Влияние психоэмоционального статуса человека на особенности восприятия запаха в атмосферном воздухе: ольфакто-одориметрические исследования

Введение

Работа различных предприятий, коммунальных и сельскохозяйственных объектов часто сопровождается выбросами в атмосферный воздух пахучих химических соединений. Навязчивый запах (приятный или неприятный) как стресс-фактор окружающей среды [1] вызывает жалобы населения на различные нарушения здоровья, в том числе повышенное эмоциональное напряжение, раздражительность и даже депрессию, а также утомляемость и рассеянность, что снижает качество жизни и может привести к болезням органов и систем – мишеней стресса [2, 3].

Результаты экспериментальных исследований показали, что при всей неоднозначности и разнохарактерности влияния запахов на эмоциональный фон человека существуют общие тенденции и закономерности [2, 4, 5]. Так, одна из главных характеристик запаха, влияющих на восприятие его человеком, – гедонический тон. В ряде исследований продемонстрировано диаметрально противоположное воздействие приятных и неприятных запахов. Состояние повышенного эмоционального напряжения, формирующееся при экспозиции неприятными запахами, активизирует симпатический отдел нервной системы, который стимулирует выведение из организма потенциально опасных химических соединений: увеличивается частота сердечных сокращений и дыхательных движений, повышается кровоток кожи и её проводимость. При этом на фоне ухудшения познавательных функций возрастает концентрация внимания. При воздействии неприятных запахов (сероводорода, пиридина, метилметакрилата, пропионовой кислоты) у человека наблюдаются реакции гнева и отвращения, возникает дискомфорт [4–8]. В то же время воздействие запахов, характеризуемых как приятные (шоколада, лаванды, лимона, ментола, ванилина), сопровождается активацией парасимпатического отдела с уменьшением частоты сердечных сокращений, дыхательных движений, кожной проводимости и кровотока кожи. На фоне общего снижения уровня возбуждения улучшаются познавательные функции, повышается качество решения задач. Положительно воспринимаемые запахи улучшают эмоциональное здоровье, что давно используется в терапевтических целях для снижения степени выраженности стресса и уровня тревожности, повышения работоспособности и быстроты реакции и улучшения настроения [4, 7, 9].

При этом связь между воздействием запахов и ответной реакцией организма человека остается чрезвычайно сложной и многоаспектной. Установлено, что реакция на воздействие запахов зависит не только от их интенсивности и гедонического тона, но и от личностной составляющей (пол, возраст, состояние здоровья, в том числе гормональный фон, наличие определенных патологий, нарушения в носовой полости, а также индивидуальные особенности экспонируемых людей, в том числе их эмоциональное состояние, когнитивные установки, личные пристрастия, прошлый опыт, связанный с восприятием запахов и др.) [1–3, 10]. Существенная зависимость восприятия окружающего мира, в том числе запахов, от эмоционального состояния человека подтверждена в комплексном лабораторно-полевом исследовании [1], показавшем, что раздражение в ответ на воздействие сенсорных факторов демонстрирует и личностный, и ситуационный характер.

Исследования эмоционального состояния человека как одного из показателей адаптивного ответа организма на внешнее сенсорное раздражение и важной составляющей, влияющей на особенности этого ответа, имеет большое значение для оценки риска неблагоприятного воздействия загрязнения атмосферного воздуха веществами с ольфакторным действием. При этом исследования влияния эмоционального состояния человека на особенности восприятия запаха различного характера и силы, в том числе в условиях эксперимента, немногочисленны. Одним из существенных ограничений, свойственных экспериментальным исследованиям психологических реакций участников на воздействие пахучих веществ, является отсутствие стандартизированных методов оценки этого воздействия, изучение какого-то одного показателя состояния организма, развивающегося в ответ на действие запаха, а также использование индивидуальных одорантов вместо сложных многокомпонентных смесей, которые обычно присутствуют в окружающей среде.

В связи с вышеизложенным цель настоящего исследования – определить, может ли воздействие запаха разного характера и силы в экспериментальных условиях приводить к изменению психоэмоциональных показателей организма человека, а также определение влияния на особенности восприятия запаха индивидуальных показателей участников исследования (возраст, наличие болезней, эмоциональное состояние на момент одориметрии, показатели качества жизни).

