Uciążliwość zapachowa/Olfaktometria inżynierska/Olfaktometria dynamiczna

Olfaktometria dynamiczna

Zasady olfaktometrii dynamicznej

W Europie pomiary olfaktometryczne są wykonywane zgodnie z normą EN 13725:2003 (PN-EN 13725:2007). Wynikiem pomiaru jest stężenie zapachowe, liczbowo równe wartości stopnia rozcieńczenia (z uwzględnieniem rozcieńczenia wstępnego, zob. pobieranie próbek), po którym jest osiągany zespołowy próg wyczuwalności zapachu. W normie określono wymagania stawiane urządzeniom do rozcieńczania strumienia badanego gazu strumieniem czystego powietrza (olfaktometrom i urządzeniom do wstępnego rozcieńczania w czasie pobierania próbek) oraz osobom oceniającym zapach (zespół). Opisano przebieg pomiarów i sposób opracowania wyników .

Sprawność laboratorium olfaktometrycznego (jakość sprzętu, sensoryczna sprawność zespołu i poprawność procedur) jest oceniana w czasie wewnątrz- i międzylaboratoryjnych badań biegłości. Określa się powtarzalność wewnątrzlaboratoryjną i dokładność pomiarów (w odniesieniu do europejskiego odoranta odniesienia – n-butanolu) oraz zgodność wyników oznaczeń stężenia różnych odorantów z wartością oczekiwaną, za jaką uznano średnią z wyników uzyskiwanych w ramach „testu okrężnego” (ring-testu) w różnych laboratoriach, ubiegających się o certyfikat (zob. Dokładność olfaktometrii dynamicznej).

Olfaktometry dynamiczne

Olfaktometr TO7 – ZUT w Szczecinie

Stanowiska oceniających przy olfaktometrach serii TO są wyposażone w przycisk TAK/NIE i przyciski umożliwiające skalowanie intensywności zapachu i jakości hedonicznej

Olfaktometr dynamiczny to urządzenie stosowane do mieszania strumienia badanego gazu strumieniem bezwonnego powietrza, umożliwiające otrzymywanie serii rozcieńczeń i ich prezentowanie osobom oceniającym . Wymagana jest wysoka precyzja rozcieńczeń. Typowy jest zakres pomiarowy od 10 ou_E/m³ do 10⁷ ou_E/m³ (z uwzględnieniem wstępnego rozcieńczenia). Ustalono, że strumień prezentowany oceniającym nie może być mniejszy niż 20 dm³/min, co zapobiega wdychaniu przez oceniających powietrza spoza strugi. Określono takie liniowe prędkości wypływu, aby percepcji zapachu nie zakłócały wrażenia z receptorów temperatury (uczucie chłodu).

W olfaktometrach wytwarzane są „serie rozcieńczeń” badanego gazu. Seria jest tworzona przez rozcieńczanie próbki w różnym stopniu (Z), przy czym wartości Z stanowią szereg geometryczny, np. 1280, 640, 320, 160, 80, ... (szereg o kroku 2). Stosowanie szeregów geometrycznych wiąże się z logarytmicznym charakterem zależności intensywności zapachu od stężenia odorantów (zob. Prawo Webera-Fechnera). Różnice między intensywnościami zapachu kolejnych próbek serii, w której stężenia tworzą szereg geometryczny, są takie same (skala liniowa).

Próbki serii rozcieńczeń mogą być prezentowane uczestnikom ocen w różnej kolejności, np. losowo lub „sekwencyjnie w górę”, czyli kolejno, rozpoczynając od najbardziej rozcieńczonych. Zgodnie z normą w każdej serii muszą się znajdować „ślepe próby” (prezentacja powietrza odniesienia zamiast próbki, co najmniej 20% wszystkich prezentacji w serii).

Różne typy olfaktometrów umożliwiają wykonywanie jednego lub kilku różnych testów sensorycznych. Olfaktometr TO7 (Ecoma 1997) umożliwia wykonywanie testów „tak/nie” (metoda limitów). Oceniający porównują zapach próbki z zapachem powietrza odniesienia, sygnalizując „tak”, gdy czują różnicę. Nowsze olfaktometry dynamiczne umożliwiają – dodatkowo – wykonywanie różnych testów różnicowych (kilka wylotów gazu przy jednym stanowisku). Zadaniem oceniających może być wskazanie wylotu, z którego – w danej chwili – wypływa strumień z odorantami, np.:

• jednego z dwóch prezentowanych („test parzysty”),
• jednego z trzech prezentowanych („test trójkątowy”),
• dwóch z pięciu prezentowanych (test „dwa z pięciu”).

