В мире наблюдается взрывной рост рынка технологий обнаружения остатков пестицидов в пищевом и сельскохозяйственном секторах. Ожидается, что с 2023 по 2032 год среднегодовой рост мирового рынка детекторов пестицидов составит 5,2% и к 2032 году достигнет 4,8 миллиарда долларов по данным платформы CustomMarketinSights. Причем, важность подобного рода лабораторных услуг возрастает с каждым днем.
Эти аналитические инструменты очень важны для защиты здоровья людей и окружающей среды от опасного воздействия остатков ХСЗР, в том числе и у нас, в России, где нередкими являются случаи превышения остаточных доз пестицидов в продуктах питания, а также наблюдаются случаи массовой гибели пчел.
Учитывая актуальность темы, мы постарались выяснить:
- В каких направления движется международный рынок технологий контроля пестицидов?
- Какие новые методики обнаружения остатков д.в. СЗР появились в России?
- Почему аграрии не доверяют данным наших лабораторий?
- Как снизить риски превышения остатков пестицидов в сельхозпродукции и защитить опылителей?
Мировой рынок технологий обнаружения пестицидов растет
В глобальном масштабе рынок технологий контроля пестицидов в сельхозпродукции растет по ряду причин. Среди них повышенное внимание к экологической безопасности в большинстве стран мира и снижение использования ХСЗР. Потребители сосредоточенны на своем здоровье и употреблении «чистой» пищи, они хотят быть уверены в качестве и безопасности продуктов питания.
Расширение сфер востребованности технологий контроля пестицидов тоже способствует росту рынка. Сегодня они нужны не только в АПК, но и в фармацевтике, косметологии и других областях. Появился и ряд новых методик обнаружения остатков пестицидов, что тоже способствует развитию этого направления.
Приборы для обнаружения остатков пестицидов
Наибольшим спросом сейчас пользуются приборы, которые позволяют находить сразу несколько действующих веществ пестицидов. Они занимают 23% среди всех продаваемых на рынке. Их использование экономит время и деньги по сравнению с тестированием на каждый пестицид в отдельности. Также такое оборудование помогает обнаружить даже небольшие дозировки пестицидов в различных образцах, включая продукты питания и почву.
Решения для мгновенного обнаружения д.в. ХСЗР также популярны и занимают примерно 18% рынка.
Возрастает спрос на переносные и портативные детекторы остатков пестицидов, котрые обеспечивают удобство для полевых инспекторов, предлагая быстрые результаты без необходимости транспортировки образцов в лабораторию. Часто они оснащены удобными интерфейсами и могут интегрироваться со смартфонами или планшетами для управления данными.
Стационарные детекторы пестицидов также очень востребованы. Как правило, это более сложные приборы, используемые в лабораторных условиях, которые обеспечивают точный и всесторонний анализ остатков действующих веществ СЗР. Последние тенденции в области настольных детекторов включают автоматизацию рабочего процесса, более высокую пропускную способность для размещения больших объемов проб, усовершенствование аналитических возможностей и повышенную чувствительность.
Последние тенденции автоматизации включают интеграцию в процесс робототехники, автоматизацию подготовки проб и программное обеспечение для анализа данных. Эти усовершенствования направлены на сокращение ошибок и увеличение скорости анализа остатков пестицидов.
Технологии, используемые для обнаружения остатков пестицидов
Что касается методов выявления остатков пестицидов, то используются различные подходы. В том числе, газовая, жидкостная и тонкослойная хроматографии, масс-спектрометрия, электроаналитический метод, электрохимические датчики, химические и биосенсоры, спектроскопические методы, спектрофотометрия, иммуноферментный абсорбирующий анализ и другое.
Развитие технологий позволяет в настоящее время проводить анализ на пестициды без повреждения образцов, в том числе методом инфракрасной спектроскопии и тестировать образцы на месте.
Прогноз развития мирового рынка технологий обнаружения пестицидов
Также аналитики CustomMarketinSights представили прогноз развития рынка технологии на будущие десять лет по странам:
- США 4.60%,
- Германия 4.50%,
- Китай 6.20%,
- Индия 7.40%.
В Соединенных Штатах ожидается среднегодовой рост на 4,60% до 2034 года. Компании обеспокоены тем, что на них подадут в суд или обвинят в проблемах со здоровьем, вызванных пестицидами. Чтобы защитить себя, они используют более совершенные технологии обнаружения пестицидов. Использование новых технологий, помощь на государственном уровне и продажа продукции за рубеж буду способствовать росту рынка в США.
В Европе нормативные акты также становятся все более жесткими, что требует применения усовершенствованных детекторов для обеспечения соответствия требованиям.
В Азиатско-Тихоокеанском регионе заметной тенденцией является быстрое внедрение детекторов остатков пестицидов в странах с формирующейся рыночной экономикой. Сельскохозяйственный сектор в таких странах, как Китай и Индия модернизируется, а фермеры все больше уделяют внимание качеству выращенной продукции.
Кроме того, наблюдается рост исследований и разработок по созданию экономически эффективных и удобных в использовании детекторов, адаптированных к потребностям азиатских рынков.
ТОП-5 лидеров рынка технологий обнаружения остатков пестицидов
Рынок детекторов остатков пестицидов высококонкурентный, работает большое количество производителей и розничных продавцов по всему миру. Крупнейшие игроки нрынка:
- Thermo Fisher Scientific Inc,
- Agilent Technologies Inc,
- PerkinElmer Inc,
- Shimadzu Corporation,
- Waters Corporation.
Компании-новички а мировом рынке – стартапы AgroScout и Pesticide Data предлагают недорогие детекторы с возможностью развертывания в полевых условиях и платформы анализа данных, позволяющие фермерам получить доступ к передовому тестированию.
Крупнейший игрок на мировой рынке детекторов – американская компания Thermo Fisher Scientific – производитель научного оборудования, приборов, расходных материалов, услуг и программного обеспечения для обнаружения различных веществ. Штаб-квартира расположена в городе Уолтем, США. В списке мировых предприятий-гигантов она занимает 120-е место по размеру выручки (данные Forbes Global за 2022 год).
Лидеры мирового рынка выполняют тестирование для крупных заказчиков, имеют разветвленную дистрибьюторскую сеть и необходимую техническую базу, а также инвестируют значительные средства в исследования и разработки, создавая высокочувствительные детекторы.
Работа компании направлена не только на сферу сельского хозяйства и выявление остатков ХСЗР. Thermo Fisher Scientific выполняет заказы для горнодобывающих, металлоплавильных, энергетических предприятий. В портфеле производителей также есть решения для анализа клеток и культур, экспрессии генов, редактирования генома, секвенирования и многого другого.
Развитие технологий обнаружения остатков пестицидов в России
Технологии обнаружения остатков пестицидов в России также активно развиваются. За последний год отечественные ученые разработали и представили ряд новых методов выявления д.в. ХСЗР.
В феврале 2024 года специалисты ФГБУ «ВГНКИ» презентовали две методики количественного определения глифосата и аминометилфосфоновой кислоты (АМФК) в сырье растительного происхождения и объектах окружающей среды: почве и почвогрунтах, поверхностных и подземных водах. Они позволяют определять эти соединения без их предварительной дериватизации, что снижает затраты и время на анализ образца.
Кроме этого, по инициативе Россельхознадзора Федеральным центром охраны здоровья животных (ФГБУ «ВНИИЗЖ») разработана методика измерений пестицидов в овощах, фруктах, зеленой массе, вегетативных частях растений, сухофруктах, ягодах и специях хромато-масс-спектрометрическими методами.
Разработка позволяет определять более 700 действующих веществ пестицидов и получать достоверные результаты при измерении их остаточного содержания в растениях на поле и в подморе пчел.
В случае наступления гибели насекомых это особенно важно, поскольку часто пострадавшая сторона испытывает трудности при доказательстве причинно-следственной связи с конкретным случаем применения пестицидов и установлении виновного лица.
Новое оборудование пополнило также лабораторию Тамбовского филиала ФГБУ «Центр оценки качества зерна». Газовый хроматограф «Хроматек – Кристалл 5000» в комплекте с масс-спектрометрическим детектором способен повысить качество работы по исследованию остаточного количества пестицидов в зерне и продуктах его переработки.
«Если раньше специалисты лаборатории могли на «старом» приборе определить всего 20 видов пестицидов, то новое оборудование позволит выявлять 500 наименований веществ, а за один анализ можно определить до 100 видов пестицидов», – отметили в Центре.
В прибор загружена электронная библиотека всех известных на сегодняшний день пестицидов. Данные, которые получают специалисты при исследовании зерна и продуктов его переработки, сопоставляются или идентифицируются с заложенными в ПО хроматографа характеристиками веществ, что позволяет по молекулярной массе точно классифицировать пестицид.
Программа сопоставляет исследованную молекулярную массу остаточного вещества с «библиотечным» спектром. Превышение установленных норм по содержанию остаточных пестицидов в зерне и продуктах его переработки прослеживаются по выстроенным графикам на мониторе компьютера.
«Принцип действия комплекса основан на применении методов газо-адсорбционной хроматографии в изотермическом режиме, режиме линейного программирования температуры колонок и методов масс-спектрометрии», – уточнил Александр Вервекин, главный специалист испытательной лаборатории Тамбовского филиала ФГБУ Центр оценки качества зерна.
Отмечается, что характеристики нового газового хроматографа российского производства (Йошкар-Ола) не уступают мировым аналогам. Однако публикации о разработках наших ученых не вызвали особого энтузиазма у аграриев. Более того, многие скептически отнеслись к этим новостям. В чем причина их недоверия?
Гибель пчел как индикатор проблем отечественных методик определения пестицидов
К сожалению, пестициды нередко становятся причиной массовой гибели пчел в России. Один из последних случаев произошел в Алтайском крае и имел большой общественный резонанс. Пчеловоды обратились в региональный филиал «Центра оценки качества зерна», чтобы с помощью лабораторных исследований определить, применение какого пестицида стало причиной гибели насекомых.
Специалисты центра исследовали 11 проб подмора пчел и установили, что в тельцах насекомых содержится популярный инсектицид фипронил в количестве 0,045 – 0,130 мг/кг. Этот же препарат был выявлен в пробах зеленой массы злаков, пшеницы, подсолнечника и цветущих сорняков, взятых на соседних с пасекой полях – 0,005…0,007 мг/кг, а в пробе вегетативных частей рапса было выявлено гораздо большее остаточное количество пестицида – 0,346 мг/кг.
Однако не все истории с гибелью пчел имеют внятный финал для их участников. Часто фермеры и пчеловоды выясняют отношения в суде, речь идет о значительных суммах компенсаций, но далеко не всегда бывает получен четкий ответ на вопрос о содержании в растительных остатках или тельцах пчел действующих веществ ХСЗР.
Пчеловоды против аграриев: что показывает практика судебных разбирательств?
Пчеловоды, пострадавшие от массового отравления пчел, конечно же, надеются найти справедливость, а также быстро определить виновника гибели пчел. Но на практике выяснить правду не так легко. Вот что сообщил юрист, специализирующийся на таких делах.
Владислав Силаков из Омской области рассказал о трехлетнем опыте взыскания ущерба, причиненного пчеловодам в результате ненадлежащего использования пестицидов. В среднем такие судебные разбирательства идут два года, пишут «Коммерческие вести».
«В случае отравления пчел вся ответственность по сбору доказательной базы и финансовые расходы лягут на пчеловодов. По проведению товароведческих, исследовательских экспертиз расходы тоже будете нести они. Сельхозпроизводители навстречу вам не пойдут, компенсировать в добровольном порядке ваши суммы никто не будет, а будут наняты юристы, причем, не самые худшие, для защиты сельхозпроизводителей. Вы можете столкнуться с подачей на вас жалоб в контрольные органы – налоговую инспекцию, прокуратуру и прочие», – сказал он.
Говоря о судебной практике, юрист отметил, что не совсем доверяет лабораториям, поскольку провел эксперимент, который дал неприятные результаты. С одного поля рапса отобрали несколько проб, которые одновременно отправили в Омский референтный центр и несколько других лабораторий. И только некоторые из них обнаружили в рапсе фипронил, что свидетельствует о проблемах с методиками обнаружения, качеством приборов и уровнем квалификации наших специалистов.
Аграрии, которым часто тоже необходим такой анализ, тоже говорят о недостоверности результатов экспертизы на наличие остатков пестицидов.
Ученые обнаружили причину повышения токсичности пестицидов
Некоторым оправданием такого разочарования может послужить недавнее исследование российских ученых «Анализ на основе ингибирования ферментов для оценки вклада компонентов рецептуры в действие коммерческих пестицидных составов». В Сибирском федеральном университете разработали новый метод оценки токсичности коммерческих пестицидов. По словам учёных, методика учитывает влияние добавок на свойства препарата и будет полезна в работе государственных регулирующих органов.
Исследователи отмечают, что оценка рисков, связанных с использованием пестицидов, является высокоприоритетной задачей. Анализ на основе ингибирования ферментов используется в этом исследовании как удобный и быстрый инструмент для изучения действия пестицидов на молекулярном уровне. Вклад формул в токсикологические свойства пестицидных составов был изучен путем анализа влияния 7 активных ингредиентов пестицидов и 10 коммерческих составов на их основе на функционирование широкого спектра систем ферментного анализа.
«Проверка новых составов на токсичность проводится без учёта добавочных соединений, дополняющих действующее вещество в коммерческой формуле того или иного пестицида. Такие добавки способны резко повышать биологическую активность и опасность пестицида для живых организмов», – подчеркивают учёные.
Результаты исследования демонстрируют, что «инертные» ингредиенты могут значительно усиливать ингибирующий эффект пестицидных составов; следовательно, их использование следует контролировать более строго. Различные анализы, проведенные в ряде исследований, убедительно продемонстрировали разницу между действием только активных ингредиентов (AIA) и компонентов пестицидных составов (AIF). Гербицидные, фунгицидные и инсектицидные составы могут быть более токсичными, чем их активные ингредиенты.
Например, растворители и добавленные вспомогательные вещества в значительной степени способствовали токсическому действию гербицидной композиции Focus® Ultra (с циклоксидимом в качестве активного ингредиента) на амфибий. Данные, представленные в исследовании Строу и Брауна, свидетельствуют о том, что токсичность фунгицида Амистар® (с азоксистробином в качестве активного ингредиента) для пчел в основном вызвана этоксилатами спирта.
Обширный систематический обзор, проведенный Nagy et al, показывает, что более чем в 50% исследований, проанализированных авторами, сообщалось о более высоких уровнях токсичности пестицидных составов по сравнению с их активными ингредиентами.
Составы потенциально способны изменять свои собственные токсические свойства и реакционную способность по мере продвижения по трофическим путям, становясь еще более опасными для организмов, не являющихся мишенью.
«Некоторые данные свидетельствуют о том, что поверхностно-активные и вспомогательные вещества способствуют увеличению цитотоксичности пестицидных составов за счет повышения биодоступности активных ингредиентов. Кроме того, защитные вещества – компоненты, добавляемые для защиты сельскохозяйственных культур от токсического действия гербицидов, – способны восстанавливать превращения в гербицидоподобные продукты, или оказывать собственное токсическое действие, например, изменяя активность ферментов окислительного стресса в водных организмах», – утверждается в исследовании.
Косвенный вклад компонентов рецептур в токсичность был показан для ракообразных D. magna, светящейся бактерии P. leiognathi, зеленой микроводоросли P. subcapitata, обыкновенной лягушки R. temporaria, кольчатого червя E. albidus и брюхоногого моллюска H. бугорчатый.
Таким образом моно предположить, что причиной гибели насекомых могут быть не только д.в. ХСЗР, но и другие ингредиенты составов современных препаратов для защиты растений.
Как снизить риски загрязнения сельхозпродукции пестицидами и уберечь пчел?
Одним из важных способов минимизации загрязнения пестицидами сельскохозяйственных земель является соблюдение регламента их применения, а также покупка разрешенных препаратов у надежных поставщиков.
Как рассказали специалисты Алтайского филиала ФГБУ «Центр оценки качества зерна», сейчас в России допускается использование неоникотиноидов первого класса опасности для пчел, включая:
- ацетамиприд,
- имидаклоприд,
- клотианидин,
- тиаклоприд,
- тиаметоксам,
- абамектин,
- диметоат.
Эти вещества могут применяться на сельхозкультурах до начала фазы цветения растений.
«Когда агрохимикаты, относящиеся к первому классу опасности для пчел, используются в строго определенном порядке и с соблюдением всех правил, они не оказывают вредного воздействия на насекомых и их продукты».
Также важно, чтобы пчеловоды активно взаимодействовали с аграрными компаниями и различными организациями для минимизации опасностей от пестицидов и создания условий, благоприятных для насекомых.
Проблемы есть, но технологии не стоят на месте
Что касается проблем отечественного рынка технологий обнаружения пестицидов, то наши ученые отмечают, что существует проблема контроля по определению пестицидов в окружающей среде и продуктах питания. Сложность их осуществления связана с необходимостью проведения качественной пробоподготовки, устаревшими методиками и приборами, нехваткой специалистов.
В последнее время наметились тенденции развития технологий и технического переоснащения лабораторий. Специалисты разработали ряд новых методик обнаружения пестицидов. Будем надеяться, что это позволит повысить эффективность работы наших контролирующих учреждений.
Светлана ДАРЕНСКИХ, Алина МАТЫЦИНА, «ГлавАгроном»