Olfaktometrie

Die Olfaktometrie ist die olfaktorische Wahrnehmung der menschlichen Nase an riechenden Medien. Dabei gibt es verschiedene Geräte, die zum Einsatz kommen, dynamische und statische Olfaktometer, und verschiedene Anwendungsmöglichkeiten.

Dynamische und statische Olfaktometer

Man unterscheidet zwei verschiedene Arten von Olfaktometern. Sie unterscheiden sich durch die Verfahren zur Verdünnung der geruchsbehafteten Gase für die Prüfer.

Bei der statischen Verdünnung werden zwei bekannte Gasvolumina, wovon je eins geruchsbehaftet und eins geruchlos ist, vermischt. Aus dem Verhältnis der Gasvolumina ergibt sich die Verdünnung. Olfaktometer, die mit diesem Verfahren arbeiten, heißen statische Olfaktometer, bei der Anwendung spricht man dann von statischer Olfaktometrie.

Die dynamische Verdünnung basiert auf der Vermischung zweier bekannter Gasströme, der Geruchsprobe und Neutralluft. Die Verdünnung wird aus den Volumenströmen berechnet. Analog zur Bezeichnung bei der statischen Verdünnung spricht man bei Geräten, die zwei Gasströme vermischen und durch einen gemeinsamen Ausgang fördern von dynamischen Olfaktometern und von dynamischer Olfaktometrie. Der Vorteil der dynamischen Verdünnung ist die größere Flexibilität bei der Darbietung der Proben bei geringerem Verbrauch des geruchsbehafteten Gases.

Messprinzip

Bei der Messung wird einer Gruppe von Prüfern die zu untersuchende Probe in verschiedenen Verdünnungen dargeboten. Die Prüfer sind diejenigen Personen, deren Nasen entscheidend zum Messergebnis beitragen, da sie riechen müssen. Um verwertbare Ergebnisse zu erlangen, werden an die Prüfer festgelegte Anforderungen gestellt, sei es, dass sie nicht erkältet sind oder dass sie keine riechenden Körperpflegemittel vor der Messung verwendet haben. Üblicherweise besteht eine Gruppe aus vier Prüfern, die zeitgleich an der Messung beteiligt sind, was zugleich die vorgeschriebene Mindestgröße darstellt.

Bei der Messung selber wird der Gruppe die Probe in verschiedenen Konzentrationen zugeführt. Die Verdünnung erfolgt mit nicht-riechender Neutralluft, z. B. Druckluft oder – bei entsprechenden Laborbedingungen – Umgebungsluft. Aus den Rückmeldungen der Prüfer wird in mehreren Messreihen der Verdünnungsfaktor ermittelt, bei dem 50 % der Prüfer einen Geruch wahrnehmen konnten: Die Geruchsschwelle.

Für diesen Verdünnungsfaktor ist die Grundeinheit der Geruchsstoffkonzentration, die Europäische Geruchseinheit je Kubikmeter (GE_E/m³, meist kurz: GE/m³) definiert, sie beträgt hier 1 GE/m³. Die Geruchsstoffkonzentration der untersuchten Probe ist dann ein Vielfaches einer GE/m³, entsprechend der für die Geruchsschwellenbestimmung eingestellten Verdünnung. Die Geruchsstoffkonzentration in GE/m³ kann genauso verwendet werden wie die Massenkonzentration in kg/m³. In Analogie zum Schall werden zum Teil auch Geruchspegel in Dezibel (dBG) angegeben, wobei ihre Schwellenkonzentration von 1 GE/m³ als Bezugsgröße dient.

Probendarbietung

Die Art der Probendarbietung beschreibt das Schema, nach welchem die Prüfer die Geruchsproben zugeführt bekommen.

Eine Möglichkeit ist die Forced-Choice-Methode, auch Zwangswahlverfahren genannt. Hierbei werden dem Prüfer zwei oder mehr Riechrohre gezeigt, wobei nur aus einem dieser Rohre die Probe strömt, die anderen nur von Neutralluft durchströmt werden. Der Prüfer ist nun gehalten, eine Entscheidung zu treffen, aus welchem Rohr die Probe strömt, auch dann, wenn er sich nicht sicher ist und keinen Unterschied feststellen kann. Durch welches Rohr die Probe strömt wird variiert.

Die andere Variante ist der Ja/Nein-Modus. In diesem Fall hat der Prüfer das aus einem Riechrohr austretende Gas dahingehend zu bewerten, ob er etwas riecht oder nicht. Dabei ist sich der Prüfer bewusst, dass auch sogenannte Nullproben an zufälligen Positionen in der Darbietungsreihe angeboten werden. Nullproben sind Proben, die nur aus Neutralluft bestehen. In diesem Modus kann dem Prüfer noch ein Riechrohr mit Neutralluft als dauerhafte Vergleichsmöglichkeit zur Verfügung gestellt werden, was jedoch nicht zwingend erforderlich ist.

