل انبساط سریع آب تا 17 درصد کمتر از قرائت های قبلی بود. این امر بر اهمیت در نظر گرفتن زمان و شرایط آب و هوایی در ارزیابی‌های کیفیت آب تاکید می‌کند، زیرا اندازه‌گیری‌ها ممکن است منجر به تخمین بیش از حد یا کمتر از حد شود.

علاوه بر این، این تیم با موفقیت یک نقشه با وضوح بالا تولید کرد که محتوای نیترات تجمعی را در مخزن دالجونجی بر اساس داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط وسیله نقلیه سطحی بدون خدمه نشان می‌دهد. علیرغم یک دوره اندازه گیری یک ساله و محصور شدن مطالعه در Pohang، اهمیت آن در توسعه مستقل فناوری است که قادر به اندازه گیری همزمان غلظت نیترات و عمق آب است.

پروفسور Jonghun Kam که رهبری این تحقیق را بر عهده داشت، توضیح داد: “مطالعه ما هم احتمالات و هم محدودیت های بکارگیری رباتیک بدون خدمه در تحقیقات محیط آبی را مشخص کرده است.” وی افزود: «پیش‌بینی می‌شود که این تحقیق چارچوبی راهنما برای توسعه نسل بعدی سیستم مدیریت منابع آب ملی کره، با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته مانند هواپیماهای بدون خدمه برای افزایش دقت پیش‌بینی و مدیریت بهینه آب، فراهم کند.»