1: contexte expérimental

L'ingrédient efficace dans l'herbicide de Nanda est un produit chimique appelé glyphosate, dans lequel le glyphosate, N - (phosphonométhyl), est une forme de sel de glycaminate d'isopropylamine. Cette forme de glyphosate est facile à manipuler et puissante. L'herbicide de Nanda moyen contient environ 2% de glyphosate, et lorsqu'il est utilisé, il est également dilué avec de l'eau.

Dans cette expérience, nous avons testé l'Absorbance de ces faibles concentrations de glyphosate et testé leurs limites de détection à l'aide de sondes immergées à champ optique variable de 10 mm et 5 mm de longueur de trajet optique, respectivement. Dans les mesures d'Absorbance, la longueur du trajet optique est inversement corrélée à la limite de détection, nous prévoyons donc qu'une longueur de trajet optique de 10 mm donnera des résultats plus précis et fiables. Nous avons utilisé une sonde de longueur de trajet optique de 5 mm pour vérifier si une longueur de trajet optique plus courte pouvait également détecter le glyphosate et si elle obtenait des résultats similaires à ceux d'une sonde de longueur de trajet optique de 10 mm.

2: construction du système spectral

Pour l'expérience, nous avons utilisé le spectromètre UV / visible de qualité scientifique avaspec - hero de la société avantes (Figure 1). Le spectromètre avaspec - Hero est basé sur une plate - forme optique compacte à haute sensibilité (longueur focale = 100 mm, ouverture numérique = 0,13) ainsi que sur un détecteur CCD rétroéclairé de 1024 × 58 pixels qui offre une sensibilité et une résolution élevées. Avaspec - hero utilise une carte as7010 avancée, qui comprend un convertisseur ad haute performance avec un rapport signal / bruit élevé et une plage dynamique, ainsi que des interfaces usb3.0 et Ethernet pour une communication haute vitesse. Comme cette expérience nécessite une sensibilité élevée dans la gamme ultraviolette, nous avons utilisé ce spectromètre.

Figure 1 système expérimental: spectromètre avaspec - hero, lampe au xénon pulsé haute puissance avalight - Xe et sonde immergée à champ optique variable

La source de lumière utilise une lampe au xénon pulsé avalight - Xe - HP qui se comporte très bien dans la région ultraviolette extrême et est reliée au spectromètre par une ligne de déclenchement de type Y. Il commence à fonctionner après avoir reçu le signal TTL du spectromètre pour s'assurer que le spectre n'est mesuré que lorsque la source fonctionne. Le nombre de flashs par mesure peut être réglé dans le logiciel avasoft pour éviter la saturation spectrale (un phénomène de saturation se produit lorsqu'un excès de lumière pénètre dans le spectromètre). Nous avons réglé le nombre de flashs à 3 dans l'expérience de longueur de trajet optique de 10 mm et à 2 dans l'expérience de longueur de trajet optique de 5 mm.

Figure 2: sonde immergée à distance optique variable pour une longueur de trajet optique de 10 mm

Le dernier composant du système expérimental est la sonde immergée à champ optique variable de la société avantes. Avantes propose à ses clients scientifiques et industriels des sondes immergées de longueur de trajet optique fixe ou variable (Figure 2), dont la modification peut être obtenue par dévissage et vissage de raccords en cuivre. Une longueur de trajet optique plus longue convient pour la mesure d'échantillons à faible concentration et une longueur de trajet optique plus courte convient pour la mesure d'échantillons à forte concentration. En effet, les distances plus longues permettent à plus de lumière d'entrer dans l'échantillon et une sonde d'une longueur de trajet optique de 10 mm convient mieux aux échantillons de concentration inférieure qu'une longueur de 5 mm.

3: le processus expérimental

Comme le montre la figure 3, le dosage recommandé pour la dilution de l'herbicide de Nanda est le suivant: 1,5 once (3 cuillères à soupe) d'herbicide de Nanda mélangé à 1 gallon d'eau, la concentration de l'échantillon d'herbicide de Nanda étant alors d'environ 1,2%. Les trois autres échantillons ont été dilués respectivement de 25%, 50% et 75% de plus que les concentrations recommandées, le poids du soluté restant inchangé. (cette concentration a été déterminée à partir de trois autres concentrations, qui étaient respectivement 25%, 50% et 75% plus diluées que la concentration recommandée.)

Figure 3 concentration et pourcentage de l'échantillon d'herbicide Nanda après dilution

Le solvant est de l'eau désionisée utilisée pour diluer une solution de Nonda à 2% de glyphosate, ce qui donne quatre concentrations d'échantillon de 1,2%, 0,88%, 0,59% et 0,29% (Figure 3). Les pourcentages de glyphosate dans ces quatre échantillons étaient de 0024%, 0018%, 0012% et 00058% (Figure 3). Les quatre échantillons après dilution sont représentés sur la figure 4.

