Uciążliwość zapachowa/Olfaktometria inżynierska/Olfaktometria statyczna

Z Wikibooks, biblioteki wolnych podręczników.
Skocz do: nawigacja, szukaj


Olfaktometria statyczna[edytuj]

Zespołowa ocena jednego z „trójkątów”
(„trójkąt”: dwa worki z czystym powietrzem i jeden – z próbką badanego gazu, rozcieńczoną czystym powietrzem)

Znanym przykładem pomiarów olfaktometrycznych, polegających na stosowaniu techniki rozcieńczeń statycznych jest „Triangle Odor Bag Method”. Pomiary stężenia zapachowego polegają na wykonywaniu trójkątowych testów psychofizycznych. Zespołom oceniających zapach są prezentowane próbki, które są przygotowywane przez wprowadzanie porcji badanego gazu – odmierzonych szklanymi strzykawkami – do worków z bezwonnym powietrzem. W celu określenia, jakie rozcieńczenie badanej próbki prowadzi do osiągnięcia progu wyczuwalności zapachu (miara stężenia zapachowego), wykonuje się testy trójkątowe (pytanie: „Która z trzech próbek powietrza jest zanieczyszczona?”). Wynik pomiaru zespołowego wyraża się jako „indeks zapachowy” (dziesięciokrotna wartość logarytmu ze stężenia zapachowego)[1].

Triangle Odor Bag Method opracował zespół z Tokyo Metropolitan Research Institute for Environmental Protection. Była po raz pierwszy opisana w publikacji naukowej w roku 1972[2], a jest metodą zalecaną w Japonii od roku 1997[1]. Została opisana w wytycznych Japońskiego Ministerstwa Środowiska[3] i wdrożona do praktyki ochrony środowiska[4]. Jest alternatywą dla olfaktometrii dynamicznej, opisanej w normie europejskiej, ustanowionej przez CEN jako EN 13725:2003 i przez PKN jako PN–EN 13725:2007[5].

Przebieg pomiarów[edytuj]

Ocenę sensoryczną (organoleptyczną) uznaje się za pomiar, jeżeli jest wykonywana zgodnie procedurą, określającą poszczególne etapy postępowania, co zapewnia dokładność i powtarzalność uzyskiwanych wyników. W przypadku olfaktometrycznych badań stężenia zanieczyszczeń w próbkach powietrza zawierającego odoranty (określone związki chemiczne] lub mieszaniny związków niezidentyfikowanych) określa się procedury[3][5]:

  • tworzenia zespołów olfaktometrycznych (określenie metod sprawdzania wrażliwości węchu i kryteriów sprawności sensorycznej, określenie minimalnej liczebności zespołu)
  • pobierania próbek oraz ich transportu do laboratorium
  • rozcieńczania próbek czystym powietrzem i ich prezentacji zespołowi
  • opracowania wyników pomiaru
Etap procedury pomiarów Cechy Triangle Odor Bag Method[3] PN-EN 13725[5]
Tworzenie zespołu odoranty wzorcowe pięć związków o różnym zapachu n-butanol
sposób prezentacji odorantów wzorcowych roztwory parafinowe na bibułkach perfumiarskich strumienie powietrza o różnej zawartości n-butanolu
rodzaj testu psychofizycznego dwa z pięciu różne rodzaje testów (zależnie od typu olfaktometru)
rodzaj kryterium selekcji brak błędnych odpowiedzi zakres progu wyczuwalności dla średniej i odchylenie standardowe
minimalna liczebność zespołu 6 4
Pobieranie próbek elastyczne pojemniki z folii + +
metoda płuca + +
metoda bezpośredniego pompowania warunkowo + warunkowo +
Pomiar sposób rozcieńczania próbki czystym powietrzem rozcieńczenie statyczne w workach rozcieńczenia dynamiczne w olfaktometrze
dolna granica zakresu pomiarowego < 2 ou/m³ kilkadziesiąt ou/m³
rodzaj testu psychofizycznego test trójkątowy różne rodzaje testów (zależnie od typu olfaktometru)

Poniżej przedstawiono dodatkowe informacje, dotyczące metodyki japońskiej[1][6].

Selekcja do zespołów oceniających[edytuj]

Badania wrażliwości węchu oceniających są wykonywane z użyciem pięciu związków chemicznych o różnym zapachu – od zapachu kwiatowego do zapachu fekaliów. Wzorce są parafinowymi roztworami wytypowanych substancji. Stężenia tych roztworów dobrano na podstawie badań dużej próby populacji.

Dla wszystkich pięciu związków wyznaczono średnie wartości progu wyczuwalności i odchylenie standardowe[1][7].

