Refinaria de Xinjiang China Xiaodong Qiu / Moment / Getty Images p Para ajudar a combater a poluição que resultou do moderno boom industrial da China, uma estação de monitoramento ambiental na província de Guangdong está se voltando para um método antigo de detecção - o humano sentido de olfato . Doze profissionais treinados passaram seu tempo em laboratórios, exposto a uma variedade de gases nocivos que assolam a cidade de Panyu - devido às suas fábricas abundantes e depósitos de lixo - em um esforço para detectar perfis de cheiro.
Neste artigo, aprenderemos como o nariz e o cérebro humano detectam e diferenciam os cheiros, constrói perfis de perfume ou memórias, e como os cientistas estão usando dispositivos eletrônicos e robôs no olfato artificial.
Galeria do aquecimento global
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Cortesia de Dan Eckstein / Picture China Por causa de sua grande população e atual boom industrial, A China está prestes a se tornar um dos maiores poluidores do mundo.
Em 2006, uma pesquisa de poluição do Banco Mundial mostrou que, das 20 cidades mais poluídas do mundo, 16 estão na China. A poluição está cobrando seu preço:mais de 300, Estima-se que 000 pessoas nesta nação cada vez mais industrializada morram todos os anos devido a complicações decorrentes da má qualidade do ar. Para agravar esta situação está a descoberta de uma forma muito mais mortal de poluente - partículas ultrafinas . Essas partículas são muito menores e mais difíceis de detectar do que outros poluentes, têm um impacto ainda mais negativo na saúde à medida que a qualidade do ar piora, e pode até causar doenças cardíacas, entre outros problemas de saúde [Fonte:CNN]. p
p A seguir
Como funcionam os robôs
Como funciona a NASA
Projeto de curiosidade:quebra-cabeças de poluição
p Liu Jingcai, o líder da equipe olfativa e vice-diretor da estação de monitoramento, disse ao jornal China Daily que o treinamento não deu exatamente aos membros da equipe a chance de usar suas habilidades olfativas para parar e cheirar as rosas. "O trabalho é bastante desagradável, "disse Liu." Temos que ficar em um laboratório cheirando esses gases horríveis repetidamente [Fonte:China Daily].
p Os membros da equipe foram treinados para distinguir entre os cheiros de poluentes ambientais prejudiciais e simplesmente questionáveis, mas inofensivo, odores. Eles têm à sua disposição equipamentos eletrônicos sensíveis (mais sobre isso em breve) que podem detectar a densidade de gases nocivos no ar. Mas os farejadores chineses têm uma vantagem distinta sobre as máquinas:os humanos não podem apenas detectar gases nocivos, também podemos exibir reações físicas a eles, tornando a presença dos gases na atmosfera muito mais aparente.
p Uma vez que nosso sentido do olfato reduz a sensibilidade à medida que envelhecemos, a equipe de cheiros profissionais passará por uma recertificação a cada três anos para garantir que seus membros ainda possuam as melhores habilidades olfativas.
p Mas enquanto caminham por Panyu em busca de poluentes, como exatamente a equipe será capaz de identificar os cheiros que eles encontram? Na próxima seção, vamos descobrir como o cérebro humano detecta as diferenças.
Conteúdo
Detectando e diferenciando aromas
Os efeitos da detecção de poluição
Olfato Artificial
Farejadores de poluição da China:nota do autor
Farejadores de poluição da China:folha de cola
Detectando e diferenciando aromas
p Podemos tomar nosso olfato como garantido, mas exatamente como cheiramos é um tópico de grande debate e pesquisa entre neurologistas e fisiologistas. A ciência tem um controle muito bom sobre como exatamente o processo do olfato ocorre depois que o cheiro passa pelos receptores olfativos - é o início e o fim do processo que deixa os pesquisadores perplexos.
p Por muitos anos, os cientistas sabem que os diferentes nervos que compõem o feixe olfativo são especializados. Cada um deles responde apenas aos tipos de moléculas com as quais foram projetados para interagir. Imagine um banco de caixas de correio em frente a uma agência dos correios:uma é para correio medido, um é para correio local, e um é para correspondência de fora da cidade. Cada um ainda é uma caixa de correio, e cada um aceita correio, mas seus objetivos individuais são encaminhar um tipo específico de e-mail para um local específico, muito parecido com os nervos nos feixes olfativos sendo encaminhados para um receptor de molécula específico.
