Tro núi lửa

Mây tro núi lửa trong vụ phun trào của Chaitén năm 2008, bao phủ khắp Patagonia từ Thái Bình Dương đến Đại Tây Dương.

Phun trào núi lửa Iceland 1875, tro phủ khắp vùng Scandinavia trong 48 giờ.

Tro núi lửa 454 triệu năm tuổi nằm giữa các lớp đá vôi ở Peter the Great's Naval Fortress, Estonia gần Laagri. Kích thước của vật chuẩn (thước đo) là 58 mm (2,3 in)

Tro núi lửa bao gồm những mảnh vụn núi lửa (tephra) nhỏ, chúng là các đá và thủy tinh ở dạng bột được tạo ra từ các vụ phun trào núi lửa,^[1] có đường kính nhỏ hơn 2 milimét (0,079 in).^[2] Có 3 cơ chế tạo ra tro núi lửa: giải phóng ở dạng khí gây ra từ các vụ phun trào magma; giảm nhiệt khi tiếp xúc với nước gây ra các phun trào phreatomagma (phun trào do phản ứng giữa magma và nước), và giải phóng các hạt trong các phun trào có hơi nước gây ra bởi phreatic eruption (phun trào do nước bốc thành hơi do chạm magma nóng bỏng).^[3] Các vụ phun trào mạng mẽ trong tự nhiên liên quan đến hơi nước làm magma và các đá cứng xung quanh nát thành các hạt cỡ sét đến cát. Tro núi lửa có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe con người và hoạt động của máy móc, như các đám mây tro núi lửa có thể gây nguy hiểm đối với máy bay và làm thay đổi kiểu thời tiết.

Tro núi lửa lắng đọng trên bề mặt đất làm phá hủy hệ sinh thái địa phương, cũng như làm đổ mái của các công trình. Tuy nhiên, theo thời gian, tro này là cho đất thêm màu mỡ. Khi lắng đọng và được nén chặt, chúng tạo thành loại đá gọi là tuff. Theo thời gian địa chất, việc phóng thích một lượng lớn tro có thể tạo thành các vòm tro núi lửa.

Sự hình thành

Tro núi lửa được tạo ra từ các vụ phun trào của núi lửa và quá trình phun trào của phreatomagmatic kèm theo dòng mật độ pyroclastic

Các vụ phun trào xảy ra khi magma được giải nén tăng lên, cho phép các chất dễ bay hơi (nước và nước biển) đi vào bong bóng khí.^[4] Khi có nhiều bong bóng khí được hình thành làm giảm mật độ của magma đẩy nó ra khỏi ống dẫn. Sự phân mảnh xảy ra khi các bong bóng khí chiếm từ 70 đến 80% thể tích của hỗn hợp phun trào.^[5] Các mảnh vỡ xuất hiện khi có sự tác động mạnh mẽ của các hạt bong bóng khí lên magma làm chúng vỡ ra thành từng mảnh nhỏ và bị đẩy ra ngoài khí quyển tạo thành các hạt tro núi lửa. Quá trình phân mảnh là một quá trình rất thành công của sự hình thành tro và có khả năng tạo ra tro mịn rất tốt của bong bóng khí ngay cả khi không có thêm nước.^[6]

Tro núi lửa cũng được tạo ra trong quá trình phreatomagmatic eruptions. Những đợt phun trào này xảy ra khi magma tiếp xúc với các nguồn nước (như biển, hồ và đầm lầy), nước ngầm, tuyết hoặc băng. Khi magma, nóng hơn đáng kể so với điểm sôi của nước, tiếp xúc với nước một lớp màng cách điện (hiệu ứng Leidenfrost),^[7] cuối cùng màng hơi này sẽ sụp đổ dẫn đến khớp nối trực tiếp giữa nước lạnh và magma nóng. Điều này làm tăng sự truyền nhiệt dẫn đến sự giãn nở nhanh chóng của nước và sự phân mảnh của magma thành các hạt nhỏ được đẩy ra từ miệng núi lửa. Quá trình này gây ra sự gia tăng diện tích tiếp xúc giữa magma và nước tạo ra cơ chế thông tin phản hồi,^[7] dẫn đến sự phân mảnh và sản xuất thêm các hạt tro mịn.

