B1. ABC olfaktometrii i ochrony zapachowej jakości powietrza

Przyjmuje się, że na terenach zamieszkałych zapach nie powinien występować - jako rozpoznawalny - częściej niż przez kilka procent czasu roku  (umowną "częstość akceptowalną" ustala administracja państwowa lub samorządy). Określenie niezbędnej odległości nowej instalacji od osiedli jest możliwe po wykonaniu olfaktometrycznych pomiarów emisji zapachowej (qod [ouE/s]) z istniejących instalacji podobnego rodzaju (patrz - rysunek, etap 1; wykłady: Pobieranie próbek, PN-EN 13725 i inne).

Informacje o wskaźnikach emisji odorantów, odniesionych do jednostki produkcji, oraz o wielkości produkcji planowanej i warunkach emisji gazów, pozwalają wykonać obliczenia stężeń zapachowych w różnych punktach otoczenia nowej instalacji i w różnych sytuacjach meteorologicznych. Pozwalają przewidzieć częstość przekraczania progu rozpoznawalności zapachu w skali roku (patrz - rysunek, etap 2; wykład: Modelowanie dyspersji).

Wyniki obliczeń mogą być podstawą decyzji administracyjnych w sprawach zakładów nowych lub istniejących - zobowiązywanych do redukcji emisji w jednoznacznie określonym stopniu  (patrz  - rysunek, etap 3; wykład: Standardy zapachowej jakości powietrza).

Uwaga:  

Zestawienie objaśnień najważniejszych pojęć z dziedziny ochrony zapachowej jakości powietrza oraz odsyłacze do obszerniejszych źródeł informacji zamieszczono na dole niniejszej strony.

Zapraszamy do obejrzenia i wysłuchania krótkiego wykładu "ABC olfaktometrii" (ppt z narracją, około 25 minut + galeria zdjęć "Olfaktometria w praktyce").

Polecamy też skorzystanie z drugiej wersji prezentacji, złożonej z czterech wyodrębnionych części.

Prezentacje ppt z narracją:

część I:  Wprowadzenie  (4 min)

część 2:  Olfaktometry  (8 minut)

część 3.  Zespół  (11 minut) 

część 4.  Wykorzystanie wyników pomiarów  (8 minut)

Do obejrzenia prezentacji można użyć programu Microsoft PowerPoint, OpenOffice Impress lub Microsoft PowerPoint Viewer

Wykład zawiera elementy  programu kursów "Dezodoryzacja" i "Odorymetria".

W tekście wykładu uzasadniono potrzebę stosowania olfaktometrycznych pomiarów stężenia zanieczyszczeń powietrza. Podano podstawowe informacje nt. PN-EN 13725 (olfaktometria dynamiczna). Pokazano przykład zastosowania wyników olfaktometrycznych pomiarów emisji zapachowej w czasie prognozowania zasięgu ponadnormatywnej zapachowej uciążliwości emitorów. Przedstawiono zakres działalności Pracowni Zapachowej Jakości Powietrza na przykładach (galeria zdjęć).

http://www.odory-szczecin.ps.pl/uploads/prezentacje/ABC%20olfaktometrii_czyta%20EWA.zip

Objaśnienia  najważniejszych pojęć,

stosowanych w PN-EN 13725:2007  

"Jakość powietrza. Oznaczanie stężenia zapachowego metodą olfaktometrii dynamicznej" Olfaktometria dynamiczna

Olfaktometria dynamiczna jest metodą ilościowego i obiektywnego oznaczania stężenia zapachowego, wyrażanego w europejskich jednostkach zapachowych w metrze sześciennym, oraz strumienia zapachowego (emisji zapachowej), wyrażanej w  europejskich jednostkach zapachowych na sekundę. Pomiar polega na prezentacji strumienia próbki rozcieńczanej w olfaktometrach dynamicznych grupie osób oceniających zapach, spełniających wskazane w normie kryteria sprawności sensorycznej (zespół).