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Cortesia de A Review of the Universe Um diagrama dos componentes do processo olfativo
Mas a ciência ainda está procurando uma resposta para exatamente como as respostas entre receptores especializados são acionadas. Qual processo inicial ocorre para permitir que os farejadores profissionais consigam diferenciar os cheiros? p Qualquer molécula, contanto que seja volátil (o que significa que vai evaporar em torno da temperatura ambiente), tem potencial para ser um odorante, ou uma molécula que podemos sentir através do cheiro. Uma vez que um odorante se liga aos receptores em um nariz, o potencial da molécula como odorante torna-se realidade. A teoria mais amplamente aceita é que cada um de nossos aproximadamente 350 receptores olfativos tem certas estruturas que podem ser ativadas apenas por certos tipos de moléculas, com base na forma da molécula. Mas essa teoria de chave e fechadura [Fonte:Neurophilosophy] tem um grande problema logístico:existem moléculas com a mesma forma e estrutura que têm odores totalmente diferentes.
p Pesquisas mais recentes sugerem que a interação entre odorantes e seus receptores olfativos é baseada em um processo físico muito mais sublime. Enraízado em física quântica , essa teoria recente diz que a interação é baseada na reação causada nos receptores pelas vibrações da estrutura atômica de uma molécula odorante. O receptor reage às vibrações da molécula, e essa resposta desencadeia a transmissão de informações de cheiro ao longo do sistema olfativo. Presto! O farejador chinês pode erradicar um produto químico nocivo.
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Filosofia Molecular
Quando um de China O cheiro de "puxa o fôlego pelo nariz dela, os receptores interagem com as moléculas, chamado odorantes . Qualquer molécula tem o potencial de ser um odorante, mas pode uma molécula ser considerada um odorante enquanto está apenas flutuando no espaço? Essa é a pergunta, se uma árvore cair na floresta e ninguém estiver por perto para ouvi-la, faz algum som? Talvez um para os filósofos.
p Mas isso apenas explica como interagimos quimicamente com as moléculas de cheiro. A maioria dos odores que conhecemos é composta por combinações de moléculas de odor. Então, como criamos nossa percepção de odores - sejam eles odores "bons" ou "ruins" - e, em última análise, como pode um farejador saber a diferença entre um odor e outro?
p Está ficando mais claro para os pesquisadores que os processos de detecção de cheiros e de percepção de cheiros em nosso cérebro podem ser diferentes. Um estudo da Northwestern University concluiu que a estrutura de uma molécula de cheiro não afeta necessariamente o codificação de odorante que ocorre no cérebro. Codificação de odorante é o termo que define como nossos cérebros classificam os cheiros em diferentes categorias. Os pesquisadores descobriram que pode ser uma combinação de diferentes processos trabalhando em conjunto que permite que essa codificação de odor ocorra.
p Esses mesmos pesquisadores também determinaram que nosso memórias de cheiro codificadas , ou perfis de cheiro criados a partir da exposição, pode mudar quando encontramos informações novas ou adicionais sobre um cheiro [Fonte:Northwestern University]. Por exemplo, cheirar uma flor de gardênia uma vez pode criar uma memória olfativa que pode ser acionada quando vemos uma planta de gardênia de longe, mas cheiros sucessivos de uma gardênia podem esclarecer e adicionar complexidade à nossa impressão original do perfume da flor.
Na próxima seção, veremos os efeitos da detecção de poluição em humanos.
Os efeitos da detecção de poluição
p A maioria de nós não é paga para detectar poluentes com o nariz. Geralmente aprendemos sobre os cheiros de nosso ambiente por meio da exposição casual ao longo do tempo. Mas a abordagem do governo chinês para treinar seus farejadores é mais agressiva e focada. Ao expor os membros da equipe aos cheiros em um laboratório por longos períodos de tempo, as idéias dos farejadores de um cheiro tornam-se refinadas mais rapidamente, semelhante a um conhecedor de vinhos detectando as notas, ou perfis de cheiro, de um copo de Chardonnay.
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Cortesia de Chris Harvey / Dreamstime.com O sistema olfativo humano é altamente sensível a produtos químicos e poluição.
Os pesquisadores da Northwestern mostraram que esse tipo de exposição cria um olfato mais sofisticado para cheiros da mesma família. A exposição prolongada também cria uma reação mais intensa a um cheiro. Por exemplo, se os farejadores chineses tivessem sido expostos ao enxofre por longos períodos de tempo, seria mais fácil para eles saber a diferença entre os diferentes tipos de compostos sulfúricos. Por sua vez, isso os tornaria melhores em seus empregos. p Mas cheirar enxofre e outros produtos químicos nocivos pode ser extremamente prejudicial à saúde dos seres humanos. Então, enquanto os chineses estão empregando humanos para encontrar poluição, cientistas em outras partes do mundo estão buscando tecnologia na forma de instrumentos eletrônicos.
