Использование сенсорных и аналитических методов в гигиенической оценке запаха в атмосферном воздухе (обзор литературы)

Вследствие особенностей воздействия на человека запахи окружающей среды до сих пор не регламентированы общепринятыми стандартами, что затрудняет их количественное измерение. Это подчёркивает необходимость исследований, направленных на разработку универсальных критериев оценки запахов, присутствующих в атмосферном воздухе.

Цель работы – обобщение и анализ имеющихся в мировой практике подходов, используемых для оценки запахов в окружающей среде. Поиск источников научной информации проводили в базах данных Scopus, Web of Science, PubMed, Researchgate, РИНЦ, eLIBRARY и Google Scholar за 1999–2024 гг. Согласно проведённому анализу, разнообразные подходы к оценке загрязнения атмосферного воздуха пахучими веществами можно разделить на три основные категории: участие сообщества, сенсорные методы и лабораторный химический анализ. При этом в настоящее время ни один подход не может полностью решить задачу измерения и оценки запаха в атмосфере. При использовании сенсорных методов (профилирование запахов, полевые исследования, полевая ольфактометрия), отражающих реальное воздействие на человека, зачастую можно получить противоречивые результаты вследствие существенной зависимости от индивидуального восприятия исследователем. Методы химического анализа (газовая хроматография, масс-спектрометрия), обладающие вследствие объективности большей определённостью, не отражают восприятия запаха человеком, поэтому не всегда возможно связать идентифицированный химический состав с запахом, как и учесть вклад отдельных приоритетных одорантов. Сегодня назрела очевидная потребность в разработке стандарта мониторинга запахов в атмосферном воздухе, сочетающего все доступные методы.

Заключение. Дальнейшее совершенствование инструментов измерения и разработка стандартного подхода, сочетающего участие сообщества, сенсорные и аналитические методы, в итоге должно привести к научно обоснованным количественным критериям оценки запаха, установлению регламентов его содержания и контроля в атмосферном воздухе для минимизации вредного воздействия в районе размещения предприятий-источников.

Участие авторов:
Бударина О.В. – концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование;
Сковронская С.А. – сбор и обработка материала, редактирование;
Гошин М.Е. – сбор и обработка материала, редактирование;
Сабирова З.Ф. – редактирование.
Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование выполнено в рамках государственного задания № 1023032300263–5–3.3.5.

Поступила: 07.02.2025 / Поступила после доработки: 25.02.2025 / Принята к печати: 26.03.2025 / Опубликована: 27.06.2025

1. Bokowa A., Diaz C., Koziel J.A., McGinley M., Barclay J., Schauberger G., et al. Summary and overview of the odor regulations worldwide. Atmosphere. 2021; 12(2): 206. https://doi.org/10.3390/atmos12020206

2. Henshaw P., Nicell J., Sikdar A. Parameters for the assessment of odour impacts on communities. Atmospheric Environment. 2006; 40(6): 1016–29. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2005.11.014

3. Koskinen K., Reichert J.L., Hoier S., Schachenreiter J., Duller S., Moissl-Eichinger C., et al. The nasal microbiome mirrors and potentially shapes olfactory function. Sci. Rep. 2018; 8(1): 1296. https://doi.org/10.1038/s41598-018-19438-3

4. Rawls M., Ellis A.K. The microbiome of the nose. Ann. Allergy Asthma Immunol. 2019; 122(1): 17–24. https://doi.org/10.1016/j.anai.2018.05.009

5. Muñoz R., Sivret E.C., Parcsi G., Lebrero R., Wang X., Suffet I.H., et al. Monitoring techniques for odour abatement assessment. Water Res. 2010; 44(18): 5129–49. https://doi.org/10.1016/j.watres.2010.06.013

6. Jinks A., Laing D.G. The analysis of odor mixtures by humans: evidence for a configurational process. Physiol. Behav. 2001; 72(1–2): 51–63. https://doi.org/10.1016/s0031-9384(00)00407-8

7. Good practices guide for odour management in Alberta: From prevention and mitigation to assessment and complaints. Clean Air Strategic Alliance (CASA); 2015. Available at: https://casahome.org/uploads/source/PDF/CASA_GPG_webversion_V3.pdf

8. Odour guideline for prescribed premises. Draft. Perth: Department of Water and Environmental Regulation, Government of Western Australia; 2018. Available at: https://der.wa.gov.au/images/documents/our-work/consultation/OdourGuideline/17-01-2018_Odour_GdL_external_consult.pdf

9. Gallego E., Soriano C., Roca F.X., Perales J.F., Alarcón M., Guardino X. Identification of the origin of odour episodes through social participation, chemical control and numerical modelling. Atmospheric Environment. 2008; 42(35): 8150–60. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.08.004

10. Curren J., Hallis S.A., Snyder C.C.L., Suffet I.M.H. Identification and quantification of nuisance odors at a trash transfer station. Waste Manag. 2016; 58: 52–61. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2016.09.021

11. Brancher M., Griffiths K.D., Franco D., de Melo Lisboa H. A review of odour impact criteria in selected countries around the world. Chemosphere. 2017; 168: 1531–70. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.11.160

12. Hayes J.E., Stevenson R.J., Stuetz R.M. The impact of malodour on communities: a review of assessment techniques. Sci. Total. Environ. 2014; 500–1: 395–407. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014.09.003

13. Eykelbosh A., Maher R., Monticelli D.F., Ramkairsingh A., Henderson S., Giang A., et al. Elucidating the community health impacts of odours using citizen science and mobile monitoring. Environ. Health Rev. 2021; 64(2): 24–7. https://doi.org/10.5864/d2021-010

14. Yang W., Li W., Zhang Y., Han M., Zhai Z., Cui H. Exposure-response relationship and chemical characteristics of atmospheric odor pollution from a cigarette factory. Aerosol Air Qual. Res. 2021; 22(6): 210314. https://doi.org/10.4209/aaqr.210314

15. Brancher M., De Melo Lisboa H. Odour impact assessment by community survey. Chem. Eng. Trans. 2014; 40: 139–44. https://doi.org/10.3303/CET1440024

16. Zarra T., Belgiorno V., Naddeo V. Environmental odour nuisance assessment in urbanized area: analysis and comparison of different and integrated approaches. Atmosphere. 2021; 12(6): 690. https://doi.org/10.3390/atmos12060690

17. Effects and assessment of odours. Assessment of odour annoyance. Questionnaires. VDI 3883 – Part 1; 2015.

18. Sazakli E., Leotsinidis M. Odor nuisance and health risk assessment of VOC emissions from a rendering plant. Air Qual. Atmos. Health. 2021; 14(3): 301–12.

19. Hirasawa Y., Shirasu M., Okamoto M., Touhara K. Subjective unpleasantness of malodors induces a stress response. Psychoneuroendocrinology. 2019; 106: 206–15. https://doi.org/10.1016/j.psyneuen.2019.03.018

20. Hoenen M., Wolf O.T., Pause B.M. The impact of stress on odor perception. Perception. 2017; 46(3-4): 366–76. https://doi.org/10.1177/0301006616688707

21. Sironi S., Capelli L., Céntola P., Del Rosso R., Pierucci S. Odour impact assessment by means of dynamic olfactometry, dispersion modelling and social participation. Atmos. Environ. 2010; 44(3): 354–60. https://doi.org/10.1016/J.ATMOSENV.2009.10.029

22. Gostelow P., Longhurst P., Parsons S.A., Stuetz R.M. Sampling for measurement of odours. IWA Publishing, Scientific and Technical Report. London; 2003. https://doi.org/10.2166/9781780402819

23. Jiang J., Coffey P., Toohey B. Improvement of odor intensity measurement using dynamic olfactometry. J. Air Waste Manag. Assoc. 2006; 56(5): 675–83. https://doi.org/10.1080/10473289.2006.10464474

24. Burlingame G.A. Odor profiling of environmental odors. Water Sci. Technol. 1999; 40(6): 31–8. https://doi.org/10.1016/s0273-1223(99)00534-x

