Triangle Odor Bag Method

Triangle Odor Bag Method – technika olfaktometrycznych pomiarów stężenia zapachowego, polegająca na stosowaniu 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].

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 nie zidentyfikowanych) 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].

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 (c_w/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],

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

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^[9].

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^[10].

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^[11].

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)^[12]

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)

Przykład drugiej metody obliczeń zespołowego wyniku oznaczenia stężenia zapachowego i indeksu zapachowego zawiera tabela^[12].

Wyniki zespołowych oznaczeń stężenia zapachowego
(przykład: prezentacja rozcieńczeń Z = 10 i Z = 100)^[12]

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: 10^14,4/10 = 27,5 ou/m³.

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^[13][14]

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^[13]

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

Japońska metoda statycznych testów trójkątowych jest stosowane w czasie :

• wyznaczania progów węchowej wyczuwalności czystych związków chemicznych oraz badań psychofizycznych^[15]
• monitorowania jakości powietrza atmosferycznego (sprawdzanie zgodności z obowiązującymi w Japonii standardami zapachowej jakości powietrza^[4]
• określanie wielkości emisji zapachowej^[1][4]

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].