Měření obsahu vodního aerosolu v jeskynním ovzduší

Antonín Jančařík, Tarcus – ČSS ZO 1-05 Geospeleos

(Český kras 7; str.50—52; Beroun 1982)

 

 

Obsah vodního aerosolu je jednou z důležitých charakteristik jeskynního ovzduší. Jeho stanovení je nezbytné při vytipovávání prostor, vhodných pro speleoterapii a má význam i při posuzování podmínek vzniku některých druhů sintrové výzdoby. Běžně užívané metody umožňují buď jen hrubé srovnání mezi jednotlivými měřeními (např. metoda chladných těles) nebo jsou pro svoji přístrojovou a časovou náročnost pro běžná měření v jeskyních nevhodné (např. absolutní vážková metoda). Proto byl učiněn pokus o vypracování metody, která by umožňovala rychlé a poměrně přesné stanovení vodního aerosolu v jeskynním ovzduší.

Metoda vychází z obecných fyzikálních charakteristik vlhkého vzduchu. Maximální měrná vlhkost vzduchu stoupá se vzrůstající teplotou. To znamená, že teplejší vzduch je schopen pojmout větší množství vodní páry. Běžnými psychrometrickými měřeními je možno stanovit relativní vlhkost vzduchu a pomocí tabulek nebo vzorce určit obsah vodní páry:

 

[kg.kg−1]

 

kde:

 

Zahřejeme-li nyní vzduch, dojde k vypaření vodního aerosolu. Stejným způsobem je možno opět stanovit obsah vodní páry. Rozdíl mezi oběma naměřenými hodnotami je hledaný obsah vodního aerosolu.

V praxi je měření prováděno tak, že na ústí elektrického ventilovaného psychrometru (nižší průtok vzduchu) je nasazeno vyhřívací tělísko s regulovatelným výkonem. První měření je prováděno s vypnutým vytápěním, další při různých ustálených teplotách. Poměrně nízké množství vzduchu, protékajícího elektrickým psychrometrem, zajišťuje, že ovlivnění jeskynní atmosféry vlastním měřením je podstatně nižší než ovlivnění přítomností měřiče. Vyhodnocování je prováděno pomocí psychrometrických tabulek a tabulek obsahu vodní páry. Ohřev musí být minimálně takový, aby došlo k vypaření veškerého vodního aerosolu, t.j. aby relativní vlhkost ohřátého vzduchu byla menší než 80 %. Při teplotách vzduchu v jeskyni asi 10 °C se osvědčilo měnit teplotu v rozmezí 20—40 °C po 5 °C. Rozptyl hodnot, naměřených při různých teplotách, byl v průměru 5 %. Ve srovnání s absolutní vážkovou metodou vykazuje popsaný způsob měření systematickou průměrnou odchylku asi 4 %, která je na hranici statistické významnosti.

Pro vyjádření obsahu vodního aerosolu v ovzduší je možno použít několik různých forem.

Nejjednodušší je přímé vyjádření v jednotkách kg.kg−1 nebo kg.m−3 (g.kg−1 nebo g.m−3). V těchto jednotkách je např. udáván některými firmami skutečný výkon aerosolátorů.

Další možnou charakteristikou je t.zv. „totální rosný bod“, t.j. teplota, do které je schopen vzduch dosycovat se pouze na úkor aerosolu v něm obsaženém.

Ve speleoterapii by jistě nalezla uplatnění t.zv. „totální dechová diference“, t.j. rozdíl mezi celkovým vodním obsahem (vodní pára + aerosol) daného vzduchu a vzduchu o teplotě 38 °C a 100 % vlhkosti, která popisuje množství vody, odebrané příp. dodané sliznicím dýchacích cest při dýchání.

Poslední charakteristikou, která je použitelná zejména v jeskynním ovzduší (prakticky ve všech případech téměř 100 % vlhkost) a popisující poměr mezi obsahem vodní páry a aerosolu, je t.zv. „totální relativní vlhkost“, což jest poměr mezi celkovým vodním obsahem vzduchu a obsahem vodní páry nasyceného vzduchu o téže teplotě, vyjádřený v procentech.

První měření obsahu vodního aerosolu v jeskynním ovzduší ukazují, že jde o veličinu časově i prostorově velmi proměnlivou, avšak ve valné většině případů je přinejmenším srovnatelná s obsahem vodní páry.