При формировании программы собственного исследования влияния запаха на состояние эмоциональной сферы человека были учтены следующие условия:

• в эксперименте должны принимать участие лица мужского и женского пола различных возрастов; группу необходимо формировать с учётом результатов предварительных краткосрочных экспериментов по восприятию запаха эталонного вещества;
• реакция испытуемых на воздействие запаха должна определяться с помощью валидизированных стандартных тестов, дающих нормированную количественную оценку степени выраженности эмоционального напряжения;
• для учёта влияния эмоционального состояния участников исследования на восприятие ими запаха следует использовать набор психологических тестов, позволяющих выявлять как разнохарактерные краткосрочные быстро развивающиеся изменения эмоционального фона, индуцированные воздействием запаха, непостоянно присутствующего в окружающей среде, так и субхронические и хронические изменения самочувствия;
• для непосредственной оценки эффектов сложных запахов, присутствующих в окружающей среде, в эксперименте нужно использовать модельные смеси, имитирующие многокомпонентные выбросы производств.

Материал и методы

Изучение воздействия на эмоциональный статус человека запаха различного характера и силы проводилось в экспериментальных ольфакто-одориметрических исследованиях, состоящих из подготовительного и трёх основных этапов. На подготовительном этапе определяли индивидуальную чувствительность и стабильность реакции участников исследования к эталонному веществу (n-бутанолу) [11].

Группа участников исследования состояла из десяти человек в возрасте от 26 до 62 лет. Критерии включения: наличие добровольного информированного согласия на участие в эксперименте, индивидуальный порог чувствительности к эталонному веществу в интервале от 0,06 до 0,25 мг/м³, антилогарифм стандартного отклонения ≤ 2,3. Критерии исключения: наличие хронических патологий (эпилепсия, бронхиальная астма, пищевая аллергия), болезней системы кровообращения (гипертония, инсульт, инфаркт); симптомы инфекционных болезней (ОРВИ и др.), курение. Критерии невключения: добровольный выход из эксперимента по желанию участника, проявление индивидуальных психических, психологических и (или) физиологических реакций на изучаемый запах в ходе эксперимента.

На предварительном этапе группа экспертов, отобранных согласно Европейскому стандарту EN 13725 “Измерение концентрации запаха методом динамической ольфактометрии” [11], провела качественную оценку пищевых ароматизаторов с точки зрения “гедонического тона” – “приятности” или “неприятности” их запаха. По результатам оценки гедонического тона 29 различных ароматизаторов для работы выбраны следующие: «Апельсин» (приятный), «Коньячный» (неприятный) и «Кофе» (нейтральный)¹. Подаваемые в исследовании концентрации ароматизаторов не превышали ПДК ароматизаторов для атмосферного воздуха² и были существенно ниже порогов резорбтивного действия компонентов, входящих в состав ароматизаторов.

Все три основных этапа исследования имели следующую схему: один раз в неделю участники исследования проводили ольфакто-одориметрическую оценку одного выбранного аромата (первый этап – вещество с приятным запахом; второй этап – вещество с неприятным запахом; третий этап – вещество с нейтральным запахом). В ходе эксперимента участникам последовательно подавали две серии разведений (концентраций) каждого анализируемого аромата: первая серия начиналась с неощутимых и заканчивалась пороговыми концентрациями ароматизатора; вторая серия – с неощутимых концентраций до максимально достижимых в условиях данного исследования. Заданные концентрации ароматизаторов создавались специальной системой разбавления и подавались участникам исследования в возрастающем порядке с помощью динамического ольфактометра ECOMA T08 (производство ECOMA, Германия). Первоначальная концентрация смеси ароматизаторов создавалась в наполненном чистым воздухом мешке из налофана объёмом 10 л, в который микрошприцем вводили 1 мкл ароматизатора, после чего мешок подсоединяли к ольфактометру. С каждым ощущением запаха участники исследования должны нажать на приборе кнопку «да, есть запах» и отметить в своём протоколе его интенсивность (по пятибалльной шкале).

Качественный и количественный состав смесей ароматизаторов в воздушной среде мешка определяли хромато-масс-спектроскопическим методом на приборе Agilent 7890A.

Перед началом первого этапа участники эксперимента отвечали на вопросы карты-интервью, разработанной в рамках настоящих исследований, и на вопросы стандартных психологических опросников-анкет, отражающих состояние эмоциональной сферы: шкалы Холмса – Рея для оценки уровня социальной адаптации; шкалы Тейлор для оценки степени выраженности тревожности; шкалы Эпплза для оценки степени усталости; модифицированного «градусника» Киселёва для оценки качества межличностных отношений; шкалы субъективного благополучия (ШСБ) Перуде – Бодо для оценки показателей качества жизни. Трижды за время проведения каждого этапа исследования (до начала, между сериями и по окончании последней серии каждого этапа) участники отвечали на вопросы тестовой карты САН, позволяющей определить быстрые изменения основных психофизиологических показателей: самочувствия, активности и настроения [12].

Статистическую обработку данных проводили с помощью программного комплекса Statistica 10.2. Значимость изменений оценивали с использованием t-критерия Уилкоксона. Корреляционный анализ проводили с использованием критерия Спирмена. Критический уровень значимости (p) в исследовании принимали равным ≤ 0,05.

Исследование одобрено на заседании ЛЭК ФГБУ «ЦСП» ФМБА России (протокол № 3 от 17.08.2020).

Результаты

Результаты физико-химических исследований воздушной среды мешков с введёнными ароматизаторами показали, что всего в смесях обнаружено от 23 (ароматизатор «Апельсин») до 29 (ароматизатор «Коньячный») веществ. Приоритетные вещества, идентифицированные в смесях различных ароматизаторов, представлены в таблице.

Согласно полученным результатам, приятный цитрусовый запах ароматизатора «Апельсин» формируется в основном за счёт лимонена, удельный вес которого в смеси составлял 69,4%, а также (в меньшей степени) – цитраля и цимола с наложением цветочного (цитронеллол, неролидол), хвойно-камфорного (борнеол, пинен, борнилацетат) и мятного (ментол, ментолацетат) запахов. В воздушной среде ароматизатора «Коньячный» наибольший удельный вес имел ванилин (65,5%); оставшиеся вещества (спирты и сложные эфиры с характерным фруктовым и эфирным запахом) – 34,5%: гексанол, октанол, бутилпропаноат, бутилбутаноат, бутилпентаноат, гексилацетат, дигексиловый эфир. В воздушной среде с ароматом растворимого кофе 56,5% по массе приходилось на кофеин – вещество, не обладающее запахом, а специфический кофейный запах формировался присутствием в смеси таких пахучих веществ, как фуранол, диацетил, 2-метилфуран, диэтилпиразин, пропаналь, метилбутаналь, диметилсульфид, метилборнеол, многие из которых обнаруживаются в выбросах кофейного производства и в атмосферном воздухе в районе его размещения [13, 14].

Суммарное количество органических веществ в воздушной среде мешков с ароматизаторами «Апельсин», «Коньячный» и «Кофе» составило 4,53; 3,57 и 2,94 мг/м³ соответственно.

Результаты оценки влияния выбранных запахов на основные психофизиологические характеристики организма участников эксперимента показали, что самочувствие, активность и настроение, измеряемые по тестовой карте САН, существенно зависели от гедонического тона аромата. Так, в динамике эксперимента с приятным запахом одоранта «Апельсин» отмечены позитивные и статистически значимые изменения самочувствия участников после повторного предъявления запаха по сравнению с самочувствием перед началом эксперимента (t = − 2,56; p = 0,043), а также по сравнению с состоянием после 1-го предъявления запаха (t = − 3,33; p = 0,016). Кроме этого, восприятие приятного запаха «Апельсин» ассоциировано с повышением активности участников после первой серии эксперимента. Однако во второй серии эксперимента, когда в ольфактометр подавали более высокие концентрации смеси одорантов, у некоторых участников исследования было обнаружено снижение активности и настроения по сравнению с первой серией. Восприятие неприятного запаха «Коньячный» было ассоциировано со снижением активности и настроения некоторых участников исследования – аналогично ситуации во второй серии эксперимента с приятным запахом. При этом предъявление запаха одоранта «Кофе» не вызывало значимых изменений показателей САН ни в одной из серий эксперимента.

Анализ чувствительности обоняния участников исследования к запахам разного гедонического тона показал, что индивидуальные пороги обнаружения запаха ассоциированы как с социально-демографическими характеристиками (в частности, возрастом), так и с показателями эмоционального фона (степенью утомления на момент проведения исследований). Исследование подтвердило, что чем старше человек и выше степень его утомления, тем ниже его чувствительность к запаху (выше порог обнаружения) (рис. 1, 2).