Wyniki oznaczeń progu wyczuwalności (cw/w)
zapachu kwasu izowalerianowego
(30 pomiarów, grupa wiekowa: 20–32, przykład)[7]
lp. Płeć Wiek (lat) –log cw/w
(średnia indyw.)
Odchylenie standardowe
(indywid.)
1 K 20 6,80 0,55
2 M 21 6,87 0,41
3 M 20 6,47 0,47
4 M 23 6,90 0,40
5 M 21 6,55 0,38
6 K 26 6,65 0,30
7 K 25 6,95 0,36
8 M 31 6,65 0,46
9 M 32 6,50 0,45
10 K 25 6,93 0,55
11 K 22 6,58 0,27
12 K 22 6,48 0,46
13 K 22 6,18 0,33
średnia: 6,65 0,41
SD średniej: 0,23

Ustalono, że roztwory wzorcowe będą miały stężenia o 1,5 odchylenia standardowego większe od średnich wartości progu.

W czasie badań wrażliwości jest stosowany test „dwa z pięciu”. Osoba badana otrzymuje pięć ponumerowanych bibułek perfumiarskich, z których dwie są zanurzone w jednym z roztworów wzorcowych, a trzy – w czystej parafinie. Zadanie polega na powąchaniu wszystkich pasków i wskazaniu tych, które pachną. Test jest powtarzany z użyciem wszystkich roztworów. Warunkiem zakwalifikowania się do zespołu jest brak błędnych wskazań[8][9]

Zestaw wzorców testu wrażliwości
(T&T Olfactometer)[1][3]
Związek Zapach Stężenie w/w
alkohol β-fenyloetylowy róże 10-4,0
metylocyklopentenolon spalenizna 10-4,5
kwas izowalerianowy brudne skarpetki 10-5,0
γ-undekalakton dojrzałe owoce, kokos 10-4,5
skatol ekskrementy 10-5,0

Pobieranie próbek[edytuj]

Próbki powietrza atmosferycznego są pobierane bezpośrednio do worków PET, z użyciem kieszonkowych pompek teflonowych, lub do ewakuowanych cylindrów szklanych (bezpośrednio lub pośrednio – do worków umieszczonych w cylindrach). Próbki gazów odlotowych, zawierających duże ilości odorantów oraz gorących, wilgotnych i zapylonych, pobiera się do worków z wykorzystaniem „zasady płuca”. W razie potrzeby stosowane są skraplacze kondensatów (zapobiegające osiąganiu punktu rosy w worku) i filtry z watą szklaną[10].

Przygotowane próbek do testów sensorycznych[edytuj]

Próbki powietrza prezentowanego oceniającym są przygotowywane w workach jednorazowego użytku o pojemności 3 dm³. Wszystkie worki są napełniane powietrzem oczyszczonym w filtrze z węglem aktywnym[11].

W pierwszym etapie pomiaru operator wącha badaną próbkę i wstępnie ocenia, jaką ilość trzeba wprowadzić do 3 dm³ czystego powietrza, aby jego zapach był wyczuwalny dla wszystkich oceniających. W przypadku próbek środowiskowych, o słabym zapachu, wprowadzenie wystarczająco dużej porcji do worka trzeba poprzedzić usunięciem z niego takiej samej ilości czystego powietrza. Ilości próbki, dozowane w kolejnych etapach analizy sensorycznej, są coraz mniejsze – uzależniane od wyniku oceny próbki poprzedzającej[12].

Wykonanie testów trójkątowych[edytuj]

W badaniu próbki uczestniczy sześć osób o sprawdzonym węchu. W każdym etapie analizy każdy z oceniających otrzymuje trzy ponumerowane worki – dwa z czystym powietrzem i jeden – z powietrzem, do którego dodano porcję próbki. Po ich powąchaniu przekazuje operatorowi kartę oceny z numerem próbki zanieczyszczonej i zaznaczonym określeniem intensywności odczuwanego zapachu.

W kolejnych etapach analizy wskazanie poprawne staje się coraz trudniejsze. Pomiar kończy się, gdy udział poprawnych wskazań jest równy około 33% (losowe trafienia poprawne)[13]

Opracowanie wyników[edytuj]

W czasie opracowywania wyników pomiaru indywidualnego jest brana pod uwagę wartość największego stopnia rozcieńczenia próbki wyjściowej, przy którym oceniający udzielał odpowiedzi poprawnych, i najmniejszego stopnia rozcieńczenia, przy którym popełniał błędy. Wynikiem jest średnia geometryczna z tych wartości.

Ze zbioru sześciu wyników indywidualnych jest odrzucana wartość największa i najmniejsza, a z pozostałych oblicza się ponownie średnią geometryczną (średnia arytmetyczna z wartości zlogarytmowanych). Wyznaczona wartość stężenia zapachowego jest wyrażana jako „indeks zapachowy” (Odor Index)[3]:

Indeks zapachowy = 10 · log (stężenie zapachowe)

Zasada opracowania wyników

Przykład drugiej metody obliczeń zespołowego wyniku oznaczenia stężenia zapachowego i indeksu zapachowego zawiera tabela[13].

Wyniki zespołowych oznaczeń stężenia zapachowego
(przykład: prezentacja rozcieńczeń Z = 10 i Z = 100)[13]
Oceniający cykl 1 cykl 2 cykl 3 Oceniający cykl 1 cykl 2 cykl 3
1 + + - 1 + - -
2 + + + 2 + - -
3 + - + 3 - - +
4 - + + 4 - + -
5 + - + 5 + - +
6 + + + 6 - - -
Z = 10 razem poprawne udział Z = 100 razem poprawne udział
Odpowiedzi: 18 14 0,78 Odpowiedzi: 18 6 0,33

Przyjmując, w oparciu o prawo Webera–Fechnera, że udział poprawnych wskazań jest liniową funkcją logarytmu ze stopnia rozcieńczenia, dokonuje się interpolacji, obliczając jaka wartość logarytmu rozcieńczenia odpowiada udziałowi równemu 0,58. Jest on wyższy od wynikającego z definicji progu wyczuwalności (0,50), ponieważ uwzględniono prawdopodobieństwo losowych wskazań poprawnych (gdy próbka nie jest odróżnialna od powietrza, udział odpowiedzi poprawnych jest równy około 33%).

Użycie przykładowych danych prowadzi do wartości:

  • indeksu zapachowego: 14,4
  • odpowiadającej mu wartości stężenia zapachowego: 1014,4/10 = 27,5 ou/m³.

Porównanie wyników uzyskiwanych metodą japońską i europejską[edytuj]

W wieloletnim okresie wdrażania japońskiej i europejskiej procedury pomiarów olfaktometrycznych wielokrotnie porównywano wyniki uzyskiwane w czasie:

  • selekcji kandydatów do zespołów[7]
  • pomiarów stężenia zapachowego i oznaczania progów węchowej wyczuwalności[14][15]

W tabelach zamieszczono przykłady, świadczące, że:

  • japońska metoda selekcji kandydatów do zespołów olfaktometrycznych jest dużo mniej rygorystyczna od metody europejskiej
  • mimo że w japońskich testach trójkątowych biorą udział oceniający o bardziej zróżnicowanej wrażliwości węchu, wyniki wykonywanych oboma metodami pomiarów są zbliżone
Porównanie wyników badania sprawności sensorycznej metodą japońską i europejską[7]
test japoński – odrzucenie 2/20 osób; test europejski – odrzucenie 13/20 osób
Metoda kontroli sprawności sensorycznej 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Test japoński -
Test europejski kryterium średniej
kryterium SD
Porównanie wyników oznaczeń progu wyczuwalności zapachu[14]
Związek Wynik uzyskany metodą europejską (NL) Wynik uzyskany metodą japońską (JAP) Stosunek JAP/NL
n butanol 0,04 ppm 0,08 ppm 0,95
siarkowodór 0,0005 ppm 0,000495 ppm 0,99
styren 0,025 ppm 0,033 ppm 1,20
toluen 1,6 ppm 0,9 ppm 0,58

Zastosowania Triangle Odor Bag Method[edytuj]

Wyniki badań emisji zapachowej (przykłady)[1]
Typ zakładu przemysłowego Stężenie zapachowe Odor index
Wytwórnie mączki rybnej 31000 45
Drukarnia (off–set) 9700 – 41000 40 – 46
Wytwórnia czekolady 41000 46,00
Spalanie szlamu 970 – 3100 30 – 35
Spalanie gazu miejskiego 97 – 310 20 – 25
Spalanie oleju C 4100 36
Spalanie drewna odpadowego 1300 31

Japońska metoda statycznych testów trójkątowych jest stosowane w czasie :

Pomiary wykonują operatorzy, którzy uzyskują państwowy certyfikat, zgodnie z zasadami określonymi w roku 1992. Do roku 2002 taki certyfikat uzyskało 2081 osób, wśród których największą grupę stanowią pracownicy prywatnych laboratoriów pomiarowo–analitycznych (44,3%). Ministerstwo Środowiska Japonii ocenia, że w roku 2002 zakupiono 0,8 miliona odor-bags[4].

Czy znasz odpowiedzi?[edytuj]

  • Ile osób uczestniczy w pomiarach zgodnie z „Triangle Odor Bag Method”?

  • Co oznacza pojęcie „T&T Olfactometer”?

  • Na jakiej podstawie wybrano stężenia roztworów wzorcowych, stosowanych w czasie kontroli wrażliwości węchu uczestników testów?