Figure 4: solutions de 4 herbicides de Nanda à différentes concentrations après dilution

4: données expérimentales et résultats

Avant de tester l'échantillon, nous avons réglé le temps d'intégration du spectromètre à 30 MS et le nombre de flashs de la source avalight - Xe - HP à 3. Nous avons d'abord testé quatre échantillons en utilisant une longueur de trajet optique de 10 mm, nous avons choisi le mode d'Absorbance, en stockant d'abord le bruit sombre pour éliminer le bruit apporté par l'instrument, en prenant comme référence le solvant (eau désionisée). Les résultats des mesures d'Absorbance à l'aide d'une sonde de longueur de trajet optique de 10 mm sont présentés à la figure 5.

Figure 5: résultats des mesures d'Absorbance avec une sonde de longueur de trajet optique de 10 mm

Le pic d'Absorbance du glyphosate pur est d'environ 265 nm, tandis que le pic d'Absorbance du glyphosate dilué peut être situé à n'importe quelle longueur d'onde de 200 à 300 nm. Le pic que nous avons mesuré dans notre expérience était d'environ 200 nm et la forme spectrale était également cohérente avec les données spectrales d'autres chercheurs. Il a donc été démontré que l'utilisation d'une sonde d'une longueur de trajet optique de 10 mm permettait de mesurer très bien le glyphosate dans les solutions diluées des quatre herbicides de Nonda.

La deuxième expérience a utilisé une sonde de longueur de trajet optique de 5 mm, nous avons réglé le temps d'intégration du spectromètre à 20 MS, le nombre de flashs de la source avalight - Xe - HP est de 2, ce qui est fait pour éviter les situations de saturation, les résultats de mesure sont comme dans la Figure 6.

Figure 6: résultats des mesures d'Absorbance avec une sonde de longueur de trajet optique de 5 mm

5: discussion des résultats

Le spectre de mesure de la sonde de 5 mm est moins cohérent que celui de la sonde de 10 mm. La forme spectrale des échantillons 2 (violet, taux de dilution augmenté de 25%) et 4 (noir, taux de dilution augmenté de 75%) n'est pas la même que celle des deux autres échantillons. Et les raies d'Absorbance des échantillons 2 et 4 ne diminuent pas rapidement après avoir atteint un pic, mais ne diminuent pas vraiment. Ces résultats prouvent que les mesures de la sonde de 5 mm sont moins fiables que celles de la sonde de 10 mm. Cela correspond à notre hypothèse initiale: puisque les quatre échantillons sont suffisamment dilués, une sonde de 10 mm de distance optique peut donner de meilleurs résultats de mesure. Les figures suivantes (7, 8, 9 et 10) comparent les résultats des tests effectués avec une sonde de 10 mm et une sonde de 5 mm pour chaque échantillon. On peut voir que les résultats de mesure sont plus précis avec une sonde de portée optique de 5 mm utilisant une sonde de portée optique de 10 mm. La figure (11) est un résumé de tous les résultats spectraux de cette expérience.

Figure 7: mesure de la solution de concentration appropriée à l'aide d'une sonde à distance optique de 5 mm / 10 mm

Figure 8: mesure de la solution avec une dilution augmentée de 25% à l'aide d'une sonde de portée optique de 5 mm / 10 mm

Figure 9: mesure de la solution avec une dilution augmentée de 50% à l'aide d'une sonde de portée optique de 5 mm / 10 mm

Figure 10: mesure de la solution avec une dilution augmentée de 75% à l'aide d'une sonde à distance optique de 5 mm / 10 mm

Figure 11: tous les résultats mesurés avec une sonde de portée optique de 5 mm / 10 mm

6: Conclusion

Comme prévu, une sonde immergée à rayon optique variable de 10 mm de rayon optique permet de mieux identifier les pics d'Absorbance du glyphosate. La sonde de 5 mm peut également détecter le signal du glyphosate, mais la forme spectrale n'est pas aussi uniforme que celle de la sonde de 10 mm. Ces quatre échantillons hautement dilués ont tous démontré de meilleurs résultats expérimentaux sur de longues longueurs de trajet optique. Si notre conjecture est correcte, une sonde de 5 mm peut fournir de meilleurs résultats expérimentaux si la concentration de l'échantillon est considérablement augmentée dans une autre expérience.

Cette expérience a prouvé que la sonde immergée à champ optique variable peut être adaptée aux mesures d'Absorbance d'échantillons à faible concentration et peut couvrir une large gamme de concentrations. Cette expérience montre bien que lorsque les concentrations des échantillons testés sont différentes, les différents trajets optiques fournis par les sondes immergées à champ optique variable donnent de meilleurs résultats.