Tak zdefiniowane pojęcie olfaktometrii nie odpowiada popularnemu znaczeniu encyklopedycznemu  - "metoda badań wrażliwości węchu".  W dziedzinie fizjologii jest stosowany znany bodziec zapachowy, a określana jest reakcja węchu pacjenta (porównania z reakcjami oczekiwanymi), stąd:

OLFAKTOMETRIA  = "MIERZENIE WĘCHU".

Zgodnie z PN-EN 13725 celem olfaktometrii jest ilościowe określanie nieznanej wielkości bodźca przez ludzi o znanej sprawności sensorycznej,

stąd:   OLFAKTOMETRIA  = "MIERZENIE ZAPACHU".

Niezgodność obu pojęć jest powodem częstych nieporozumień. Aby ich uniknąć proponowano - w czasie przygotowań do wydania PN-EN 13725:  "Jakość powietrza. Oznaczanie stężenia zapachowego metodą olfaktometrii dynamicznej"  - zastąpienie terminu "olfaktometria" terminem "odorymetria". Byłoby to zgodne z normami ISO i Polskimi Normami dotyczącymi terminologii analizy sensorycznej  (patrz również - wcześniejsze publikacje polskojęzyczne: Nina Baryłko-Pikielna: "Zarys analizy sensorycznej żywności"; podręcznik "Odory" i inne). Polski Komitet Normalizacyjny nie przyjął tej sugestii. Uznano, że nie jest to możliwe ze względu na  obowiązującą zasadę dosłownego tłumaczenia Norm Europejskich w prowadzanych jako PN-EN.

Odoranty

Odoranty, to substancje (czyste związki chemiczne albo określone lub nieokreślone mieszaniny związków chemicznych)  pobudzające system węchowy człowieka, tak że odczuwa on zapach (przyjemny lub nieprzyjemny).
Określenie "odoranty" powinno zastąpić takie określenia, jak  "odory", "substancje odorotwórcze", "związki/substancje/mieszaniny odorogenne",  "związki złowonne" itp (wciąż stosowane w polskim piśmiennictwie).

Europejska jednostka zapachowa, 
1 ouE/m3

Jedna europejska jednostka zapachowa w metrze sześciennym: 1 ouE/m3, to takie stężenie odoranta lub mieszaniny odorantów, które odpowiada zespołowemu progowi węchowej wyczuwalności. Stężenie zapachowe (codouE/m3]) [ jest wyrażane jako wielokrotność tego progu. Mierzy się je określając stopień rozcieńczenia (Z) konieczny dla jego osiągnięcia.

Europejski wzorzec zapachu,  EROM

n - Butanol został uznany za europejski wzorzec zapachu (EROM). Jeden EROM to 123 μg n-butanolu. Taka masa wzorca jest zawarta w 1m3 obojętnego gazu wtedy, gdy zespół stwierdza wystąpienie progu wyczuwalności (prawdopodobieństwo wyczucia zapachu jest równe 0,5).

Zespół

Zespół to grupa osób spełniających określone w normie kryteria wrażliwości węchowej (próba populacji standardowej). Członkowie zespołu są regularnie weryfikowani na podstawie wartości indywidualnych ocen progu wyczuwalności zapachu n-butanolu (ITEbutanol). Stosuje się co najmniej 10 i co najwyżej 20 najświeższych wartości ITEbutanol. Wartość średnia musi mieścić się w zakresie od 20 ppb do 80 ppb a antylogarytm z odchylenia standardowego dla zbioru log ITE nie może przekraczać 2,3.

Olfaktometr dynamiczny

Olfaktometry dynamiczne to urządzenia precyzyjnie rozcieńczające strumień badanego gazu strumieniem powietrza. Norma określa najważniejsze parametry techniczne oraz kryteria dokładności rozcieńczeń. Oceniającym prezentowane są serie rozcieńczeń próbki. Wartości stopnia rozcieńczenia Z w jednej serii tworzą szereg geometryczny.

Pomiar  stężenia zapachowego,
cod [ouE/m3]

Pomiar polega na prezentacji co najmniej trzech serii rozcieńczeń co najmniej czterem członkom zespołu. Prowadzi do zgromadzenia co najmniej 12 wartości ZITE obliczanych jako średnia geometryczna z najmniejszej wartości Z, przy której zapach nie był wyczuwalny i największej wartości Z, przy której był wyczuwalny. Pomiar jest ważny, jeżeli indywidualne oszacowania spełniają kryteria wstecznego przesiewania, polegającego na sprawdzaniu zbieżności wszystkich wartości ZITE.

Fragmenty  podręcznika:   

J. Kośmider, B. Mazur-Chrzanowska, B. Wyszyński  "ODORY"

Wydawnictwo Naukowe  PWN, Warszawa 2002

Uwaga:   przed wydaniem EN 13725:2003  (data zatwierdzenia przez CEN:  6.12.2002) stosowano klasyczne definicje progu węchowej wyczuwalności i jednostki zapachowej, odniesione do populacji ogólnej, a  nie populacji standardowej.

ZAPACH,

WĘCH

Zapach to informacja przekazywana drogą chemiczną, nie mniej ważna i wymowna niż słowo lub obraz. Ten sposób przekazywania informacji jest jednym z najwcześniejszych i najważniejszych wynalazków Przyrody. Już pierwsze komórki, które pojawiły się w praoceanie, w ten sposób „obserwowały” swoje otoczenie poszukując pożywienia. We wspólnym „chemicznym języku” były zawierane obustronnie korzystne sojusze międzykomórkowe - określane zasady działania pierwszych układów symbiotycznych, które z czasem przekształciły się w złożone komórki eukariotyczne, organizmy wielokomórkowe, złożone ekosystemy....
Otoczenie każdej z części współczesnych ekosystemów zawiera cząsteczki charakterystycznych związków chemicznych lub charakterystyczne mieszaniny - chemiczny ślad, mniej lub bardziej zauważalny na tle szumu pochodzącego od innych obiektów. Rozpoznanie takiego śladu na podstawie wyników analiz wydaje się chemikom zadaniem niezwykle trudnym - niemal niewykonalnym. Jest jednak możliwe, jeżeli dysponuje się odpowiednim narzędziem. Takim narzędziem - przez miliardy lat doskonalonym w procesie ewolucji - jest węch.  [...]  Biologiczny analizator zapachu - narząd węchu - jest układem bardzo złożonym. Zawiera wiele - prawdopodobnie tysiące - wyspecjalizowanych sensorów (białkowych receptorów w komórkach węchowego nabłonka). Sygnały o pobudzeniu tych komórek są analizowane w najdoskonalszym z systemów przetwarzania danych - w sieci neuronowej mózgu

ELEKTRONICZNY  NOS

Nie czekając na zakończenie badań analizatora węchowego podjęto próby naśladowania jego działania. Urządzenia nazywane „elektronicznymi nosami” są jeszcze prymitywne w porównaniu z węchem biologicznym, ale już obecnie ułatwiają rozwiązywanie różnorodnych problemów z zakresu perfumerii, technologii aromatów spożywczych, diagnostyki medycznej, kryminalistyki itp. Nie jest wykluczone, że niedługo zestawy czujników „elektronicznego nosa” będą umieszczane w punktach emisji przemysłowych gazów odlotowych, jako element systemów automatycznego sterowania produkcją - gwarantujących brak uciążliwości zapachu dla mieszkańców otoczenia zakładu. Dopóki jest to niemożliwe problemy ochrony zapachowej jakości powietrza trzeba rozwiązywać z wykorzystaniem metod analizy sensorycznej.

