跳到主要內容
第1795期
2024-10-04

【記者何依庭報導】在現代農工業的發展下,環境水體中普遍存在除草劑與毒化物污染問題。目前就讀國立台灣大學生物機電工程學系碩士班的陸品丞,大學時期在國立嘉義大學生物機電工程學系助理教授龔毅指導下,以浮萍結合光電系統,研發基於浮萍的光學生物感測器,能檢測到更低的除草劑劑量。這項研究登上國際生物感測領域排名第一的期刊《Biosensors and Bioelectronics》(Impact factor 10.7)。

這項系統僅需使用LED燈、浮萍培養皿與萬能電表監測太陽能板的電壓、電流與功率,降低操作難度。 圖/陸品丞提供

這項系統僅需使用LED燈、浮萍培養皿與萬能電表監測太陽能板的電壓、電流與功率,降低操作難度。 圖/陸品丞提供

「農田水池常會受到除草劑的汙染,但專業檢測儀器較昂貴,所以想開發簡單且有效的生物感測器。」陸品丞提及,過往使用自動監測分析系統(Scanalyzer)檢驗水中毒物時,需要投入數十萬美金(約新台幣318萬以上),但此研究成本降低至10美元(約新台幣318元以下),且在第2天就能檢測出最低極限值,分別為10 ppm 和1 ppm,相較需高度仰賴手動檢驗,在第7天測出36.4 ppm與34.0 ppm的國際標準方法,不僅顯著提升效率,也突破過去對除草劑劑量的檢驗極限。

基於浮萍的光學生物感測器在48小時內就能取得草甘膦與草銨膦的檢測結果,顯著提升效率。 圖/陸品丞提供

基於浮萍的光學生物感測器在48小時內就能取得草甘膦與草銨膦的檢測結果,顯著提升效率。 圖/陸品丞提供

這項系統利用LED燈模擬自然光照條件,將太陽能板置於水體底部,使用萬能電表監測太陽能板的電壓、電流與功率。當浮萍未受到除草劑抑制時,將正常生長在水體上並遮蔽上方光源,導致太陽能板無法接收充足光線,萬用電表監測到的數值進而降低。陸品丞表示,除了浮萍遮蓋的面積大小外,葉片因為失綠、變白與黃化造成透明,也會導致太陽能板吸收更多光線,提高萬用電表測量到的數值。

將浮萍生長抑制機制結合光機電系統,利用LED燈、浮萍和太陽能板打造,使用萬能電表即時顯示偵測的太陽能板數值。 圖/陸品丞提供

將浮萍生長抑制機制結合光機電系統,利用LED燈、浮萍和太陽能板打造,使用萬能電表即時顯示偵測的太陽能板數值。 圖/陸品丞提供

台北市翡翠水庫管理局操作科操作股長徐硯庭表示,實務上評估水質優養化,以即時監測數值為初步判斷依據,但因數值易受藻類品種與數量影響,需搭配其他採檢方式。嘉義養殖漁業生產區發展協會執行長陳泓碩說明,目前養殖漁業需要更精確且低成本的水質檢測手段,有些漁民負擔不起昂貴的水質監測設備。此外,室外水池容易因有機物和生物膜附著影響檢測準確率。因此新技術的價格與準確率是優先考慮的重點。

比較此項研究與過去分析方式,不僅大幅降低資金與時間成本,並在更短的時間內取得更低的檢測結果。

比較此項研究與過去分析方式,不僅大幅降低資金與時間成本,並在更短的時間內取得更低的檢測結果。

雖然此次研究提高檢測效率,不過陸品丞在論文中提到,兩種除草劑的作用機制不同,對抑制浮萍生長有速度上的差異,考慮化學物質對植物生長的影響是應用時需注意的問題。談到未來發展方向,陸品丞説:「一點點的氨氮毒物就會讓水中生物死亡,而藻類過度生長則會使水質優養化。」他認為養殖漁業與水壩有即時監測水體污染的需求,日後也想繼續研究檢驗水中氨氮毒物與水質優養化的領域。

陸品丞在嘉大龔毅助理教授指導下,論文登上國際生物感測領域排名第一的期刊《Biosensors and Bioelectronics》。 圖/嘉大秘書室公關組提供

陸品丞在嘉大龔毅助理教授指導下,論文登上國際生物感測領域排名第一的期刊《Biosensors and Bioelectronics》。 圖/嘉大秘書室公關組提供

置頂