Na rynku są dostępne olfaktometry jednostanowiskowe i kilkustanowiskowe – umożliwiające równoczesną prezentację serii rozcieńczeń dwóm, czterem, sześciu lub ośmiu osobom. Różnice konstrukcyjne dotyczą również zakresu pomiarowego, możliwości automatycznej kalibracji itp .

Zespół

Zgodnie z PN-EN 13725:2007 stężenie zapachowe jest równe jednej europejskiej jednostce zapachowej (c_od,th = 1 ou_E/m³, próg wyczuwalności), jeżeli prawdopodobieństwo, że zapach wyczują członkowie zespołu, wynosi 0,5. Zespół, to co najmniej 4-osobowa grupa ludzi o podobnym węchu. Do zespołów są przyjmowani oceniający, którzy spełniają kryteria selekcji.

Selekcję oceniających przeprowadza się na podstawie sprawności węchu (testy psychofizyczne). Po wstępnym przeszkoleniu (co najmniej jeden próbny pomiar przy olfaktometrze) gromadzi się 10–20 oszacowań wartości indywidualnego progu wyczuwalności zapachu n-butanolu (ITE_n-butanol, Individual Threshold Estimate). Badania progu muszą być wykonywane podczas co najmniej trzech sesji pomiarowych, w różnych dniach, z co najmniej jednodniową przerwą między sesjami.

Oceniający może zostać członkiem zespołu, jeżeli zgromadzony zbiór wartości ITE_n-butanol (wyrażonych w jednostkach stężenia masowego) spełnia następujące kryteria:

1. antylogarytm z odchylenia standardowego s_ITE, obliczonego z log ITE, jest mniejszy niż 2,3 (ITE [jednostki stęż. mas.]),
2. średnia geometryczna wartości ITE_n-butanol mieści się między 0,5-krotną a 2-krotną wartością odniesienia (EROM):

– European Reference Odour Mass, EROM/m³ = 123 µg/m³;

– zakres dla średniej z wyników pomiarów ITE: 62 µg/m³ do 246 µg/m³, czyli od 0,020 µmol/mol do 0,080 µmol/mol (20–80 ppb).

Węch członków zespołu danego laboratorium jest badany systematycznie, a wyniki pomiarów są archiwizowane. W olfaktometrycznych badaniach próbek środowiskowych lub przemysłowych mogą uczestniczyć tylko te osoby, które uzyskały – w czasie ostatnich 10–20 pomiarów ITE_n-butanol – zbiór wartości zgodny z kryteriami selekcji (zob. Dokładność olfaktometrii dynamicznej).

Pomiar stężenia zapachowego

W definicji pomiaru stężenia zapachowego, wykonywanego zgodnie z normą PN-EN 13725:2007, wykorzystuje się pojęcia:

• seria rozcieńczeń – komplet próbek ocenianych węchem, sporządzanych w taki sposób, że są zachowane stałe ilorazy rozcieńczeń i stężeń między kolejnymi próbkami serii (geometryczny szereg rozcieńczeń Z i stężeń c_od); zgodnie z PN-EN 13725 strumień badanego gazu jest rozcieńczany w różnym stopniu strumieniem czystego powietrza (rozcieńczanie dynamiczne),
• krok rozcieńczeń – iloraz geometrycznego szeregu rozcieńczeń badanej próbki (najczęściej 2),
• prezentacja – przedstawienie do oceny sensorycznej jednego elementu serii rozcieńczeń (rozcieńczonej próbki, „rozcieńczenia”) jednemu członkowi zespołu,
• seria prezentacji – przedstawienie do oceny jednego rozcieńczenia wszystkim członkom zespołu,
• cykl – przedstawienie do oceny całej serii rozcieńczeń wszystkim członkom zespołu,
• pomiar – dwa lub więcej cykli.

Jeden pomiar składa się z co najmniej dwóch cykli, które często są poprzedzane cyklem próbnym, nie uwzględnianym w czasie obliczania stężenia zapachowego (wyniku pomiaru).

Oceny zapachu może wykonywać zespół 4-osobowy. W takim przypadku pomiar jest ważny, jeżeli w każdym cyklu opinie wszystkich oceniających są wystarczająco zgodne. Miarą zgodności – ocenianej w czasie wstecznej weryfikacji wyników pomiaru – jest stosunek pojedynczych wartości Z_ITE do średniej geometrycznej z wszystkich zgromadzonych danych. Jeżeli uczestnik pomiaru co najmniej raz wskazał Z_ITE co najmniej pięciokrotnie większe lub pięciokrotnie mniejsze od średniej, jego wszystkie wyniki są odrzucane i pomiar jest nieważny.