Dòng mật độ pyroclastic cũng có thể tạo ra các hạt tro mịn, chúng thường được sản xuất bởi sự tan rã của vòm nham thạch hoặc cột phun trào.^[8] Trong các dòng mật độ pyroclastic, quá trình mài mòn hạt xảy ra khi các hạt tương tác với nhau làm giảm kích thước hạt và sản xuất các hạt tro mịn. Ngoài ra, tro núi lửa có thể được tạo ra trong quá trình phân mảnh thứ cấp của các mảnh vụn đá bọt, do sự bảo tồn nhiệt trong dòng chảy.^[9] Các quá trình này sản xuất ra một lượng lớn tro tro rất tinh khiết được loại bỏ khỏi các dòng mật độ pyroclastic trong tro bụi đồng-ignimbrit.

Các đặc tính vật lý và hóa học của tro núi lửa chủ yếu được kiểm soát bởi kiểu phun trào núi lửa.^[10] Hầu hết núi lửa hiển thị một loạt các kiểu phun trào được kiểm soát bởi hóa học magma, hàm lượng tinh thể, nhiệt độ và các chất khí hòa tan của magma phun trào và có thể được phân loại bằng chỉ số độ nóng của núi lửa (VEI). Những vụ phun trào hiệu quả (VEI 1) là do thành phần bazan sản sinh ra <105 m3 ejecta, trong khi các vụ phun trào lớn (VEI 5+) của thành phần rhyolithic và dacitic có thể phun ra lượng lớn ejecta (> 109 m3) vào khí quyển. Một tham số khác dùng để kiểm soát số lượng tro được sản xuất là thời gian phun trào: thời gian phun trào càng lâu, tro sẽ được tạo ra nhiều hơn. Ví dụ vào ngày 14/4/2010, núi lửa Eyjafjallajoekull tiếp tục phun trào lần thứ 2 và được phân loại là VEI 4  mặc dù cột tro bụi chỉ ở độ cao 8 km nhưng vụ phun trào vẫn tiếp diễn trong một tháng, khiến một lượng tro lớn bị đẩy ra khỏi bầu khí quyển.

Tính chất

Tính hóa học

Các loại khoáng chất có trong tro núi lửa phụ thuộc vào tính hóa học của magma mà nó phun trào. Các nguyên tố nhiều nhất được tìm thấy trong magma là silica (SiO2) và oxy, các loại magma (và tro) được tạo ra trong quá trình phun trào núi lửa được xác định chứa nhiều hàm lượng silica. Những vụ phun trào có năng lượng thấp từ bazan tạo ra tro đen đặc trưng có chứa khoảng 45-55% silica nói chung giàu sắt (Fe) và magnesi (Mg). Các vụ phun trào núi lửa rhyolit gây nổ mạnh nhất tạo thành tro chứa hàm lượng silica cao (> 69%) trong khi các loại tro khác có thành phần trung gian (ví dụ: andesit hoặc dacit) có hàm lượng silica từ 55-69%.

Những khí chính phát ra trong quá trình hoạt động núi lửa là nước, carbon dioxide, lưu huỳnh dioxide, hydro, hydrogen sulfide, cacbon monoxit và hydrogen chloride.^[11] Các loại khí sulfide, halogen và kim loại được loại bỏ khỏi bầu khí quyển bằng các quá trình phản ứng hóa học, sự lắng đọng khô và ướt, và do sự hấp phụ lên bề mặt tro núi lửa.

Một loạt các hợp chất sulfat và halide (chủ yếu là chloride và fluoride) dễ dàng tìm thấy từ tro núi lửa nguyên chất. Hầu hết các muối này được hình thành như là kết quả của việc phân giải nhanh các hạt tro trong các vụ phun trào, cung cấp cation liên quan đến quá trình lắng đọng các muối sulfate và halide.

Trong khi có 55 loại ion được liệt kê trong các hạt tro nguyên chất ^[11], các loại phổ biến nhất thường tìm thấy là các ion Na⁺, K⁺, Ca²⁺ và Mg²⁺ và các anion Cl⁻, F⁻ và SO₄^{2− [11]}. Tỷ lệ mol giữa các ion có trong nước rỉ cho thấy trong nhiều trường hợp, các nguyên tố này có mặt như sự hiện diện của các muối đơn giản như NaCl và CaSO₄.^{[11][12][13][14]}. Trong một thí nghiệm trên tro từ vụ phun trào núi lửa St. Helens năm 1980, muối chloride được tìm thấy là dễ tan nhất, tiếp theo là các muối sulfat^[12] Các hợp chất của fluoride nhìn chung rất ít tan (ví dụ CaF2, MgF2), Ngoại trừ các muối fluoride của các kim loại kiềm và các hợp chất như calci hexafluorosilicate (CaSiF6).^[15] Độ pH của tro nguyên chất biến đổi rất nhiều, tùy thuộc vào sự có mặt của chất ngưng tụ axit khí (chủ yếu là kết quả của khí SO2, HCl và HF trong vụ phun trào) trên bề mặt tro.