25. Burlingame G.A. A practical framework using odor survey data to prioritize nuisance odors. Water Sci. Technol. 2009; 59(3): 595–602. https://doi.org/10.2166/wst.2009.872

26. Poupon D., Fernandez P., Archambault Boisvert S., Migneault-Bouchard C., Frasnelli J. Can the identification of odorants within a mixture be trained? Chem. Senses. 2018; 43(9): 721–6. https://doi.org/10.1093/chemse/bjy060

27. Suffet I.M., Braithwaite S., Zhou Y., Bruchet A. Chapter 2: The drinking water taste-and-odour wheel after 30 years. In: Taste and Odour in Source and Drinking Water: Causes, Controls, and Consequences. IWA Publishing; 2019. https://doi.org/10.2166/9781780406664_0011

28. Braithwaite S. Sensory analysis and health risk assessment of environmental odors: Ph.D. thesis. Los Angeles; 2019. Available at: https://escholarship.org/uc/item/21g660d3

29. Walgraeve C., Van Huffel K., Bruneel J., Van Langenhove H. Evaluation of the performance of field olfactometers by selected ion flow tube mass spectrometry. Biosyst. Eng. 2015; 137: 84–94.

30. European Committee for Standardization CEN. Ambient Air – Determination of Odour in Ambient Air by Using Field Inspection – Part 1: Grid Method. Brussels; 2016.

31. European Committee for Standardization CEN. Ambient Air – Determination of Odour in Ambient Air by Using Field Inspection – Part 2: Plume Method. Brussels; 2016.

32. Schiffman S.S., Bennett J.L., Raymer J.H. Quantification of odors and odorants from swine operations in North Carolina. Agric. For. Meteorol. 2001; 108(3): 213–40. https://doi.org/10.1016/S0168-1923(01)00239-8

33. Van Huffel K., Heynderickx P.M., Dewulf J., Van Langenhove H. Measurement of odorants in livestock buildings: SIFT-MS and TD-GC-MS. Chem. Eng. 2012; 30: 67–72. https://doi.org/10.3303/cet1230012

34. Volckaert D., Heynderickx P.M., Van Langenhove H. Online SIFT-MS measurement of a biofilter response to dimethylsulfide concentration step changes; 2013. Available at: https://biblio.ugent.be/publication/4091705/

35. Langford V., McEwan M., Askey M., Barnes H., Olerenshaw J. Comprehensive instrumental odor analysis using SIFT-MS: A case study. Environments. 2018; 5(4): 43. https://doi.org/10.3390/environments5040043

36. Hera D., Langford V., McEwan M., McKellar T., Milligan D. Negative reagent ions for real time detection using SIFT-MS. Environments. 2017; 4(1): 16. https://doi.org/10.3390/environments4010016

37. Brattoli M., Cisternino E., Dambruoso P.R., de Gennaro G., Giungato P., Mazzone A., et al. Gas chromatography analysis with olfactometric detection (GC-O) as a useful methodology for chemical characterization of odorous compounds. Sensors (Basel). 2013; 13(12): 16759–800. https://doi.org/10.3390/s131216759

38. Molecular laboratory capabilities. Centre of Competence – Molecular Odour Evaluation (MOE). Sensenet; 2018. Available at: https://sensenet.net/wp-content/uploads/2018/10/SENSENET-Workshop-Rennes-2018-PM.pdf

39. Ryan D., Prenzler P.D., Saliba A.J., Scollary G.R. The significance of low impact odorants in global odour perception. Trends Food Sci. Technol. 2008; 19(7): 383–9. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2008.01.007

40. Vitko T.G. How to boil down OCSD’s odor control master plan into one page. Proc. Water Environ. Fed. 2018; 2018(2): 205–25.

