Чем опасен пепел при извержении вулкана
Вулканический пепел: опасность для человека
Среди опасностей, которые несут в себе извержения вулканов, вулканический пепел считается одной из самых коварных и разрушительных.
Вулканический пепел – одна из неприятных и опасных составляющих извержений вулканов. Он может состоять как из крупных кусочков, так и из мелких частиц размером с песчинку. Для порошкообразных материалов используют термин «вулканическая пыль», что, впрочем, не умаляет их угрозу для человека и окружающей среды.
Свойства вулканического пепла
На первый взгляд, вулканический пепел выглядит как мягкий, безвредный порошок, но на самом деле это каменный материал с твердостью 5+ по шкале Мооса. Он состоит из частиц неправильной формы с неровными краями, благодаря чему обладает высокой способностью повреждать авиационные окна, раздражать глаза, вызывать неполадки движущихся частей оборудования и много других проблем.
Вулканические частицы очень малы по размеру и отличаются везикулярной структурой с многочисленными полостями, в силу чего имеют относительно низкую плотность для каменного материала. Это свойство позволяет им подниматься высоко в атмосферу и распространяться ветром на большие расстояния. Они не растворяются в воде, а при намокании образуют суспензии или грязь, которая после высыхания превращается в твердый бетон.
Химический состав пепла зависит от состава магмы, из которой он образуется. Учитывая, что наиболее распространенными элементами, найденными в магме, являются диоксид кремния и кислород, в большинстве случаев пепел содержит в себе частицы кремния. В золе от базальтовых извержений находится 45–55 % диоксида кремния, богатого железом и магнием. При взрывоопасных риолитовых извержениях вулканы выбрасывают пепел с высоким содержанием кремнезема (более 69 %).
Образование пепельных колонн
Пепел вулкана Сент-Хеленс
Влияние вулканического пепла
Вулканический пепел представляет большую опасность для людей, имущества, машин, городов и окружающей среды.
Влияние на здоровье человека
Наибольшую угрозу он несет здоровью человека. У людей, оказавшихся под пеплопадом, появляется кашель, дискомфорт при дыхании, развивается бронхит. Побочные действия извержения можно уменьшить благодаря использованию высокоэффективных респираторов, однако по возможности воздействия золы следует избегать. Долгосрочные проблемы могут включать в себя развитие такого заболевания, как силикоз, особенно если зола отличается большим содержанием кремнезема. Сухой вулканический пепел попадает в глаза и вызывает их раздражение. Наиболее острой такая проблема является для людей, которые носят контактные линзы.
Влияние на сельское хозяйство
После выпадения пепла животные испытывают те же неприятности, что и люди. Домашний скот подвержен раздражению слизистых и дыхательным заболеваниям, но к этому могут прибавиться еще и болезни пищеварительной системы – в том случае, если животные питаются на пастбищах, покрытых вулканическими частицами. Слой золы толщиной в несколько миллиметров, как правило, не вызывает серьезный ущерб сельскохозяйственных площадей, а вот более толстые скопления могут повредить культуры или вовсе их уничтожить. Мало того, они повреждают почву, убивая микрофитов и блокируя поступление в грунт воды и кислорода.
Воздействие на здания
Одна часть сухой золы по массе равна примерно десяти частям свежего снега. Большинство строений не предназначены для поддержки дополнительного веса, поэтому слой вулканического пепла большой толщины на крыше здания может перегрузить его и привести к обрушению. Если сразу же после выпадения пойдет дождь, это только усугубит проблему, увеличив нагрузку на кровлю.
Вулканический пепел может заполнить водостоки зданий и забить водосточные трубы. Зола в сочетании с водой вызывает коррозию металлических кровельных материалов. Мокрый пепел, накапливающийся вокруг внешних электрических элементов домов, приводит к удару током. Нередко после выбросов нарушается работа кондиционеров, поскольку мелкие частицы забивают фильтры.
