Технологические решения для выявления пестицидов – анализ рынка и текущие индустриальные вызовы

Пестициды играют значимую роль в современной сельскохозяйственной практике, помогая защитить урожай от вредителей и болезней. Однако их использование вызывает серьезные опасения по поводу безопасности пищи, здоровья человека и окружающей среды. В условиях растущей потребности в безопасных продуктах питания, надежно обнаруживать пестициды в различных матрицах становится критически важным. Анализ рынка и вызовов этой индустрии демонстрирует как значительные успехи, так и сложные препятствия на пути к безопасному и устойчивому сельскому хозяйству.

Мировой рынок технологий, позволяющих обнаруживать остатки пестицидов в продуктах питания и сельском хозяйстве, переживает стремительный рост. Ожидается, что в период с 2023 по 2032 год среднегодовой темп роста составит 5,2%, а к 2032 году объем рынка достигнет 4,8 млрд долларов. Эти технологии приобретают все большее значение для защиты здоровья человека и окружающей среды от вредных химических веществ.

В России существует обеспокоенность по поводу чрезмерного количества пестицидов в продуктах питания и массовой гибели пчел.

Учитывая эту проблему, мы провели исследование по:

• международный рынок технологий борьбы с пестицидами;

• новые методы обнаружения вредных химических веществ в России;

• почему фермеры могут не доверять результатам лабораторных исследований;

• способы снижения риска попадания остатков пестицидов в сельскохозяйственную продукцию и защиты опылителей.

Мировой рынок этих технологий расширяется

Крайне важно продолжать инвестировать в исследования и разработки, чтобы обеспечить безопасность наших продуктов питания и окружающей среды. Во всем мире растет спрос на технологии борьбы с вредителями в сельском хозяйстве, что обусловлено несколькими факторами. Одной из основных причин этого является растущее внимание к экологической устойчивости во многих странах, а также сокращение использования вредных химических веществ. Потребители все больше осознают важность чистых и безопасных продуктов питания, что приводит к росту спроса на "зеленые" продукты.

Еще одним фактором, способствующим росту рынка устройств для обнаружения пестицидов, является растущий спрос на эти технологии в отраслях, отличных от сельского хозяйства. Пестициды в настоящее время используются в различных отраслях промышленности, таких как фармацевтика и косметика, где необходимо контролировать их присутствие. Были разработаны новые методы обнаружения остатков пестицидов, которые способствовали росту отрасли.

Устройства, обнаруживающие пестициды

Они играют решающую роль в обеспечении безопасности пищевых продуктов и защите опылителей. Они помогают фермерам и потребителям принимать обоснованные решения о качестве своей продукции, предоставляя точную информацию о наличии пестицидов. В настоящее время наибольшим спросом пользуются устройства, способные обнаруживать несколько активных веществ одновременно. На долю этих приборов приходится 23% продаж на рынке, поскольку они экономят время и деньги по сравнению с тестированием каждого пестицида в отдельности. Они могут обнаруживать даже небольшое количество пестицидов в различных образцах, включая продукты питания и почву, что делает их незаменимым инструментом для обеспечения безопасности пищевых продуктов.

Решения для мгновенного обнаружения определенных соединений пользуются популярностью и занимают около 18% рынка.

Растет спрос на портативные детекторы остатков пестицидов, которые позволяют полевым инспекторам получать быстрые результаты, устраняя необходимость в транспортировке образцов в лабораторию. Эти детекторы часто имеют удобные интерфейсы, которые могут быть подключены к смартфонам или планшетам для управления данными.

Стационарные анализаторы пестицидов также пользуются большим спросом, поскольку они являются более сложными приборами, обычно используемыми в лабораторных условиях. Эти устройства обеспечивают точный и всесторонний анализ активных веществ в неводостойких образцах. Недавние разработки в области технологии настольного анализа пестицидов привели к ряду улучшений, включая автоматизацию, увеличение производительности при отборе проб большего объема, расширенные аналитические возможности и повышенную чувствительность. Эти усовершенствования направлены на минимизацию ошибок и ускорение анализа остатков пестицидов.

Тенденции в области автоматизации анализа остатков пестицидов включают интеграцию детекторов с роботизированными процессами, автоматизацию подготовки образцов и использование передового программного обеспечения для анализа данных. Эти технологии способствуют минимизации ошибок и ускорению процесса анализа.

Технологии, используемые для обнаружения остатков пестицидов

Для обнаружения остатков пестицидов используются различные методы такие как газовая, жидкостная, тонкослойная хроматография (TLC), масс-спектрометрия (MS), электроаналитические методы, электрохимические датчики, химические сенсоры, биосенсоры, спектроскопические методы, спектрофотометрические методы, иммуноферментный анализ (EIAs) и многое другое.