  • Ilu operatorów uzyskało w Japonii (2002) państwowy certyfikat, uprawniający do prowadzenia testów „Triangle Odor Bag Method”?

  • Jaką wartość ma indeks zapachowy, jeżeli stężenie zapachowe cod wynosi 10000 ou/m³?

  • Jakie wartości stężenia zapachowego odpowiadają indeksom 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 i 40?

  • Jaka jest emisja zapachowa qod, jeżeli indeks zapachowy wynosi 45, a strumień objętości – 100 m³/s?

Zobacz też – zestawienie najważniejszych pojęć[edytuj]

Przypisy

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 Yoshiharu Iwasaki (TMRI EP). The History of Odor Measurement in Japan and Triangle Odor Bag Method. „W materiałach: Annual Meeting of Odour Research and Engineering Association”, s. 37-47, Jul. 2002. Tokio (ang.). [dostęp 2011-03-26]. 
  2. Yoshiharu Iwasaki et all. „J. Air Pollut. Soc. Japan”, s. 168, 1972. 
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 Ministerstwa Środowiska Japonii: Odour Index Regulation and Triangular Odor Bag Method. Tokio: (udostępn. przez Hiroyuki Ueno, Szczecin 2006), 2002. [dostęp 2011-03-24]. 
  4. 4,0 4,1 4,2 4,3 Kenji Kamigawara (Noise and Odor Division The Ministry of the Environment, Japan). Odor Regulation and Odor Measurement in Japan. „W materiałach: Annual Meeting of Odour Research and Engineering Association”, s. 48-53, Jul. 2002. Tokio (ang.). [dostęp 2011-03-24]. 
  5. 5,0 5,1 5,2 PN-EN 13725:2007: Jakość powietrza. Oznaczanie stężenia zapachowego metodą olfaktometrii dynamicznej. [dostęp 2010-11-04].
  6. E-Szkoła olfaktometrii. Wykład – Japoński test trójkątowy (pol.). Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie. [dostęp 2011-03-2].
  7. 7,0 7,1 7,2 7,3 H. Ueno, M. Higuchi, S. Tatsuichi, Y. Iwasaki, J. Nishikawa. „Environmental Odor Management”, 18 Nov 2004. TMRI for EP, Ministry of the Environment, Japan (ang.). 
  8. Triangle Odor Bag Method – Selection of panel (ang.). W: Film szkoleniowy udost. przez Hiroyuki Ueno (Szczecin 2006) [on-line]. Ministerstwo Środowiska Japonii. [dostęp 2011-03-26].
  9. Andrzej Gross: Skalowanie intensywności zapachu i sprawdzanie wrażliwości węchu (pol.). W: W laboratoriach szczecińskich naukowców, cz. 8 [on-line]. Pomerania.tv – Szczecin, czerwiec 2010. [dostęp 2012-04-24].
  10. Triangle Odor Bag Method – Sampling (ang.). W: Film szkoleniowy udost. przez Hiroyuki Ueno (Szczecin 2006) [on-line]. Ministerstwo Środowiska Japonii. [dostęp 2011-03-26].
  11. Triangle Odor Bag Method – Bags from clean air (ang.). W: Film szkoleniowy udost. przez Hiroyuki Ueno (Szczecin 2006) [on-line]. Ministerstwo Środowiska Japonii. [dostęp 2011-03-26].
  12. Triangle Odor Bag Method – Triangl.of Bags (ang.). W: Film szkoleniowy udost. przez Hiroyuki Ueno (Szczecin 2006) [on-line]. Ministerstwo Środowiska Japonii. [dostęp 2011-03-26].
  13. 13,0 13,1 13,2 Triangle Odor Bag Method – Triangle Odour Bag Test (ang.). W: Film szkoleniowy udost. przez Hiroyuki Ueno (Szczecin 2006) [on-line]. Ministerstwo Środowiska Japonii. [dostęp 2011-03-26].
  14. 14,0 14,1 Anton Ph. Van Harreveld, OdourNet. Odor Regulation and the History of Odor Measurement in Europe. „W materiałach: Annual Meeting of Odour Research and Engineering Association”, s. 56-61, Jul. 2002. Tokio (ang.). [dostęp 2011-03-24]. 
  15. Ueno H., Amano S., Merecka B., Kośmider J.. Difference of the odor concentrations measured by the triangle odor bag method and the dynamic olfactometer. „3rd IWA International Conference on ODOUR and VOCs – Measurement, Regulation and Control Techniques”, Barcelona , 8-10 October 2008 (ang.). 
  16. Yoshio Nagata. Measurement of Odor Threshold by Triangle Odor Bag Metod. „W materiałach: Annual Meeting of Odour Research and Engineering Association”, s. 118–127, 2003. TMRI for EP (ang.). 

Powrót do spisu treści