11.7.5.3 Vulkaanista Tuhkaa
VA purkautui räjähdysmäisesti päässä tulivuori on yleensä seos koostuu hohkakivi/lasi sirpaleiksi (lähinnä sammutettiin magma), fragmentteja vanhempi kiviä tulivuori, ja muuttuja mittasuhteet kiteitä tai kristalli palasia eri silikaatit ja muut vähemmän runsas mineraali tyypit. Kuva 1 (a) näyttää tomuiset olosuhteet Homerissa Alaskassa, jonka ashfall loi Mt: n 4.huhtikuuta 2009 tapahtuneesta purkauksesta. Redoubt noin 105 km: n päässä.,
Akuutti hengitysteiden terveysvaikutuksia vastuut VA on ollut huomattava, kuten astma, hengitysteiden ärsytystä, ja niihin liittyviä mahdollisia sydän-ongelmia. Nämä osittain johtuvat vastuut korkea ilmassa tai sekoitettava uudelleen tuhka hiukkasia, jotka voidaan hengittää syvälle bronchiolar tai keuhkorakkuloiden osia hengitysteiden (< 2,5-10 µm)., Kuten tuhkapilvi yhdestä purkaus liikkuu myötätuuleen, sen karkeampaa ja raskaampia hiukkasia on taipumus asettua ulos, ja niin osuus tuhka hiukkasia pienin koko vaihtelee tyypillisesti kasvaa huomattavasti verrattuna karkeampi koko vaihtelee, mutta vähenee yhteensä massa (Kuva 2). Tuhkahiukkasten kokojakauma voi myös vaihdella purkaustyypin ja dynamiikan funktiona, jopa eri purkauksissa samasta tulivuoresta., Kuten Horwell ja Baxterin (2006), tuhka hiukkasia on vahva taipumus kasaantua, joten on todennäköistä, että osa tuhkaa hiukkasia, jotka ovat todella hengityskaasujen voi olla paljon pienempi kuin määrät löytyi kautta laser-analyysi vesipitoinen tuhka jousitus. Sademäärä voi muuttaa hiukkasten kokojakauma ratkaistaan tuhka talletukset, ehkä valikoivasti poistaa hienompi jae läpi valumia (Kuva 2).
Kuva 2., Tämä juoni osoittaa hiukkaskokojakauma (määritetty käyttäen Laser Malvern Mastersizer) tuhkan talletukset 18 toukokuu 1980 Mt. St. Helensin purkaus Washingtonin osavaltiossa Yhdysvalloissa keräsi vähitellen suurempia etäisyyksiä myötätuuleen tulivuoresta. Fysiologisen merkityksen likimääräiset ylärajat näkyvät myös tontilla.
morfologia tuhka hiukkaset voivat myös pelata rooli hengitysteiden ärsytystä., Esimerkiksi lasinsirujen ja rikkoutuneiden kiteiden terävät reunat (kuva 3) voivat aiheuttaa hengitysteiden ja silmien limakalvoja ympäröivien kudosten hankausta.
Kuva 3. Modern scanning electron microscopy (SEM) image analysis software tarjoaa mahdollisuuden suhteellisen nopeasti arvioida määriä tiettyjen mineraalien DM näyte. Tämä SEM-Kuva on alkuainekartta tuhkasta vuoden 2010 tulivuorenpurkauksesta Merapi-tulivuorelta Indonesiasta., Piireissä korosta vaiheessa, jossa piitä on yksinäinen osatekijän (magenta) ja osoittavat, että monet pii-vain jyvät ovat suurempia kuin 15-25 µm halkaisijaltaan ja ne on kiinnitetty muihin mineraali jyvät. Imaging-ohjelmiston avulla laskeminen areal prosenttiosuus silica-vain vaiheissa näytteessä, tässä tapauksessa noin 2% jyvistä. Analyysin teki Heather Mads, USGS.,