ZAPACH,       
SUBSTANCJE ZAPACHOWE,
ODORANTY,
ODORYMETRIA

W języku potocznym wyrazem „odór” określamy bardzo nieprzyjemne wrażenie węchowe, w inżynierii środowiska coraz częściej jest używany w znaczeniu „zapach”, zgodnym z łacińskim źródłosłowem: Õdõr, õdōs – węch; a) zapach; kadzidło; delikatesy; b) niemiły zapach; smród; c) para,; wyziew; powiew; oddech; wietrzenie; przypuszczenie; domysł; przeczucie („Słownik łacińsko-polski”, oprac. K. Kumaniecki według słownika Hermana Mengego i Henryka; PWN 1957).
Znaczenie „zapach” mają również wyrazy „odour” i „odeur” w języku angielskim i francuskim (ISO 5492). Akceptacja analogicznego znaczenia polskiego wyrazu „odory” pozwala nazwać „odorantami” wszystkie lotne substancje, które mają zdolność pobudzania komórek nerwowych nabłonka węchowego (ang. „odorant”, franc. „substance odorante”), niezależnie od tego czy wywołują wrażenia przyjemne, czy nieprzyjemne. Poprawne językowo i zgodne z projektem normy terminologicznej (projekt PN-ISO 5492) określanie tej grupy związków dwoma wyrazami „substancje zapachowe” prowadzi do nieporozumień. Wywołuje skojarzenia z przyjemnie pachnącymi składnikami kosmetyków lub artykułów spożywczych - zupełnie nie kojarzy się z niepożądanymi zanieczyszczeniami powietrza, na przykład w otoczeniu oczyszczalni ścieków lub ferm hodowlanych.
Za zastąpieniem terminu „substancje zapachowe” terminem „odoranty” przemawia również konieczność uporządkowania terminologii dotyczącej pomiarów zapachowych właściwości substancji (pol. „odorymetria”, ang. „odorimetry”, franc. „odorimétrie). Brak jednoznaczności pojęć, stosowanych w tej dziedzinie, utrudnia sformułowanie aktów prawnych dotyczących obowiązku ochrony ludzi przed niepożądanymi zapachami (nie koniecznie nieprzyjemnymi

ANALIZA SENSORYCZNA,
OCENY  ORGANOLEPTYCZNE

Pojęcie „analiza sensoryczna” bywa uważane za synonim „analizy organoleptycznej”. Nie jest to właściwe. Termin „analiza sensoryczna” dotyczy tylko tych analiz organoleptycznych, które spełniają wysokie wymagania dotyczące powtarzalności i odtwarzalności uzyskiwanych wyników. [...] Biorąc pod uwagę potrzeby inżynierii środowiska za najważniejsze należy uznać techniki pomiarowe pozwalające oznaczać stężenia odorantów (w powietrzu i gazach odlotowych) oraz określać zależność intensywności zapachu od tych stężeń.

JEDNOSTKA ZAPACHOWA,
STĘŻENIE ZAPACHOWE  (STĘŻENIE  ODORANTÓW)

Stężenia odorantów są wyrażane w specyficznych jednostkach, których definicja jest ściśle związana z pojęciem „progu węchowej wyczuwalności”. Próg wyczuwalności to takie stężenie odoranta („stężenie progowe”), przy którym zapach wyczuwa 50% reprezentatywnej dla populacji grupy ludzi. Liczbowej wartości progu przypisuje się rolę jednostki, wykorzystywanej przy wyrażaniu stężeń odorantów (stężenie jako „liczba progów” lub „liczba jednostek zapachowych” w metrze sześciennym).

INTENSYWNOŚĆ ZAPACHU,
PRAWA PSYCHOFIZYCZNE

Zależności siły wrażeń zmysłowych od siły  wywołujących je bodźców fizycznych lub chemicznych, na przykład zależność intensywności zapachu od stężenia odorantów, opisują prawa psychofizyczne. Wykorzystując prawo Webera-Fechnera możemy przewidywać w jakim stopniu zmieni się intensywność zapachu gazów odlotowych po usunięciu części zanieczyszczeń. Jesteśmy również w stanie określać zmiany intensywności zapachu emitowanych odorantów zachodzące wskutek rozcieńczania tak zwanej smugi zanieczyszczeń w masie czystego powietrza.

DEZODORYZACJA,
SKUTECZNOŚĆ DEZODORYZACJI

Testy skuteczności dezodoryzacji muszą być wykonywane z użyciem rzeczywistych gazów przemysłowych - każde z zanieczyszczeń wpływa na zapach - oraz w jak największej skali. Analizy próbek pobieranych na wlocie i wylocie z urządzenia nie mogą ograniczać się do oznaczenia stężeń kilku lub kilkunastu wybranych zanieczyszczeń.

