mini|hochkant=1.5|„Geruch“, aus der „Allegorie der Sinne“ von Jan Brueghel dem Älteren, Museo del Prado mini|Der Haushund besitzt eines der empfindlichsten Riechorgane
Der Geruch (zu gleichbedeutend mittelhochdeutsch ruch;Vgl. etwa Bernhard Schnell: Der deutsche „Macer“: Vulgatfassung. Mit einem Abdruck des lateinischen Macer floridus ‘De viribus herbarum’ kritisch herausgegeben. Niemeyer, Tübingen 2003 (= Texte und Textgeschichte. Würzburger Forschungen. Band 50), ISBN 3-484-36050-X, S. 396. lateinisch Olfactus, daher olfaktorische Wahrnehmung) ist die Interpretation der Sinneserregungen, die von den Chemorezeptoren der Nase oder anderer Geruchsorgane an das Gehirn eines Tieres übermittelt werden. Einer Studie von 2014 zufolge soll der Mensch über eine Billion Gerüche unterscheiden können.
Wahrnehmung von Gerüchen
Die Duftstoffe in der Luft gelangen bei Säugetieren beim Einatmen und verstärkt beim Wittern (bewusstes Spüren) in die obere Nasenhöhle und an die Riechschleimhaut. Hier werden die Geruchsmoleküle gelöst, wodurch sie für die Zellen chemisch registrierbar werden. Dafür gibt es rund 350 verschiedene Rezeptortypen, die jeweils nur auf eine bestimmte Duftmolekülgruppe ansprechen. Aus der Kombination der angesprochenen Rezeptoren in den Zellen ergibt sich die Geruchsmischung. Das Riechen – der Sinn zur Duftwahrnehmung – hängt von genetischen und Wahrnehmungsprozessen, vom Zustand der Luft und von der Lernfähigkeit des Gehirns ab.
Bedeutung und Vielfalt mini|150px|Strukturformel der unangenehm riechenden Buttersäure Für viele Tierarten ist der Geruchssinn essentiell. Für den Menschen wird der Geruchssinn gemeinhin für weniger wichtig gehalten als das Sehen, Hören oder Tasten, doch bedeutet sein Fehlen eine wesentliche Einbuße an Lebensqualität.
Die wahrgenommenen Riech- oder Duftstoffe dienen Lebewesen zur Identifizierung von Nahrung, von Verdorbenem (z. B. Buttersäure als Anzeichen von Fäulnis, Aasgeruch, Schwefelwasserstoff aus Fäkalien), Körpergeruch von Artgenossen („Stallgeruch“) und von Feinden, spielen aber auch beim Sozialverhalten eine große Rolle. Die Geschlechtsreife oder das Paarungsverhalten von weiblichen Tieren wird den männlichen Tieren hauptsächlich durch Pheromone (Sexuallockstoffe) signalisiert, und diese sind auch zur Kommunikation und räumlichen Orientierung ein essentielles Hilfsmittel. Viele Tiere setzen Duftmarken, um ihr Revier abzustecken, oder folgen wie die Ameisen der Duftspur ihrer Vorgänger zur Nahrungsquelle. Die meisten Blüten emittieren Duftstoffe, um Insekten zur Bestäubung anzulocken. Die Schädlingsbekämpfung im Obstbau macht sich die Wirkung solcher Pheromone nutzbar, beispielsweise um die Paarung von Pflaumenwicklern einzuschränken.
Gerüche können wissbegierig machen und werden häufig mit Gefühlen in Verbindung gebracht, es können aber auch Emotionen die Assoziation an spezielle Gerüche hervorrufen. Die zwischenmenschliche Sympathie hat mit dem sprichwörtlichen „sich riechen können“ zu tun. Der Geruchssinn warnt Mensch und Tier außerdem vor stofflichen Gefahren. Die hochgiftige Substanz Schwefelwasserstoff (H2S) zum Beispiel hat eine sehr niedrige Geruchsschwelle. Eine andere Warnsubstanz ist 2-Methylisoborneol, die durch den Geruch auf ihre Anwesenheit in fauligem, ungenießbarem Wasser hinweist und so vor dem Genuss solcher Wässer schützt.
Klassifizierung Obwohl wir viele Gerüche unterscheiden, können wir sie meist nicht benennen. Dieses Problem ist schon in der Antike untersucht worden. So befassten sich Platon, Aristoteles, Theophrast und Galen mit der Frage, wie Gerüche abzugrenzen und zu benennen seien. Gerüche können in verschiedene Duftkategorien von blumig, ätherisch und moschusartig bis schweißig und faulig eingeteilt werden. Duftkategorisierungen sind jedoch immer willkürlich.Harry T. Lawless: Exploration of fragrance categories and ambiguous odors using multidimensional scaling and cluster analysis. In: Chemical Senses, Band 14, Nr. 3, 1989, S. 349–360. doi:10.1093/chemse/14.3.349.
