24-020 Čeřinka (Palachova propast) – mikroklima

1. Proudění a relativní vlhkost vzduchu

Podrobnější měření relativní vlhkosti vzduchu v Čeřince patrně neprobíhalo nebo zprávy o něm nepronikly do našeho povědomí. Lze ale předpokládat, že ve většině prostor bude stálá a velmi vysoká (blízká 100%). Jeskynní sedimenty jsou zde převážně zvodnělé, stěny často vlhké, na stropních kulisách a sintrové výzdobě bývá viditelný skap. Výjimkou je pouze prostor Horizontální, Větrné a Visuté chodby, kde je podle pocitových vjemů a sušších sedimentů možná nejnižší vlhkost vzduchu v jeskyni, ale i tak stále velmi vysoká. Tento fakt a navíc pozorování slabšího proudění vzduchu (odtud i název "Větrná chodba") dává v úvahu možnost dynamického proudění a to mezi vchodem do jeskyně a závalem (či výplní komína) na horním konci Větrné chodby. Nespočet pozorování neporušeného zasněženého terénu nad Větrnou chodbou bez jakéhokoliv "mastného fleku" (vytaveného sněhu) však tuto úvahu příliš nepodporuje. Další místa s pozorováním průvanu jsou (nebo spíše byla) v Krápníkové chodbě a to jednak Pizolitový komín (pozorováno dne 13.1.2007) a dále místo U Záclonky, kde se nachází vrt ze třetí etáže lomu. V r.2008 však byla příslušná část lomu zasypána odvalem, takže průvanová místa s vysokou pravděpodobností definitivně zanikla.

Prostory tedy z hlediska proudění vzduchu nejlépe splňují parametry statické jeskyně. Rozdílná teplota vzduchu uvnitř a venku za přispění případných výkyvů atmosférického tlaku je rozhodující alespoň pro částečnou obměnu ovzduší v jeskyni. Vlivem rozdílných hustot teplejší - lehčí - vzduch stoupá a chladnější - těžší - klesá, pomineme-li případné vlivy pohybu osob, pozvolná obměna nastává jen pokud venkovní teplota klesne pod hodnotu teploty vzduchu v jeskyni, zpravidla pouze v zimním období. Vzhledem k morfologii prostor bez významnějších úžin tak může pozvolně docházet k pravidelné sezónní obměně. V Galerii a přilehlých chodbách, které již leží dovrchně nad Říceným dómem, tento jednoduchý princip nefunguje a k nastínění vzdušné cirkulace v této části a s přihlédnutím k hypotetickému dynamickému jevu by bylo nutné provedení podrobných dlouhodobých měření a pozorování.

2. Teplota vzduchu

S prouděním vzduchu také souvisí teplotní stálost, resp. proměnlivost.

První etapa měření:

Od léta 2008 do léta 2010 byla v jeskyních v Paní hoře umístěna čidla sledující teplotu vzduchu. Čidla spínala po 2 resp. 3,5 a 4 hodinách s rozlišovací schopností 0,35°C. Umístění čidel bylo voleno podle určitého logického záměru. Čidlo 1 bylo umístěno v dómku Apsida ve spodním úseku Větrné chodby. Na opačné straně jeskyně mělo pozici čidlo 2 a to nedaleko pod vchodem ve výklenku v nároží chodeb na Prvním horizontu. Očekáván byl menší výkyv podle teorie existence slabého dynamického okruhu - tj.v zimě pokles teploty na Prvním horizontu a vzestup v Apsidě, v létě opačně. Čidlo 3 bylo uloženo do portálu jeskyně Gabriela a jeho úkolem bylo snímat venkovní teplotu a nezničené a neukradené přežít. Pro čtvrtou sadu měření bylo již čidlo umístěno na severně orientovaném balkónu staré trafostanice v areálu Solvayových lomů, neboť k jeskyni se postupně přiblížila výsypka. Čidla 4, 5 a 6 měřila teplotu v jeskyni Arnoldka (viz příslušná kapitola). Čidla byla po dobu snímání ukryta v plastových krabicích a to nejen z důvodu neovlivňování čidel přítomností člověka, ale hlavně, aby se jim něco nestalo :).

Výsledkem pozorování je pro jednotlivá čidla toto (podrobněji v grafech):

1-Apsida: konstantní teplota +8,6°C (9/2008-6/2009), +8,9°C až +9,3°C (7/2009-1/2010), výjimečně +9,7°C (v polovině 10/2009), od 2/2010 konstantní +8,9°C.

