พาราควอทอิเลคโตรเคมิคัลเซนเซอร์ โดยใช้บิสมัสสกรีนพรินท์อิเลคโทรดและเทคนิคเชิงเคมีไฟฟ้า

การเกษตรของประเทศไทย ในหลายปีที่ผ่านมา มีความต้องการเพิ่มผลผลิตทางการเกษตรมากขึ้น มีการปลูกพืชเชิงเดี่ยวที่เป็นพืชเศษฐกิจ เช่น ข้าว ข้าวโพด อ้อย ปาล์ม มันสำปะหลัง และยางพารา เป็นต้น  ทำให้ต้องมีการปรับปรุงดิน และการเตรียมหน้าดิน โดยการใช้สารเคมีบางชนิด อาทิเช่น การใช้สารกำจัดวัชพืชและแมลงก่อนทำเพาะปลูก  รวมถึงขณะเก็บเกี่ยวผลผลิตทางการเกษตร   ในปริมาณที่เกินมาตรฐาน  ทำให้ระบบนิเวศมีการเปลี่ยนแปลง ขาดความสมดุลย์ของแมลงและแหล่งเพาะปลูก ส่งผลต่อการใช้สารเคมีหลากหลายชนิด เพื่อการกำจัดแมลงและวัชพืชจนเกินความจำเป็น มีรายงานผลกระทบจากการใช้สารเคมีกำจัดวัชพืช ในพื้นที่การเกษตรและแหล่งน้ำธรรมชาติในบริเวณใกล้เคียง การประเมินความเสี่ยงต่อการได้รับผลกระทบต่อการใช้สารเคมีดังกล่าว มีผลต่อสิ่งแวดล้อม  สำหรับในประเทศไทยมีการจำกัดค่าระดับความเข้มข้นไม่เกินมาตราฐานคุณภาพน้ำที่ 0.2 ไมโครกรัมต่อลิตรโดยประมาณ และในตัวอย่างดินของประเทศไทยยังไม่ระบุระดับเกินมาตรฐานชัดเจน แต่ไม่ควรเกิน 1 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมโดยประมาณ ในปัจจุบันมีการควบคุมปริมาณการใช้สารเคมีกำจัดวัชพืชบางชนิด เช่นพาราควอท ที่ห้ามตกค้างในพืช สูงสุดไม่เกิน 0.02 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม

ดังนั้นควรมีการเฝ้าระวังการใช้สารเคมีอันตรายที่เป็นพิษ ในการทดลองนี้ เห็นความสำคัญของการเฝ้าระวังสารกำจัดวัชพืชที่ไม่เจาะจง ชนิดของวัชพืช จนมีการปนเปื้อนเข้าไปในข้าว  พบว่าพื้นที่เพาะปลูกข้าวมีถึง 53 เปอร์เซ็นต์ต่อพื้นที่เพาะปลูกในประเทศไทย นอกนั้นเป็นพื้นที่เพาะปลูกพืชเศษฐกิจและพืชชนิดอื่นๆ รวมเป็น 47 เปอร์เซ็นต์ ทำให้การตรวจวัดเฝ้าระวังมีการเก็บตัวอย่างในปริมาณมาก เพื่อมาตรวจวัดสารหลากหลายชนิด โครงการนี้คาดหวังว่า จะได้เซนเซอร์วัดสารกำจัดวัชพืชชนิดพาราควอท ที่มีความไวเหมาะสมกับการวัดในระดับค่ามาตรฐานที่อยู่ในช่วง LD50 ของพาราควอทเท่ากับ 3-5 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมน้ำหนักตัวของมนุษย์  นอกจากนี้คาดว่าจะได้เซนเซอร์ ที่สามารถคัดเลือกสารพาราควอทได้โดยการใช้ ตัวดูดซับ (sorbent) ที่เป็นอนุภาคนาโนคอมโพสิตของ เหล็กออกไซด์นาโนคอมโพสิต ด้วยสมบัติของ p-p interaction,  hydrophobic interaction, electrostatic interaction

 เป็นต้น การพัฒนานี้จะช่วยส่งเสริมการจัดการระบบการเฝ้าระวังสารเคมีอันตรายแบบออนไลน์ (online reports) ในแหล่งน้ำหรือในดิน ที่มีการเพาะปลูกพืชที่ใช้สารเคมีเกินความจำเป็นได้ทันที โดยเซนเซอร์ที่สำเร็จจะสามารถต่อยอด  ไปเป็นอุปกรณ์ตรวจวัดที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ส่งสัญญานอินเทอร์เน็ทแบบต่างๆได้  เช่น สมานท์โฟน (smart phone) หรือ ระบบ IoTs ที่สามารถเก็บข้อมูลจำนวนมาก เพื่อมาจัดการด้านสิ่งแวดล้อมได้ในอนาคต สำหรับเป้าหมายการศึกษาวิจัยนี้ ได้แบ่งเป็น 2 ส่วนใหญ่ๆคือ โครงการวิจัยย่อยที่ 1 เป็นการทดสอบตัวอย่างพาราควอท ด้วยบิสมัสสกรีนพรินท์อิเลคโทรด (Bi-SPCE) ที่ทำการวัดด้วยเทคนิค stripping analysis คาดว่าจะให้ผลด้านความไวในการที่ดีกว่าการใช้คาร์บอนสกรีนพรินท์แบบธรรมดาโครงการวิจัยย่อยที่ 2 การสังเคราะห์และวิเคราะห์อนุภาคเหล็กออกไซด์นาโนคอมโพสิต เป็นตัวดูดซับพาราควอท เพื่อใช้เป็นตัวคัดเลือกสารพาราควอท ในตัวอย่างสารพาราควอทที่สกัดได้จากดิน แล้วจึงทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันด้วยศักย์ไฟฟ้า ที่เรียกว่า เทคนิค anodic stripping analysis จะส่งผลต่อค่า ความไว ช่วงการใช้งานและความเข้มข้นต่ำสุดที่สามารถวัดได้