Analiza puščavskega peska z elektronskim mikroskopom

Prejšnji teden nas je zajel zelo gost oblak puščavskega peska, ki so ga vzhodni vetrovi prinesli iz puščav Karakum in Kizilkum v več kot 3000 km oddaljenih državah Uzbekistanu in Turkmenistanu. To je v Sloveniji povzročilo eno najhujših onesnaženj zraka v zgodovini. Po podatkih Agencije za okolje je 27. 3. 2020 ob 17. uri v Ljubljani znašala koncentracija delcev PM10 (delcev v velikosti manjših od 10 μm) 375 µg/m³. Še slabše je bilo v Mariboru, kjer so ob 14.uri izmerili koncentracijo 469 µg/m³, kar pomeni da so bile zakonsko predpisane mejne vrednosti (50 µg/m³) presežene za več kot 9-krat.

Tudi na ARSO se ukvarjamo z modeliranjem onesnaženosti zraka. Prikazan je napovedan časovni potek koncentracije delcev PM10 nad območjem Slovenije, ki je te dni močno povišana zaradi puščavskega prahu. pic.twitter.com/zDMId36rvA
— ARSO vreme (@meteoSI) March 28, 2020

Pri vzorčenju peska sem pazil, da ni prišlo do kontaminacije. Vendar je vseeno potrebno poudariti, da je pesek prineslo od daleč in da se je vmes deloma pomešal tudi z delci (npr. cvetnim prahom, ostanki izgorevanja), ki prihajajo iz našega okolja. Puščavski prah sem ujel in ga nato analiziral z vrstičnim elektronskim mikroskopom (SEM) v laboratoriju CO Nanocentra. SEM je naprava, ki vzorec (v tem primeru prah) obstreljuje s snopom visokoenergijskih elektronov. Pri interakciji elektronov z vzorcem (med drugim) pride do emisije sekundarnih in povratnosipanih elektronov, ki jih uporabimo za rekonstrukcijo slike vzorca. Na ta način dosežemo približno 300-krat boljšo ločljivost od najboljših optičnih mikroskopov. Oglejte si spodnjo galerijo slik in videli boste kako čudovito raznolik je svet v tako majhnem merilu! Pri ogledu slik imejte v mislih, da povprečen premer človeškega lasu znaša 75 μm. SEM ne kaže pravih barv vzorca, ampak so vse slike umetno pobarvane.

Najprej sem s SEM-om izmeril velikost zrn peska in ugotovil, da so širokega velikostnega razpona od manj kot 1 μm pa do več kot 100 μm, večinoma pa so veliki okoli 6 μm (torej gre res za delce PM10). Sledila je kemijska analiza posameznih zrnc, ki je pokazala, da pesek sestavljajo večinoma zrna kremena, železovih oksidov in hidroksidov, aluminijevih oksidov ter raznih soli. To ni presenetljivo, saj kremen velja za najpogostejši mineral v puščavskem pesku, ker je zelo odporen na vse oblike preperevanja. Med zrnci peska pa se pojavljajo tudi posamezni mikrofosili. Njihovo določevanje je bilo zelo težavno, ker večinoma ne gre za cele fosile, ampak za drobce in odlomke. Pri določevanju mi je na daljavo pomagal mag. Matija Križnar iz Prirodoslovnega muzeja Slovenije.