mahdollinen myrkyllisyys hengitettävä kiteinen piidioksidi VA on ollut huolta hengityselinten terveyden näkökulmasta jonkin aikaa (Horwell ja Baxter, 2006; Horwell et al., 2010)., Määrä yksityiskohtaisia epidemiologinen tai toksikologiset tutkimukset nimenomaan VA on rajoitettu, ja ne, jotka on tehty päivämäärä, VA-altistuvat populaatiot eivät välttämättä ole ratkaisevia koskevat riski kehittämiseen silikoosi, epäspesifinen pneumokonioosi, tai muita keuhko sairauksia (kuten keuhkosyöpä tai keuhkoahtaumatauti), jotka ovat yleisesti yhteydessä työpaikalla altistumisien suuri määrä suhteellisen puhdasta kiteistä piidioksidia (Horwell ja Baxter, 2006)., Kristobaliitti, erilaisia kiteistä piidioksidia, on kaikkein runsaasti tuhkaa purkaukset, jotka johtuvat romahtaminen tulivuoren kupolit (Horwell ja Baxter, 2006). Cristobaliitti muodostuu aluksi suoraan vulkaanisista kaasuista kupolimurtumissa. Kristobaliitti tunnistaminen VA kautta XRD vaatii erikoistuneita esikäsittely tuhka koska XRD huippu päällekkäisiä calcic plagioklaasi (Horwell et al., 2010)., Kuitenkin suhteellisen uusia menetelmiä elementti kartoitus ja analyysi käyttäen SEM voi tarjota suhteellisen nopeasti siitä, kuinka suuri osa puhdasta piidioksidia vaiheet sekä tärkeimmät tiedot niiden esiintymät ja koko jakelu ratkaistaan tuhka näytteitä (Kuva 3). On tärkeää huomata, että mahdollinen myrkyllisyys kiteinen piidioksidi pienenee, koska se on laimennettu muilla alumiinisilikaattia mineraaleja, ja niin vähentävä vaikutus voisi selvästi esiintyä VA, koska runsaasti muita silikaattimineraaleja ja lasi (Horwell ja Baxter, 2006; Plumlee ja Ziegler, 2007).,
Fluoroosin kotieläinten, villieläinten, ja enemmän harvoin ihmisillä on myös toinen tärkeä terveysongelma jossain geologisesti suotuisat tulivuoria, jossa magmas tai purkaus prosessit johtavat suhteellisen fluori-rikas tuhka, esimerkiksi vuoden 2010 Eyjafjallajökull ja muut Islannin tulivuoren purkaukset; pieni 2008-09 Halema’uma ’ u kraatteri tulivuorenpurkaukset, Kilauea volcano, Hawaii; 1995-96 Ruapehu tulivuorenpurkaukset, Uusi-Seelanti; ja 2007 Oldoinyo Lengai purkaus, Tansania., Fluoridi, sekä sulfaatti -, kloridi -, happo -, ja jotkut jäljittää metalleja, voi olla sidottu suhteellisen vesiliukoiset suolat VA tai on löyhästi sorboitu päälle VA hiukkasten pinnoille (Witham et al., 2005). Useimmissa VA, nämä suolat tai sorboitu lajit ovat suhteellisen pieni osa koko ash (verrattuna suuri määrä lasi-ja mineraali-hiukkasia) ja johtuvat yhteisvaikutukset tuhkaa hiukkasia, joissa on ilmastointi ja kaasumaisten komponenttien (mukaan lukien happamat kaasut) tulivuoren plume (Witham et al., 2005)., Useimmat VA alkaen fluori-rikas järjestelmiä, fluoridi on suhteellisen runsas ja vesiliukoinen – joko fluoria on uutettu pintaveteen tarvikkeita, jotka kulutetaan tai bioaccessible fluoria on liukoiseksi ash, joka kulutetaan yhdessä rehu, jonka laiduntaminen luontoa tai eläimiä. Tällaisten tuhkapurkausten yhteydessä vesiliukoisen fluoridin esiintyminen havaitaan helposti vedenliukutesteillä, kuten USGS Field Leach-testillä (Hageman, 2007B)., Jos Ruapehu -, vesi-leach-testit eivät osoittaneet merkittäviä määriä vesiliukoisia fluoria, vielä useita tuhatta lammasta kuoli fluoroosin seuraavat purkaus. Cronin ym. (2003) päättelivät, että phreatomagmatic luonne osa Ruapehu purkaukset johti muodostumista kalsium ja alumiini fluoridit/fosfaatti vaiheiden tuhkaa, joka on liukenee veteen, mutta paljon enemmän liukeneva ruoansulatuskanavan laiduntavat eläimet. Morman ja Plumlee (2010) ja Caulkins et al., (2010) tutki mahan Laskimotukoksilla, voidaanko tällaisilla testeillä paremmin ennustaa fluoroosin mahdollisia vaaroja tahattoman VA-valmisteen nauttimisen kautta.