При анализе корреляции индивидуального порога чувствительности к запаху и самооценки состояния здоровья, определённой по шкале субъективного благополучия (рис. 3), установлено, что чем хуже участник оценивает состояние своего здоровья по шкале ШСБ, тем выше порог обнаружения запаха одоранта (то есть ниже чувствительность к запаху).

Кроме этого, индивидуальный порог чувствительности к запаху был ассоциирован и с оценкой участником эксперимента качества межличностных отношений дома и в рабочем коллективе: чем лучше они оценивались, тем выше была чувствительность к запаху (рис. 4).

При анализе влияния эмоционального состояния участников на восприятие интенсивности запаха одорантов установлено, что чем выше степень переутомления и чем хуже участник исследования оценивает состояние своего здоровья, тем выше воспринимаемая интенсивность запаха (рис. 5, 6).

Обсуждение

Таким образом, результаты настоящей работы не только подтвердили ряд важных качественных заключений, полученных в ранее выполненных исследованиях [2–5] о воздействии запаха различного гедонического тона (приятного или неприятного) на основные психофизиологические характеристики человека, но и доказали, что на особенности восприятия запаха влияют эмоциональное состояние, а также степень внутреннего и социального комфорта человека.

Результаты исследования показали, что запахи разного гедонического тона по-разному влияли на самочувствие, активность и настроение: при предъявлении участникам одоранта «Апельсин» (приятный запах) отмечены статистически значимые позитивные изменения самочувствия после повторного предъявления запаха по сравнению с самочувствием перед началом эксперимента и после первого предъявления запаха. Это наблюдение представляется весьма важным, поскольку самочувствие – стабильный показатель, а продолжительность экспозиции к запаху в эксперименте – не более минуты, и тем не менее это непродолжительное время восприятия приятного запаха смогло изменить состояние большинства участников эксперимента. Важно, что при экспозиции пороговыми концентрациями приятного запаха участники отмечали улучшение своего настроения и повышение активности, в то время как восприятие более высоких концентраций было ассоциировано со снижением активности и настроения экспертов вне зависимости от гедонического тона этого запаха. Это наблюдение согласуется с результатами ранее проведённых ольфакто-одориметрических исследований условно приятного запаха ароматизаторов жевательной резинки и определённо неприятного запаха смеси меркаптанов [5].

Анализ связей между некоторыми базовыми характеристиками эмоционального состояния человека и особенностями восприятия им запаха продемонстрировал несколько интересных корреляций. Так, чем старше был человек и выше степень его утомления, тем более низкой чувствительностью к запаху он обладал. Самооценка состояния здоровья, определённая по шкале субъективного благополучия, была ассоциирована с чувствительностью к запаху следующим образом: чем хуже оценка (высокий балл по шкале ШСБ), тем ниже чувствительность к запаху. Однако высокая степень переутомления и низкая самооценка состояния здоровья обусловливали восприятие запахов как более интенсивных, и, соответственно, как более раздражающих (вызывающих чувство неприятия, «навязчивости» запаха) [5, 15].

При этом с улучшением межличностных отношений индивидуальный порог чувствительности к запаху снижался, то есть обоняние обострялось и становилось более тонким. Действительно, в ряде работ показано, что люди, обладающие обширными социальными связями, чувствуют запахи лучше тех, у кого небольшой круг общения [16]. Поскольку химическая коммуникация является весьма важной составляющей жизни каждого человека, не удивительно, что общительные люди не только улавливают запахи в более низких концентрациях, но и лучше их различают и тоньше распознают нюансы ароматов.

Проведённые исследования в первую очередь согласуются с концепцией основоположника гигиенического нормирования в нашей стране В.А. Рязанова [17] о том, что любые посторонние запахи (как приятные, так и неприятные), присутствующие в среде обитания человека и приобретающие навязчивый характер, становятся фактором, индуцирующим неадаптивный стресс и влияющим на основные психофизиологические характеристики организма. Присутствие навязчивых запахов в окружающей среде может вызывать изменение привычных моделей поведения, стимулировать развитие соматических и эмоциональных расстройств, в том числе болезней нейроиммуноэндокринной системы и желудочно-кишечного тракта, триггером которых является хронически повышенное эмоциональное напряжение [18–20].