Влияние на связь
Вулканический пепел может иметь электрический заряд, который препятствует распространению радиоволн и других передач, передаваемых по воздуху. Радио, телефоны и GPS-оборудование теряют возможность посылать или получать сигналы в непосредственной близости от вулкана. Также зола повреждает физические объекты, такие как провода, башни, здания и приборы, необходимые для поддержки связи.
Влияние на наземный транспорт
Первоначальное воздействие пепла на перевозки – это ограничение видимости. Зола блокирует солнечный свет, поэтому среди бела дня становится темно, как ночью. Кроме этого, всего лишь 1 миллиметр пепла может скрыть дорожную разметку. Во время езды мелкие частички захватываются воздушными фильтрами автомобилей, а также попадают в двигатель и повреждают его составляющие.
Вулканический пепел оседает на лобовые стекла автомобилей, вызывая необходимость использования дворников. Во время очистки абразивные частицы, попадающие между ветровым стеклом и стеклоочистителем, могут поцарапать окно. Во время дождя пепел, оседающий на дорогах, превращается в слой скользкой грязи, в результате теряется сцепка колес и асфальта.
Воздействие на воздушные перевозки
Современные реактивные двигатели перерабатывают огромные объемы воздуха. Если вулканический пепел втягивается в двигатель, то нагревается до температуры выше, чем температура его плавления. Расплавленная зола прилипает к внутренним частям двигателя и ограничивает поток воздуха, увеличивая вес самолета.
Абразивная структура пепла вулкана оказывает негативное воздействие на лайнеры, пролетающие в зоне извержения. На больших скоростях частицы золы, попадающие на лобовое стекло самолета, могут сделать его поверхность матовой, в результате пилот потеряет видимость. Пескоструйная обработка может также удалить краску на носу и кромках крыльев. В аэропортах проблемы возникают со взлетно-посадочными полосами – под пеплом скрывается маркировка, шасси самолета теряют сцепление при посадке и взлете.
Влияние на системы водоснабжения
Системы водоснабжения могут быть загрязнены пеплопадами, поэтому перед употреблением воды из рек, водохранилищ или озер проводится тщательная очистка взвеси. В то же время обработка воды с загущенным абразивным материалом может повредить насосы и оборудование для фильтрации. Зола также вызывает временные изменения химического состава жидкости, приводит к снижению рН и увеличению концентрации выщелоченных ионов – Cl, SO4, Na, Ca, K, Mg, F и многих других.
Таким образом, населенные пункты, расположенные вблизи или с подветренной стороны от вулканов, должны учитывать потенциальное воздействие вулканического пепла, разрабатывать пути борьбы с ним и минимизации его последствий. Гораздо проще принять меры заранее, нежели при извержении получить массу труднорешаемых проблем.
«Вулканический пепел» на самом деле не пепел
Что бы вы ни делали, не пытайтесь смыть его водой.
May 1, 2018 · 4 min read
Когда извергаются вулканы, в атмосферу выбрасывается большое количество материала из недр Земли, включая ядовитые газы, такие как диоксид серы. Однако «дым», который поднимается над куполом вулкана, состоит не из золы; вулканический пепел принципиально отличается от пепла, возникающего в результате горения.
Каждые несколько месяцев на Земле происходит извержение вулканов с лавовыми потоками и огромными шлейфами вулканического пепла.
Эти небольшие извержения могут произвести только около одной сотой (0,01) кубического километра пепла, в то время как большие и редкие извержения мощных вулканов могут произвести тысячи кубических километров.
Однако, в отличи е пепла, возникающего в результате горения, то, что мы называем «вулканическим пеплом», вовсе не является пеплом.
Зола (пепел), возникающая при горении углеродных материалов (древесина, уголь, нефть и т.п.) в присутствии кислорода, — это несгораемый остаток, содержащий карбонат кальция, поташ, азот, минералы и оксиды. Зола имеет много практических применений, включая удобрение полей и производство бетона, и легко смывается водой.