Jeżeli pomiar wykonuje większy zespół, opinie osób nie spełniających kryterium wstecznej weryfikacji są odrzucane kolejno – rozpoczynając od osoby, która wskazała Z_ITE najbardziej różniące się od średniej. Po ponownym obliczeniu średniej (dla zmniejszonego zespołu) ponawia się obliczenia stosunków Z_ITE/Z_ITE,śr. i – w razie potrzeby – odrzuca się dane kolejnego uczestnika pomiaru. Pomiar jest uznawany za ważny, jeżeli po niezbędnej liczbie etapów wstecznej weryfikacji pozostanie zbiór zgodnych odpowiedzi, udzielonych przez co najmniej 4 członków zespołu.

Celem wstecznej weryfikacji jest uniknięcie błędów pomiarów, związanych ze:

• zróżnicowaniem wrażliwości węchu w populacji – procedura selekcji do zespołów nie obejmuje badań indywidualnych wrażliwości węchu kandydatów na różne rodzaje zapachów (poza zapachem n-butanolu); występowanie nadwrażliwości lub za małej wrażliwości członka zespołu na zapach badanej próbki ujawnia się dopiero w czasie pomiarów,
• wahaniami wrażliwości węchu członków zespołu – węch oceniających, którzy spełniają wszystkie kryteria selekcji w warunkach kontroli laboratoryjnych poprzedzających sesję pomiarową, może zawodzić w czasie trwania tej sesji (np. względy zdrowotne, wpływ czynników psychofizjologicznych).

Raport z pomiaru wykonywanego metodą TAK/NIE zawiera zestawienie informacji o tym, w czasie których prezentacji członkowie zespołu sygnalizowali „Czuję” (Z_tak). Przykład zamieszczony w tabelkach dotyczy prezentacji serii rozcieńczeń Z = 1280, 640, 320, ... czterem członkom zespołu (P1, P2, P3, P4) w czasie czterech cykli.

Cykl 1

Rozcieńczenie Z	P1	P2	P3	P4
1280	nie	nie	nie	nie
640	nie	nie	nie	nie
320	tak	tak	nie	nie
ZERO	nie	nie	nie	nie
160	tak	tak	tak	nie
80	tak	tak	tak	tak
ZERO	nie	nie	nie	nie
40	tak	tak	tak	tak

Cykl 2

Rozcieńczenie Z	P1	P2	P3	P4
1280	nie	nie	nie	nie
640	tak	tak	tak	nie
ZERO	nie	nie	nie	nie
ZERO	nie	nie	nie	nie
320	tak	tak	tak	tak
160	tak	tak	tak	tak
80	tak	tak	tak	tak
40	tak	tak	tak	tak

Cykl 3

Rozcieńczenie Z	P1	P2	P3	P4
1280	nie	nie	nie	nie
640	nie	nie	nie	nie
320	tak	tak	nie	tak
ZERO	nie	nie	nie	nie
160	tak	tak	tak	nie
80	tak	tak	tak	tak
ZERO	nie	nie	nie	nie
40	tak	tak	tak	tak

Cykl 4

Rozcieńczenie Z	P1	P2	P3	P4
1280	nie	nie	nie	nie
ZERO	nie	nie	nie	nie
640	tak	tak	nie	nie
320	nie	tak	nie	nie
160	tak	tak	tak	nie
ZERO	nie	nie	nie	nie
80	tak	tak	tak	tak
40	tak	tak	tak	tak

Dla każdego z uczestników można obliczyć cztery wartości Z_ITE, czyli rozcieńczenia odpowiadające osiągnięciu progu wyczuwalności zapachu w każdym cyklu. Wartości te są obliczane jako średnie geometryczne z najmniejszego spośród Z_nie i największego z Z_tak, po którym następuje kolejne Z_tak. Dla pierwszego z cykli wynoszą one:

Wyniki cyklu 1

Stanowisko	Znie	Ztak	ZITE
P1	640	320	453
P2	640	320	453
P3	320	160	226
P4	160	80	113

Wyniki cyklu 2

Stanowisko	Znie	Ztak	ZITE
P1	1280	640	905
P2	1280	640	905
P3	1280	640	905
P4	640	320	453