Развитие технологий в настоящее время позволяет проводить анализ пестицидов без повреждения образцов, например, с помощью инфракрасной спектроскопии и тестирования на месте.

Разработка технологии обнаружения остатков пестицидов в России

За прошедший год российские ученые создали несколько новых методов идентификации веществ, вызывающих D.V. HCZR.

В феврале 2024 года эксперты представили два метода количественного анализа содержания глифосата и аминометилфосфоновой кислоты (АМПК) в растительном сырье и образцах окружающей среды, таких как почва, поверхностные и грунтовые воды. Эти методы позволяют определять содержание этих веществ без необходимости предварительной дериватизации, тем самым сокращая затраты и время, необходимые для проведения анализа.

Кроме того, в ответ на запрос Россельхознадзора Федеральный центр охраны здоровья животных (ФГБУ "ВНИИЗЖ") разработал методику определения содержания остаточных количеств пестицидов в овощах, фруктах, зелени, частях растений, сухофруктах, ягодах и специях с использованием методов хромато-масс-спектрометрии.

Эта разработка позволяет обнаруживать более 700 различных активных ингредиентов в пестицидах и обеспечивает надежные результаты для измерения их остаточного содержания в растениях и пчелах в полевых условиях.

Это особенно важно в случаях гибели насекомых, поскольку вовлеченным сторонам может быть сложно установить прямую связь между использованием пестицидов и инцидентом. В таких случаях также может быть сложно определить ответственную сторону.

Газохроматографическая система «Хроматек - Кристалл 5000», оснащенная масс-спектрометрическим детектором, может помочь повысить качество работы при анализе остаточного количества пестицидов в зерне и продуктах его переработки.

В устройство загружена библиотека всех известных на данный момент пестицидов. Эксперты используют систему для сравнения данных, которые они собирают по образцам зерна и продуктов его переработки, с характеристиками веществ, хранящимися в программном обеспечении для хроматограмм. Это позволяет им точно классифицировать пестициды на основе их молекулярной массы.

Программное обеспечение сравнивает молекулярную массу анализируемого вещества с "библиотекой" известных спектров. Если в зерне или продуктах переработки обнаруживается какое-либо превышение установленных норм содержания пестицидов, это можно отследить с помощью графиков, отображаемых на экране компьютера.

Было отмечено, что технические характеристики нового российского газового хроматографа из Йошкар-Олы не уступают мировым аналогам. Однако сообщения о разработках наших ученых не вызвали особого энтузиазма у фермеров. Многие люди скептически отнеслись к этой новости, но причина их скептицизма остается неизвестной.

Гибель пчел как индикатор проблем отечественных методик определения пестицидов

Одним из возможных объяснений такого отсутствия энтузиазма является недавний инцидент с пчелами, которые часто используются в качестве индикатора проблем с отечественными методами обнаружения пестицидов. К сожалению, пестициды часто становятся причиной массовой гибели пчел в России. Недавно в Алтайском крае произошел случай, который привлек большое внимание общественности. Пчеловоды обратились в региональный филиал Центра оценки качества зерна с просьбой провести лабораторные исследования для выявления пестицида, ответственного за гибель пчел.

Эксперты центра проанализировали 11 образцов частей тела пчел и обнаружили, что в них содержится популярный инсектицид фипронил. Количество этого вещества в организме пчел колебалось от 0,045 до 0,130 миллиграммов на килограмм. Это же вещество также было обнаружено в растительном материале злаков, пшеницы, подсолнечника и цветущих сорняков, собранных на полях рядом с пасекой. Содержание фипронила в этих образцах варьировалось от 0,005 до 0,007 миллиграмма на килограмм. Однако в образце частей растений рапса было обнаружено более высокое содержание фипронила - 0,346 миллиграмма на килограмм.

Несмотря на эту информацию, не все случаи гибели пчел имеют однозначные последствия для всех вовлеченных сторон. Фермеры и пчеловоды часто оказываются в суде, оспаривая значительные суммы компенсации. Они не всегда получают четкие ответы относительно содержания активных веществ в растительных остатках или пчелиных телах.

Пчеловоды против аграриев: что показывает практика судебных разбирательств?

Пчеловоды, пострадавшие от массовых отравлений, добиваются справедливости и хотят установить источник своих потерь. Однако установление истины в таких случаях может быть сложной задачей. Юрист, специализирующийся в этой области, обсуждал этот вопрос.