Analiza dostępnych informacji o różnych możliwościach dezodoryzacji gazów prowadzi do wniosku, że w niemal każdym wypadku konieczne jest doświadczalne sprawdzenie prawidłowości wyboru określonego procesu, reagentów lub aparatów.  Jedynym całkowicie pewnym potwierdzeniem słuszności wyboru jest stwierdzenie satysfakcjonujących efektów wykorzystania danej metody w skali przemysłowej w zakładach tej samej branży. Jeżeli odpowiednie obiekty nie są dostępne, konieczne jest wykonanie testów.

Wiarygodna ocena skuteczności dezodoryzacji powinna obejmować przede wszystkim:
-   sensoryczne pomiary stężenia odorantów przed i za instalacją,
-   oznaczenia współczynnika Webera-Fechnera (k) - przed i za instalacją.

Wskazane jest dodatkowe określenie wpływu obróbki gazów na hedoniczną jakość jego  zapachu.
Wyniki pomiarów stężenia odorantów na wlocie i wylocie z urządzenia testowego nie pozwalają jednoznacznie odpowiedzieć na pytanie, czy uruchomienie odpowiedniej instalacji przemysłowej zmieni uciążliwość emitora. Duża względna zmiana stężenia odorantów nie zawsze pociąga za sobą oczekiwaną zmianę intensywności zapachu gazów. W innych wypadkach można obserwować zmiany intensywności zapachu, które występują mimo braku zmian stężenia zapachowego. Efekty te, często zaskakujące, można wyjaśnić korzystając z równania Webera-Fechnera.

UCIĄŻLIWOŚĆ ZAPACHOWA

Opinia o stanie środowiska naturalnego i o warunkach pracy zależy od bardzo licznych  czynników, wśród których zapach powietrza, którym oddychamy, zajmuje jedno z czołowych miejsc. W większości życiowych sytuacji oceniamy to wrażenie kompleksowo, nie analizując jego cech jednostkowych: podobieństwa do znanych wzorców, intensywności, jakości hedonicznej. Zależność subiektywnie odbieranej uciążliwości od tych cech jest interesująca nie tylko jako problem psychofizyczny. Jej wyjaśnienie ułatwiłoby na przykład podejmowanie racjonalnych decyzji administracyjnych w sprawach dotyczących przemysłowych emitorów zanieczyszczeń powietrza (skuteczną ochronę komfortu mieszkańców ich otoczenia)

Z praktycznego punktu widzenia najbardziej cenne byłoby bezpośrednie powiązanie stopnia odczuwanej uciążliwości z wynikami analitycznego monitoringu powietrza: rodzajami zanieczyszczeń, ich stężeniami, informacjami o zmienności stężeń itp. Rozwiązanie tego problemu pozwoliłoby prognozować zasięg istotnej uciążliwości projektowanych obiektów na podstawie wyników symulacji rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w otoczeniu emitorów. Niestety poszukiwania takiej zależności są mało zaawansowane. Bardziej realna wydaje się obecnie możliwość określenia stopnia uciążliwości zapachu (UZ) na podstawie ocen jego jednostkowych cech (które nie zawsze odpowiadają oczekiwaniom opartym na rezultatach analiz). Można przypuszczać, że UZ zależy przede wszystkim od intensywności wrażenia (S), jakości hedonicznej (H) i częstości występowania w ocenianym punkcie (N):

UZ = f(S, H, N)

STANDARDY ZAPACHOWEJ JAKOŚCI POWIETRZA

Przykłady: 

NIEMCY 1993

Według Wytycznych „Imisja odorów” [Północna Westfalia] analiza istniejącej i przewidywanej uciążliwości zapachowej opiera się na częstości występowania przekroczeń progów węchowej wyczuwalności zanieczyszczeń powietrza. Wielkość tę wyraża się w „godzinach odorowych”. Opisano zalecaną metodykę odorymetrycznych oznaczeń emisji oraz metodykę obliczeń stężeń przygruntowych i terenowych pomiarów częstości pojawiania się zapachu […]. Graniczne częstości występowania „godzin odorowych” w skali roku (standardy IW) w powietrzu miast uzależniono od sposobu użytkowania terenu […]. Poza wymienionymi standardami obowiązującymi w miastach istnieją zalecenia resortu rolnictwa, dotyczące procedury przekazywania gruntów budowlanych w ramach tak zwanego B-Planu. […]. W czterech wytypowanych klasach [sposobu zagospodarowania terenów] obowiązują różne graniczne wartości stężeń odorantów i graniczne częstości przekroczeń tych stężeń. […].

W toku procedury licencyjnej właściciel zakładu (inwestor) musi udowodnić, że w projekcie przewidziano środki zapobiegające szkodliwym wpływom zakładu na środowisko i prowadzenie działalności nie spowoduje przekroczeń norm imisji. Ekspertyza, wykonana na podstawie zatwierdzonej dokumentacji, musi zawierać:

-  ocenę projektu na tle aktualnego stanu wiedzy na temat projektowanej technologii,

- ocenę efektywności zastosowanych środków redukcji emisji odorantów,

-  prognozę emisji (opartą wyłącznie na pomiarach emisji w istniejących zakładach),

-  obliczenie spodziewanej uciążliwości, powodowanej przez emisję,

-  ocenę imisji na tle jej wartości granicznych.


POLSKA 2001

Pierwszymi aktami prawnymi, w których zapisano obowiązek ograniczania uciążliwości odorów, były rozporządzenia Ministra OŚZNiL wydane w roku 1998, określające wymagania, jakim powinny odpowiadać oceny oddziaływania inwestycji na środowisko [...]. Stwierdzono między innymi, że oceny sporządzane na etapie uzgadniania warunków zabudowy i zagospodarowania terenu, powinny określać między innymi ilość i rodzaj emitowanych „odorów” oraz przewidywany zasięg ich uciążliwości. Kolejnym krokiem w kierunku jasnej sytuacji legislacyjnej było umieszczenie w ustawie  „Prawo ochrony środowiska” [...], obowiązującej od 1 października 2001, następujących zapisów (Dział II. Ochrona powietrza, Art. 86):

3. Minister właściwy do spraw środowiska, w porozumieniu z ministrem właściwym do spraw zdrowia, może określić,
w drodze rozporządzenia, standardy jakości powietrza i metody oceny zapachowej jakości powietrza.

4. W rozporządzeniu, o którym mowa w ust. 3, ustalone zostaną:

1) dopuszczalny poziom substancji zapachowych w powietrzu,
2) dopuszczalna częstość przekraczania poziomu substancji zapachowych w powietrzu,
3) zróżnicowane dopuszczalne częstości przekraczania substancji zapachowych w powietrzu w zależności od sposobu zagospodarowania terenu  i jakości zapachu (neutralny, przyjemny, nieprzyjemny),
4) okresy, dla których uśrednia się wyniki pomiarów.

5. W rozporządzeniu, o którym mowa w ust. 3, może zostać ustalony czas obowiązywania standardów zapachowej jakości powietrza.

Aktualizacje informacji z podręcznika:

Projekt zapowiadanego rozporządzenia opracowano w latach 2001-2004, jednak w r. 2005 została przeprowadzona nowelizacja POŚ, zgodnie z którą zapisy art. 86 przeniesiono do art. 222, zmieniając upoważnienie ministra do określenia "standardów zapachowych" na upoważnienie do określenia poziomów odniesienia. Odpowiednie rozporządzenie w tej sprawie również nie zostało wydane.

W latach 2006-2009 ministerialne grupy robocze opracowały kilka różnych projektów ustawy o przeciwdziałaniu zapachowej uciążliwości, która miała zastąpić zapisy Prawa Ochrony Środowiska (uchylenie ust. 5-7 art. 86 POŚ). Kolejne projekty natrafiały na zdecydowany opór (głównie w środowiskach przetwórstwa rolno-spożywczego) i nie zostały skierowane do Sejmu. W roku 2010 dalsze prace legislacyjne wstrzymano.

Dodatkowe informacje na temat: