Вулканический пепел полезные свойства для человека

пирокластические потоки

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

Некоторые виды магмы содержат огромное количество растворенных газов, которые во время извержения вулкана расширяются и вырываются из жерла вместе с небольшими магматическими частицами. Устремляясь вверх в атмосферу, эти газы захватывают с собой пепел и горячие водяные пары, образуя колонны. Так, при извержении вулкана Сент-Хеленс взрывное высвобождение горячих вулканических газов породило гигантскую колонну, которая поднялась на высоту 22 км менее чем за 10 минут. После этого сильные ветры за 4 часа унесли ее к городу Спокан, расположенному в 400 км от жерла, а за 2 недели вулканическая пыль облетела вокруг Земли.

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.

пепел

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

пепел на самолете 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.

Что бы вы ни делали, не пытайтесь смыть его водой.

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 отличие пепла, возникающего в результате горения, то, что мы называем «вулканическим пеплом», вовсе не является пеплом.

Частичка вулканического пепла при извержении вулкана Сент-Хеленс в 1980 году. Вулканический пепел имеет принципиально отличается от обыкновенной золы.

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.

Лесной пожар возле Каскад-Локс, штат Орегон (США). Зола от горения древесины легко очищается и смывается, в отличие от вулканического пепла. (Tristan Fortsch / KATU-TV via AP)

В отличие от золы, вулканический пепел состоит из мельчайших частиц (размером до 4 мкм) горных пород, минералов и стекла.

Частички вулканического пепла при увеличении сканирующим электронным микроскопом (SEM).

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.

Вулканический пепел — пылевидная порода, выброшенная из вулкана — состоит из крошечных кусочков камня и стекла. В отличие от золы, частички вулканического пепла являются твердыми и абразивными, с острыми краями.

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.

Плотные облака вулканического пепла в окрестностях вулкана Пинатубо ( Pinatubo) на Филиппинах в 1991 году вызвали полуденную темноту. (Геологическая служба США)

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 виноград» острова Лансароте.

Виноградники острова Лансароте. Виноград выращивается в лунках из вулканического пепла.

Источник

Этимология слова «вулкан» восходит к имени Вулкан — бог огня в древнеримской мифологии. Несмотря на это, вулканические процессы происходили на Земле задолго до того, как возникла сама древнеримская мифология. В то время как опыты, похожие на извержение вулкана, на уроках химии или передачи по телевизору могут быть весьма увлекательными, последствия настоящего извержения вулкана серьезны и опасны. В число последствий входят лесные пожары, нарушение инфраструктуры и изменение климата. Самым смертельно опасным следствием является выброс пепла после самого извержения, способный переносить ядовитые газы, губительные для всех живых существ, в том числе человека.

Опасности вулканического пепла

Большое количество опасных частиц и газов, таких как, например, аэрозоли, переносится вулканическим пеплом. Некоторые из них:

углекислый газ;
сульфаты (диоксид серы);
хлороводородная кислота (соляная кислота);
фтороводородная кислота (плавиковая кислота).

Каждое из этих веществ способно нанести серьезный вред организму человека, речь о котором будет идти ниже. Вдобавок обильное количество вулканического пепла сокращает видимость, что мешает вождению автомобиля и полетам.

Источники: откуда берется пепел?

Вулканы распространены по всему земному шару, а именно: на краях титанических плит. Такая тенденция наблюдается в силу того, что плиты постоянно сталкиваются, что вызывает подъем вышележащих горных пород. Результатом такого подъема является формирование горного рельефа; магма появляется, когда происходит таяние этих пород из-за нагрева за счет трения; а когда давление становится слишком высоким, магма вырывается из этих гор.

Самыми известными вулканическими извержениями в истории являются следующие:

Извержение вулкана Лаки на юге Исландии в 1783 г.:

в ходе извержения были выпущены облака ядовитого фтора и диоксида серы, уничтожившие около 50% поголовья скота;
то лето в Великобритании называли «песочным летом» из-за пепла, пересекшего Атлантический океан;
ядовитые облака распространились по территории всей Европы, а высокая концентрация аэрозолей в воздухе привела к эффекту охлаждения во всем северном полушарии;

Извержение вулкана Тамбора на острове в Индонезии в 1815г.:

высвобождение газа вызвало массивные изменения в стратосфере;
облака вредоносного пепла и отравляющего дождя уничтожили всю растительность;

Извержение вулкана Мон-Пеле на острове Мартиника в 1902 г.:

сформировались токсичные облака, продолжившие движение на скорости 960 км/ч;
стало крупнейшим извержением вулкана в XX в.

Вулканический пепел с легкостью передвигается по земному шару. Движение пепла зависит от следующих факторов: высоты колонны извержения, величины частиц пепла, количества пепла, выброшенного в атмосферу, а также погодных условий, таких как направление ветра, его сила и влажность.

Изображение силикоза легких

Крупные массивы пепла способны преодолеть путь в сотни и даже тысячи километров, двигаясь по направлению ветра, и вызвать изменения климата в другой части планеты. Пепел, выброшенный в атмосферу и распространившийся далеко от своего эпицентра, блокирует солнечные лучи, результатом чего становится более низкая температура. К поверхности Земли пепел возвращается посредством выпадения осадков: с дождем, градом или снегом.

Биоаккумулирование

Как сообщает портал https://vulkanclub.site/, вулканический пепел отравляет биосферу, когда его вдыхают животные и люди; он также может оказывать воздействие на урожай культур, произрастающих в районах, близких к эпицентру. После попадания в организм с воздухом волокна накапливаются в дыхательных путях и клетках легких.

Воздействие на здоровье человека

Попадание вулканического пепла в организм человека может быть чрезвычайно губительным в силу вредных аэрозолей и отравляющих газов, из которых и сформирован сам пепел. К последствиям для здоровья человека относятся респираторные патологии, проблемы со зрением и раздражение кожи.

Респираторные симптомы (кратковременные):

насморк;
боль в горле/кашель;
одышка/удушье/хрипы в легких;
воспаление бронхов.

Симптомы раздражения глаз (кратковременные):

зуд/краснота;
эрозия роговицы/царапины на роговице;
конъюнктивит;
износ роговицы.

Долгосрочным эффектом от вдыхания вулканического пепла может стать силикоз легких. Силикоз — это заболевание, из-за которого возникают патологии функционирования легких и рубцевание тканей после того, как они подверглись воздействию частиц свободного диоксида кремния. К силикозу приводит длительное вдыхание таких минералов, как кварц, кристобалит и тридимит, каждый из которых может содержаться в вулканическом пепле.

Вулканический пепел также может отравлять запасы пресной воды.

Профилактика и сокращение последствий

Горсть мельчайших частиц вулканического пепла

К счастью, существует множество способов, как можно защитить себя от опасностей, которые несет вулканический пепел. Меры предосторожности для общественности изложены Федеральным агентством по управлению в чрезвычайных ситуациях (США); согласно основным положениям, необходимо следующее:

ношение защитной одежды, очков и респиратора;
запечатывание зданий;
эвакуация людей с серьезными респираторными заболеваниями;
рекомендация к сокращению выходов на улицу;
постоянная влажная уборка помещения с целью предотвращения движения частиц пепла;
во время вождения следует придерживаться значительного расстояния между транспортными средствами в силу пониженной видимости на дороге;
избегайте напряжения, так как тяжелое дыхание приводит к более глубокому вдоху и попаданию пепла в легкие.

Опубликовано: 06.02.2017 в 23:25