Rückstandsanalytik

Pestiziddatenbank im LIMS nutzen

Durch die Integration der Daten aus der europäischen Pestiziddatenbank im LIMS kann der Abgleich von Analyseergebnissen automatisiert erfolgen, wie der Autor im Folgenden beschreibt.

© gerasimov174/stock.adobe.com

Pflanzenschutzmittel sind in unserer Landwirtschaft nicht mehr wegzudenken. Doch übermäßiger oder falscher Einsatz dieser Mittel kann schwerwiegende Folgen nach sich ziehen für Mensch und Umwelt. Daher wurden Rückstandshöchstmengen in Lebensmitteln definiert, in welcher Menge ein Wirkstoff in einem Produkt noch vorhanden sein darf. Die Rückstandsanalytik ist daher ein wichtiger Markt für Servicelabore, und immer mehr Dienstleister spezialisieren sich auf diese Untersuchungen, national und international. Die Rückstandshöchstmengen für Pestizide sind von der Europäischen Gemeinschaft festgelegt worden. Seit 2018 gelten die harmonisierten EG-Höchstgehalte auch in Deutschland. Für Erzeuger von Lebensmitteln und Futtermitteln, für Importeure, Händler und Überwachungsbehörden bringt diese Vereinheitlichung einen Gewinn an Übersichtlichkeit und Rechtssicherheit. Neben den Höchstmengen sind dort auch die aktiven, also in der EG aktuell zugelassenen Substanzen hinterlegt. Derzeit sind mehr als 500 Pflanzenschutzmittel in der EU zugelassen (Stand Juli 2021). 

Produktgruppen und Datenbank
Die Höchstmengen unterscheiden sich dabei jedoch, abhängig davon, um welches Produkt es sich handelt. So hat zum Beispiel Safran einen höheren oberen Grenzwert als Erdbeeren. Dafür werden alle Produkte unterteilt und hierarchisch in Gruppen einsortiert. Zitronen, Limetten, Mandarinen und Co. gehören zur Gruppe der Zitrusfrüchte, welche wiederum der Gruppe Früchte untergeordnet sind. Viele Höchstmengen gelten übergreifend für alle Produkte, so gilt also ein Grenzwert in der Gruppe „Früchte“ automatisch auch für Zitronen, es sei denn, dort ist ein individueller Wert hinterlegt.

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Für die Überprüfung der gemessenen Laborwerte am Produkt hat die EG eine Online-Datenbank bereitgestellt, damit aktuell zugelassene Substanzen und die dazu gültigen Rückstandshöchstmengen im Produkt eingesehen werden können. Über ein Webportal kann der Anwender gezielt die Grenzwerte prüfen und gegen tatsächliche Werte abgleichen.

Abgleich einer Probe mit den Pestizid-Datenbank-Grenzwerten (Screenshot aus dem LIM-System). © dialog EDV Systementwicklung

Labore deutschlandweit führen diese Untersuchungen durch, da auch der Bedarf dafür stetig wächst. Bei hohem Probenaufkommen ist der Laborant dann einen Großteil seiner Arbeitszeit damit beschäftigt, die gemessenen Werte mit der EU-Pestiziddatenbank abzugleichen. Eine manuelle Pflege der Höchstmengen als Grenzwerte im eigenen Labor-Informations- und Management-System (LIMS), um die Überprüfung zu automatisieren, ist jedoch ein großer manueller Aufwand. Dazu müssen Anpassungen der Höchstmengen oder der aktiven Substanzen erkannt und eingepflegt werden. Sinnvoll wäre daher eine vollautomatische Synchronisation der EU-Datenbank mit dem lokalen LIMS.

Anbindung der Pestiziddatenbank an ein LIMS
In Zusammenarbeit mit Kunden haben wir daher eine Möglichkeit geschaffen, diese Daten automatisch abzugleichen. So ist es für den Anwender nur noch ein Knopfdruck, ob alle gemessenen Parameter den zugelassenen Rückstandshöchstmengen entsprechen. Damit ein Abgleich funktioniert, müssen die Daten jedoch maschinell ausgelesen werden können. Online stehen dafür zwei Formate zur Verfügung. Zum einen eine Excel-Tabelle mit den aktiven Substanzen und allen zugehörigen Informationen wie Zulassungsdatum, Kategorie und der Bezeichnung. Diese Liste wird regelmäßig aktualisiert - um zugelassene Mittel oder Zulassungen werden zurückgenommen.

Allerdings werden nicht alle Pestizide im Labor nachgewiesen. Oftmals beschränken sich Labore auf die gängigsten Pestizide und bieten konkret dafür Untersuchungen an. Das Laborsystem gleicht nun die EU-Datenbank dagegen ab, ob die Mittel noch zugelassen sind. Diese Schnittstelle erleichtert auch das Anlegen von entsprechenden Stammdaten, da alle wichtigen Daten direkt aus der Datenbank gelesen werden können.

Die von der EG definierten Höchstmengen werden in mehreren, strukturierten XML-Dateien bereitgestellt. Aus diesen Dateien werden über den Abgleich zwei wichtige Informationen ausgelesen:

  • Die Liste der Produktgruppen und der zugehörige, hierarchische Aufbau
  • Die Rückstandshöchstmenge je Produkt bzw. Produktgruppe

Der Abgleich kann regelmäßig wiederholt werden, so dass die Datenbank auf dem aktuellen Stand bleibt. Ist die Grundstruktur aber erst einmal angelegt, können auch Änderungen manuell vorgenommen werden.

Hierarchische Struktur der Produktgruppen aus der Pestizid-Datenbank (Screenshot aus dem System „diaLIMS“). © dialog EDV Systementwicklung

Grenzwerte und Grenzwertkataloge
Damit das richtige Verständnis bei den Anwendern entsteht, unterscheiden wir zwischen tatsächlichen Soll- und Grenzwerten und sogenannten Grenzwertkatalogen. Die EU-Pestiziddatenbank wird in einen Grenzwertkatalog gewandelt.

Soll- und Grenzwerte definieren kunden- oder produktspezifische Ober- bzw. Untergrenzen, diese sind unabhängig voneinander. Ist der Grenzwert eines Wertes überschritten, hat es keine Auswirkung auf andere Werte. Auch kann der Anwender selbst für seine Untersuchungszwecke andere Höchstgrenzen für bestimmte Mittel vorgeben, als es in der EU-Richtlinie vorgeschrieben ist.

Bei Grenzwertkatalogen ist es wichtig, dass alle enthaltenen Parameter, also nachgewiesene Wirkstoffe, gegen den gesamten Katalog abgeglichen werden. Es geht um die Gesamtheit der Rückstände aller Pflanzenschutzmittel für eine entsprechende Einschätzung. Per Knopfdruck prüft eine Logik die Probe gegen alle in der EU-Datenbank definierten und zugelassenen Pflanzenschutzmittel und prüft auf Überschreitungen der Rückstandshöchstmengen.

Dabei ist es egal, ob nur einer oder gleich mehrere Parameter die Grenzen überschreiten. Dem Anwender wird visualisiert, ob die Probe dem Katalog entspricht, also ob keine Verletzungen vorliegen. Diese Information wird im Prüfbericht automatisiert mit ausgegeben.

Messunsicherheiten
Zusätzlich kann die Überprüfung auch Messunsicherheiten berücksichtigen, um die Entscheidung des Laborsystems noch genauer zu bestimmen. Was wäre zum Beispiel, wenn der ermittelte Gehalt zwar innerhalb der von der EU definierten Grenzen liegt, allerdings unter Berücksichtigung der Messunsicherheit der Wert doch außerhalb des erlaubten Bereichs liegen könnte? Das LIMS könnte das ebenfalls mitberücksichtigen und einen entsprechenden Warnhinweis ausgeben. Auch der umgekehrte Fall wird dabei berücksichtigt, dass der Wert zwar außerhalb des zulässigen Bereichs liegt, aber unter Berücksichtigung der Messunsicherheit eventuell gültig sein könnte.

Alles in allem automatisiert diese Funktion den Abgleich mit der Datenbank und nimmt dem Laboranten viel Arbeit ab. Die Beurteilung und Einstufung der Ergebnisse obliegen weiterhin der Fachkraft. Auf Basis der vorliegenden Daten kann das Verfahren jedoch wesentlich beschleunigt werden und entlastet die Anwender von überflüssiger Arbeit und schafft Kapazitäten für andere Aufgaben. 

Weitere Anwendungsbereiche
Neben der einfachen Einstufung einer Probe, ob diese den von der EG festgelegten Kriterien entspricht, gibt es noch weitere Anwendungsfälle, die das Abgleichen von Proben gegen Grenzwertkataloge sinnvoll macht. So kann eine Probe gegen die Zuordnungsklassen der LAGA M 20 für die Verwertung von Bodenaushub in technischen Bauwerken abgeglichen werden oder auch gegen die Deponieklassen der Deponie-Verordnung (DepV). Im Unterschied zu den EG-Richtlinien geht es hierbei um gleich mehrere Kataloge, gegen die validiert wird. Das LIMS kann in diesem Fall direkt eine konkrete Einordnung in eine Klasse vornehmen und visualisieren und strukturiert im Prüfbericht darstellen.

Fazit
Durch die Integration der europäischen Pestiziddatenbank in das LIMS wird das manuelle Nachprüfen in Onlinequellen hinfällig. Der automatische Abgleich ermöglicht dem Fachpersonal, auf einen Blick zu erkennen, ob und wie hoch das untersuchte Produkt belastet ist und wie es einzustufen ist. Änderungen werden zeitnah eingespielt, so dass das System immer auf dem aktuellen Stand ist und der Anwender mehr Zeit hat für andere Aufgaben.

Generell werden Automatisierungen im Labor immer wichtiger. Dabei geht es nicht darum, Mitarbeiter einzusparen, sondern vielmehr die Mitarbeiter ihren Kompetenzen nach gezielter für die Aufgaben einzusetzen, die nicht automatisiert werden können.

AUTOR
Björn Rudolph

dialog EDV Systementwicklung GmbH, Hannover
Tel.: 0511/985940-10
E-Mail: info@dialog-edv.de
www.dialog-edv.de

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