Анализ данных литературы [1–3] показал, что испытывать раздражение запахом в значительной мере склонны лица, которые связывают имеющиеся нарушения здоровья преимущественно с состоянием окружающей среды (в том числе с запахами), а также страдают определёнными болезнями (эндокринными, аллергическими, системы кровообращения, системы органов дыхания). Выявленные в настоящей работе закономерности влияния индивидуальных показателей эмоционального состояния людей на особенности восприятия запахов позволяют дополнить психологический тип так называемой группы риска – людей, наиболее подверженных воздействию раздражающих запахов в атмосферном воздухе. Установлено, что для этих лиц характерны высокая утомляемость, низкая оценка состояния здоровья и качества собственной жизни в целом.

В последние годы ведутся интенсивный поиск и разработка объективных и информативных методов оценки влияния обладающих запахом выбросов различных предприятий и других объектов на здоровье и субъективное благополучие населения.

Результаты анализа изменений рассматриваемых показателей при экспозиции различными концентрациями модельных смесей пахучих веществ в экспериментальных исследованиях необходимо в дальнейшем сопоставить с данными, полученными в натурных условиях воздействия запаха различного характера и силы. Это позволит выявить общие черты адаптационных реакций человека в ответ на экспозицию запахами, провести сравнительный анализ влияния запаха различного гедонического тона (приятного или неприятного) на психофизиологические показатели организма, а также изучить влияние индивидуальных особенностей (возраста, эмоционального состояния, показателей качества жизни) на особенности восприятия запаха. Это станет основой для разработки методических документов и предложений для органов здравоохранения по управлению риском возникновения болезней, ассоциированных с запахом.

Ограничения исследования связаны с влиянием индивидуальных пристрастий и прошлого опыта человека на восприятие запаха, что может менять гедоническую характеристику ароматизаторов. Кроме того, исследования проведены в условиях кратковременной контролируемой подачи одоранта, что затрудняет экстраполяцию результатов на натурные условия загрязнения атмосферного воздуха пахучими веществами.

Заключение

Как показали проведённые исследования, изучение влияния запаха окружающей среды на состояние систем адаптации организма человека связано в первую очередь с его психоэмоциональной сферой. Базовые оценки эмоционального состояния участников исследования при экспозиции разными смесями пахучих веществ различались существенно и статистически достоверно в зависимости от характера и гедонического тона запаха. При этом как приятные, так и неприятные или раздражающие посторонние запахи, присутствующие в воздухе даже в небольших концентрациях и при краткосрочной экспозиции, могут влиять на основные психофизиологические характеристики человека. Полученные результаты позволяют заключить, что при регламентировании и оценке загрязнения атмосферного воздуха пахучими веществами необходимо учитывать характеристики запаха.

Анализ изменения основных психофизиологических показателей интересен не только констатацией самого факта наличия либо отсутствия изменений адаптационного потенциала (в частности, самочувствия, активности и настроения), эмоционального состояния и здоровья экспонированного населения, но и сопоставлением эффекта одорантов в динамике эксперимента в зависимости от психологического статуса участников исследования. Восприятие запахов разных гедонических тонов ассоциировано не только с таким важным демографическим показателем, как возраст, но и с эмоциональным состоянием человека (степень переутомления, состояние здоровья, уровень межличностных отношений) и показателями качества жизни.

При оценке загрязнения атмосферного воздуха пахучими веществами и регламентировании экспозиции к запаху необходимо учитывать не только характеристики самого запаха, но и продолжительность и повторяемость экспозиции (что в первую очередь относится к обладающим запахом выбросам производственных предприятий, водоочистных станций и др.). Ещё одной группой факторов, которые следует учитывать при регламентации и контроле запаха, планировании строительства и проектировании санитарно-защитных зон, являются особенности экспонируемого населения, проживающего в районе размещения предприятий и других объектов, в выбросах которых содержатся пахучие вещества.

Результаты проведённых исследований, сопоставленные с данными, полученными в натурных условиях, могут стать основой для разработки методических документов и предложений для органов здравоохранения по управлению риском возникновения болезней, ассоциированных с запахом.

¹ В эксперименте использовали растворимый кофе, разведённый в воде, как модельную смесь, имитирующую выбросы кофейного производства.

² Постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 28 января 2021 г. № 2 «Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 1.2.3685–21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания».