Извержение вулкана. Вулканические газы Уменьшение опасности, связанной с вулканическими извержениями

Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Вулканические газы

Сероводород встречается в природе в вулканических газах и в водах минеральных источников. Кроме того, он образуется при разложении белков погибших л ивотных и растений, а также при гниении пищевых отбросов. 

О составе летучих компонентов магмы дают представления газы. выделяющиеся из нее при извержениях вулканов. Газы вул-канов многократно изучались. Состав их очень разнообразен, и чем выше температура газов и чем меньше они загрязнены воздухом. тем более восстановленными они являются. В наибольших количествах в вулканических газах содержатся пары воды. СОг, Нг, СО, 50г, На5, НС1, 5 и НР. В меньшем количестве присутствуют борная кислота, МНз, СН4, С5г, Л, Вг, Р и др. 

Состав углеводородов и других газов и их концентрация в глубинных зонах земной коры выяснились в результате исследований состава вулканических газов. Газы верхней мантии вместе с расплавленной магмой поступают в вулканические зоны и выделяются как при извержениях, так и при спокойной вулканической деятельности через мелкие побочные кратеры, трещины и расселины застывшей лавы. На пути своей миграции газы верхней мантии несколько изменяются в связи с уменьшением температуры и давления. Тем не менее состав вулканических газов. особенно выделяющихся в кратерах из жидкой лавы, характеризует с некоторым приближением и состав поступающих из верхней мантии газов. 

В некоторых образцах вулканических газов иногда наблюдались концентрации метана 1-2% и крайне редко несколько большие. В подавляющем же большинстве случаев метан и другие углеводороды практически отсутствовали. Таким образом. не приходится говорить о поступлении нефти и углеводородного газа в сколько-нибудь заметных масштабах из мантии в осадочные породы. 

В результате затягивания органических веществ в мантию, их последующей переработки и выброса образовавшихся углеводородов геотермальными водами в верхние слои земной коры их обнаруживают в вулканических газах во время извержений. 

Подобно фтору (1 доп. 2), основная масса хлора поступила на земную поверхность из горячих недр Земли. Даже в настоящее время с вулканическими газами ежегодно выделяются миллионы тонн и НС1 и HF. Еще гораздо более значительным было такое выделение в минувшие эпохи. 

Появление открытых каталитических систем и их отбор по наиболее перспективным для химической эволюции базисным реакциям в условиях первичного бульона можно представить следующим образом. В некоторых водоемах в целом, или па их поверхности, или же в каких-либо местных локальных очагах на границе с литосферой, возможно в местах подводного выхода фумарол (отверстий, по которым выходят из недр Земли вулканические газы), на первичной Земле могли возникнуть условия спонтанного и длительного протекания какой-либо химической реакции. обеспечиваемой постоянным притоком реагирующих веществ и наличием простейшего катализатора. Природа такой базисной реак- 

Состав ювенильных вулканических газов жидких лав Толбачинского извержения 

Азот - основной компонент атмосферы Земли (78,09% по объему, или 75,6% по массе, всего около 4-10 кг). В космосе он занимает четвертое место вслед за водородом, гелием и кислородом. Свободный азот вместе с аммиаком N

Соединения четырехвалентной иоложительной серы. Диоксид серы 50а образуется в громадных количествах при извержении вулканических газов. 

Нахождение в природе. Сероводород встречается в природе в вулканических газах и в водах некоторых минеральных источников. например Пятигорска, Мацесты. Он образуется при гниении серосодержащих органических веществ различных растительных и животных остатков. Этим объясняется характерный неприятный запах сточных БОД, выгребных ям и свалок мусора. 

Большие количества молекулярного водорода поступают в атмосферу в составе вулканических газов и поствулканических эксгаляций. Тем не менее в атмосфере присутствует только лишь 0,2 Гт Н.2, поскольку этот легкий газ постепенно рассеивается в околоземном пространстве. Значительные количества водорода, вероятно, образуются при микробиологическом разрушении мертвого органического вещества. Однако этот водород не поступает в атмосферу он практически полностью перехватывается другими микроорганизмами. в частности, использующими его при восстановлении СОа и метанола с образованием метана. 

Существование слоя Юнге не связано с эпизодическими ин-жекциями в стратосферу вулканических газов. Главным "переносчиком серы в данном случае служит карбонилсульфид OS, обязанный своим происхождением процессам антропогенным, геологическим, биотическим и атмосферно-химическим. Карбонилсульфид образуется при сжигании ископаемого топлива и выделяется из земных недр при их дегазации по разломам коры и при вулканических извержениях. Кроме того, это продукт жизнедеятельности некоторых видов микроорганизмов, он выделяется в атмосферу из почвы вместе с другими восстановленными соединениями серы - сероуглеродом Sj, метилмеркаптаном, диметилсульфидом и др. Наконец, он образуется непосредственно в тропосфере из относительно короткоживущего предшественника - сероуглерода (среднее время пребывания S2 в атмосфере составляет примерно 0,2 года)  

Цикл хлора. В начале 1974 г. Столярски и Сисрон высказали предположение, что стратосферный озон может разрушаться атомами хлора, выбрасываемыми твердотопливными ракетами или поступающими в стратосферу с вулканическими газами. Но расчеты показали, что эти источники не создают в стратосфере концентраций атомов хлора, достаточных для заметного влияния на озоносферу, даже несмотря на высокую эффективность цикла 

Краткая химическая энциклопедия Том 1 (1961) -- [ c.0 ]

http://chem21.info

В разделе на вопрос вулканические газы, чем опасны и как их избежать? заданный автором Кирик Василий лучший ответ это ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ГАЗЫ - газы, выделяющиеся во время и после извержения из кратера, трещин, расположенных на склонах вулканов, из лавовых потоков и пирокластических пород.
Состав газов разный и зависит от вида и срока вулканической деятельности. Основной компонент почти всех вулканических газов - это водяной пар и двуокись углерода. В различном процентном составе сюда присоединяются сл. вещества: сероводород, серодиоксид, аммиак, водород и др.

Вулканические газы ядовиты - вулканический диоксид серы в соединении с дождевой водой составляют серную кислоту. Фтор, содержащийся в газах, отравляет воду. Диоксид углерода стал причиной самой большой вулканической газовой катастрофы.
Вулканические газы влияют на климат и наносят значительный вред окружающей среде. Или они влияют непосредственно на человека, как например, 21 августа 1986 на озере Ниос в Камеруне. В более глубоких слоях кратерного озера Ниос накапился примерно 1 km3 CO2 магматического происхождения. Этот первоначально растворeнный в воде газ потeк вследствие разгрузки давления смертоносным, невидимым облаком, которое было тяжелее воздуха, над краем кратера в долины и впадины. Вследствие этого задохнулось больше чем 1700 человек и бесчисленное количество животных.
Чаще всего встречаемые вулканические газы: водяной пар (H2O), диоксид углерода (CO2) и диоксид серы (SO2). В незначительном количестве возникают: окись углерода (СО), сероводород (H2S), сульфид карбонила (COS), соляная кислота (HCl), водород (H2), метан (CH4), фтористоводородная кислота (HF), бор, бромовая кислота (HBr), пары ртути, а также незначительное количество благородных металлов, металлов и полуметаллов.

Вулканические газы

газы, выделяющиеся во время и после извержения из кратера, из трещин, расположенных на склонах вулкана, из лавовых потоков и пирокластических пород (См. Пирокластические породы). В. г., выделяющиеся во время извержений из кратера, называются эруптивными, а все остальные, выделяющиеся в периоды спокойной деятельности вулкана в виде струек и клубящихся масс из отдельных участков кратера или с поверхности лавовых потоков, фумарольными газами. Эруптивные газы определяют характер взрывных извержений и влияют на текучесть изливающихся лав; в их составе установлены пары H 2 O, H 2 , HCl, HF, H 2 S, CO, CO 2 и небольшие количества летучих соединений, преимущественно галогенов с многими химическими элементами. Фумарольные газы (см. Фумаролы) - смесь газов, выделившихся из лавы или пирокластических пород с захваченными газами из атмосферы и образовавшимися в результате реакции их с органическими веществами, находившимися под горячими лавовыми потоками или пирокластическими отложениями.

В. г., проходя через зону подземных вод, создают многочисленные горячие источники.

Лит.: Башарина Л. А., Вулканические газы на различных стадиях активности вулканов, в сб.: Тр. лаборатории вулканологии АН СССР, в. 19, М., 1961; Iwasaki I. , Nature of volcanic gases and volcanic eruption, «Bulletin Volcanologique», 1963, t. 26.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Вулканические газы" в других словарях:

- (a. volcanic gases; н. Vulkangase; ф. gaz volcaniques; и. gases volcanicos) газы, выделяющиеся во время и после извержения из кратера, трещин, расположенных на склонах вулканов, из лавовых потоков и Пирокластических пород. B их составе,… … Геологическая энциклопедия

Газы, выделяемые вулканами как во время извержения эруптивные, так и в периоды его спокойной деятельности фумарольные. В их составе установлены пары H2O, H2, HCl, HF, H2S, CO, CO2 и др. Проходя через зону подземных вод, формируют горячие… … Большой Энциклопедический словарь

вулканические газы - Газы, выделяемые вулканами во время извержения (эруптивные) и в период их спокойной деятельности (фумарольные и сольфатарные) … Словарь по географии

Газы, выделяемые вулканами как во время извержения эруптивные, так и в периоды его спокойной деятельности фумарольные. В их составе установлены пары Н2О, Н2, HCl, HF, H2S, СО, CO2 и др. Проходя через зону подземных вод, формируют горячие… … Энциклопедический словарь

вулканические газы - vulkaninės dujos statusas T sritis chemija apibrėžtis Iš vulkano kraterių ir plyšių išsiskiriančios dujos. atitikmenys: angl. volcanic gases rus. вулканические газы … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

вулканические газы - vulkaninės dujos statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Iš ugnikalnio kraterių ir plyšių išsiskiriančios dujos (vandenilio, druskos rūgšties, vandenilio sulfido, anglies monoksido, anglies dioksido ir kt.). atitikmenys: angl.… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

Газы, выделяемые вулканами как во время извержения эруптивные, так и в периоды его спокойной деятельности фумарольные. В их составе установлены пары Н2О, Н2, НС1, HF, H2S, CO, СО2 и др. Проходя через зону подземных вод, формируют горячие… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Газы, встречающиеся в земной коре в свободном состоянии, в виде раствора в воде и нефти и в состоянии, сорбированном породами, особенно ископаемыми углями. Количество газов в геосферах Земли возрастает в глубь планеты (табл. 1). В… … Большая советская энциклопедия

- (классификация) встречаются и проявляют себя в разл. геол. и геохим. условиях, весьма разнообразны по хим. сост. и физ. свойствам. Известны классификации Г. п.: Вернадского (1912, 1934), Соколова (1930), Хлопина и Черепенникова (1935), Белоусова… … Геологическая энциклопедия

Общее назв. для всех выделяемых вулканом газов. Среди них различаются газы эруптивные и фумарольные. Больше сведений имеется о Г. в., выделяющихся с поверхности лавового озера Килауэа, из трещин остывающих лавовых потоков и из фумарол, так как… … Геологическая энциклопедия

Химический состав вулканических газов: водяной пар, диоксид углерода (CO2), оксид углерода (CO), азот (N2), диоксид серы (SO2), оксид серы (SO), газообразная сера (S2), водород (H2), аммиак (NH3), хлористый водород (HCl), фтористый водород (HF), сероводород (H2S), метан (CH4), борная кислота (H3BO3), хлор (Cl), аргон (Ar), преобразованные H2O и СО2. Также присутствуют хлориды щелочных металлов и железа. Состав газов и их концентрация зависят от температуры и от типа земной коры, поэтому они могут меняться в пределах одного 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

Большая часть жертв вулканических газов приходится на долю углекислого газа. Как и сероводород, он тяжелее воздуха и при пассивной дегазации может накапливаться в опасной для жизни концентрации. В обычном воздухе содержится около 0,5% углекислого газа, а в воздухе, который мы выдыхаем, примерно в два раза больше. Однако если концентрация углекислого газа в воздухе, которым мы вынуждены дышать, достигает 7,5%, это приводит к сонливости и головной боли. Первый документально подтвержденный смертельный инцидент произошел в 1979 году в районе вулканического комплекса Дьенг на острове Ява (Индонезия). Здесь 149 человек, спасавшихся бегством от фреатического извержения, погибли в невидимом облаке углекислого газа, проплывавшем у них на пути. Считается, что газ вырвался из подземной ловушки из-за сейсмических толчков, связанных с извержением.

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

Диоксид кремния (SiO2) - 46,99

Оксид алюминия (Al2O3) - 15, 91

Оксид железа (FeO)- 12,12

Оксид марганца (MnO) - 0,19

Оксид магния (MgO) - 6,55

Оксид кальция (CaO) - 10,28

Оксид натрия (Na2O) - 3,11

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

Оксид калия (K2O) - 0,71

Диоксид титана (TiO2) - 3,32

Оксид фосфора (P2O5) - 0,64

Твердые вулканические продукты образуются при эксклюзивных взрывных извержениях.

При этом образуются вулканические бомбы (застывшие выбросы жидкой лавы), размером 6 см и более. Скопления вулканических бомб - агломераты.

Лапикки ("шарик") - размеры 1-5 см - более мелкие продукты выброса - вулканический песок, пепел и пыль. Последняя разносится на тысячи км.

Взрывы дробят и выбрасывают уже отвердевшие вулканические породы и распыляют жидкую лаву, образуя туфы, размеры которых от 1-2 долей мм.

Вулканические газы

Львиная доля всего газа, выделяемого вулканами, приходится на водяной пар, но вместе с ним в различных пропорциях выделяются и другие газы; среди них главные: двуокись углерода. Все эти газы при значительной концентрации вредны для растений и животных. Некоторые газы приносят вред даже при очень небольшом их содержании.

Сернистый и серный ангидриды, соединяясь с водой, образуют соответственно сернистую и серную кислоту . С подветренной стороны от дымящих жерл часто образуется туман, состоящий из аэрозоля кислот.
Газы могут выделяться через главное эруптивное жерло (или через несколько жерл) вулкана, но часто они выходят и через сравнительно узкие отверстия, через которые никогда не извергались, ни лава, ни пепел. Отверстия, через которые выделяется только газ, называются фумаролами, а о самом процессе выхода газа без извержения лавы или тефры часто говорят как о фумарольноп деятельности. Обычно фумарольная деятельность продолжается в течение нескольких недель, месяцев или лет после окончания извержений лавы или тефры. Фумаролы, выделяющие серные газы, называются сольфатарами, а низкотемпературные фумаролы, выделяющие много С02 (иногда С), — мофеттами. Газы выделяются лавовыми и либо по всей их поверхности, либо в виде четко локализованных фумарол.
Кислотные газы вредны и для растительности, и для металлов. Когда ветер относит такие газы в сторону от вулкана, повреждается листва и опадают плоды; это может вызвать полное оголение и гибель растений. Там, где среди вредных газов преобладают серные, их воздействие на листву очень похоже на то, как действуют на нее дым металлургических заводов или сильный городской смог.

Вулкан Масая-Ниндири в Никарагуа — сложный двойной конус с несколькими кратерами. За последнее столетие было несколько периодов, каждый по нескольку -лет, когда одно из жерл в кратере Сантьяго выделяло много водяного пара и серных газов, которые держались над кратером в виде большого облака. располагается в центральной впадине Никарагуа, его высота всего лишь около 700 м. К западу от него находится возвышенность, и кофейные плантации поднимаются по ней на высоту несколько большую, чем вершина вулкана. Ветры относили газовое облако на запад, и оно захватывало полосу шириной 5—8 км, внутри которой на площади примерно 150 км2 плантациям причинялся ущерб на сумму в десятки миллионов долларов; страдали также посевы пшеницы и других зерновых культур вплоть до самого Тихого океана. Проволочные изгороди, телефонные провода и металлическое оборудование на плантациях и на цементном заводе у побережья повреждались кислотами. Точно такой же ущерб был нанесен плантациям кофе и других культур к западу от вулкана Ирасу в Коста-Рике.

Самые коварные из вулканических газов — С02 и СО , так как они невидимы и не имеют запаха. Окись углерода вызывает побеление и опадение листвы, и отравление животных. Двуокись углерода не оказывает серьезного действия на растения, но может вызвать удушье у животных, так как углекислый газ тяжелее воздуха и иногда образует скопления в понижениях рельефа. Если в небольшой долине имеется мофетта, то при определенном направлении ветра может накопиться углекислый газ, и попавшие туда животные и даже люди могут задохнуться. Такие «ущелья смерти» известны на склонах некоторых индонезийских вулканов, а одно такое ущелье существовало раньше в горах Абсарока в Вайоминге. При извержении Геклы в 1947 г. двуокись углерода образовала в лощинах такие газовые «озера», и попавшие туда овцы гибли от удушья; люди же не пострадали, так как их головы были выше поверхности слоя С02. При недавнем извержении вулкана Эльдафедль углекислый газ и отчасти угарный (СО) и серный газы скапливались в подвалах домов Вестманнаэйяра, и один человек погиб от газов. Это единственная жертва извержения. Можно привести бесчисленное множество других примеров ущерба, причиненного газами растениям и людям. Что можно предпринять, чтобы уменьшить или устранить вредное действие газов? Предложены различные способы химической обработки пострадавших растении, нейтрализующей действие газов; некоторые из них испытаны экспериментально. Наиболее перспективным пока представляется способ распыления извести, создающий защитный слой на листьях. Будет ли этот способ практически применим, пока не ясно. В таких областях, как западная возвышенность Никарагуа, часто идут сильные дожди, которые будут смывать известь с листьев; потребуется частое распыление, и стоимость его будет высока, хотя, возможно, и не чрезмерно. Обычные противогазные маски, такие же, как на многих промышленных предприятиях, вероятно, могут обеспечить надлежащую защиту людей, попавших на короткое время в облако вулканического газа. В большинстве случаев в таком облаке содержится достаточно воздуха, годного для дыхания, при условии удаления или нейтрализации вредных газов. В случае отсутствия масок некоторую защиту дает прижатая к лицу тряпка, смоченная водой, а лучше — слабой кислотой, например уксусом или мочой. Когда в лощинах или подвалах скапливаются тяжелые газы, то воздуха уже становится недостаточно для дыхания, и газовая маска бесполезна, если только она не снабжена автономным запасом воздуха. Зная о возможности скопления в том или ином месте тяжелого газа, можно предупредить людей об этом и тем самым избежать многих несчастных случаев.

Период, когда не было выделения газа, продолжался 19 лет, но в 1946 г. открылось новое жерло, и снова вулкан стал дымить, повреждая кофейные деревья. Опять были предложены различные решения этой проблемы, в том числе постройка крупной дымовой трубы высотой 250 м, чтобы вывести газ достаточно высоко в воздух и направить его над возвышенностью, где он уже не смог бы причинить вреда. Другое предложение состояло в том, чтобы сбросить в кратер атомную бомбу и тем самым закрыть жерло. С другой стороны, проведя небольшой взрыв или сбросив в кратер обычные бомбы, можно было бы закрыть жерло и остановить выход газа, как это было сделано в 1927 г., и, хотя через некоторое время жерло почти наверняка откроется снова, можно было бы рассчитывать на временное облегчение. В 1953 г. в кратер были сброшены две среднего размера бомбы, однако без сколько-нибудь заметного результата.
Для разработки общих проблем воздействия на вулканические газы и понижения их вредного воздействия требуются дальнейшие большие усилия