Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Magnetické mikročástice kolem nás

Geofyzikální ústav AV ČR, v. v. i.,  www.ig.cas.cz
 |  9. 6. 2011
 |  Vesmír 90, 336, 2011/6
komerční prezentace

Magnetické částice vyskytující se v okolním prostředí reagují různým způsobem na vnější magnetické pole. Nejintenzivněji reagují částice s uspořádanou magnetickou strukturou. V přírodě mezi ně patří zejména oxidy a některé sulfidy železa, z oxidů pak zejména magnetit (FeOFe2O3, resp. Fe3O4) a maghemit (α-Fe2O3). Tyto minerály se často vyskytují nejenom v horninách, ale také v půdách či v atmosféře. Mohou být jak přírodního původu, kdy pocházejí z mateční horniny, z vulkanických erupcí nebo z procesů probíhajících v půdách, tak i technogenního původu. Zejména spalování fosilních paliv v tepelných elektrárnách, ale teké v lokálních topeništích představuje významný zdroj ferimagnetických oxidů železa, které jsou jako součást úletových popílků emitovány do ovzduší a později po dopadu na zemský povrch pronikají do půd a vodního prostředí.

Oxidy železa se po léta studovaly zejména v paleomagnetismu – v oboru, který mapuje historii zemského magnetického pole. V době svého vzniku horniny obsahující oxidy železa zaznamenaly remanentní magnetizaci odpovídající intenzitě a směru zemského magnetického pole v té době. Tato informace slouží například též k rekonstrukci pohybu tektonických desek nebo k magnetickému datování vzniku sedimentů či archeologických struktur.

V poslední době se intenzivně studují magnetické oxidy železa technogenního původu, které se vyskytují v našem prostředí – v půdách, sedimentech a atmosféře. Jejich výskyt a specifické vlastnosti mohou odrážet především různé aspekty důležité pro naše zdraví. Například koncentrace magnetitu ve svrchních vrstvách půd často významně koreluje s koncentrací těžkých kovů škodlivých pro zdraví (například s koncentrací olova či kadmia). Tato korelace je dána společným zdrojem, přenosem a depozicí obou typů částic. Další specifické vlastnosti, jako například tvar a velikost částic, dokonalost jejich struktury apod., mohou být typické pro určité zdroje znečištění a lze je využít pro odhad podílu těchto zdrojů na znečištění prostředí.

V současné době se na našem pracovišti věnujeme několika aspektům environmentálního magnetismu. Vyšetřujeme migraci oxidů železa průmyslového původu v různých prostředích, které simulují půdní profily a přírodní srážkové režimy. Výsledky pak slouží jako referenční modelové chování atmosféricky deponovaných částic, které se obvykle koncentrují v hloubce kolem 5–8 cm pod povrchem, s výjimkou hrubozrných písčitých půd s velkou porozitou, v nichž mohou migrovat do mnohem větších hloubek. Koncentrace technogenních oxidů železa v půdách a sedimentech lze dobře zjišťovat magnetickou metodou a je podkladem pro mapování znečištění atmosférickým spadem. Podařilo se nám například zpřesnit znečištěné lokality v zájmových oblastech Krkonoš či Krušných hor. Další projekty se věnují podrobnému studiu rozdílů magnetických vlastností různých velikostních frakcí polétavého prachu (PM10, PM2,5 a PM1), odebraných v oblastech s různým stupněm znečištění. Výsledky pak mohou sloužit například k posouzení vlivu lokálních topenišť v malých sídlech či vlivu emisí z oceláren na celkově vysokém stupni znečištění ovzduší v průmyslové oblasti. V neposlední řadě vysoká citlivost magnetických metod umožňuje také odhadnout pravděpodobný výskyt částic například z erupce islandské sopky Eyjafjalla v dubnu 2010 v ovzduší v České republice či saharského prachu v ovzduší nad Středozemním mořem.

Tento výzkum je podporován v rámci projektu GAČR „Magnetická speciace atmosférických částic PM1, PM2,5 a PM10 z míst s různou kvalitou ovzduší či projektu GA AVČR „Dlouhodobé měření a analýza dynamiky magnetických částic atmosférického spadu v půdách”. Úzce při tom spolupracujeme s Centrem pro výzkum nanomateriálů Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci, Českou zemědělskou univerzitou v Praze a Státním zdravotním ústavem v Praze a také se zahraničními partnery (například s Univerzitou Tübingen v Německu, Ústavem pro výzkum životního prostředí Polské akademie věd v Zabrze, Univerzitou v Lisabonu v Portugalsku apod.). Uvedené příklady představují v současnosti intenzivně studovanou problematiku, která má přímý aplikační potenciál.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Fyzika

O autorech

Aleš Kapička

Eduard Petrovský

Doporučujeme

Přemýšlej, než začneš kreslit

Přemýšlej, než začneš kreslit

Ondřej Vrtiška  |  4. 12. 2017
Nástup počítačů, geografických informačních systémů a velkých dat proměnil tvorbu map k nepoznání. Přesto stále platí, že bez znalosti základů...
Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné