Влияние извержения вулкана на биосферу

Как вулканы влияют на окружающую среду

Последствия извержения вулканов требуют от людей значительных денежных ресурсов. В этом случае помощь может быть оказана внутренними силами страны, МЧС и даже обычными гражданами.

Влияние вулканов на окружающую среду

Если провести исследование о том, как влияет извержение вулкана на внешнюю природную среду, необходимо учесть все факторы. Изначально, стоит отметить, к каким негативным последствиям приводят вулканические извержения:

• разрушение строительных объектов и транспортной линии путей;
• вероятность наводнения в случае скопления снега на верхушке геологического образования поверхности коры Земли;
• загрязнение воздуха, вызванное изменением его состава в ходе огромных выбросов газов;
• плохая видимость по причине скопления выбросов пепла;
• наличие газов в атмосфере, несущих опасность для здоровья и состояния людей, целостности почвенного слоя.

При этом, помимо негативных последствий, стихийное вулканическое извержение может принести некоторые преимущества:

• насыщение слоя земли пеплом от сгорания элементов;
• наличие новых месторождений полезных ископаемых, расположенных рядом с вулканом;
• широкое применение в бытовых целях продуктов, полученных в результате извержения вулкана. Всем известная сера применяется при производстве спичек или удобрений;
• в зонах повышенного количества вулканов есть риск выхода на землю горячих источников, которыми пользуются для электроэнергии, обогрева жилья и теплиц.

Что выбрасывает вулкан во время извержения

В процессе вулканического извержения в атмосферу выделяется большое количество различных веществ. Главным продуктом, выделяемым в окружающую среду, является магма. Это раскаленный жидкий расплав, возникающий в земной коре и верхней мантии. Основную часть в составе магмы занимает химический элемент под названием кремний. Поэтому магму относят к группе силикатных расплавов.

В состав магмы входят алюминий, железо, магний и кальций. В нижней части земных глубин магма находится под высоким напряжением, она очень горячая. Поэтому на глубине продукт имеет жидкое расплавленное состояние. При выплеске наружу, магма остужается и принимает твердую форму.

Магма, которая вышла наружу, во многих литературных источниках называется «лава». Разница лавы и магмы состоит в том, что первый продукт не включает в свой состав воду и углекислый газ. Под нижним слоем компоненты находятся в растворенном состоянии, а при выплеске на земную поверхность газы покидают магму. В конечном итоге в ходе извержения виден дым.

Основной составляющей дыма является вулканический пепел. Он представляет собой пылевые частицы диаметром примерно 2 мм. При вулканическом извержении может быть виден столб из пепла в высоту 100 километров. Частицы из пыли продолжительное время не оседают на землю. Столб пепла несёт угрозу для авиатранспорта, поскольку пыль забивает двигатели. В связи с этим, во время извержений зачастую авиарейсы переносятся на другие даты.

При стихийном явлении природы в атмосферу происходит выброс более крупных кусков горных пород, называемых вулканическими бомбами. Вследствие повышенной температуры куски не успевают остыть при выходе в атмосферу, поэтому имеют гибкую форму при падении на землю. Масса одного такого куска может составлять несколько тонн.

Какой газ является основным загрязнителем при извержении вулканов

Как правило, вулканы выплескивают наружу большое количество ядовитых газов. В прошлом учёные установили, что Этна на Сицилии загрязняет атмосферу двуокисью серы в разы больше, чем 50 крупных угольных электростанций. Попавшая в воздух двуокись серы, за короткое время переходит в состояние серной кислоты. Затем в слое земной атмосферы на высоте от 11 до 50 километров образуется прослойка смога, закрывающая солнечные лучи.

Также опасным газом является хлор. Выброс данного элемента осуществляется в комплексе с водородом. При малой степени извержения нижний слой атмосферы сохраняет остатки газа, который воздействует с водой. В результате этого образуется соляная кислота, не оказывающая сильно вредного воздействия на атмосферу и почвенный слой. Однако, в ходе мощных вулканических извержений по типу Сент-Хеленс, большой объём хлористого водорода выходит в стратосферу. Это часто приводит к нарушению целостности озонового слоя, выполняющего функцию защиты Земли от ультрафиолетового солнечного излучения.

До сих пор ученые не смогли полностью оценить, какой объём хлора поступает в стратосферу при извержении вулкана. Только совсем недавно выявили, что магма при извержении выплескивает объём хлора в 20-40 раз больше, чем подсчитывалось раньше.

По результатам одного из проведенных исследований при извержении вулкана Огастин на Аляске в 70-е годы, в атмосферу было выброшено 300 млн тонн магмы, в состав которой входило до 0,5 млн тонн хлора. Считали также, что около 80-180 тонн хлора было выброшено в стратосферу.

Виды загрязнений при извержении вулканов

В природе выделяют два основных источника атмосферного загрязнения — это естественные или искусственные. В число первых источников входят извержения вулканов, пожары лесных зон, сильные бури с большим скоплением пыли, разложение веществ органики и другие явления.

Искусственные, иначе называемые антропогенные источники, подразумевают усиленное загрязнение воздуха отходами производственных компаний, отопительными системами, конечными продуктами сельскохозяйственной отрасли.

К естественным источникам загрязнения воздуха относят страшные природные явления, например, извержения вулканов или пыльные бури. Их результатом могут стать серьёзные экологические катастрофы. Во время вулканического извержения атмосфера наполняется большим количеством таких элементов, как газ, пар, вода, пепел, твердые осколки и пылевые частицы.

По окончании стихийного явления целостный газовый баланс поэтапно возобновляется. Например, в 1883 году после извержения вулкана Кракатау в атмосферный воздух был зафиксирован выплеск примерно 150 млрд тонн пыли и пепла. Микроскопические частицы вредной пыли оставались в воздушных слоях ещё много лет, о чем свидетельствуют исследования учёных.

В результате извержения можно наблюдать тепловое загрязнение воздуха, поскольку атмосфера наполняется веществами высокой температуры. При своём движении пары и газы на высокой скорости способны сжечь все встретившиеся на пути элементы.

К какой экологической катастрофе относится извержение вулкана

Что касается вулканического извержения, то оно относится к крупной природной катастрофе. На земном шаре есть более 1500 активных вулканов, которые находятся на территории всех континентов и в морских глубинах. Последний случай был зафиксирован учеными в 2010 году в Исландии. В результате были отменены тысячи авиарейсов на территории страны.

Выплескивающаяся лава может сжигать все на пути: целые города, леса, поверхностный почвенный слой, все живое.

Бывают на Земле крупные вулканические извержения, выброс лавы которых может оказать негативное влияние на целую биосферу. В список включены вулканы, сила выплеска которых выше отметки 8 баллов по шкале VEI. Подобные случаи стихийных явлений были зафиксированы много тысяч лет назад. При этом, возникновение новых аналогичных извержений в настоящее время маловероятно. Однако, если такое событие произойдёт, это приведёт к экологической катастрофе крупнейших масштабов, повлекшей за собой уничтожение всего живого.

Никто не знает, что уготовила нам природа и с какими природными явлениями могут столкнуться люди. Поскольку природные факторы предотвратить нельзя, есть возможность к ним подготовиться. Исследование оснований природных катастроф предоставит шанс преждевременно получить быстрые сведения о приближающейся стихии за счёт системы мониторингового контроля. В этом случае люди смогут избежать некоторых негативных последствий.

Источник

VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2016

ВОЗДЕЙСТВИЕ ИЗВЕРЖЕНИЙ ВУЛКАНОВ НА ЧЕЛОВЕКА И ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Проявления вулканизма представляют собой один из наиболее характерных и важных геологических процессов, имеющих огромное значение в истории формирования земной коры. Ни одна область на Земле — будь то континент или океаническая впадина, складчатая область или платформа — не сформировалась без участия вулканизма. Несомненно, важен тот факт, что непосредственное формирование поверхности Земли посредством вулканической деятельности продолжается и по сей день. Без глубокого и досконального изучения данной проблемы станет невозможным своевременное и оперативное реагирование на какие-либо проявления вулканической деятельности, что, в последствии, может привести к человеческим жертвам.

Одними из самых опасных вулканов на территории России считаются: Вулкан Ичинская сопка, Авачинская сопка, Карымская сопка, Толбачик, Кроноцкая сопка. Кроме вышеизложенных существуют и многие другие действующие и опасные для окружающей среды и человека вулканы.

Извержение вулканов, как правило, происходит с определенной регулярностью. При этом в атмосферу выбрасывается большое количество вулканических газов и пепла. Извержение носит естественный характер, и причины извержения вулканов кроются в глубоких слоях земли, где скапливается жидкая раскаленная магма. В отдельных местах она постепенно начинает подниматься по жерлам вулканов к поверхности. Обычная магма довольно легко пропускает различные газовые испарения, а потому лава выходит наружу относительно спокойно. Все это выглядит таким образом, как будто бы она выливается.

Кислая магма, являющаяся более плотной по своей структуре, удерживает газовые испарения гораздо дольше, в результате чего формируется высокое давление, и извержение вулканов происходит в форме большого взрыва. Данное явление также может быть спровоцировано движением тектонических плит и землетрясениями.

Извержение вулканов наземного типа вызывает формирование смертоносных пирокластических потоков, различных по своей мощности. Они состоят из раскаленного газа и пепла и несутся по склонам с огромной скоростью. Помимо этого, происходит выброс в атмосферу ядовитых веществ и потоков горячей лавы на поверхность. Последствия извержения вулканов подводного типа напрямую связаны с образованием смертоносных волн и цунами. Разломы, относящиеся к подледниковым, в результате своего крупного извержения, в зависимости от того или иного геолого-географического местонахождения, могут привести к образованию оползней, мощных селевых потоков и обрушению самих ледников. Извержение вулканов, как правило, связано с потерей земляного покрытия, загрязнением воздуха, загрязнением водоемов, озер, рек, а значит, и питьевой воды [2].

Отдельно стоит отметить сбои в работе разнообразных инфраструктур, разрушение жилых зданий и нежилых хозяйственных помещений, голод и распространение разного рода инфекций. Последствия извержения мощных вулканов оказывают прямое воздействие на изменение климата и могут спровоцировать наступление так называемой вулканической зимы. Пепел и газы, образовавшиеся при взрыве, достигнут атмосферного слоя и, как покрывалом, полностью накроют собой Землю. Лучи солнца перестанут проникать, а серная кислота в виде осадков обрушится на поверхность. Эффект, который получится в результате таких процессов, будет схож с последствиями ядерной зимы. Извержения такого рода являются довольно редкими, и сегодня ученые делают все возможное, чтобы снизить вероятность их наступления [2].

Согласно данным, предоставленным Международным Комитетом по проблемам глобальных изменений геологической среды (IC GCGE “GEOCHANGE”), весь двадцатый век наблюдалось увеличение вулканической активности [1].

Надо заметить, что с 1860 года по 2000 годы число извержений вулканов увеличилось на 80%, а с 2000 года по 2013 годы – на 60 %. Столь быстрое увеличение среднегодового числа извержений вулканов должно привести к увеличению вдвое поступающих в атмосферу вулканических газов и, прежде всего СО2, которому отводится ведущая роль в формировании парникового эффекта и повышении среднегодовой температуры на Земле (Рис. 1) [1].

Рис. 1 График ежегодного числа извержений вулканов мира с 1900 по 2013 годы, где

N- количество извержений вулканов.

Как следует из отчетов Межправительственной комиссии по изменению климата (IPCC), грядет «парниковое» потепление, в результате чего могут растаять некоторые ледниковые покровы и уровень океана повысится на 5—7 м всего за десятки лет. Это будет поистине глобальная катастрофа: целые страны (например, Голландия), крупнейшие города мира — Нью-Йорк, Токио, Санкт-Петербург и др.— окажутся под водой [1].

С целью уменьшении пагубного воздействия вулканов на человека и окружающую среду необходимо проводить профилактические, предупредительные мероприятия. Основные профилактические мероприятия представлены на рис.2. [3].

Предупреждать о грозящей вулканической опасности и принимать меры по уменьшению последствий должны гражданские власти, которым вулканологи предоставляют необходимую информацию.

Рис. 2 Основные профилактические мероприятия от воздействия извержения вулканов

Прогнозирование вулканических извержений — это специальные научные исследования вулканических процессов, явлений, в итоге которых из уже известных сведений о прошлом и настоящем исследуемого объекта (вулкана) получают представление о возможном будущем его состоянии, о возможности и масштабах будущего извержения. Мониторинг является неотъемлемой частью жизнеобеспечения населения регионов с выраженной активностью извержений вулканов. Он позволяет автоматически детектировать, определять местоположение и наносить на карту даже очень слабые события, что способствует изучению динамики извержений.

Уменьшить последствия извержений вулканов помогут также защитные мероприятия. Защита от вулканических извержений может быть активной (сооружение отводов и защитных валов, бомбардировка лавовых потоков и др.) и пассивной (эвакуация, использование укрытий).

Основные способы защиты от извержений вулканов сводятся к постоянному наблюдению за состоянием вулкана, своевременной эвакуации населения из опасной зоны, сооружению специальных каналов для отвода лавы и грязекаменных потоков, оказанию первой помощи пострадавшим.

Население должно быть хорошо обучено действиям до, при и после извержения вулканов.

Первый Доклад Председателя Международного Комитета по Проблемам Глобальных Изменений Геологической Среды “GEOCHANGE”, 30.06.2010

Раковская, Э. М. Физическая география России : Учеб. для студентов вузов: В 2 ч. Ч.2 : Азиатская часть, Кавказ и Урал / Э. М. Раковская, М. И. Давыдова. — М. : Гум.-изд. центр ВЛАДОС, 2001. — 302 с. : ил. — (Учеб. для вузов). — Библиогр.: с. 299. — 53-10.

Энергия, природа и климат / В. В. Клименко [и др.]. — М. : Изд-во МЭИ, 1997. — 215 с. : ил. — Библиогр.: с. 196-212. — 0-00.

Источник