2-První horizont: konstantní teplota +9,3°C; na počátku (8/2008-9/2008) velké množství chybových měření (!); 31.10.2008 (9h-19h) čidlo hlásilo pokles o 2°C zhruba na venkovní teplotu zaznamenanou čidlem 3, poté návrat k původní teplotě - vysvětlením je buď a/ faktický pokles teploty v jeskyni (nepravděpodobné), b/ chybová epizoda nebo c/ bylo čidlo vyneseno na povrch....; od 1/2010 výpadek.

3-Gabriela, resp.Solvayovy lomy (venkovní teplota): maximum v Gabriele +32,5°C (23.7.2009); minimum -16,5°C (27.1.2010). Od 2/2010 čidlo umístěno na balkóně severní strany bývalé "staré" trafostanice v Solvayových lomech.

Poznámka 1: teplota cca 8-9°C odpovídá průměrné teplotě v oblasti (meteostanice Chrustenice-Na Radosti: 2008:+9,1°C; 2009:+8,9°C; 2010:+7,7°C).

Poznámka 2: rozlišovací schopnost čidel 0,35°C; přesnost udávaná výrobcem: ±0,2°C.

Speciální poděkování Robertu Švajdovi.

Poznámka na závěr: pro další etapy měření teplot je žádoucí použití metody (čidel) s jemnější rozlišovací schopností.

Druhá etapa měření:

Od března 2013 do ledna 2015 probíhalo na vybraných místech Čeřinky pravidelné čtvrtletní měření teplot. Vybraných míst bylo zhruba 19 dle aktuální hydrologické situace a vývoje pohledu na průběžné výsledky měření. Jako teplotních "konzerv" bylo využito 1,5 litrových PET-lahví. K měření se používalo převážně analogových laboratorních rtuťových teploměrů o dělení 0,1°C. Výsledky měření jsou ve stádiu vyhodnocování.

3. Stav oxidu uhličitého

Propasťovitý průběh jeskyně se vchodem nahoře a s dynamickým prouděním pouze v teoretické úvaze odkazuje obměnu vzduchu jen na sezónní (zimní) rytmus a dává předpoklad výskytu oxidu uhličitého v prostoru Vodního dómu a okolí. To je způsobeno tím, že oxid uhličitý je těžší než vzduch a dochází k jeho kumulacím právě v nejnižších partiích jeskyně; jeho úroveň je závislá, mimo jiné, také na atmosférickém tlaku (při jeho poklesu se CO₂ může uvolňovat z vody, hornin, vzdušné vlhkosti). Zdrojem oxidu uhličitého ve zdejších jeskyních jsou zejména biogenní procesy v půdním pokryvu, s tím související krasové procesy (vzniká při opětovném srážení uhličitanu vápenatého) a také dýchání člověka při činnostech v jeskyni (prolongace, dokumentace, exkurze aj.). Podle určité hypotézy o hydrotermálním původu jeskyní Českého krasu (předmět odborných sporů) může mít CO₂ také hlubinný původ vázaný na hluboké zlomové struktury.

Od března 2013 probíhá na vybraných místech Čeřinky pravidelné čtvrtletní měření koncentrací CO₂. Vybraných míst je zhruba 22 dle aktuální hydrologické situace a vývoje pohledu na průběžné výsledky. K měření jsou používány výhradně elektronické detektory. Předpokládané ukončení celé skupiny měření je stanoveno na leden 2015.

4. Stav radonu

Dne 12.7.2008 byla v Čeřince na několika málo místech orientačně zjišťována objemová aktivita radonu (OAR). Do očíslovaných ionizačních komůrek byly odebrány vzorky ovzduší, které ukázaly aktuální "koncentraci" radonu (č.1 = 22,5 kBq/m³; č.3 = 5,3 kBq/m³; č.6 = odběr selhal; č.10 = 8,7 kBq/m³). Zároveň byly odebírány vzorky sedimentů v Brčkové chodbě, ve spodní části Žabí chodby, na konci Krápníkové chodby (U záclonky) a v Říceném dómu. Výsledek, či spíše jen nástin problematiky, ukazuje vyšší hodnoty než v sousední Arnoldce, což lze v letním období v málo větrané jeskyni očekávat. Zda-li nejvyšší hodnotu, zaznamenanou v Říceném dómu (22,5 kBq/m³) způsobuje jen špatná větranost jeskyně, je otázkou.

Poznámka 1: 1 kBq/m³ (kilo-bequerel na metr krychlový, čti bekerel) jest 1000 radioaktivních přeměn za 1 sekundu v 1 m³ vzduchu.