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Dr. Ricardo Araneda
O HowStuffWorks gostaria de agradecer ao Dr. RicardoAraneda em Universidade do Maryland por sua ajuda com este artigo.
p O elefante na sala em relação aos farejadores chineses é que esses farejadores são humanos. Isso significa que seu trabalho encontrará dois problemas. A primeira é que o sentido do olfato se deteriora com o tempo. A segunda é que eles inalam produtos químicos prejudiciais para viver. O primeiro problema pode ser superado com o recrutamento de farejadores substitutos, mas o segundo problema pode levar a problemas de saúde e até a morte para os farejadores.
p Na próxima seção, veremos como robôs e dispositivos eletrônicos estão sendo usados no olfato artificial.
Olfato Artificial
p Vimos anteriormente que os farejadores humanos da China têm uma vantagem sobre instrumentos eletrônicos sensíveis:como humanos, temos reações físicas que corroboram a existência de poluentes. Mas o uso de instrumentos eletrônicos elimina a necessidade de expor humanos a poluentes prejudiciais. Para este fim, a ciência está buscando novas maneiras de usar a tecnologia para encontrar poluição e determinar sua concentração.
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Cortesia da NASA / JPL-Caltech
A NASA desenvolveu seu dispositivo Electronic Nose (ENose) de terceira geração. O Jet Propulsion Lab (JPL) da agência espacial criou o dispositivo para ajudar a detectar vazamentos de amônia a bordo do ônibus espacial. A NASA usa amônia como condutor de calor no encanamento dos ônibus. A amônia pode ser fatal se alguém for exposto a ela em estado gasoso, e se vazar, significaria a ruína dos astronautas. Para evitar um desastre como este, o ENose está sendo desenvolvido para uso no espaço para detectar vazamentos como este desde o início, antes que a concentração do gás atinja um nível mortal.
p O ENose é baseado na estrutura do sistema olfativo humano. O dispositivo usa filmes de polímero para detectar e reagir a moléculas, muito parecido com o minúsculo, receptores semelhantes a cabelos nas extremidades de nossos nervos olfativos. Essas reações são então interpretadas pela máquina.
p Um artigo sobre o ENose apresentado no site da NASA relata que o dispositivo é tão sensível que pode cheirar um incêndio elétrico antes de estourar e pode diferenciar entre Coca-Cola e Pepsi [Fonte:NASA]. Mesmo os farejadores chineses teriam problemas fazendo isso.
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Cortesia de Natalie Jeremijenko, Jeffrey Warren e Mike Kai Os cães robóticos estão encontrando um novo propósito como detectores de poluentes. Os cachorros' microchips estão sendo adaptados para sentir compostos voláteis no ar.
De volta à Terra, tecnologia ligeiramente menos sofisticada do que o ônibus espacial está sendo usada para um dispositivo semelhante ao ENose da NASA. Cães robóticos, os brinquedos infantis antes populares que podem andar, sentar, ficar e latir, estão sendo adaptados com novos chips que permitem aos caninos detectar compostos voláteis em traços de até 100 partes por milhão em um projeto chamado Feral Dog Project. p
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p A ideia de Natalie Jeremijenko, um professor da San Diego State University, o projeto começou como uma forma não apenas de farejar poluentes com segurança, mas também para aumentar a conscientização sobre os riscos ambientais que esses poluentes representam. O projeto decolou, com laboratórios de adaptação surgindo em todo o país em Idaho, Nova York e Flórida.
p Mas os sensores usados no Feral Dog Project têm um longo caminho a percorrer antes de alcançarem o ENose. Enquanto os sensores dos cães robóticos podem pegar compostos em 100 partes por milhão, Os sensores ENose são capazes de detectar apenas uma parte - que é apenas uma molécula - por milhão.
p Para obter mais informações sobre o Feral Dogs Project e um vídeo sobre o lançamento de um cão robô, confira os links na página seguinte.
Farejadores de poluição da China:nota do autor
HowStuffWorks 2009 Josh Clark, Escritor Sênior p Sempre houve um aspecto dos farejadores de poluição na província de Guangdong que nunca consegui descobrir - por que usar humanos? Eu me perguntei sobre isso quando escrevi o artigo, bem como quando criei um episódio de podcast "Coisas que você deve saber" nele, e ainda me pergunto sobre isso agora. Todos os danos decorrentes que vêm com a exposição proposital de humanos à poluição do ar - e não só isso, mas fazê-los respirar fundo e profundamente como seus empregos - parece pelo menos perigoso, senão totalmente desnecessário. Na quarta seção, Fiz uma crônica de vários sensores mecânicos que poderiam funcionar tão bem e, na verdade, muito melhor do que os detectores de poluição humanos. Então, por que usar pessoas?
