Prach v Čechách
10. 6. 2011
Všude kolem nás se vznášejí prachové částice, které usedají, kam se dá. Kde se ale vzaly? Tuto otázku si položili i naši geologové. Prach zkoumají a tak poznávají, odkud přicestoval – zdrojem může být vzdálená poušť i sopka. Mohou určit i zdroj průmyslového znečištění a případně hnát původce k odpovědnosti. Prachové stopy v usazeninách, například ve vápencích, zase prozrazují dávné změny klimatu, dopady asteroidů nebo sopečné erupce.
Prach jsou tuhé částice přírodního nebo průmyslového původu s průměrem menším než 500 mikrometrů. Polétavý prach jsou prachové částice unášené vzduchem menší než deset mikrometrů. Podle světové zdravotnické organizace způsobí znečištění atmosféry prachem ročně jen v Evropě 370 000 předčasných úmrtí. Prach je také předmětem výzkumu v Geologickém ústavu Akademie věd.
Mgr. Leona Koptíková, Laboratoř geologických procesů, Geologický ústav AV ČR: Tento záběr se mi docela líbí. Tady toho je vidět poměrně hodně. Tato částice, to je pravděpodobně součást elektrárenských popílků, jedná se o takzvaný mullit. Dál tady pravděpodobně vidíme součást vulkanického prachu, to je tento pěkně vyvinutý krystal, což je krystal pyroxenu. Tady nahoře potom vidíme pravděpodobně nějaký živec a tady vidíme další běžnou součást prachu a to je nějaké pylové zrno.
Islandská sopka Grímsvötn začala na konci května chrlit oblaka dýmu a popela. Letecké společnosti jsou zase v pohotovosti. Bude se opakovat kalamita, která v roce 2010 zastavila letecký provoz nad Evropou? Příčinou tehdy byla jiná islandská sopka – Eyjafjallajökull. Prachové částice se při vulkanických erupcích dostávají do vysokých vrstev atmosféry – v případě Grímsvotnu až do 25 kilometrů. Vzdušné proudy je pak unášejí na vzdálenosti tisíců kilometrů. V tryskových prouděních mohou i několikrát obletět Zemi. Působením gravitace nakonec postupně klesají až k zemskému povrchu.
Dát prach do pohybu dokážou podobným způsobem i některé meteorologické jevy.
Vědci z Geologického ústavu se ke studiu prachu dostali v roce 2007.
Mgr. Leona Koptíková, Laboratoř geologických procesů, Geologický ústav AV ČR: Dá se říct s trochou nadsázky samozřejmě, že tady u toho pingpongového stolu začalo naše sledování nebo stopování prachu. Bylo to roku 2007, na jaře, v březnu, konkrétně 24. března, kdy jsme zjistili, že tento pingpongový stůl je neobvykle zaprášený.
Prach tehdy pokryl celou Českou republiku. Většina odborníků měla jasno – pochází ze Sahary. V písečných bouřích se často dostává nad Středozemní moře. Při příznivých meteorologických podmínkách může docestovat až nad Alpy a do Střední Evropy. Spíše ze zvědavosti podrobili vědci šedý prášek sérii analytických metod.
Mgr. Leona Koptíková, Laboratoř geologických procesů, Geologický ústav AV ČR: Kupodivu to byl prach, který se sem dostal z Ukrajiny a bylo to z oblasti kolem Kersonu.
Skutečný původ prachu nakonec prozradilo chemické složení, koncentrace různých prvků a přítomnost pylových zrn.
Mgr. Jan Rohovec, Ph.D, Laboratoř environmentální geologie a geochemie, Geologický ústav AV ČR: Materiál, který přinese příroda ze Sahary, bude mít vysoké obsahy křemíku, protože všichni víme, že tam jsou spíše zdroje oxidu křemičitého – písky, kdežto prachy, které jsou váté z evropských míst, z jakýchsi spraší, nalezišť tohoto typu, obsahují spíše zase hliník, mohou obsahovat vápník.
Spraš je úlomkovitá usazená hornina navátá větrem. Její hlavní složkou je obvykle křemičitý prach s příměsí uhličitanu vápenatého nebo jílu. Jen o tři roky později měli geologové unikátní možnost sledovat putování dnes už proslulého prachu z islandské sopky Eyafyallayokull. Prach z atmosféry získávají vědci prosáváním vzduchu speciálním filtrem. Podle velikosti otvorů ve filtru se dovnitř dostanou jenom částice o určité velikosti.