Wyniki cyklu 3

Stanowisko	Znie	Ztak	ZITE
P1	640	320	453
P2	640	320	453
P3	320	160	226
P4	160	80	113

Wyniki cyklu 4

Stanowisko	Znie	Ztak	ZITE
P1	1280	640	905
P2	1280	640	905
P3	320	160	226
P4	160	80	113

Wynik całego pomiaru jest obliczany na podstawie wartości Z_ITE wyznaczonych we wszystkich cyklach. Z całego zbioru tych wartości odrzuca się dane uzyskane od osób:

• które sygnalizowały „tak” w czasie prezentacji „ślepej próby” (częściej niż dopuszcza to norma),
• których Z_ITE było pięciokrotnie większe lub mniejsze od średniej z wszystkich danych (wsteczna weryfikacja wyników).

Pomiar jest ważny, jeżeli co najmniej cztery osoby nie kwalifikują się do odrzucenia. W przypadku, przedstawionym dla przykładu:

• nikt nie sygnalizował „tak” przy prezentacji ślepej próby
• średnia geometryczna z wszystkich wartości Z_ITE wynosi 380,
• żadna z uzyskanych wartości Z_ITE nie jest mniejsza od 380/5=76 ani większa od 380*5=1900.

Oznacza to, że pomiar jest ważny, a jego wynikiem jest stężenie zapachowe c_od = 380 ou_E/m³.

Czy znasz odpowiedzi?

Z	640	320	160	80	40	20	10	5
odpowiedź	nie	nie	nie	nie	nie	tak	tak	tak

• Jaką wartość ma indywidualne oszacowanie progu wyczuwalności zapachu związku A (ITE_A), jeżeli osoba oceniająca udzieliła następujących odpowiedzi w czasie ocen zapachu serii rozcieńczeń próbki, zawierającej 100 μgA/m³:

Obliczenia i odpowiedź
ITEA jest równe ilorazowi stężenia A przez średnią geometryczną z sąsiednich wartości rozcieńczenia Z, przy których udzielono odpowiedzi „tak” i „nie”: – średnia geometryczna: (40 * 20)0,5 = 28,3 – ITEA = 100/28,3 = 3,5 μgA/m³

---

Z	640	320	160	80	40	0	20	10	5
odpowiedź	nie	nie	nie	nie	tak	nie	nie	tak	tak

• Jaką wartość ma indywidualne oszacowanie progu wyczuwalności zapachu związku B (ITE_B), jeżeli osoba oceniająca udzieliła następujących odpowiedzi w czasie ocen zapachu serii rozcieńczeń próbki, zawierającej 250 μgB/m³:

Obliczenia i odpowiedź
ITEB jest równe ilorazowi stężenia A przez średnią geometryczną z: – pierwszej z dwóch sąsiadujących wartości rozcieńczenia Z, przy których udzielono odpowiedzi „tak”,czyli Ztak = 10 – poprzedzającej ją wartości Znie = 20 Obliczenia: – średnia geometryczna: (20 * 10)0,5 = 14,14 – ITEB = 250/14,14 = 17,7 μgB/m³

---

ITEn-butanol

102

115

25

78

30

77

26

76

105

76

• Czy kandydat do zespołu olfaktometrycznego spełnia kryteria selekcji, jeżeli zgromadzono zamieszczony obok zbiór wyników oznaczeń ITE_n-butanol?

Obliczenia i odpowiedź

Obliczamy średnią geometryczną ze zgromadzonych wartości ITE, logarytmy tych wartości, odchylenie standardowe dla zbioru logarytmów i antylogarytm. ITEn-butanol 102 115 25 78 30 77 26 76 105 76 średnia geometryczna: 61 μg/m³ log ITEn-butanol 2,009 2,061 1,398 1,892 1,477 1,886 1,415 1,881 2,021 1,881 odchylenie std: SD = 0,263; antylogarytm: 10SD = 100,263 = 1,834 Kandydat spełnia kryterium dotyczące zakresu wahań wrażliwości węchu (100,263 = 1,834 < 2,3), ale jest zbyt wrażliwy na zapach wzorca (wartość średnia ITEn-butanol < 62 μg/m³).

---

ZITE	P1	P2	P3	P4	P5	P6
cykl 1	905	453	113	453	453	405
cykl 2	453	226	57	905	113	905
cykl 3	226	453	453	226	226	405
cykl 4	226	453	113	57	226	905
cykl 5	453	226	28	113	226	405

• Jaki jest wynik hipotetycznego pomiaru olfaktometrycznego, którego bezpośrednim rezultatem jest załączony zbiór 30. wartości Z_ITE (sześć osób*pięć cykli)?

