Magma contém gases dissolvidos que são liberados na atmosfera durante as erupções. Gases são também libertadas a partir de magma que ou permanece abaixo do solo (por exemplo, como uma intrusão) ou está a aumentar em direcção à superfície. Em tais casos, os gases podem escapar para a atmosfera continuamente a partir do solo, aberturas vulcânicas, fumarolas , e sistemas de hidrotérmicas.
Em altas pressões profundas abaixo da superfície da Terra, os gases vulcânicos são dissolvidos em rocha derretida. Mas, como o magma sobe para a superfície onde a pressão é mais baixa, os gases contidos no material fundido começam a formar pequenas bolhas.
O crescente volume ocupado por bolhas de gás faz com que o magma menos denso que a rocha circunvizinha, o que pode permitir que o magma para continuar sua jornada para subir.
Mais perto da superfície, as bolhas aumentam em número e tamanho de modo que o volume de gás pode exceder o volume de material fundido no magma, criando uma espuma magma.
As bolhas de gás rápida expansão da espuma pode levar a erupções explosivas em que a massa fundida é fragmentado em pedaços de rocha vulcânica, conhecida como tefra .Se a rocha derretida não é fragmentado por atividade explosiva, um fluxo de lava será gerada.
Juntamente com o tephra e ar arrastado, gases vulcânicos podem subir dezenas de quilômetros na atmosfera da Terra durante as grandes erupções explosivas. Uma vez no ar, os ventos podem soprar as centenas de nuvens erupção a milhares de quilômetros de um vulcão.
Os gases de espalhar a partir de um respiradouro de erupção principalmente a forma de aerossóis de ácido (gotículas minúsculas de ácido), compostos ligados a partículas Tephra, e partículas de sal microscópicas.
Os gases vulcânicos sofrem um grande aumento no volume quando o magma sobe para a superfície da Terra e explode. Por exemplo, considerar o que acontece se um metro cúbico de 900 ° C riolito magma contendo cinco por cento, em peso, de água dissolvida foram subitamente trazido da profundidade para a superfície.
O metro cúbico de um magma agora que ocupam um volume de 670 m 3 como uma mistura de vapor de água e magma à pressão atmosférica ( Sparks et. ai., 1997 )! O cubo de um metro de profundidade aumentaria para 8,75 m em cada lado na superfície. Essa enorme expansão dos gases vulcânicos, principalmente água, é a principal força motriz de erupções explosivas.
O gás mais abundante tipicamente libertado para a atmosfera a partir de sistemas vulcânicas é vapor de água (H2O), seguido por dióxido de carbono (CO 2) e dióxido de enxofre (SO2). Os vulcões também liberam pequenas quantidades de gases outros, incluindo o sulfeto de hidrogênio (H 2 S), hidrogênio (H 2), monóxido de carbono (CO), ácido clorídrico (HCl), ácido fluorídrico (HF), e hélio (He).
Exemplos de composições de gás vulcânicas, em concentrações por cento em volume
(A partir de Symonds et. Ai., 1994)
Os gases vulcânicos que representam o maior risco potencial para as pessoas, animais, agricultura e propriedade são o dióxido de enxofre , dióxido de carbono , e fluoreto de hidrogênio . Localmente, o gás dióxido de enxofre pode levar à chuva ácida ea poluição do ar na direção do vento a partir de um vulcão. Globalmente, grandes erupções explosivas que injetam um volume enorme de aerossóis de enxofre na estratosfera pode levar a baixas temperaturas de superfície e promover a destruição da camada de ozônio da Terra. Porque o gás dióxido de carbono é mais pesado que o ar, o gás pode fluir em áreas baixas e acumular-se no solo. A concentração de dióxido de carbono nessas áreas pode ser letal para pessoas, animais e vegetação. A erupções poucos históricos ter libertado suficientes flúor-compostos para deformar ou matar os animais que pastavam sobre a vegetação revestido com cinzas vulcânicas; compostos de flúor tendem a concentrar-se sobre as partículas de grão fino de cinzas, que podem ser ingeridos por animais.
Dióxido de enxofre (SO 2)
Os efeitos de SO 2 sobre as pessoas e para o ambiente variar amplamente, dependendo (1) a quantidade de gás de um vulcão expelidos para a atmosfera, (2) se o gás é injectado na troposfera ou estratosfera; e (3) o regional ou global vento e padrão climático que dispersa o gás. Dióxido de enxofre (SO 2) é um gás incolor com um odor pungente que irrita a pele e os tecidos e membranas mucosas dos olhos, nariz e garganta. Dióxido de enxofre afecta principalmente do trato respiratório superior e brônquios. A Organização Mundial de Saúde recomenda uma concentração de não maior do que 0,5 ppm durante 24 horas para a exposição máxima. A concentração de 6-12 ppm pode causar irritação imediata do nariz e da garganta; 20 ppm pode causar irritação nos olhos; 10.000 ppm vai irritar a pele úmida em poucos minutos.