Für beide Darbietungsverfahren gilt, dass jede Probe maximal für 15 s dargeboten werden darf. Ebenso muss die Pause zwischen zwei Darbietungen mindestens 30 s betragen. Beide Zeitvorgaben haben den Zweck, dass sich die Prüfer nicht an einen Geruch gewöhnen (Adaption).

Anforderungen an Gerät, Labor und Prüfer

Wie in allen Lebenslagen sollte auch bei der Olfaktometrie die Sicherheit aller involvierten Personen Vorrang haben, es sind also auch alle üblichen Sicherheitsvorschriften für Labore und andere Arbeitsplätze zu beachten, ebenso wie auf den sachgerechten Umgang mit unter Umständen giftigen Substanzen zu achten ist.

Da die Prüfer Menschen sind, unterliegen sie natürlich gewissen Schwankungen. Um die Ergebnisse so wenig wie möglich zu beeinflussen, gibt es in Kapitel 6.7.1 der Norm DIN EN 13725 einen „Verhaltenskodex für Prüfer und Prüfpersonen“. Neben der Tatsache, dass die Teilnehmer motiviert sein müssen, sind dort verschiedene Verhaltensweisen festgelegt, die dafür sorgen sollen, dass der Geruchssinn der Prüfer so wenig beeinträchtigt wird wie möglich.

Die Anforderungen an die Räumlichkeiten, in denen die Messung durchgeführt werden soll, lassen sich auch kurz damit zusammenfassen, dass auch dort alle Beeinflussungen der Prüfer zu vermeiden sind. Das betrifft sowohl Gerüche als auch andere Ablenkungen, wie z. B. laute Geräusche.

Für das Gerät gilt in erster Linie, dass alle Beeinflussungen der Probe und der Prüfer zu vermeiden sind. Es sollten also keine Materialien verwendet werden, die einen starken Eigengeruch aufweisen oder dazu neigen, mit den Geruchsstoffen zu reagieren und diese dadurch verändern. Um trotz sorgfältiger Materialauswahl „Restrisiken“ zu vermeiden, sollte man zusätzlich danach streben, Leitungslängen für die Geruchsprobe möglichst kurz zu halten. Im technischen Bereich schreibt die DIN-Norm unter anderem vor, dass die Verdünnungseinheit des Olfaktometers zumindest einen Verdünnungsbereich von 1:128 bis 1:16384 abdecken muss, wobei zwischen größter und kleinster möglicher Verdünnung ein minimaler Bereich von 2¹³ (13 Verdünnungsstufen) einzuhalten ist. Aktuelle, handelsübliche Olfaktometer besitzen vollautomatische Verdünnungssysteme mit einem Verdünnungsbereich von 1:4 bis 1:65536. Der Luftstrom an die Prüfer darf nicht unter 20 l/min liegen, wobei die DIN EN 13725 noch folgende Anmerkung dazu macht: „Die Öffnung sollte so geformt sein, dass die Luftgeschwindigkeit in der durchströmten Öffnung mindestens 0,2 m/s beträgt. Die Luftgeschwindigkeit aus dem Riechbecher wird in der Regel unter 0,5 m/s gehalten, um dem Prüfer Unbehaglichkeit zu ersparen.“

Messunsicherheit

Beim Vergleich von mehreren Messungen der gleichen Geruchsprobe zeigt sich eine große Schwankung der Ergebnisse, besonders, wenn verschiedene Labore beteiligt sind. In Ringversuchen wurden identische Geruchsproben von verschiedenen Laboren unter kontrollierten Bedingungen nach den Vorgaben der EN 13725 vermessen. Die Ergebnisse ergaben aufgrund der großen Qualitätsunterschiede der Teilnehmenden Labore eine enorme Messunsicherheit. Mit dem genormten Instrumentarium des 'Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement', kurz GUM genannt, ergibt sich eine erweiterte Messunsicherheit (bei 95% Konfidenzintervall) zwischen dem Vierfachen und einem Viertel des Messwertes. Eine gemessene Geruchsstoffkonzentration von 1000 GE/m³ weist daher einen Messunsicherheitsbereich zwischen 250 und 4000 GE/m³ auf. Akkreditierte Olfaktometerlabore auf hohem Qualitätsniveau können diese Messunsicherheit deutlich reduzieren. Diese Labore liefern, durch die Einhaltung der nach DIN EN 13725 vorgegebenen Genauigkeit und Wiederholpräzision auf Referenzgeruchstoffe, reproduzierbare Ergebnisse. Die Einhaltung dieser Anforderungen können heute nur wenige Labore anhand von erfolgreichen Ringversuchergebnissen nachweisen.

Literatur

• DIN EN 13725, Bestimmung der Geruchsstoffkonzentration mit dynamischer Olfaktometrie
• VDI-RIchtlinien 3881, 2449, 6879
• P. Boeker, T. Haas.: (2007) Die Meßunsicherheit der Olfaktometrie, Gefahrstoffe - Reinhaltung der Luft, Band 67, Nr. 7-8, S. 331-340 Download