p Este foi meu primeiro artigo para HowStuffWorks.com. Foi um artigo de teste, na realidade, o que me contratou, então eu tenho uma afinidade real com este. A pesquisa também forneceu minha primeira introdução ao fato fascinante de que a ciência não sabe como experimentamos a sensação do olfato. Familiarizar-me com as teorias do olfato de que falo neste artigo também me expôs o quanto ainda temos a aprender.
p Fontes
"Os 'narizes profissionais' da China farejam os poluidores." Reuters. Reuters.com. 20 de junho 2007 http://www.reuters.com/article/environmentNews/id USPEK20893920070620? feedType =RSS
"Nariz eletrônico:pesquisadores da NASA estão desenvolvendo um nariz artificial extremamente sensível para a exploração espacial." NASA. Science.nasa.gov. 6 de outubro, 2004. http://science.nasa.gov/headlines/y2004/06oct_enose.htm
"Como seu cérebro o ajuda a se tornar um especialista em vinhos:os pesquisadores descobrem como diferenciamos os cheiros." Northwestern University. 21 de dezembro 2006. http://www.eurekalert.org/pub_releases/2006-12/nu-hyb122106.php
"Narizes humanos para farejar os poluentes da China." AFP. Breitbart.com. 20 de junho 2007 http://www.breitbart.com/article.php?id=070620070744.u3mly8tt&show_article=1&cat=0
"Equipe de farejadores humanos rastreia poluição (China)." The Times Online U.K. Freerepublic.com. 21 de junho, 2007 http://www.freerepublic.com/focus/f-news/1853714/posts
"Inimigo invisível estimula preocupações com a saúde:a Ásia enfrenta o crescente problema de partículas ultrafinas." CNN. CNN.com. 2 de junho, 2006. http://www.cnn.com/2006/HEALTH/conditions/05/09/air.pollution /index.html
"Aprendendo a cheirar as rosas:Plasticidade Neural Dependente de Experiência em Cortices Piriformes e Orbitofrontais Humanos." Neuron. Straddle3.net. 29 de dezembro 2006. http://straddle3.net/context/03/en/2006_12_29.html
Neurophilosophy.wordpress.com. 12 de dezembro 2006, http://neurophilosophy.wordpress.com/2006/12/12/the-quantum- mecânica do cheiro /
"A mecânica quântica pode explicar como os humanos cheiram." Physorg.com. 1 de Fevereiro, 2007 http://www.physorg.com/news89542035.html
"O projeto do robô pode acabar com a poluição." A República do Arizona. azcentral.com. 11 de dezembro 2005. http://www.azcentral.com/arizonarepublic/local/articles/1211 robotdogs11.html
"Farejando gases nocivos." Diário da China. China.org.cn. 20 de junho 2007 http://www.china.org.cn/english/environment/214488.htm
"Os lugares mais poluídos da Terra:como repot classifica áreas do planeta como poluidoras e poluídas." CBS News. CBSNews.com. 6 de junho, 2007 http://www.cbsnews.com/stories/2007/06/06/eveningnews/main 2895653.shtml
Farejadores de poluição da China:folha de cola
p Coisas que você precisa saber
Uma pesquisa de 2006 do Banco Mundial descobriu que 16 das 20 cidades mais poluídas do mundo estão na China.
Autoridades da província chinesa de Guangdong criaram um programa que treinou humanos para detectar e distinguir poluentes do ar usando o olfato.
A ciência não tem certeza de como cheiramos; uma variação da hipótese da fechadura e da chave diz que as vibrações quânticas permitem que os odores se encaixem nos receptores apropriados.
A NASA criou um nariz eletrônico que é sensível o suficiente para detectar um incêndio antes que ele comece.
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p Agora, teste seus conhecimentos com esses questionários!
Viaje pelo mundo:China
O teste definitivo sobre a poluição do ar em ambientes fechados
Refinaria de Xinjiang China Xiaodong Qiu / Moment / Getty Images p Para ajudar a combater a poluição que resultou do moderno boom industrial da China, uma estação de monitoramento ambiental na província de Guangdong está se voltando para um método antigo de detecção - o humano sentido de olfato . Doze profissionais treinados passaram seu tempo em laboratórios, exposto a uma variedade de gases nocivos que assolam a cidade de Panyu - devido às suas fábricas abundantes e depósitos de lixo - em um esforço para detectar perfis de cheiro.
Neste artigo, aprenderemos como o nariz e o cérebro humano detectam e diferenciam os cheiros, constrói perfis de perfume ou memórias, e como os cientistas estão usando dispositivos eletrônicos e robôs no olfato artificial. 
