Kīlaueas gasplumer afslører skjulte farer ved vulkansk forurening

Et team af vulkanologer, der observerede det kolossale udbrud i 2018 i Kīlauea, Hawaii, har sporet, hvordan potentielt giftige metaller, der transporteres i dens gasfjærer, blev transporteret væk fra vulkanen for at blive deponeret på landskabet.

Forskningen, udgivet i to ledsagende papirer i Kommunikation Jord og miljø , er den hidtil mest omfattende undersøgelse af metaludslip fra enhver vulkan-hjælper forskere med at forstå spredningen af ​​metalrige vulkanske dampe og samfundets eksponering for vulkansk luftforurening omkring Hawaii.

Udbruddet i Kīlauea 2018 var det største i århundreder, oversvømmer øens østkant med omtrent en kubik kilometer lava. Over tusind mennesker mistede deres hjem og mange flere led af skadelige vulkanske gasser.

At forstå, hvordan vulkanske metaller frigives til miljøet, er kritisk set fra et folkesundhedsperspektiv, "Vi ved slet ikke meget om disse metalemissioner, så dette arbejde er et vigtigt skridt til at forstå det væsentlige, alligevel undervurderet, kemiske risici ved vulkaner, "sagde Emily Mason, Ph.d. studerende ved Cambridge Earth Sciences og hovedforfatter til et af papirerne.

Når vulkaner bryder ud, udånder de en cocktail af gasser - for det meste damp, kuldioxid og svovldioxid - snøret med fordampede tungmetaller, herunder bly og arsen. Til de samfund, der lever sammen med vulkaner, disse gasser er ofte en betydelig kilde til luftforurening, og de flygtige metaller, de bærer, kan have langvarig indvirkning på både sundhed og miljø.

Vulkanologer har i årtier målt flygtige metalemissioner fra vulkaner, men hvordan disse elementer er spredt i atmosfæren efter et udbrud, senere at regne ned over landskabet og blive optaget i miljøet gennem jord og vandområder, er blevet dårligt forstået.

Holdet, herunder forskere fra University of Cambridge, rapportere højere koncentrationer af luftbårne tungmetaller inden for en radius af 40 km fra Kīlauea, hvilket betyder, at lokalsamfund, der bor tættere på vulkanen, blev uforholdsmæssigt udsat for metalforurening under udbruddet i 2018.

De mener, at den stærke passatvind på tidspunktet for udbruddet, kombineret med lokalområdet topografi, forårsaget større nedbør og derfor metalaflejring, tættere på udluftningen. Dette kan betyde, at et udbrud om vinteren, når vindmønstre vendes, kan resultere i en anden fordeling af metalaflejring.

Deres resultater kan hjælpe med at afgrænse miljøovervågningsstrategier under og efter udbrud-herunder målrettet testning af samfundets vandforsyning i risikoområder-samt hjælpe planlæggere med at beslutte, hvor de skal bygge sikkert omkring vulkaner.

Emily Mason var en af ​​et helt kvindeligt team af forskere fra University of Cambridge og Leeds, der tog ud for at tage gasmålinger, da Kīlauea brød ud. Mason, sammen med dengang første års ph.d. eleverne Penny Wieser og Rachel Whitty, og forskere fra tidlig karriere Evgenia Ilyinskaya og Emma Liu, ankom, da udbruddet var i fuld strøm, og nogle af deres undersøgelsesområde var allerede afskåret af lava, "Vi var nødt til at flyve ind til ét sted via helikopter. Jeg husker, at vi faldt ned gennem en tæt tåge af vulkansk gas ... den sure luft stak faktisk vores hud." sagde Mason.

"Vi har en tendens til at tænke på de mere umiddelbare vulkanske farer som askefald, pyroklastiske strømninger, lava, "sagde Dr. Evgenia Ilyinskaya, fra University of Leeds, der ledede forskningen om spredning af metal i vinden, "Men metalemissioner, ligesom luftforurening, er en lumsk og ofte undervurderet vulkansk fare - der kan påvirke helbredet over lange perioder. "

I løbet af de første par uger af udbruddet, den største bekymring for luftkvaliteten var vulkansk smog, eller 'vog, "som hovedsagelig indeholder svovldioxid med spor af tungmetaller og vulkansk aske. Men da smeltet lava nåede havet og reagerede med havvand, udløste det nye sundhedsadvarsler, da hvælvende hvide skyer af lava -dis eller 'doven' blev frigivet; transporterer saltsyre og giftige metaller.

Arbejde med samarbejdspartnere fra USGS, holdet tog målinger af gasser inde i doven og tørre vog -fjer fra både jorden og luften, ved hjælp af specielt monterede droner. De udviklede endda en bagramme til deres luftfiltre, så de hurtigt kunne flytte udstyr gennem områder, hvor luften var tyk med svovldioxid.

Mason og medforfattere opdagede, at de to typer gasplume havde en meget forskellig kemi, "Det, der virkelig overraskede os, var de store mængder kobber i dovfyret ... virkningen af ​​lava-havvandsinteraktioner på biosfæren kan være betydeligt undervurderet. Det er interessant at bemærke, at denne type plume sandsynligvis var et fælles træk ved de massive udgydelser af lava gennem hele den geologiske historie - hvoraf nogle har været knyttet til masseudryddelser. "

Deres langsigtede mål er at producere forureningskort for vulkaner, viser risikoområder for metalforurening, en metode, der allerede bruges til at kommunikere områder, der kan være i fare for andre vulkanske farer, som lavastrømme, "Vores forskning er kun en del af puslespillet - tanken ville være at forstå alle disse farer samtidigt."

De sigter mod at anvende denne metode på verdensplan, men Mason advarer om, at lokale atmosfæriske forhold i væsentlig grad påvirker metalspredning og aflejring. Nu vil de vide, hvordan transporten af ​​vulkanske metaller kan variere i køligere, tørrere miljøer som Antarktis - eller endda i forskellige områder af Hawaii, hvor nedbøren er lavere.