Что касается судебной практики, юрист выразил скептицизм по отношению к лабораториям, проведя эксперимент с неожиданными результатами. Образцы были взяты с рапсового поля и отправлены одновременно в Омский референтный центр и другие лаборатории. Только некоторые лаборатории обнаружили фипронил в образцах семян рапса, что указывает на проблемы с методами обнаружения, качеством оборудования и опытом наших специалистов.

Фермеры, которым регулярно требуется анализ остатков пестицидов, также выражают обеспокоенность по поводу точности результатов анализов. Ученые определили источник повышенной токсичности пестицидов.

Ученые обнаружили причину повышения токсичности пестицидов

Недавнее исследование российских ученых под названием "Анализ ингибирования ферментов для оценки влияния компонентов рецептуры на действие коммерческих пестицидных составов" может дать некоторое представление об этих проблемах. Разработан новый метод оценки токсичности коммерческих пестицидов, который учитывает влияние различных добавок на свойства препарата. Исследователи полагают, что этот подход будет полезен государственным регулирующим органам в их усилиях по обеспечению безопасности использования пестицидов.

Исследователи подчеркивают важность оценки рисков, связанных с использованием пестицидов, и используют анализ ингибирования ферментов как удобный и быстрый инструмент для изучения их воздействия на молекулярном уровне. В ходе исследования был изучен вклад конкретных ингредиентов в коммерческие составы пестицидов в их токсикологические свойства, проанализировано влияние семи активных ингредиентов и десяти составов на различные ферментные анализы.

Результаты показали, что инертные ингредиенты, такие как растворители и другие вспомогательные вещества, могут значительно усиливать ингибирующее действие пестицидов, затрудняя контроль за их использованием. Различные анализы, проведенные в предыдущих исследованиях, четко продемонстрировали разницу между активными ингредиентами (AI) и компонентами (AFI) в рецептурах пестицидов. Гербицидные, фунгицидные и инсектицидные препараты могут быть более токсичными, чем их отдельные активные ингредиенты.

Поскольку растворители и вспомогательные вещества могут значительно повышать общую токсичность пестицида. Это было продемонстрировано на примере гербицида, содержащего циклоксидим, который показал, что токсичность в основном обусловлена присутствием растворителей и других компонентов, а не только активного ингредиента.

Данные исследования фунгицида, содержащего азоксистробин, свидетельствуют о том, что токсичность для пчел в первую очередь обусловлена этоксилированным спиртом, а не самим азоксистробином. Обширный систематический обзор исследований показал, что более чем в половине из них уровень токсичности пестицидных составов был выше, чем только в их активных ингредиентах. Соединения могут изменять свои токсические свойства и реактивность по мере того, как они перемещаются по трофическим путям, что делает их более опасными для организмов, не являющихся мишенями.

Косвенное влияние компонентов рецептуры на токсичность наблюдалось у различных организмов, включая ракообразных, светящиеся бактерии, зеленые микроводоросли, обыкновенных лягушек, кольчатых червей и брюхоногих моллюсков.

Следовательно, разумно предположить, что гибель насекомых может быть вызвана не только д.в. ХСЗР, но и другими ингредиентами современных средств защиты растений.

Как снизить риски загрязнения сельхозпродукции пестицидами и уберечь пчел?

Важной задачей остается снижение риска загрязнения сельскохозяйственной продукции пестицидами и защита пчел. Одним из наиболее эффективных способов снижения загрязнения является соблюдение правил использования пестицидов и приобретение продукции у проверенных поставщиков.

В настоящее время в России разрешено использование нескольких неоникотиноидных пестицидов, включая:

• ацетамиприд;

• имидаклоприд;

• клотианидин;

• тиаклоприд;

• тиаметоксам;

• абамектин;

• диметоат.

Их можно применять для обработки сельскохозяйственных культур перед цветением.

Пчеловодам и сельскохозяйственным компаниям важно работать сообща, чтобы минимизировать риски, связанные с пестицидами, и создать более благоприятную среду для пчел. Сотрудничая, мы можем обеспечить безопасное снабжение продуктами питания и защитить важную роль пчел в нашей экосистеме.

Проблемы есть, но технологии не стоят на месте

Однако на внутреннем рынке существуют проблемы, связанные с технологией обнаружения пестицидов. Наши ученые выявили некоторые проблемы, связанные с возможностью выявления пестицидов как в окружающей среде, так и в продуктах питания. Это связано с такими сложностями, как необходимость в высококачественной подготовке образцов, устаревшие методы и оборудование. Кроме того, ощущается нехватка специалистов в этой области.

Однако в последнее время эксперты разрабатывают новые технологии и оборудование для лабораторий, в том числе несколько новых методов обнаружения пестицидов. Эти инновации направлены на повышение эффективности работы регулирующих органов и решение некоторых из упомянутых выше проблем.