В России создают прибор для поиска химикатов в овощах и фруктах: с карманным анализатором справится любой

Смертельное отравление

В начале сентябре всю Россию облетела новость — в Москве госпитализировали троих членов семьи. У девочки-подростка, матери и бабушки обнаружили симптомы острой интоксикации. Уже на следующий день 15-летняя пациентка и пожилая женщина скончались.

Предварительное заключение экспертов показало, что причина смерти — отравление химикатами. В теле погибших нашли следы нефтехимического сырья — этиленгликоля. Для человека это вещество смертельно опасно. Обычно он используется в промышленности и бытовых целях, попав в организм он приводит к смерти.

Позднее расследование показало, что накануне отравления пострадавшие ели арбуз, купленный в супермаркете. Роспотребнадзор обнаружил, что в магазине это вещество тонкой пленкой осело на кожуре ягоды. Считается, что этиленгликоль попал на продукты из-за нарушения правил дезинфекции помещения. В компании, которая отвечала за дезинфекцию, заявили, что не имеют отношения к отравлению семьи. Они уверяют, что убить человека тем количеством вещества, которая попала на арбуз, «невозможно».

Пока расследование продолжается, следствие изучает обстоятельства дела, а российские ученые пытаются придумать, как предотвратить такие случаи в будущем. Они продолжают работать над созданием карманного устройства, которое сможет определять наличие вредоносных химикатов на поверхности овощей, фруктов и не только.

Скрытая угроза

Болезни органов дыхания, сердечно-сосудистой системы, новообразования — это неполный перечень заболеваний, вызываемых агрохимикатами. При этом объемы их использования продолжают расти, и неудивительно: население Земли увеличивается, ресурсы почвы истощаются.

Наибольшей популярностью у производителей сельхозпродукции из России и стран ближнего зарубежья пользуются нитратные удобрения (соли азотной кислоты). Нитраты позволяют получать богатые урожаи даже на не слишком плодородных землях. Неумеренное использование удобрений приводит к тому, что в плодах растений накапливается избыточное количество нитратов. Чтобы их обнаружить, поставщики используют нитрат-тестеры или нитратометры. Этот прибор — своеобразная «мини-лаборатория», которая всего за несколько секунд покажет, можно ли употреблять продукты в пищу.

Нитратомеры бывают и с расширенным функционалом: в них может быть встроен измеритель жесткости воды или дозиметр для замера уровня радиации. Но есть проблема: с их помощью нельзя найти, например, следы средств для борьбы с насекомыми и вредителями. Да и другие яды, которые зачастую используются при обработке сельхозпродукции, они не обнаруживают. Их можно найти только в лаборатории постфактум. Как и в случае отравления с арбузами, для этого бывает уже слишком поздно.

Есть решение

Группа ученых университета ИТМО и Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе вместе с зарубежными экспертами создали уникальные сенсоры. Их особенность в том, что они позволяют в сжатые сроки — всего за несколько минут — обнаружить пестициды в овощах и фруктах. Статью с подробностями о новой разработке публикует научный журнал Nanoscale.

В устройстве есть специальные сенсоры, которые отвечают за обнаружение опасных веществ. Они представляют собой тонкие градиентные пленки, в основе которых — серебро. Чтобы материал стал высокочувствительным и приобрел нужную функциональность, ученые добавили к нему меламин. Это бесцветный материал, который широко используют в промышленности синтетического происхождения.

Как работает устройство?

Как объяснили ученые из ИТМО, использовать сенсоры очень просто. Кусочек специального материала кладут на фрукт, а после смачивают спиртом. Это позволяет перенести молекулы пестицидов на поверхность пленки. После этого образец помещают в специальный прибор — спектрометр. Это аналитический прибор, принцип работы которого основан на накоплении, обработке и анализе спектра излучения (он есть у каждого вещества). Получают этот спектр методом облучения образца и регистрации появляющейся флуоресценции или, иными словами, свечения. По тому, как меняется оптический отклик —длина, частота волн, интенсивность излучения — можно понять, есть ли на поверхности вредные компоненты.

Ученые сравнили, как хорошо их чувствительный материал справляется в сравнении с другими, классическими методами для поиска химикатов; авторский метод ИТМО оказался в разы быстрее, дешевле и мобильнее. Например, есть тест-полоски для определения количества пестицидов и других вредных химикатов в продуктах, но для них надо разрезать каждый фрукт и овощ. А нитратометры, которые тоже используются для поиска опасных и вредных веществ, отличаются узким спектром применения. Они распознают только нитраты.

Уникальность разработки

В других странах уже создают мобильные установки, которые пригодятся для анализа таких пленок. Несмотря на то, что они отличаются высокой чувствительностью, они стоят недешево, а еще каждое устройство «отвечает» за свое вещество. Цель ученых — создать его более универсальный, но при этом мобильный и бюджетный аналог. В идеале, отечественным прибором сможет пользоваться любой человек: для этого не нужна будет лаборатория и специальные навыки.

Сейчас авторы разработки заняты сбором базы данных различных патогенных веществ. В ходе работы ученые составляют специальный «паспорт» на каждый яд. Это нужно, чтобы устройство могло не только обнаружить, но и идентифицировать вредоносный химикат. После этого этапа разработчики будут готовы совершенствовать функционал самих сенсоров.

Пока ученые с помощью серебряных пластинок могут определять фунгициды. Это специальные химикаты для борьбы с грибковыми болезнями растений. В будущем прибор сможет находить и другие пестициды.

Когда функционал устройства усовершенствуют, он пригодится службам по контролю качества продукции магазина, отмечают в ИТМО. Особенно учитывая то, насколько быстро работает прибор. Кстати, сейчас на рынке нет прибора, который бы одинаково хорошо распознавал разные вещества. На данном этапе эксперты думают над тем, как сделать спектрометр мобильнее. Когда он окажется на рынке, это спасет жизни людей.