41. Sauerwald T., Baur T., Leidinger M., Reimringer W., Spinelle L., Gerboles M., et al. Highly sensitive benzene detection with metal oxide semiconductor gas sensors – an inter-laboratory comparison. J. Sensors Sensor Syst. 2018; 7(1): 235–43. https://doi.org/10.5194/jsss-7-235-2018

42. Boeker P. On ‘electronic nose’ methodology. Sensors Actuat. B Chem. 2014; 204: 2–17. https://doi.org/10.1016/j.snb.2014.07.087

43. Dentoni L., Capelli L., Sironi S., Del Rosso R., Zanetti S., Della Torre M. Development of an electronic nose for environmental odour monitoring. Sensors (Basel). 2012; 12(11): 14363–81. https://doi.org/10.3390/s121114363

44. Schütze A., Baur T., Leidinger M., Reimringer W., Jung R., Conrad T., et al. Highly sensitive and selective VOC sensor systems based on semiconductor gas sensors: How to? Environments. 2017; 4(1): 20. https://doi.org/10.3390/environments4010020

45. Guillot J.M. E-noses: Actual limitations and perspectives for environmental odour analysis. Chem. Eng. Trans. 2016; 54: 223–8.

46. Keller A., Gerkin R.C., Guan Y., Dhurandhar A., Turu G., Szalai B., et al. Predicting human olfactory perception from chemical features of odor molecules. Science. 2017; 355(6327): 820–6. https://doi.org/10.1126/science.aal2014

47. Deshmukh S., Bandyopadhyay R., Bhattacharyya N., Pandey R.A., Jana A. Application of electronic nose for industrial odors and gaseous emissions measurement and monitoring – an overview. Talanta. 2015; 144: 329–40. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2015.06.050

48. WHO. Air quality guidelines for Europe, 2nd edition. Copenhagen; 2000.

49. Freeman T., Cudmore R. Review of odour management in New Zealand. Air Quality Technical Report No. 24. Wellington; 2002. Available at: https://environment.govt.nz/assets/Publications/Files/odour-tr-aug02.pdf

50. Lötsch J., Kringel D., Hummel T. Machine learning in human olfactory research. Chem. Senses. 2019; 44(1): 11–22. https://doi.org/10.1093/chemse/bjy067

51. Бударина О.В. Научное обоснование современных гигиенических основ нормирования, контроля и оценки запаха в атмосферном воздухе населенных мест: Автореф. дисс. ... д-ра мед. наук. М.; 2020. https://elibrary.ru/gfxxuy

52. Киселев А.В., Григорьева Я.В. Применение результатов расчета загрязнения атмосферного воздуха для социально-гигиенического мониторинга. Гигиена и санитария. 2017; 96(4): 306–9. https://elibrary.ru/ykuqhr

53. Карелин А.О., Ломтев А.Ю., Фридман К.Б., Еремин Г.Б., Панькин А.В. Выявление источников выбросов загрязняющих веществ, вызывающих жалобы населения на неприятные запахи. Гигиена и санитария. 2019; 98(6): 601–7. https://elibrary.ru/cebqhl

54. Зайцева Н.В., Май И.В., Кирьянов Д.А., Клейн С.В., Чигвинцев В.М., Клячин А.А. Методические подходы к пространственной идентификации вероятных источников неприятного запаха в атмосферном воздухе на основе методов нечеткой логики. Анализ риска здоровью. 2024; (4): 14–26. https://doi.org/10.21668/health.risk/2024.4.02 https://elibrary.ru/jtjhme

55. Маковецкая А.К., Хрипач Л.В., Гошин М.Е., Бударина О.В., Карманов А.В. Роль социологических методов исследований в осуществлении эколого-гигиенического мониторинга территорий. Гигиена и санитария. 2023; 102(9): 902–8. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2023-102-9-902-908 https://elibrary.ru/qplnzf

56. Бударина О.В., Сабирова З.Ф., Сковронская С.А., Додина Н.С., Кохан А.А, Малышева А.Г. Комплексная гигиеническая оценка загрязнения атмосферного воздуха в районе размещения предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности. Гигиена и санитария. 2024; 103(3): 198–207. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2024-103-3-198-207 https://elibrary.ru/dkrspg