Obliczenia i odpowiedź

W pierwszym etapie opracowywania wyników pomiaru obliczamy: – średnią geometryczną z wszystkich wartości ZITE, która wynosi ZITE,śr = 269, – ilorazy ZITE/ZITE,śr (zob. – dolna część tabelki), które powinny się mieścić w zakresie: 0,2 ≤ ZITE/ZITE,śr ≤ 5,0. Stwierdzamy, że oceniający P3 wskazał w cyklu 5 wartość ZITE ponad pięciokrotnie mniejszą od średniej (iloraz 0,11) i wszystkie jego wyniki należy wykluczyć ze zbioru. W drugim etapie obliczeń, po wykluczeniu danych zawartych w kolumnie P3: – obliczamy kolejną średnią geometryczną, która wynosi ZITE,śr = 329 – powtarzamy sprawdzenie, czy ilorazy ZITE/ZITE,śr mieszczą się w dopuszczalnym zakresie. Stwierdzamy, że kryterium nie spełnia oceniający P4 (iloraz 0,17 w cyklu 5), którego wszystkie wyniki usuwamy ze zbioru. W trzecim etapie obliczeń, po wykluczeniu danych zawartych w kolumnie P4: – obliczamy kolejną średnią geometryczną, która wynosi ZITE,śr = 361 – powtarzamy sprawdzenie, czy ilorazy ZITE/ZITE,śr mieszczą się w dopuszczalnym zakresie. Stwierdzamy, że kryterium wstecznej weryfikacji spełniają wszyscy nieodrzuceni członkowie zespołu. Oznacza to, że: ZITE,śr = cod = 361 ouE/m³.

ZITE	P1	P2	P3	P4	P5	P6	ZITE,śr.	ZITE	P1	P2	P4	P5	P6	ZITE,śr.	ZITE	P1	P2	P5	P6	ZITE,śr.
cykl 1	905	453	113	453	453	405		cykl 1	905	453	905	453	905		cykl 1	905	453	453	905
cykl 2	453	226	57	905	113	905		cykl 2	453	453	453	226	905		cykl 2	453	453	226	905
cykl 3	226	453	453	226	226	405		cykl 3	453	453	226	226	405		cykl 3	453	453	226	405
cykl 4	226	453	113	57	226	905		cykl 4	226	226	113	226	405		cykl 4	226	226	226	405
cykl 5	453	226	28	113	226	405		cykl 5	226	226	57	113	405		cykl 5	226	226	113	405
ZITE,śr.	394	343	98	227	226	559	269	ZITE,śr.	394	343	227	226	559	329	ZITE,śr.	394	343	226	559	361
ZITE/ZITE,śr	P1	P2	P3	P4	P5	P6		ZITE/ZITE,śr.	P1	P2	P4	P5	P6		ZITE/ZITE,śr.	P1	P2	P5	P6
cykl 1	3,36	1,68	0,42	1,68	1,68	1,50		cykl 1	2,75	1,38	2,75	1,38	2,75		cykl 1	2,75	1,38	1,38	2,75
cykl 2	1,68	0,84	0,21	3,36	0,42	3,36		cykl 2	1,38	1,38	1,38	0,69	2,75		cykl 2	1,38	1,38	0,69	2,75
cykl 3	0,84	1,68	1,68	0,84	0,84	1,50		cykl 3	1,38	1,38	0,69	0,69	1,23		cykl 3	1,38	1,38	0,69	1,23
cykl 4	0,84	1,68	0,42	0,21	0,84	3,36		cykl 4	0,69	0,69	0,34	0,69	1,23		cykl 4	0,69	0,69	0,69	1,23
cykl 5	1,68	0,84	0,10	0,42	0,84	1,50		cykl 5	0,69	0,69	0,17	0,34	1,23		cykl 5	0,69	0,69	0,34	1,23

Uwaga:

Zgodnie z PN-EN 13725 zamiast zastosowanego tu ilorazu Z_ITE/Z_ITE,śr., mniejszego lub większego od jedności, stosuje się symbol ΔZ. Parametr ΔZ oblicza się dzieląc większą z obu porównywanych wartości przez mniejszą i przypisując wynikom otrzymanym dla Z_ITE ≤ Z_ITE,śr. znak minus.

Zobacz też – zestawienie najważniejszych pojęć

• Zestawienie najważniejszych pojęć

Przypisy

---

Powrót do spisu treści