Uciążliwość zapachowa/Instrumentalne pomiary zapachu

Instrumentalne pomiary zapachu

Analiza instrumentalna

Instrumentalne pomiary zapachu w istotny sposób różnią się instrumentalnych pomiarów chemicznych. Instrumentalna analiza chemiczna polega na pomiarach fizycznych lub fizykochemicznych właściwości badanych substancji. Podstawą analizy jakościowej jest oznaczanie liczbowych wartości, które są charakterystyczne dla badanych substancji (np. długości fal absorbowanego światła), a podstawą analizy ilościowej – zależności określonej właściwości fizycznej od stężenia substancji (np. prawo Lamberta-Beera – podstawa spektrofotometrii). Popularne są np. różne techniki analizy spektroskopowej (emisyjnej, absorpcyjnej, fluorescencyjnej), elektrochemicznej (potencjometrycznej, konduktometrycznej, polarograficznej) . W czasie instrumentalnej analizy gazów przemysłowych jest powszechnie stosowana chromatografia gazowa, umożliwiająca korzystanie z czujników nieselektywnych (składniki próbki są rozdzielane w kolumnie GC przed wejściem gazu do detektora). Badania zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego lub powietrza wnętrz wykonuje się z użyciem rozmaitych czujników, selektywnie reagujących na obecność poszczególnych związków, np. zanieczyszczeń szkodliwych dla zdrowia.

Możliwości instrumentalnego monitorowania zapachu

Stosowanie analizy instrumentalnej w czasie monitorowania zapachu powietrza i gazów odlotowych jest wciąż sporadyczne, ponieważ nie jest spełniony podstawowy warunek – nie jest znany zbiór fizykochemicznych właściwości mieszaniny zanieczyszczeń powietrza, które powinny być rejestrowane jako cechy skorelowane z rodzajem i intensywnością zapachu. Konstrukcja urządzeń nazywanych elektronicznymi nosami (i analogicznych) jest wzorowana na biologicznym analizatorze węchowym, w którym może zachodzić równoczesne pobudzenie kilkuset zróżnicowanych czujników, nie w pełni selektywnych. Informacje o pobudzeniu każdego z nich są równocześnie przekazywane do opuszki węchowej, a następnie do hipokampa i kory węchowej.

Dzięki temu człowiek wykonuje „analizę jakościową”:

– ocenia hedoniczną jakość wrażenia,

– identyfikuje ok. 10 tys. zapachów, które wcześniej zarejestrował w pamięci.

Równocześnie określa intensywność zapachu, co jest odpowiednikiem analizy ilościowej (zobacz – Prawa psychofizyczne).

Podejmowane są próby zastąpienia impulsów nerwowych odbieranych z neuronów nabłonka węchowego zbiorem danych – nie zawsze równocześnie gromadzonych – pochodzących z wielu różnych czujników. Wyższe piętra analizatora węchowego zastępują programy komputerowe, umożliwiające wykonywanie statystycznych analiz podobieństwa dużych zbiorów danych (porównywanie próbki z wzorcami). Na tym etapie stosuje się często sztuczne sieci neuronowe (NN). Trening NN jest wykonywany:

– z udziałem ludzi opisujących cechy odczuwanego zapachu (rodzaj, siła, jakość hedoniczna),

– wzorców zapachowych – substancji o znanym zapachu (np. kawa, cytryna, ryby)..

Elektroniczny nos

Elektroniczny nos jest prymitywnym modelem biologicznego analizatora węchowego. Rolę nabłonka węchowego odgrywa „pole czujników” – płytka, na której umieszcza się kilka, kilkanaście lub kilkadziesiąt różnych czujników, reagujących mało selektywnie na obecność różnych związków lub grup związków chemicznych. Funkcje wyższych pięter analizatora biologicznego spełniają klasyczne programy, umożliwiające określanie stopnia podobieństwa reakcji „pola czujników” na działanie badanej próbki i dostępnych wzorców.

Zobacz: Elektroniczny nos

System GC-NN

W systemie GC-NN dane uzyskiwane z „pola czujników” są zastępowane przez informacje zawarte w chromatogramach mieszanin – zbiorach sygnałów, które są rejestrowane w czasie wymywania badanej próbki z jednej lub z kilku różnych kolumn chromatograficznych, do jednego lub do kilku różnych detektorów GC. Najbardziej obiecujące wydaje się wykorzystanie detektorów MS (spektrometria mas), które umożliwiają m.in. identyfikację mieszanin związków chemicznych na podstawie rodzajów i ilości fragmentów, na które rozpadają się cząsteczki składników badanej mieszaniny. Badania rozpoczęto w Politechnice Szczecińskiej w roku 2006.

Zobacz: System GC-NN

Odtwarzacz zapachu

Odtwarzacze zapachów są urządzeniami elektronicznymi, które umożliwiają automatyczne odtwarzanie dowolnego zapachu poprzez mieszanie różnych wonnych składników w proporcjach zależnych od zbioru odpowiedzi czujników elektronicznego nosa na odtwarzany zapach.

Zobacz: Odtwarzacz zapachu

Czy znasz odpowiedź?

• Czy instrumentalny „pomiar zapachu” jest możliwy?

Odpowiedź

Zależnie od kontekstu pojęcie „zapach” może oznaczać: – cechę związku chemicznego lub dowolnej mieszaniny związków, zdolność do pobudzania receptorów węchowych (zob. Węch człowieka), czyli możliwość odegrania roli bodźca zmysłowego, – wrażenie zmysłowe, które jest wywoływane przez chemiczny bodziec (odoranty), wywołujące skojarzenia z wcześniej odbieranymi bodźcami oraz pozytywne lub negatywne emocje. Pomiary instrumentalne pozwalają ilościowo i obiektywnie określać rodzaj i stężenia odorantów – tych, które występują w mierzalnych ilościach – w strumieniu wdychanego powietrza, czyli oceniać stopień podobieństwa różnych bodźców chemicznych. Stwierdzenie podobieństwa składu próbki powietrza, sporządzonej w laboratorium z użyciem określonej liczby domieszek, do składu powietrza wdychanego w czasie wąchania np. skórki pomarańczowej często oznacza, lecz nie musi oznaczać podobieństwa zapachu próbki do zapachu pomarańczy. Określenie podobieństwa odbieranych wrażeń wymaga odwołania się do opinii ludzi. Ze względu na duże zróżnicowanie wrażliwości węchu w populacji i zależność opinii człowieka od jego wcześniejszych doświadczeń życiowych i aktualnego stanu psychofizycznego konieczne jest stosowanie pojęcia prawdopodobieństwa. Znając rodzaj i wielkość bodźca chemicznego można stwierdzić, że istnieje pewne określone prawdopodobieństwo, że wywoła on wrażenie, albo że to wrażenie będzie rozpoznane (podobne do znanego wzorca) i uznane za przyjemne.

---

Przypisy

---

Powrót do spisu treści