USGS Field Leach testitulokset näytteistä tuhkaa, joka on talletettu kuiva ja ei myöhemmin satanut (Hageman, 2007B; Wang et al., 2010) ehdottaa, että lyhytaikaisia happojen, anionien ja joidenkin metallien huuhteluita sadevesiin tai pintavesiin pitäisi odottaa useimmilta VA: lta., Tuhka, joka on ollut satanut, kun tai että on phreatomagmatic purkaukset, joihin liittyy merkittävä veden tuottaa huomattavasti korkeamman pH suotoveden korkea suuri kationien ja alemman tason hivenmetallien (Wang et al., 2010), koska ennen huuhtelu-liukoisia osia ja enemmän aikaa kemiallisten reaktioiden välillä suotoveden ratkaisuja ja tuhka hiukkasia. Nämä tulokset viittaavat siihen, että mahdollisuus vapauttaa happoa ja metallien tuhka on todennäköisesti vähenee merkittävästi ajan mittaan seurauksena vuorovaikutus sademäärä.,
toisin kuin silikaatti – ja lasi-hallitsee tuhka useimmat tulivuorenpurkaukset, tuhka sarjan suhteellisen pieni tulivuorenpurkaukset 2008-09 klo Halema’uma ’ u huippukokouksen kraatteri, Kīlauea-tulivuoren, Havaiji, sisälsi suuren osan kalsiumia sulfaatteja ja monimutkaisia vaiheita, jotka sisältävät rautaa, kloridi, sulfaatti, alumiini, fosfori ja muut elementit, jotka muodostivat kuin suora saostuu alkaen magmaattisen kaasujen murtuma pinnat seinään kiviä lähellä pintaa kraatteri., Muurin kallioiden sortuminen kraatterin kurkkuun haittasi kaasun virtausta, mikä johti saostuneen materiaalin (Houghton et al., 2011). Koska suuri osa näistä saostuu vuonna ejecta -, vesi-leachates päässä Halema’uma ’ u tuhka näytteet ovat kaikkein hapan ja korkeimmat pitoisuudet liukoista fluoria ja erilaisia metalli sisällön, joka meidän on mitattu käyttämällä USGS Leach Kenttä Testi.,
VA päässä Oldoinyo Lengai tulivuori Tansaniassa on varsin eksoottinen, koska natrocarbonatitic, hiilidioksidi-rikas luonne magmas (Mitchell ja Dawson, 2007). Epätavallisten karbonaattifaasien runsaus tuottaa analysoimiemme VA: n korkeimmat pH-hapatukset. Sekä vesi-että mahalaukuissa on erittäin suuria pitoisuuksia fluoridia ja eksoottisia alkuaineita (VA-leakaateille), kuten molybdeenia, arseenia ja vanadiinia., Näiden tulosten perusteella ennustettavissa oleva fluoroosi on ollut jo vuosia tunnettu alueen vulkaanisten kivien fluoripitoisuudesta johtuen. Tulokset nostavat kuitenkin esiin myös myrkyllisyyden mahdollisuuden muista tekijöistä, jotka saattavat olla vähemmän tunnettuja. Esimerkiksi liukoisen molybdeenin tasoilla kymmeniä ppm viittaavat siihen, että molybdenosis eläimille, jotka laiduntavat tuhka-kärsineillä alueilla tai alueilla, koostumukseltaan samanlainen vulkaaninen kiviä voi olla uskottava huolta.,
Huomio on keskittynyt vain suhteellisen äskettäin mahdolliset terveysvaikutukset ROS sukupolven metalleja vapautuu hengityskaasujen VA. Horwell ym. (2003) havaitsivat, että tuhka Soufrière Hillsin tulivuori on korkea pinnan reaktiivisuus ja tuottaa korkea ROS, ne johtuvan vapauttaa rauta rautaa tuhkaa. Viime aikoina, Horwell ym. (2007) havaitsivat, että basaltic ash tuottaa huomattavasti enemmän radikaali lajien soluton lab kokeiluja kuin enemmän piihapon tuhka, taas oletetaan johtuvan raudan vapautumista., Rauta-sulfidit, jotka on osoitettu tuottaa korkea ROS laboratoriokokeissa (Harrington ja Schoonen, 2012), ovat läsnä jopa yksi tai kaksi prosenttia tilavuudesta piihapon saarni, että olemme tutkineet useita tulivuoria. Se on epäselvää, ovatko nämä sulfidit ovat läsnä tarpeeksi korkea merkittävästi ROS sukupolven, ja siksi myrkyllisyys, VA.
– Olemme tehneet IVBAs on tuhka useita eri tulivuoria ja tulivuorenpurkaukset käyttäen keuhkojen nesteen simulantteja ja seerumin-pohjainen nesteitä kuten talteen nesteitä., Tulokset viittaavat siihen, että useita redox-muuttuja elementtejä, kuten mangaani, kupari, cerium, ja muut, voi olla melko bioaccessible alkaen hengityskaasujen tuhka hiukkasia, monissa tuhka näytteitä jopa enemmän kuin rauta. Lisätyötä tarvitaan ymmärtää, onko näitä elementtejä voisi myös edistää ROS sukupolvi ja mahdollista toksisuutta VA.