Taxas de emissão de SO 2 de uma faixa de vulcão ativo de menos de 20 toneladas / dia para> 10 milhões de toneladas / dia de acordo com o estilo de atividade vulcânica e tipo e volume de magma envolvido. Por exemplo, a grande erupção explosiva do Monte Pinatubo, em 15 de junho de 1991 expulsou 3-5 de 3 km de dacito magma e injetou cerca de 20 milhões de toneladas de SO 2 na estratosfera. Os aerossóis de enxofre resultou em um resfriamento 0,5-0,6 º C da superfície terrestre no hemisfério norte. Os aerossóis de sulfato também acelerou reacções químicas que, juntamente com o aumento dos níveis de cloro a partir de estratosféricos de origem humana clorofluorocarboneto (CFC) poluição, o ozono destruída e levou a alguns dos níveis mais baixos de ozono já observados na atmosfera.
No vulcão Kilauea, a recente erupção efusiva de cerca de 0,0005 km 3 / dia (500.000 m 3) de lançamentos de basalto de magma cerca de 2.000 toneladas de SO 2 na baixa troposfera. Downwind da ventilação, chuva ácida e poluição do ar é um problema de saúde persistente, quando o vulcão está em erupção.
SO 2 causas Volcanic poluição do ar poluição atmosférica
Erupções de quantidades Kilauea Vulcão grandes liberação de gás dióxido de enxofre na atmosfera que pode levar a poluição do ar vulcânica na ilha de Hawai `i. Gás de dióxido de enxofre reage quimicamente com a luz solar, oxigénio, partículas de poeira, e água para formar o smog vulcânica conhecida como vog.
SO de arrefecimento 2 Terra efeitos da temperatura da superfície global ea destruição do ozônio
Medidas de erupções recentes como o Monte St. Helens, Washington (1980), El Chichón, no México (1982), e do Monte Pinatubo, Filipinas (1991), mostram claramente a importância de aerossóis de enxofre na modificação do clima, o aquecimento da estratosfera, e arrefecimento troposfera. A investigação mostrou também que as gotas de líquido de ácido sulfúrico promover a destruição da camada de ozono da Terra.
Por favor, consulte o artigo web, " Os gases vulcânicos e Visão geral sobre as Alterações Climáticas "para informações adicionais.
O sulfeto de hidrogênio (H 2 S)
O sulfeto de hidrogênio (H 2 S) é um gás incolor, inflamável com um forte odor ofensivo. É por vezes referido como gás de esgoto. Em baixas concentrações que podem irritar os olhos e actua como um depressor; em concentrações elevadas, pode causar irritação do tracto respiratório superior e, durante a exposição de comprimento, edema pulmonar. Uma exposição de 30 minutos a 500 ppm resulta em dor de cabeça, excitação, tontura, andar cambaleante, diarréia e, às vezes seguido por bronquite ou broncopneumonia.
O dióxido de carbono (CO 2)
Vulcões liberar mais de 130 milhões de toneladas de CO 2 na atmosfera a cada ano. Este gás incolor e inodoro normalmente não representa um perigo direto à vida, porque geralmente torna-se diluído para baixas concentrações muito rapidamente se ele é liberado continuamente a partir do solo ou durante erupções episódicas. Mas, em certas circunstâncias, CO 2 pode tornar-se concentrado em níveis letais para as pessoas e animais. Este gás é mais pesado que o ar eo gás possa fluir para dentro de áreas de baixa altitude, respirar o ar com mais de 30% de CO 2 pode rapidamente induzir a inconsciência e causar a morte. Em áreas vulcânicas ou outro em queas emissões de CO2 ocorrem, é importante para evitar pequenas depressões e as áreas baixas que podem ser de CO 2 armadilhas. A fronteira entre o ar eo gás letal pode ser extremamente afiada, até mesmo um aclive único passo pode ser suficiente para escapar da morte.
CO 2 aprisionado em depressões podem ser letais para pessoas e animais
Quando uma peça queima de pano é baixado para dentro de um buraco que tem uma elevada concentração de CO 2, o fogo sai. Tal condição pode ser letal para pessoas e animais.
Ar com 5% de CO 2 causas respiração perceptível aumento; resultados 6-10% em falta de ar, dores de cabeça, tontura, sudorese e agitação geral; causas de 10-15% de coordenação prejudicada e contrações musculares bruscas; 20-30% provoca a perda de consciência e convulsões; mais de 30% pode causar a morte ( Hathaway et ai, 1991.. ).
Por favor, consulte o artigo web, " Os gases vulcânicos e Visão geral sobre Mudança do Clima "para obter mais informações sobre Volcanic contra CO 2 antropogênico emissões.
Os exemplos históricos dos efeitos do gás dióxido de carbono
- Mammoth Mountain, em Long Valley Caldera, na Califórnia mata as árvores perto de Mammoth Mountain, na Califórnia
Ácido clorídrico (HCl)
O cloro gasoso é emitida a partir vulcões sob a forma de ácido clorídrico (HCl). A exposição ao gás irrita as membranas mucosas dos olhos e trato respiratório. Concentrações mais de 35 ppm causam irritação na garganta após a exposição curta; acima de 100 ppm resulta em edema pulmonar, e espasmo frequentemente laringe. Também faz com que a chuva ácida a favor do vento de vulcões porque HCl é extremamente solúvel em gotículas de água de condensação, e é um "ácido forte" muito (dissocia extensivamente para dar H + iões nas gotículas).
Fluoreto de hidrogênio (HF)
O flúor é um gás amarelo pálido que se liga às partículas de cinzas finas, casacos, grama e córregos polui e lagos. A exposição a este poderoso irritante cáustica pode causar a pele, conjuntivite irritação, degeneração óssea e mosqueamento de dentes. O excesso de flúor em uma causa significativa de mortes e ferimentos nos animais durante as erupções de cinzas. Mesmo em áreas que recebem apenas um milímetro de cinzas, o envenenamento pode ocorrer quando o teor de flúor de grama seca exceder 250 ppm. Os animais que comem erva revestida com flúor-tainted cinzas são envenenados. Pequenas quantidades de flúor podem ser benéficas, mas o flúor em excesso causa fluorose, uma aflição que eventualmente mata animais pela destruição de seus ossos. Ele também promove efeitos de chuva ácida downwind de vulcões, como o HCl.
Secundárias Emissões de Gases
Outro tipo de liberação de gás ocorre quando fluxos de lava chegar ao oceano. O calor extremo de ferve lava derretida e água do mar evapora, levando a uma série de reações químicas. A ebulição e reações produzem uma grande pluma branca, conhecida localmente como neblina lava ou laze, contendo uma mistura de ácido clorídrico e água do mar concentrada.
Relaxe plumas são muito ácidos
O calor extremo de lava entrar no mar rapidamente e ferve água do mar evapora, levando a uma série de reações químicas. A ebulição e reacções produzir uma grande pluma branco, localmente conhecido como névoa lava ou laze, que contém uma mistura de ácido clorídrico (HCl) e água do mar concentradas. Este é um fenômeno de curta duração local que apenas afecta as pessoas directamente ou vegetação sob a pluma.
O ácido clorídrico (HCl) vem da quebra da água do mar derivados cloretos durante a ebulição súbita. Devido a lava é largamente desgaseificada pelo tempo que atinge o mar, qualquer HCL proveniente é insignificante, por comparação. Amostras analisadas da série pluma que é é uma solução salina com uma salinidade de cerca de 2,3 vezes maior do que a água do mar e um pH de 1,5-2,0.
Principais de água do mar de cloreto de reacções de decomposição que produzem gás HCl
- MgCl2 (sal do mar) + H2O (vapor) = MgO (periclase) + 2HCl (HCl gás)
- 2 NaCl (sal do mar) + H2O (vapor) = Na 2 O (óxido de sódio) + 2 HCL (gás HCl)
- CaCl 2 (sal do mar) + H2O (vapor) = CaO (cal) + 2 HCL (HCl gás)
Evite ficar debaixo de uma nuvem de laze. Plumas laze denso, como o mostrado aqui (Fotografia por CC Heliker, 10 de fevereiro de 1994) contêm até 10-15 partes por milhão de ácido clorídrico. Esses valores caem drasticamente à medida que a nuvem se afasta das áreas de entrada de lava. Durante ao longo da costa ou on-shore ventos, essa nuvem produz a chuva ácida que pode cair sobre as pessoas e as terras ao longo da costa. Esta chuva (pH 1,5 a 2), muitas vezes mais ácidos que o sumo de limão ou ácido do estômago, é muito corrosiva para a pele e do vestuário. Os visitantes das áreas de entrada de lava devem evitar a pé diretamente em, sob, ou a jusante da pluma laze.
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