Vzhledem k nepříznivému působení na zdraví se nejvíc sledují částice menší než deset mikrometrů. Ty se při dýchání dostávají hluboko do plicních sklípků. Způsobují alergie a astma a v kombinaci s dalšími chemickými látkami i rakovinu. Ty nejzajímavější vzorky je ale možné získat metodou mnohem jednodušší.
doc. RNDr. Jindřich Hladil, DrSc., Laboratoř geologických procesů, Geologický ústav AV ČR: Pro nás je to velice zásadní činnost, protože pravidelným sklízením těchto sedimentačních kvadrantů, těchto rozložených pastí, získáváme prach, který skutečně a nefalšovaně přichází seshora, který sedimentuje. To jsou částice, které se do běžných strategií vzorkování aerosolu nebo prachu, té hrubší minerální komponenty, vůbec jako nedostanou.
Vědci zjistili, že na dlouhé vzdálenosti dokážou díky atmosférickým proudům cestovat i prachová zrnka podstatně větší, než se dosud předpokládalo. Platí, že čím větší a hmotnější zrnko, tím dříve ho gravitace přitáhne k zemi.
Tryskové proudy – mimořádně silné vichry, které foukají kolem země ve výšce deseti kilometrů – si ale zřejmě poradí i s částečkami o velikosti desetin milimetrů. Ročně se tak po celém světě přemístí tuny materiálu. Při přechodu ukrajinského prachu v roce 2007 spadly během několika dní v Česku na jeden metr čtvereční až tři gramy prachu.
doc. RNDr. Jindřich Hladil, DrSc., Laboratoř geologických procesů, Geologický ústav AV ČR: To je poměrně hodně, protože když přijde pár takových událostí za rok a dává to třeba úhrn deset gramů na metr čtvereční, tak to už jsme vlastně na spodní hranici sprašové sedimentace, to už je něco, jakože se nám klima poměrně výrazně mění a že toho prachu je hodně.
Za milion let se tak na jediný metr čtvereční dopraví deset tun materiálu.
doc. RNDr. Jindřich Hladil, DrSc., Laboratoř geologických procesů, Geologický ústav AV ČR: Vy řeknete, kde ten materiál je, on se ten materiál znovu recykluje, odfoukává a potom odplavuje, protože je většinou hodně srážek a ono se to splaví dovnitř do těch porézních hornin, nebo to odtéká prostě potůčky řekami pryč a vytváří se sediment, který už se ukládá pomocí vody.
Koloběh prachu v přírodě za sebou zanechává čitelné stopy: složení půd, cizorodá zrnka hluboko v pórech hornin, usazeniny na dně řek a potoků. Jsme v bývalém vápencovém lomu u Berouna. Vědci tady hledají stopy po prachu, který přicestoval před miliony let. Podobně jako v grónských nebo antarktických ledovcích se i ve vápenci dají najít stopy prehistorických sopečných výbuchů, dopadů kosmických těles nebo klimatických změn. Zatímco minulost ukrytá v ledu se dá číst maximálně devět set tisíc let zpátky, vápence poskytují mnohem hlubší okno do minulosti.
doc. RNDr. Jindřich Hladil, DrSc., Laboratoř geologických procesů, Geologický ústav AV ČR: Tady jsme například v oblasti, kde jsou usazeniny vápence z období před 390 a více miliony let, čili už je to velmi hluboko, vidíte, že je to i o dva řády delší doba i o tři řády delší doba než jsme hovořili o těch záznamech prachu v ledu, a vlastně nás tady zajímají velmi podrobné záznamy toho prachu ve vápenci.
Na dno pradávných moří čas od času dopadla dávka prachu přinesená větrem. Postupně se na ní vytvořila další vrstva vápenatých usazenin. V řezech dnešních vápenců mohou díky tomu vědci někdy i pouhým okem pozorovat odlišně zbarvené linie, které svědčí o dávných událostech.
Mgr. Leona Koptíková, Laboratoř geologických procesů, Geologický ústav AV ČR: Vápenec sám o sobě, v té nejčistší podobě tak je to jenom uhličitan vápenatý. Tudíž je to velice čistý materiál a velice dobře my můžeme potom zjistit, co je v materiálu cizí. Cizorodé ať už to tam bylo přinesené větrem, nebo jakýmkoliv jiným způsobem.
Pomocí moderních analytických metod je tak možné ve vápencích Barrandienu nebo Moravského krasu číst jako v zašifrované knize. V době probíhající klimatické změny můžeme vystopovat i podobné pochody z minulosti. Chemické složení prachu napoví, odkud v té sobě převážně foukal vítr a kdy nastaly dramatické změny.
Analýzy prachu mohou mít i další důležitou úlohu. Chemické složení částic prozradí hlavní průmyslové znečišťovatele v oblastech, jako je Ostravsko nebo Severní Čechy. Právě karcinogenní průmyslový prach představuje v moderní době největší hrozbu pro zdraví lidí.
Autor: Tereza Pultarová