25 Meritve delcev v zraku turistič nih jam Miloš Miler * , Stanka Šebela ** , Nina Zupanč ič *** , Simona Jarc *** Povzetek V Postojnski jami (Č rna jama in Pisani rov) ter v Škocjanskih jamah (Tiha jama) smo v poletnem in zimskem obdobju zvezno izvajali sedemdnevne meritve količ ine PM 10 v zraku z merilnim intervalom 5 minut. Hkrati smo merili tudi temperaturo zraka in koncentracijo CO 2 . V zimskem obdobju leta 2017 smo v južnem delu Pisanega rova, predvsem v noč nem č asu, opazili moč no poveč ane koncentracije delcev PM 10 do 60 µ g/m 3 , ki so antropogenega izvora. Poletno obdobje 2017 je v Pisanem rovu pokazalo precej manjše koncentracije delcev (največ 10,9 µ g/m 3 ). V Tihi jami v Škocjanskih jamah je bila v zimskem obdobju leta 2018 količ ina delcev PM 10 majhna. Najvišje koncentracije, ki so < 4 µg/m³ povezujemo s turistič nim obiskom. V poletnem obdobju 2018 so bili v Tihi jami doseženi viški koncentracije PM 10 do 25 µg/m³. Tudi te so posledica dnevnih turistič nih obiskov. Na to kažejo tudi viški poletnih koncentracij CO 2 (3.300 ppm), ki so lahko kar 5x višji od zimskih vrednosti. Ključ ne besede: delci v zraku, Postojnska jama, Škocjanske jame, Slovenija. Keywords: particulate matter, Postojna Cave, Škocjan Caves, Slovenia. Uvod Trdni delec (PM-particulate matter) je izraz za prah, ki je prisoten v zraku. Najpogosteje se izvajajo meritve delcev premera 10 (PM 10 ) in 2,5 (PM 2,5 ) µ m, ki so zdravju najbolj škodljivi (http://www.okolje.info/index.php/kakovost-zraka/trdni-delci). Dnevna mejna vrednost za delce PM 10 znaša 50 µ g/m 3 in ne sme biti presežena več kot 35-krat v letu. Za delce PM 2,5 je predpisana letna mejna vrednost 25 µ g/m 3 . V Sloveniji je glavni vir onesnaženja z delci PM 10 cestni promet in izpusti iz kurilnih naprav (Celjska in Zasavska kotlina). Najpomembnejši vir PM 2,5 so mala kurišč a (74%), sledi cestni promet (9%). Približno 70% mase PM 10 in PM 2,5 predstavljajo sekundarni delci (aerosoli), elementarni C, dviganje usedlin s tal in morski aerosoli. Preostalih 30% lahko pripišemo vodi. Meritve delcev v zraku so v obeh turistič nih jamah že opravljali. Tako so v Postojnski jami na najnižji toč ki turistič ne poti v jutranjih urah izmerili koncentracije ne-radioaktivnih aerosolov med 600 in 2.750 cm -3 , od tega je bilo 90% delcev manjših od 50 nm (Iskra in drugi, 2010). Nadaljne raziskave v Postojnski jami ob turistič ni poti (Bezek in drugi, 2013) so pokazale, da je bila koncentracija aerosolov poleti nižja (700 cm -3 ) kot pozimi (2.800 cm -3 ). Poleti so prevladovali delci velikosti <50 nm, pozimi >50 nm, kar so razložili z zimskim vdorom hladnega zunanjega zraka in prinosom zunanjih delcev v jamsko okolje. Vplivi turizma na Škocjanske jame so bili prikazani tudi s spremljanjem aerosolov v zraku (Grgić in drugi, 2014). Najvišje koncentracije delcev PM 10 so določ ili v obdobju od 8. do 20. avgusta 2012, in sicer 15,3 µ g/m 3 . Delce v zraku v kraških jamah so raziskovali tudi drugod po svetu. Tako so v turistič ni jami Ingleborough v Veliki Britaniji za avtigeni izvor aerosolov ob aktivnem vodnem toku * Geološki zavod Slovenije, Dimič eva 14, 1000 Ljubljana, Slovenija ** ZRC SAZU Inštitut za raziskovanje krasa, Titov trg 2, 6230 Postojna, Slovenija *** Univerza v Ljubljani, NTF, Oddelek za geologijo, Aškerč eva 12, 1000 Ljubljana, Slovenija 26 izmerili povišanje PM 10 za 12 µ g/m 3 . Prisotnost turistov je koncentracije aerosolov tudi povišala, in sicer za 21 µ g/m 3 (Smith in drugi, 2013). Meritve delcev so izvajali tudi v povezavi z jamami, ki jih uporabljajo za speloterapijo. V jami Szemlő hegy pod Budimpešto so ugotovili, da se koncentracija aerosolov zmanjšuje z oddaljenostjo od vhoda v jamo in da onesnažena voda in atmosferski zrak predstavljata nevarnost za jame, ki so v UNESCOvi dedišč ini (Kertész in drugi, 1999). Namen naše raziskave je bil primerjava meritev delcev v zraku s klimatskimi parametri (temperatura zraka, CO 2 in smer gibanja zraka) v dveh obdobjih (zima in poletje) ob turistič no obremenjeni in manj turistič no obremenjeni poti v dveh kraških jamah. Izbrali smo najbolj obiskani jami v Sloveniji: Postojnsko jamo in Škocjanske jame. Zanimala nas je koncentracija in velikost delcev v zraku ter izvor delcev (prinos delcev iz zunanjosti v jamo ali prenašanje delcev po jami). Metode Na podlagi dovoljenja Agencije RS za okolje št. 35602-6/2018-2 z dne 14. marec 2018, smo v Postojnski jami in Škocjanskih jamah izvajali 2x7 dni zimskih in 2x7 dni poletnih meritev. Uporabljali smo inštrument za merjenje in vzorč enje delcev v zraku velikosti med 0,25 in 32 µm in določ anje masnih koncentracij PM 10 , PM 2,5 in PM 1 Portable Laser Aerosolspectrometer Grimm 1.109 s konstantnim pretokom zraka 1,2 l/min. Raziskava se opravlja v sodelovanju med ZRC SAZU, Geološkim zavodom Slovenije in Univerzo v Ljubljani (Oddelek za geologijo). Slika 1 – Mesta meritev delcev v zraku v Postojnski jami (Č rna jama in Pisani rov) in v Škocjanskih jamah (Baldahin in Goba v Tihi jami). Meritve delcev v zraku Postojnske jame (Slika 1) so se v Č rni jami opravljale od 16.1.2017 do 23.1.2017 in od 28.8.2017 do 4.9.2017, v Pisanem rovu pa od 23.1.2017 do 31.1.2017 in od 4.9.2017 do 11.9.2017. V Škocjanskih jamah smo meritve izvajali na lokaciji Baldahin od 29.1.2018 do 5.2.2018 in od 30.8.2018 do 6.9.2018, na lokaciji Goba 27 pa od 5.2.2018 do 12.2.2018 in od 6.9.2018 do 13.9.2018. Soč asno z meritvami delcev (merilni interval 5 minut) smo opravljali meritve temperature zraka (merilni interval 5 minut) in koncentracije CO 2 (merilni interval 30 minut). Rezultati Č eprav smo meritve zvezno izvajali na štirih mestih (Slika 1) v tem prispevku podajamo prve rezultate le za dve merilni mesti, in sicer za Pisani rov v Postojnski jami in Baldahin v Škocjanskih jamah ter le za meritve delcev PM 10 . Postojnska jama Na južnem vhodu v Pisani rov smo v zimskem obdobju zaznali povišanje koncentracij delcev v zraku v noč nem č asu (Slika 2). Glede na meteorološke razmere v jami je to obdobje, ko lahko zrak prihaja iz Pisanega rova v glavni rov (Stara jama) ali obratno. Ko piha iz Pisanega rova v Staro jamo zaznamo povišane koncentracije CO 2 (24.1.2017 je bila koncentracija 1.320 ppm, 26.1.2017 pa 890 ppm). V tem obdobju nismo zaznali največ jega povišanja količ ine delcev v zraku. Ko je smer vetra obrnjena, hladen zimski zrak prihaja skozi glavni vhod v Postojnsko jamo, teč e po Stari jami in vdira tudi v Pisani rov. V tem obdobju smo v Pisanem rovu predvsem v noč nem č asu opazili izredno povišane koncentracije delcev PM 10 do 60 µ g/m 3 . Ker so v tem obdobju potekala obnovitvena dela na vhodnem železniškem peronu, so višje koncentracije delcev verjetno povezane prav s tem. Slika 2 – Masne koncentracije [µg/m³] delcev v zraku in primerjava s temperaturo zraka [°C], Pisani rov pozimi, Postojnska jama. Poletno obdobje (Slika 3) je pokazalo precej nižje koncentracije delcev (največ 10,9 µ g/m 3 za PM 10 dne 6.9.2017 ob 13:50) ter bistveno bolj stalno temperaturo z majhnim 28 nihanjem. Ker je bila med meritvami koncentracija CO 2 v zraku precej visoka (povpreč no 2.500 ppm), gre za verjetni doprinos delcev iz Pisanega rova v Staro jamo. Viški PM 10 bi bili lahko povezani tudi z vplivom turizma, zaradi posipanja tirnic s peskom za boljši oprijem pogonskih koles turistič nega vlaka. Slika 3 – Masne koncentracije [µg/m³] delcev v zraku in primerjava s temperaturo zraka [°C], Pisani rov poleti, Postojnska jama. Škocjanske jame V Tihi jami v Škocjanskih jamah smo v zimskem obdobju (Slika 4) izmerili majhne vsebnosti delcev v zraku, vendar je ozadje pozimi nekoliko višje kot poleti (pozimi: 0,5 – 1 µg/m³, poleti: 0,3 µg/m³). Viški PM 10 < 4 µg/m³ se ujemajo z urnikom turistič nih obiskov. Zimske koncentracije CO 2 v zraku so bile 560 – 660 ppm z nekaterimi odstopanji do 860 ppm. Količ ine CO 2 v zimskem obdobju so nizke, kar kaže na dobro zrač enje v jami. Pozimi se zrak premika iz Tihe jame proti površju skozi umetni tunel, ko je zunanja temperatura nižja od jamske. V poletnem obdobju (Slika 5) so najvišje koncentracije PM 10 do 25 µg/m³. Tudi poleti so poveč ane količ ine delcev v zraku povezane z dnevnimi turistič nimi obiski, kar potrjue tudi ujemanje nihanja temperature in količ ine delcev. Poletne koncentracije CO 2 v zraku so glede na zimske precej višje. Pri Baldahinu so poletne koncentracije do 3,300 ppm in sovpadajo s turistič nimi obiski, ko se vsebnost CO 2 poveč a zaradi prisotnosti ljudi. Brez prisotnosti ljudi bi bile poletne vrednosti CO 2 pri Baldahinu 2.000 – 2.600 ppm, kar je 3x višje kot pozimi. Č e upoštevamo viške poleti (3.300 ppm) so poletne vrednosti kar 5x višje od zimskih. Poleti (Tzunaj>Tjama) topel zunanji zrak vdira skozi odprta vrata umetnega tunela do Baldahina. 29 Slika 4 – Masne koncentracije [µg/m³] delcev v zraku in primerjava s temperaturo zraka [°C], Baldahin pozimi, Škocjanske jame. Slika 5 – Masne koncentracije [µg/m³] delcev v zraku in primerjava s temperaturo zraka [°C], Baldahin poleti, Škocjanske jame. Zaključ ek Meritve delcev v zraku Postojnske jame in Škocjanskih jam so pokazale, da se glede na jamsko ventilacijo prašni delci lahko prenašajo daleč v notranjost jame (tudi 1,5 km ali več , npr. Pisani rov pozimi, Slika 2). Opazen je bil tudi velik vpliv obnovitvenih del na visoke koncentracije delcev, zaradi č esar bi morali obnovitvena dela v turistič nih jamah prilagoditi tudi razmeram jamske ventilacije. 30 Analize ob turistič no obremenjeni poti v Škocjanskih jamah so pokazale odvisnost tako koncentracije delcev v zraku kot temperature od turistič nega obiska (Slika 5). Koncentracija delcev PM 10 je v zunanjem zraku višja kot v jami. V jamah je le dvajsetina tiste, ki jo zaznamo zunaj. To je najverjetneje zato, ker je v jami vlaga visoka in ne dovoljuje delcem PM 10 , da bi prosto potovali po jamskem prostoru. V splošnem pa povišane koncentracije delcev v zunanjem zraku vplivajo na povišano raven koncentracij v jamskem zraku. Poleg zveznih meritev jamske meteorologije v turistič nih jamah bi bilo priporoč ljivo tudi redno spremljanje količ ine delcev v zraku in obč asno podrobno preverjanje, za kakšne vrste snovi gre. Raziskava je del programa Raziskovanje krasa (P6-0119) in projekta Krasoslovne raziskave za trajnostno rabo Škocjanskih jam kot svetovne dedišč ine (L7-8268) ter programa Mineralne surovine (P1-0025). Literatura Bezek, M., Gregorič , A. in Vaupotič , J. 2013. Radon decay products and 10-1100 nm aerosol particles in Postojna Cave. Nat. Hazards. Earth Syst. Sci., 13, 823-831, doi: 10.5194/nhess-13- 823-2013. Grgić , I., Iskra, I., Podkrajšek, B. in Debevec Gerjevič , V. 2014. Measurements of aerosol particles in the Škocjan Caves, Slovenia. Environmental science and pollution research international, 21/3, 1915-1923, doi: 10.1007/s11356-013-2080-4. http://www.okolje.info/index.php/kakovost-zraka/trdni-delci (15.9.2018). Iskra, I., Kávási, N. in Vaupotič , J. 2010. Nano aerosols in the Postojna Cave. Acta Carsologica, 39/3, 523-528. Kertész, Z., Borbély-Kiss, I. in Hunyadi, I. 1999. Study of aerosols collected in a speleotherapeutic cave situated below Budapest, Hungary. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 150, 384-391. Smith, A.C., Wynn, P.M. in Baker, P.A. 2013. Natural and anthropogenic factors which influence aerosol distribution in Ingleborough Show Cave, UK. International Journal of Speleology, 42/1, 49-56, doi: 10.5038/1827-806X.42.1.6.