Poznámka 2: jako maximální povolenou hodnotu ve stávajících obydlí uvádí norma 0,2 kBq/m³.

Poznámka 3: ve zpřístupněných jeskyních se v létě zpravidla objevují hodnoty 2-3 kBq/m³; výjimečně až 8, resp.22 i 29 (Bozkovské j.).

Poznámka 4: v nevětraných dolech v Jáchymově byl zaznamenán i údaj 500 kBq/m³.

Speciální poděkování patří Lence Thinové a Václavu Štěpánovi.

Kde se radon bere: Obdobně jako ve všech horninách, tak i ve vápencích a jeskynních sedimentech jsou obsažena stopová množství nestabilních radioaktivních prvků, které se pozvolna mění (rozpadají) v jiné lehčí. Tyto sledy se nazývají rozpadovými řadami a mají svoje zákonitosti. Tři hlavní přirozené řady, které v přírodě doposud stále "běží", mají jako jeden ze svých mezičlánků radon - jediný plyn těchto rozpadových řad; ostatní prvky jsou těžké kovy, ať již ty, ze kterých radon vzniká, nebo ty, na které se rozpadá (jeho dceřiné produkty). Radon má 3 přirozené izotopy (v každé rozp.řadě jeden), jak je patrné v níže ležící tabulce. Vzhledem ke svému nejdelšímu poločasu rozpadu (téměř 4 dny) bývá v jeskyních nejčastěji přítomen izotop radonu 222 a to proti izotopu 220 v přibližném poměru 10:1. Třetího izotopu 219 je ve srovnání s předchozími zanedbatelně málo. To je dáno nejen nejkratším poločasem rozpadu (necelé 4 sekundy), ale také malým zastoupením uranu 235, z něhož po několika rozpadech vznikl. Zatímco pouze 0,72% veškerého přírodního uranu připadá na uran 235, 99,28% náleží izotopu uranu 238. I to je dané rozdílnými poločasy jejich rozpadů. Z tohoto pohledu je patrné, že nejdéle bude radon "vyrábět" thoriová řada...

Pro člověka není v zásadě radon nebezpečný, pokud se právě v daný okamžik nerozpadne na často i aktivnější dceřiné produkty (kovy). To se týká i vdechování částeček prachu a vzdušné vlhkosti, na nichž mohou tyto produkty ulpívat a dále se rozpadat až v nejtěžší stabilní prvek v přírodě - olovo. Škodlivost spočívá nejen v emisích částic, ale také v toxicitě.

Rozpad radonu a jeho dceřiných produktů také vyvolává ionizaci a vznik lehkých atmosférických iontů (ionty kyslíku, dusíku, vodíku, různých oxidů aj.). Jedna alfa-částice (heliové jádro) z jednoho rozpadu radonu způsobí vznik zhruba milionu iontů.

Jak kolísá koncentrace radonu: Uvolňování radonu v jeskynním prostředí je nezastavitelné a v podstatě by mohlo být i konstantní, ale... Zvýšené emise může způsobovat např.rozdílná struktura vápence - ze zvětralého se radon uvolňuje snadněji, v kompaktním zůstává více "uvězněn"; jako určité přivaděče se můžou chovat tektonické poruchy či otevřené vrstevní spáry. Koncentraci může zvyšovat také anomální výskyt radionuklidů, např. v některých minerálních výplních (opály a opálové sintry). Dále záleží na aktuálním atmosférickém tlaku - čím nižší tlak, tím více stoupá uvolňování radonu z horninového prostředí; totéž platí při zvýšení teploty. Do jeskynních prostor se také může dostávat více radonu po dlouhodobých deštích. To je hrubý výčet vlivů na "přísun" radonu. O aktuální koncentraci rozhoduje také jeho "odsun" a tím je především proudění vzduchu. Ve větraných částech je ho méně než v nevětraných, např. v letním období, kdy se téměř zastavuje obměna vzduchu ve statických typech jeskyní se vchodem nahoře, koncentrace výrazně roste, z toho logicky plyne: čím intenzivnější obměna vzduchu, tím menší koncentrace. Kromě ročních výkyvů (rozdíly jsou několikanásobné, v extrému i více jak stonásobné), může z výše uvedených důvodů docházet k nemalým výkyvům i během dne. Ve venkovním vzduchu je aktivita radonu o 1-2 řády nižší (v atmosféře: 10^-17%, tj.0,0000000000000001%).