Eines der am häufigsten verwendeten Klassifizierungssysteme für Gerüche ist das System nach John E. Amoore, das sieben Grundgerüche unterscheidet.
Grundgeruch typischer Geruchsstoff Vorkommen campherähnlich Campher Mottengift moschusartig Moschus-Keton Engelwurz blumenduftartig 2-Phenylethanol Rosenduft mentholartig Menthon Minze ätherisch 1,2-Dichlorethan Trockenreinigungsmittel beißend Ameisensäure Weinessig faulig Schwefelwasserstoff faules Ei
mini|110px|Strukturformel von (R)-(+)-Limonen – der Hauptgeruchsstoff der Zitrone
Es gibt aber auch noch andere Ansätze für eine Klassifizierung. Hennings Geruchsprisma (1915): Die Basisgerüche bilden die Ecken, die übrigen Gerüche lassen sich als Mischung von benachbarten Basisgerüchen darstellen und liegen damit auf den Kanten des Prismas. www.inb.uni-luebeck.de, 25. Mai 2014.
Grundgeruch typischer Geruchsstoff Vorkommen von – bis blumig 2-Phenylethanol Vanille – Geranie fruchtig Limonen Orange – Zitrone harzig Bitumen – Eukalyptus würzig Gewürznelke – Ingwer faulig Schwefelwasserstoff faules Ei brenzlig
Ein weiteres Klassifikationssystem der Geruchsqualitäten hat Günther Ohloff erstellt, der einer der führenden Wissenschaftler auf dem Gebiet der Aromastoffe war:
Grundgerüche und die dazugehörigen Geruchsnoten nach OhloffGünther Ohloff: Irdische Düfte, Himmlische Lust. Eine Kulturgeschichte der Duftstoffe. Birkhäuser, Basel, ISBN 3-7643-2753-7, Seite 11.Grundgeruch:blumigfruchtiggrünwürzigholzigharziganimalischerdigzugehörige Geruchsnoten Jasmin Rose Veilchen Mimose Orangenblüte Maiglöckchen Zitrusfrüchte Apfel Himbeere Erdbeere Ananas Passionsfrucht Buchenblätter Gurken Heu Myrthe Galbanum Zimt Anis Vanillin Nelken Pfeffer Kampfer Sandelholz Zedernholz Vetiver Patschuli Koniferen Weihrauch Myrrhe Labdanum Kiefernholz Mastix Ambra Moschus Bibergeil Schweiß Fäkalien Erde Schimmel Ozean
Das Kärntner Institut für Seenforschung bietet auf dem Formblatt "Probenahmeprotokoll", gültig ab Mai 2010, zur Wasseruntersuchung von Gewässern folgende Palette von 21 Gerüchen an:
geruchlos aromatisch würzig erdig torfig muffig modrig faulig tranig fischig jauchig fäkalartig chemisch Schwefelwasserstoff Chlor Mineralöl Benzin Ammoniak Phenol Teer Silage
Stärke Die Stärke des von verschiedenen Stoffen hervorgerufenen Geruchsempfindens ist sehr verschieden. Je höher die Konzentration eines Riechstoffes in der eingeatmeten Luft, desto stärker ist das Empfinden. Schon eine außerordentlich geringe Menge bewirkt ein Geruchsempfinden. So ist Brom noch in einer Konzentration von 33 Milligramm Brom in einem Kubikmeter Luft riechbar. Moschus wird noch wahrgenommen, wenn der Nase weniger als 1/2.000.000 Milligramm eines weingeistigen Moschusextrakts dargeboten wird; von Schwefelwasserstoff wird weniger als ein Millionstel in der Luft deutlich wahrgenommen. Der Geruchssinn vieler Tiere ist noch deutlich feiner entwickelt. Als übelriechendste Verbindungen der Welt für den Menschen gelten dabei Butylselenomercaptan und Ethylmercaptan.Guinness World Records 2009.
Mit der Dauer eines Geruchseindrucks ermüdet nach und nach die Riechschleimhaut. Halten wir uns längere Zeit in einer riechenden Luft auf, so verschwindet schließlich die Geruchswahrnehmung für den beständigen Geruch (sogenannte phasische Rezeption), ohne dass dadurch die Fähigkeit für die Wahrnehmung anderer Gerüche abnimmt. Dies ist in der stofflichen Verknüpfung begründet. Jeder Geruchsreiz (Geruchsstoff = Schlüssel) wird in einem (oder mehreren) speziellen Geruchsrezeptor (= Schloss) erkannt, der eine Reaktivierungsphase braucht; die nicht gereizten Rezeptoren mit ihren Nerven stehen weiterhin zur Verfügung. Die Bezeichnung der Gerüche als angenehm oder unangenehm, die rein individuell und willkürlich ist, beruht zum Teil auf Vorstellungen, die sich auf das Geruchsempfinden beziehen. Diese Vorstellungen wechseln schon mit den physiologischen Körperzuständen. Dem Hungrigen zum Beispiel duftet eine Speise äußerst angenehm in die Nase, während sie dem Gesättigten Widerwillen erregt.
Soziale Bedeutung Einige Gerüche stehen in hohem kulturellen Ansehen, wie dies für den Weihrauch als Gabe der Hl. Drei Könige gilt. Der Begriff Aroma bedeutet im Altgriechischen (ἄρωμα ároma) ‚Gewürz‘ oder ‚wohlriechendes Kraut‘ und drückt eine solche positive Bewertung aus. Die Ähnlichkeit von Geruchsstoffen aus Gewürzen wie Zimt oder Vanille mit menschlichen „Pheromonen“ wirkt euphorisierend.
Oft sollen durch Parfüms unangenehme Gerüche überdeckt werden. Dazu gehören Mundgeruch (Stoffwechselprodukte von Bakterien infolge mangelnder Mundhygiene oder von Lebensmitteln wie Knoblauch herrührend), Blähungen, Schweiß (Buttersäure enthaltend). Die Parfümproduktion ist ein bedeutsamer Wirtschaftszweig der Kosmetikindustrie. Intensive Körpergerüche, auch angelegte Parfüms, können innerhalb von Menschengruppen (Gesangschor, Schulklasse) allerdings erheblich stören.
Redensartlich sind Geruchsmetaphern häufig, wenn unbestimmte Ablehnung ausgedrückt wird: „Ich kann ihn nicht riechen“
Physiologische Messung Als Messverfahren für Gerüche hat sich die dynamische Olfaktometrie durchgesetzt, die durch die Norm EN 13725:2003 standardisiert wird. Hierbei wird ermittelt, wie stark eine Geruchsprobe verdünnt werden muss, um die Geruchsschwelle zu erreichen, also jene Konzentration, bei der der Geruch nur noch von der Hälfte eines Panels aus Prüfern wahrgenommen wird. Dieses Verdünnungsverhältnis stellt den Zahlenwert der Geruchsstoffkonzentration dar; ihre Einheit lautet GEE/m3 („Europäische Geruchseinheit pro Kubikmeter“).DIN EN 13725:2003-07 Luftbeschaffenheit; Bestimmung der Geruchsstoffkonzentration mit dynamischer Olfaktometrie; Deutsche Fassung EN 13725:2003. Beuth Verlag, Berlin. S. 4. Auch wenn die Konzentration eines Geruchsstoffes unterhalb der Nachweisgrenze eines chemisch-physikalischen Messverfahrens liegt, besteht die Möglichkeit, dass trotzdem eine Geruchsempfindung hervorgerufen wird.VDI 3881 Blatt 1:1986-05 Olfaktometrie; Geruchsschwellenbestimmung; Grundlagen (Olfactometry; Odour Treshold Determination; Fundamentals). Beuth Verlag, Berlin. S. 3.
Als weitere Einheit des Geruchs wurde das Olf vorgeschlagen. Mit einem Olf wird die Verunreinigung angegeben, die eine erwachsene Person mit 1,8 Quadratmeter Hautoberfläche in sitzender Tätigkeit mit einem Hygienezustand von 0,7 Bädern pro Tag (das entspricht etwa einer Dusche/einem Bad alle 36 Stunden) erzeugt.
Gerüche an Innenraumarbeitsplätzen Gerüche stellen (bis auf ekelerregende und Übelkeit auslösende Gerüche) per se keine Gesundheitsgefahr, sondern eine Beeinträchtigung des körperlichen und seelischen Wohlbefindens dar. Gerüche können auch der Auslöser für Beschwerden an Innenraumarbeitsplätzen sein. Der Geruchssinn ist allerdings nicht zuverlässig in der Lage, harmlose Gerüche von gefährlichen zu unterscheiden. Der Geruch vieler aromatischer Kohlenwasserstoffverbindungen wird z. B. als angenehm empfunden, obwohl sie oftmals bereits in niedrigen Konzentrationen toxisch sind. Es gibt auch völlig geruchlose Luftschadstoffe, die gefährlich sind, wie zum Beispiel Kohlenstoffmonoxid. So lässt ein Geruch keine Rückschlüsse auf seine gesundheitliche Bedeutung zu. Generell sind Meldungen über ungewöhnliche Geruchswahrnehmungen ernst zu nehmen, da sie darauf hinweisen können, dass die Luftqualität und andere Umgebungsbedingungen am Arbeitsplatz nicht optimal sind.