В отличие от золы, вулканический пепел состоит из мельчайших частиц (размером до 4 мкм) горных пород, минералов и стекла.
При извержении вулкана магма поднимается из недр земли, а вулканические газы вырываются в атмосферу, разрушая твердую породу и измельчая фрагменты магмы. Эти крошечные, взорванные под давлением газа частички магмы затвердевают до каменных и стеклянных фрагментов, а затем разносятся на сотни и даже тысячи километров.
Вдыхание вулканического пепла представляет опасность для человека и животных. При контакте со слизью в бронхах он застывает и цементируется, приводя к смерти от удушья.
Оседая на крышах домов в достаточно больших количествах вес вулканического пепла может быть достаточным для их разрушения, особенно если он промокнет от дождя. Как уже отмечалось выше, в отличие от золы, которая легко смывается водой, вулканический пепел при контакте с водой не смывается, в цементируется, образуя твердые массы.
Из-за своих абразивных свойств вулканический пепел может повредить поверхности и отделку автомобиля, забивать воздушные фильтры машин, вентиляционные отверстия и трубы.
Вулканический пепел особо опасен для самолетов. Забивая жиклёры топливной автоматики и охлаждающие дефлекторы лопаток турбин реактивных двигателей, он может привести к их остановке. Выброс большого количества пепла нередко приводит к запрету авиаполётов и даже прекращению авиасообщения в глобальных масштабах, как это было при извержении вулкана Эйяфьядлайёкюдль в Исландии в апреле 2010 года.
Масштабные извержения вулканов могут блокировать солнечный свет, вызывать кислотные дожди и грозу.
Вулканический пепел может длительное время находиться во взвешенном состоянии в атмосфере, приводя к сумерками и вызывая такие явления, как гало. Во время мощных вулканических извержений пепел разносится в атмосфере на значительные расстояния. Например, во время извержения вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 году облако вулканического пепла дважды облетело земной шар.
При особенно крупных, катастрофических извержениях вулканов выбрасывается такое громадное количество пепла, что это вызывает снижение атмосферной температуры на месяцы и даже годы.
Но, есть и польза от вулканического пепла. Он богат биоактивными микроэлементами, благодаря чему, почва в местах оседания пепла очень плодородна, и даже после катастрофических извержений окружающая вулканы растительность относительно быстро восстанавливается.
Более того, окрестности многих вулканов являются районами древнего интенсивного земледелия, как, например, район Везувия и Этны в Италии.
Особенно благоприятно вулканический пепел влияет на виноделие. Было замечено, что вино, полученное из винограда, выращенного на почвах, удобренных пеплом вулканов, имеет особый изысканный вкус. Его так и называют — вулканическое вино.
В период с 1730 по 1736 годы на острове Лансароте, входящего в архипелаг Канарские острова, извергалось множество вулканов, в результате чего треть острова стала покрыта слоем вулканического пепла. Почва этого острова, буквально пропитанная пеплом, стала идеальной средой для выращивания винограда, идущего на производство местных вин.
Вулканический пепел может иметь большее влияние на климат, чем думали ученые
При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается огромные облака пепла и пыли — шлейфы, которые могут перекрыть воздушное движение и достичь высоты примерно 40 км над поверхностью Земли. Новое исследование, проведенное Университетом Колорадо в Боулдере, предполагает, что такой вулканический пепел также может иметь большее влияние на климат планеты, чем предполагали ученые ранее. Результаты публикует журнал Nature Communications.
Читайте «Хайтек» в
Исследование началось с случайного наблюдения: члены научной группы летали на беспилотном самолете недалеко от места извержения вулкана Келут — события, которое покрыло большую часть Явы пеплом и вынудило людей покинуть свои дома. При этом пассажиры заметили то, чего там быть не должно.
Через месяц после извержения в атмосфере все еще находились большие частицы», — заявил Юньцянь Чжу, ведущий автор нового исследования и научный сотрудник Лаборатории атмосферной и космической физики (LASP) в CU Boulder. «Это было похоже на пепел».
Она объяснила, что ученым давно известно, что извержения вулканов могут сказаться на климате планеты. Эти события приводят к выбросу огромного количества частиц, богатых серой, высоко в атмосферу Земли, где они могут блокировать попадание солнечного света на землю.
Однако исследователи не думали, что зола может сыграть большую роль в этом охлаждающем эффекте. Ученые пришли к выводу, что эти глыбы каменных обломков настолько тяжелы, что большинство из них, вероятно, выпадают из вулканических облаков вскоре после извержения.
Команда Чжу хотела выяснить, почему этого не произошло в случае с извержением Келута. Основываясь на данных самолетов и спутниковых наблюдениях над разворачивающейся катастрофой, группа обнаружила, что шлейф вулкана, похоже, изобилует небольшими и легкими частицами пепла — крошечными частицами, которые, вероятно, могли парить в воздухе в течение длительных периодов времени, как пух одуванчиков.
Соавтор исследования Брайан Тун добавил, что эти частицы, похожие на пемзу, также меняют химический состав всего вулканического шлейфа.
Тун, профессор LASP и Департамента атмосферных и океанических наук в CU Boulder, объяснил, что извергающиеся вулканы выбрасывают большое количество диоксида серы. Многие исследователи ранее предполагали, что эти молекулы взаимодействуют с другими в воздухе и превращаются в серную кислоту — ряд химических реакций, на выполнение которых теоретически могут потребоваться недели. Однако наблюдения реальных извержений показывают, что это происходит намного быстрее.
Возникла загадка, почему эти реакции происходят так быстро. Однако ученые нашли ответ: эти молекулы диоксида серы, кажется, прилипают к частицам пепла, плавающим в воздухе. В процессе они могут вступать в химические реакции на поверхности самой золы, потенциально вытягивая из воздуха около 43% диоксида серы.
Другими словами, пепел может ускорить преобразование вулканических газов в атмосфере.
Непонятно, как эти облака пепла влияют на климат. Теоретически длительно сохраняющиеся частицы в атмосфере могут затемнять планету и даже способствовать ее охлаждению после извержения. Плавающий пепел также может уноситься от таких мест, как Келут, до полюсов планеты. Там он может запустить химические реакции, которые повредят важнейший озоновый слой Земли.
Но исследователи говорят, что ясно одно: когда извергается вулкан, возможно, пришло время обратить гораздо больше внимания пепел и его истинное влияние на климат Земли.
Ветер горный дул…
В Первую градскую больницу обратились уже несколько десятков человек с одинаковыми жалобами на резь в глазах и слезоточивость. У всех пострадавших из глаз извлечены похожие пылинки темного цвета с серебристым оттенком, которые и раздражали роговицу. Самые крупные пылинки медики оставили для лабораторных исследований, чтобы убедиться в том, что вулканическая пыль после извержения вулкана Эйяфьятлайокудль достигла Москвы и угрожает здоровью россиян или развеять этот миф.
Милена Сигаева / «Здоровье-инфо»
Облако вулканической пыли после извержения исландского вулкана, парализовало всю Европу. Многие страны находятся под слоем пепла. Даже если где-то и светит солнце, то воздух, которым дышат люди, наполнен тонкими частичками вулканической пыли. Насколько опасно это облако для здоровья людей?
Эксперты выражают разные мнения по этому вопросу. Всемирная организация Здравоохранения сделала предупреждение, что пыль от вулкана может оказать негативное влияние на людей, имеющих проблемы с органами дыхания, так как микроскопически частицы потенциально опасны для астматиков. «Частицы меньше 10 микрон опасны, так как их можно вдохнуть глубоко в легкие, – подчеркивает эксперт ВОЗ Мария Найра. – Если, находясь на улице, вы чувствуете першение в горле или легких, аллергический насморк или у вас чешутся глаза, лучше зайдите в дом и ограничьте свое пребывание на улице». Один из экспертов ВОЗ даже посоветовал одевать по возможности дыхательную маску.
Правда, остальные специалисты считают подобную рекомендацию «истеричной». Они утверждают, что вулканическая пыль менее опасна, чем сигаретный дым! Во-первых, облако находится на высоте 8-10 километров, и даже, если частицы пыли из него и попадают на землю, то это очень мелкая пыль, неопасная для здоровья.
Руководитель отделения пульмонологии-аллергологии в Центре Аллергологии в Берлине, член Европейского общества исследования аллергии Карл-Кристиан Бергманн считает, что она не может оказать никакую реакцию даже на астматиков, пока находится на такой высоте. А Бернд Цимановский, геофизик и исследователь вулканов, профессор Вюрцбургского Университета физики и географии из Германии, сказал, что даже если человек сейчас поднимется на высоту в 8000 метров и глубоко вдохнет пыльный воздух, с ним ничего не произойдет.
Вулканический пепел
Дело в том, что, при извержениях вулкана образуется не обычный пепел, который бывает при сгорании органических остатков, таких как древесина или уголь. Вулканический пепел состоит из твердых больших и маленьких стеклянных частиц и частиц горной породы, возникающих из магмы. Частицы сначала расплавляются в вулкане, а потом снова застывают в воздухе. Кроме того, извержения освобождают газовые облака, которые содержат еще и двуокись углерода и двуокись серы. Эта смесь из газа и пыли превращается в черное облако дыма. Самые маленькие частички этого облака могут оставаться в атмосфере до 3 лет после извержения. Чем меньше они, тем дальше их может отнести ветер. При скорости ветра около 50 м/с частицы распространяются на более чем тысячу километров.
Чисто гипотетически
Что же произойдет, если облако опустится ниже 8 км от поверхности земли?
Если частицы вулканической пыли крупные, то их остановят ворсинки в носу. Человек, высморкавшись, ничего не заметит. Если они маленькие, то они могут попасть в бронхи, но потом все равно будут вытолкнуты оттуда маленькими волосками, так называемым мерцательным эпителием, и будут выплюнуты или проглочены.
У астматиков же это может привести к раздражению и вызывать дополнительный приступ астмы. Маленькие частички вулканической пыли, попадающей на пыльцу, делают ее еще более опасной для аллергиков. Прежде всего, от вулканической пыли страдают нос, глаза и дыхательные пути. Появляются все симптомы аллергии: краснеют глаза, льются слезы, чешется нос, появляется сухой кашель. В этом случае людям, страдающим заболеваниями бронхолегочной системы, необходимо применять привычные медикаменты, здоровым же обязательно нужно показаться врачу.
В России – угроза чисто теоретическая
Еще 16 апреля гендиректор метеоагентства Росгидромета Марина Петрова заявила, что вулканический пепел замечен на западе московской воздушной зоны. По ее словам, частицы пепла настолько малы, что увидеть их без специальных приборов невозможно. Они ухудшают видимость и это опасно для самолетов, но для людей «никакой опасности не представляют».
Ранее об этом также утверждали специалисты МЧС и глава Минприроды Юрий Трутнев.
Вчера главный государственный санитарный врач РФ Геннадий Онищенко подтвердил, что атмосферный воздух по всей стране регулярно исследуется на содержание вредных веществ, и пока он не знает ни одного случая обращения россиян к медикам с жалобами на последствия вредного воздействия облака вулканической пыли. По оценкам специалистов, пока результаты лабораторных исследований атмосферного воздуха в России – в пределах гигиенических нормативов. Поскольку уже появились данные о том, что облако пепла на больших высотах продвинулось в сторону Омска, Новосибирска и Норильска, службам этих регионов было дано указание подключиться к исследованиям.
Как отметил Онищенко, медики не считают, что необходимо принимать какие-то превентивные меры в связи с распространением пепла после извержения в Исландии. Он советует людям жить в обычном режиме, однако, если ситуация изменится, врачи будут рекомендовать тем, кто страдает заболеваниями бронхолегочной системы, не выходить на улицу. Пока же угроза вулканической пыли для России остается чисто теоретической.
Однако облако пепла исландского вулкана простирается уже на 3000 км. Оно двигается в район Сибири и Дальнего Востока. Извержение продолжается.
Продукты извержения вулканов и их воздействие на организм. Справка
Извержение вулкана Эйяфьятлайокудль на юге Исландии началось в ночь на 14 апреля. Из зоны бедствия было эвакуировано около 800 человек. 15 апреля из-за выбросов вулканического пепла ряд стран на севере Европы вынуждены были закрыть аэропорты.
Ниже приводится справочная информация по составу продуктов извержения вулканов.
Основными продуктами извержения являются лава, пепел, и др. вещества, которые выходят на поверхность земли после деятельности вулкана.
Вулканические газы, выделяемые вулканами любого типа, поднимаются в атмосферу и обычно не причиняют вреда, однако частично они могут возвращаться на поверхность земли в виде кислотных дождей.
Вулканы могут испускать значительное количество ядовитых газов даже в интервалах между извержениями.
Двуокись серы
Одним из самых вредных газов является двуокись серы, которая обладает едким запахом и даже при небольшой концентрации раздражает слизистые оболочки носа, горла и глаз. Двуокись серы может распространяться на значительное расстояние от ее источника. Газ реагирует с влажным воздухом, образуя крошечные капли серной кислоты. Эти капли настолько малы, что содержатся в воздухе в виде тонкой взвеси в течение неопределенно долгого времени. Аэрозоль серной кислоты может образовать вулканический смог, качество воздуха при этом часто опускается ниже стандартов. Растительность высыхает на корню, а дождевая вода становится кислотной, загрязняя питьевую воду.
Фтороводород и сероводород
Несмотря на очевидный вред для здоровья, в мире еще не было доказанных случаев гибели людей из-за непосредственного воздействия двуокиси серы. То же самое относится к фтороводороду, другому распространенному вулканическому газу, который может абсорбироваться в частицы пепла и становиться причиной фторового отравления скота. Так, соединения фтора захватываются пепловыми частицами, а при выпадении последних на земную поверхность заражают пастбища и водоемы, вызывая тяжелые заболевания скота. Таким же образом могут быть загрязнены открытые источники водоснабжения населения.
Вулканогенный сероводород, газ с запахом тухлых яиц, был причиной гибели нескольких людей. Сероводород образуется там, где часть летучих серных паров избегает окисления и не превращается в двуокись серы. Он тяжелее воздуха и собирается в естественных углублениях, где представляет серьезную опасность
Углекислый газ
Жидкие вулканические продукты представляют собой лаву, вышедшую на поверхность.
Характер эффузивных извержений, форма и протяженность лавовых потоков определяется химическим составом, вязкостью, температурой, содержанием летучих веществ.
Твердые породы, образующиеся при остывании лавы, содержат в основном диоксид кремния, оксиды алюминия, железа, магния, кальция, натрия, калия, титана и воду. Обычно в лавах содержание каждого из этих компонентов превышает один процент, а многие другие элементы присутствуют в меньшем количестве.
Состав лавы вулкана Эйяфьятлайокудль
Оксид железа (FeO)- 12,12
Материал подготовлен на основе информации открытых источников
Твердые вулканические продукты образуются при эксклюзивных взрывных извержениях.
Взрывы дробят и выбрасывают уже отвердевшие вулканические породы и распыляют жидкую лаву, образуя туфы, размеры которых от 1-2 долей мм.