Geruchsschwelle

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Die Geruchsschwelle ist die Schwelle, an der ein Duftstoff oder Riechstoff von einem Organismus olfaktorisch wahrgenommen wird. Der Geruchsschwellenwert, kurz GSW, ist jene minimale Konzentration eines bestimmten gasförmigen, sensorisch aktiven Stoffes im umgebenden Medium, die dieses Lebewesen durch seinen Geruchssinn gerade noch wahrnehmen kann.

Der Geruchsstoff kann schon in Luft vorliegen (wie etwa Ozon), oder als flüchtiger Stoff dahin übergetreten sein aus einer flüssigen Matrix (z. B. Trinkwasser, Wein) oder einer festen, die ihn enthalten hat (so etwa als Aromastoff).

In der DIN-Norm EN 13725[1] wird ein Geruchsschwellenwert definiert als diejenige Geruchstoffkonzentration, bei der unter definierten Prüfbedingungen die Wahrscheinlichkeit für die Wahrnehmung der Probe bei 0,5 liegt, also gerade 50 % der Probanden eine Geruchswahrnehmung angeben.

Geruchsschwellenwert[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Quantitativ kann der Geruchsschwellenwert entweder als absolute Größe (Einwaage / Volumen) angegeben werden, oder als jenes Verhältnis von Volumenanteilen einer geruchsfreien Vergleichsmatrix zur untersuchten Matrix, bei der der Geruch eben noch wahrgenommen werden konnte. Bei letzterer Methode ist der GSW somit eine Art Verdünnungsfaktor.

Beispiele für Schwellenwerte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Geruchsfreies Wasser hat den GSW Null. Der Grenzwert gemäß deutscher Trinkwasser-Verordnung beträgt 3 bei 23 °C Wassertemperatur.
  • Der Geruchsschwellenwert von 2,4,6-Trichloranisol (TCA), dem Verursacher des Korktons, kann bei einem sensorisch trainierten Riecher niedriger liegen, sodass er bei einer Verkostung mit retronasaler Aromawahrnehmung auch Konzentrationen detektieren kann, die von etwa 2 ng pro Liter Wein herrühren, während eine untrainierte Person oft erst bei 100 ng·l−1 etwas riecht bzw. schmeckt. Die eigentlichen Geruchsschwellenwerte werden jedoch für ein orthonasales Riechen bestimmt und beziehen sich auf ein Luftvolumen und nicht auf einen Liter Wein. Bezogen auf Raumluft liegt der GSW von TCA etwa bei 2 ng/m³ gleich 2 pg/dm³ gleich 2•10−12g/l Luft oder 0,2 ppt gleich 200 ppq (parts per quadrillion, Teile pro Billiarde), was hier rund 6•109 Molekülen pro Liter Luft entspricht.

Geruchsschwellenkonzentrationen in Luft[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In einem Kubikmeter Luft finden sich folgende Geruchsschwellenkonzentrationen (20 °C, 1013 hPa):[2]

Stoffgruppe Substanz Geruchsschwelle
(µg·m−3 Luft)
Geruchseindruck
Aldehyde Acetaldehyd 4,82 stechend, fruchtig
Amine Dibutylamin 19,28 fischig
Amine Diisopropylamin 4,218 fischig
Amine Dimethylamin 56,635 fischig, faulig
Amine Ethylamin 1000,15 nach Ammoniak
Amine Methylamin 25,305 fischig, faulig
Amine Triethylamin 96,4 fischig, nach Ammoniak
Carbonsäuren Isovaleriansäure 2,169 käsig, schweißartig
Ketone Acetophenon 2,29 blumig, seifig
Ketone Octanon 120500 aromatisch
Mercaptane Allylmercaptan 0,06 nach Kaffe, stark nach Knoblauch
Mercaptane Amylmercaptan 0,362 eklig, modrig
Mercaptane Benzylmercaptan 0,229 eklig, ranzig
Mercaptane Crotylmercaptan 0,035 nach Skunk
Mercaptane Ethylmercaptan 0,229 nach verfaulendem Kohl
Mercaptane Methylmercaptan 1,326 nach faulendem Kohl, schweflig
Mercaptane Propylmercaptan 0,09 eklig
Sulfide Dimethylsulfid 1,205 nach verfaulendem Gemüse
Sulfide Diphenylsulfid 0,058 eklig
Ammonium 44,585 stechend sauer, herb
Carbonsäureester Buttersäureethylester 1,205 aromatisch
Diacetyl 2,41 nach Butter, sahnig
Alkohole Octenol 12,05 pilzig
Stickstoff-Heterocyclen Pyridin 4,459 unangenehm, schmerzend
Schwefelwasserstoff 0,566 nach faulen Eiern
Stickstoff-Heterocyclen Skatol (Methylindol) 1,446 nach Fäkalien, eklig
Thiole Thiokresol 0,121 nach Skunk, ranzig
Thiole Thiophenol 0,075 modrig, nach Knoblauch
Vanillin 4,82 vanillig

Geruchsschwellenkonzentrationen (GSK) in Wasser[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In Bezug auf Trinkwasserbelastungen werden Geruchsschwellen für unterschiedliche Substanzen auch als deren Konzentration pro Liter Wasser angegeben:[3]

Substanz GSK (µg·l−1)
Aceton 5000
Benzin 100
Benzol 2000
Buttersäure 50
Chlor (pH-abhängig) 100
Chlorbenzol 100
Chlordioxid 80
Chlorphenole 10
Dichlorbenzole 10–30
Essigsäure 8–10
Geosmin 0,006
Hexachlorbenzol 3000
Indol 300
Menthol 6
2-Methylthiobenzthiazol 5
Naphthalin 500
Nitrophenol 10.000
Pentachlorbenzol 60
Phenol 1000
Pyridin 100
Schwefelwasserstoff 20
Tetrachlorbenzole 20–400
Tetrachlorethen 300
Thiophenol 1
2,3,4-Trichloranisol[4] 0,003
Trichlorbenzole 5–50

Geruchsschwellen beim Menschen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Menschliche Nase

Bei Menschen liegen die Geruchsschwellen je nach Substanz bei Konzentrationen von 107 bis 1017 Molekülen pro dm³ Luft. Am absoluten Schwellenwert, der Absolutschwelle oder Wahrnehmungsschwelle, und knapp darüber ist die Bestimmung eines Duftes nicht möglich, sondern nur die Empfindung eines unbestimmten Geruches („es riecht nach etwas“); bei Methylmercaptan (z. B. zur Odorierung von Erdgas verwendet) reichen dafür etwa 4•10−15g/l,[5] ein Anteil von etwa 2 ppq, was etwa 5•107 Molekülen pro dm³ Luft entspricht (ein Liter Luft wiegt gut 1 g und enthält etwa 2,7•1022 Moleküle).

Für die erkennende Wahrnehmung eines bestimmten Stoffs an seinem spezifischen Geruch („es riecht nach diesem“) sind jeweils höhere Konzentrationen notwendig; diese Erkennungsschwelle liegt bei Methylmercaptan etwa 50 mal höher (2•10−13g/l, 0,1 ppt, ca. 3•109 Moleküle/l Luft).

Diese Angaben sind Durchschnittswerte, da der Geruchsschwellenwert für einen bestimmten Geruchsstoff auch immer eine subjektive Größe ist, die von Mensch zu Mensch verschieden und selbst bei dem gleichen Menschen situationsabhängig unterschiedlich sein kann.

Geruchsschwellen bei Tieren[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Hundenase ist eines der empfindlichsten Riechorgane (hier: Nase eines Samojeden)
  • Hunde: Zur Auslösung einer Geruchsempfindung genügt oft ein Molekül pro mm³ Luft, also 106/dm³. Damit kann ein Hund beispielsweise die wenigen Fettsäure-Moleküle wahrnehmen, die durch eine Schuhsohle diffundieren.
  • Bären, insbesondere Eisbären, haben unter den Säugetieren vielleicht den am besten ausgeprägten Geruchssinn. Eisbären sind in der Lage über kilometerweite Entfernung mögliche Sexualpartner zu riechen oder Beute wie Robben geruchlich wahrnehmen, in länger bewohnten Robbenhöhlen auch unter zentimeterdickem Eis.[6]
  • ein Aal reagiert schon auf zwei Moleküle Phenylethylalkohol, das entspräche etwa 1 ml dieses Stoffs, verdünnt mit der 58fachen Wassermenge des Bodensees.
  • Der Seidenspinner registriert das Eintreffen eines einzelnen Moleküls des weiblichen Sexualpheromons (wenn es ihm denn in einem Luftvolumen zukommt). Das Sexualverhalten wird jedoch erst bei 200–300 Molekülen beeinflusst.

Anwendung im Obstbau[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die niedrige Geruchsschwelle von Duftstoffen wie Pheromonen wird unter anderem im Obstbau genutzt, wenn man sogenannte Schädlinge versucht vor der Eiablage abzufangen, etwa um „wurmigen“ Früchten vorzubeugen. So werden beispielsweise für den Zwetschgen- und Apfelwickler mit Pheromonen imprägnierte klebrige Fallen in den Baum gehängt, um die schwärmenden Männchen anzulocken und eine Begattung zu verhindern.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. DIN EN 13725:2003-07 Luftbeschaffenheit; Bestimmung der Geruchsstoffkonzentration mit dynamischer Olfaktometrie. Beuth Verlag, Berlin.
  2. lebensministerium.at: Stand der Technik der Kompostierung - Grundlagenstudie. 29. September 2005, S. 68
  3. Walter Kölle: Wasseranalysen – richtig beurteilt. Grundlagen, Parameter, Wassertypen, Inhaltsstoffe, Grenzwerte nach Trinkwasserverordnung und EU-Trinkwasserrichtlinie. 2. aktualisierte und erweiterte Auflage. WILEY-VCH, Weinheim 2003, ISBN 3-527-30661-7. S. 369f
  4. nach anderen Quellen ist die GSK für 2,3,4-TCA ähnlich der von 2,3,6-TCA und 2,4,6-TCA und liegt im Bereich von etwa 0,0002 bis 0,002 µg/l (0,2 – 2 ng/l); siehe auch Gerstel Tabelle 1, pdf abgerufen am 2. April 2014.
  5. Stefan Silbernagl, Agamemnon Despopoulos: Taschenatlas Physiologie, 7. A, Thieme Verlag, 2007, ISBN 978-3-13-567707-1, S.346
  6. natur-lexikon.com: Eisbär