Cấu trúc tinh thể-rắn của muối hoạt động giống như một chất cách điện hơn một dây dẫn.^{[16][17][18][19]} Tuy nhiên, khi muối được hoà tan vào dung dịch bằng nguồn ẩm (ví dụ như sương mù, mưa nhẹ...), tro sẽ trở nên ăn mòn và dẫn điện.

Một nghiên cứu gần đây cho thấy độ dẫn điện của tro núi lửa tăng lên khi (1) tăng độ ẩm, (2) tăng hàm lượng muối hòa tan, và (3) tăng sức nén (mật độ khối).^[19] Khả năng của tro núi lửa dùng để dẫn dòng điện có ý nghĩa quan trọng đối với các hệ thống cấp điện.

Tính vật lý

Thành phần chính: Các hạt tro núi lửa trong quá trình phun trào magma được tạo thành từ các phân tử khác nhau của thủy tinh (thủy tinh, không tinh thể), tinh thể hoặc lithic (không magma). Tro núi lửa được sản xuất trong quá trình phun trào magma có độ nhớt thấp (ví dụ, phun trào bazan ở Hawaii và Strombolian) tạo ra một loạt các pyroclasts khác nhau phụ thuộc vào quá trình phun trào. Điển hình là tro bụi thu được từ vòi phun dung nham Hawaii bao gồm các tinh thể lỏng sideromelane (ánh sáng màu nâu bazan) có chứa microlites hiếm (các tinh thể hao nhỏ) và phenocrysts. Các vụ phun trào từ bazan nhẹ hơn (ví dụ như Strombolian) hình thành nhiều loại pyroclasts từ các giọt sideromelane không thường xuyên đến blocky tachylit (màu đen đến nâu nhạt kết tinh vi tinh thể). Ngược lại, những hạt tro có mật độ silica cao (ví dụ rhyolit) bao gồm các phần bột vụn (mảnh thạch anh), phenocrysts (tinh thể) và một số mảnh đá phiến (xenoliths).^[20]

Tro núi lửa tạo ra trong quá trình phun trào xung quanh chủ yếu bao gồm các mảnh thạch quyển và khoáng chất đã bị biến đổi một cách thủy nhiệt, thường là trong đá đất sét. Các bề mặt hạt thường được phủ bởi các tinh thể zeolit ​​hoặc đất sét và chỉ còn lại kết cấu để xác định các loại pyroclast.^[20]

Hình thái học

Hình thái học của tro núi lửa được chi phối bởi rất nhiều các vụ phun trào khác nhau và các quá trình động học.^[20][21] Sự phá vỡ các magmas có độ nhớt thấp (ví dụ, bazan) thường tạo thành các hạt có hình dạng giọt. Hình dạng giọt này, một phần là do sự căng của bề mặt, sự gia tăng của các giọt sau khi chúng thoát ra, và ma sát không khí. Hình dạng từ các quả cầu hoàn hảo đến một loạt các giọt xoắn, dài với bề mặt trơn, lỏng.^[21]

Hình thái học của tro từ phun trào magma có độ nhớt cao (ví dụ, rhyolit, dacit và một số andesites) chủ yếu phụ thuộc vào hình dạng của túi trong magma gia tăng trước khi tan rã.  Các túi được hình thành bằng sự giãn nở khí magma trước khi magma đông lại. Các hạt tro có thể có mức độ giãn nở khác nhau và sự giản nở của các hạt có thể có tỷ lệ bề mặt cực đại trên thể tích.^[20] Các đáy và ống được quan sát trên bề mặt hạt là kết quả của các thành vôi.^[21] Các hạt troxit vitric từ các vụ phun trào magma có độ nhớt cao điển hình là các góc, các mảnh vỡ vôi bào hoặc các mảnh vỡ trong thành mỏng, trong khi các mảnh lithic trong tro núi lửa thường tương đương, hoặc có góc cạnh dưới đất. Hình thái lithi trong tro thường được kiểm soát bởi các tính chất cơ học của đá tường bị phá vỡ do sự giãn nở của các vụ nổ hoặc sản sinh trong các magma khi nó chạm tới bề mặt.

Hình thái học của các hạt tro từ các vụ phun trào bằng phao động học được kiểm soát bởi các ứng suất trong lớp macma đóng băng gây ra sự phân mảnh của thủy tinh để hình thành các hạt tro nhỏ dạng khối hoặc tro hình pyramid. Hình dạng và mật độ của túi mắt chỉ đóng một vai trò nhỏ trong việc xác định hình dạng hạt trong các vụ phun trào bằng phao nhân tạo. Trong vụ phun trào này, magma gia tăng nhanh chóng được làm lạnh khi tiếp xúc với nước hoặc nước trên bề mặt. Các áp lực trong magma "làm nguội" gây ra sự phân mảnh thành năm dạng hình dạng tràn ngập pyroclast: (1) blocky và equant; (2) vesicular và không đều với bề mặt nhẵn; (3) rêu và phức tạp; (4) hình cầu hoặc dạng giọt; Và cuối cùng giống như cái đĩa.

Khối lượng riêng

Khối lượng riêng các hạt cá thể khác nhau với các vụ phun trào khác nhau. Khối lượng riêng tro núi lửa dao động từ 700–1200 kg/m³ cho đá phiến, 2350–2450 kg / m3 cho thủy tinh, 2700–3300 kg / m3 cho tinh thể, và 2600–3200 kg/m³ cho các hạt thạch.^[22] Vì các hạt thô và chặt hơn được tích tụ gần nguồn, các mảnh vỡ tinh thể và đá bọt được làm giàu tương đối trong các đọng tro ở các vị trí xa xôi.^[23] Khối lượng riêng và độ cứng cao (khoảng 5 trên thang độ cứng của Mohs) cùng với góc độ cao, làm cho một số loại tro núi lửa (đặc biệt là các loại chứa hàm lượng silica rất cao) rất dễ mài mòn.

Kích thước hạt

Tro núi lửa chứa các hạt (pyroclasts) có đường kính < 2 mm (hạt > 2 mm được phân loại như lapilli),^[2] và có thể tốt như 1 μm.^[10] Sự phân bố kích thước hạt của tro có thể khác nhau rất nhiều với các thành phần magma khác nhau. Các loại magma rhicolic thường sản xuất các vật liệu hạt tốt hơn so với magma bazan, do độ nhớt cao hơn và do đó dễ nổ. Tỷ lệ tro mềm cao hơn đối với các vụ phun trào nổ silicon, có thể vì kích thước của túi trong magma trước phun trào nhỏ hơn so với các magma mafic.^[2] Có nhiều bằng chứng rõ ràng cho thấy dòng chảy của pyroclastic tạo thành tro mỡ cao bởi sự kết hợp và rất có thể là quá trình này cũng xảy ra bên trong các ống dẫn núi lửa và sẽ hiệu quả nhất khi bề mặt phân mảnh magma nằm dưới miệng núi lửa sắp phun trào.^[2]

Sự phát tán

Đám tro bốc lên từ Núi Redoubt sau một vụ phun trào trên ngày 21 tháng 4 năm 1990.

Đám tro từ Mt Cleveland, một Stratovolcano ở Quần đảo Aleutian.

Các hạt tro được kết hợp vào các cột phun trào khi chúng thoát ra từ lỗ thông hơi ở tốc độ cao. Động lượng ban đầu từ vụ phun trào đẩy cột lên trên. Khi không khí được hút vào cột, mật độ lớn giảm và bắt đầu tăng lên mạnh mẽ vào bầu khí quyển. [6] Ở điểm có mật độ lớn của cột giống với bầu khí quyển xung quanh, cột sẽ ngừng tăng và bắt đầu di chuyển theo chiều ngang. Sự phân tán theo chiều dọc được điều khiển bởi gió mạnh và tro có thể lắng đọng từ hàng trăm đến hàng ngàn kilômét từ núi lửa, tùy thuộc vào chiều cao của cột phun, kích thước hạt của tro và điều kiện khí hậu (đặc biệt là hướng gió, sức mạnh và độ ẩm).^[24]

Lượng tro bụi xảy ra ngay sau vụ phun trào và được kiểm soát bởi mật độ hạt. Ban đầu, các hạt thô rơi ra gần nguồn. Tiếp theo là sự xuất hiện của lapilli bổ sung, là kết quả của sự kết tụ hạt trong cột.^[25] Sự phát tán của tro ít tập trung hơn trong các giai đoạn cuối cùng khi cột di chuyển theo hướng gió. Điều này dẫn đến sự lắng đọng tro mùa thường giảm độ dày và kích thước hạt theo cấp số nhân với khoảng cách ngày càng tăng từ núi lửa.^[26] Các hạt tro mịn có thể vẫn còn trong bầu khí quyển trong vài ngày tới vài tuần và được phân tán bởi các luồng gió cao. Những hạt này có thể làm gián đoạn một cách khủng khiếp giao thông hàng không khắp ở khắp các quốc gia và ảnh hưởng đến khí hậu toàn cầu.

Những cành tro tro núi lửa có thể hình thành các dòng mật độ pyroclastic trên, được gọi là cọ đồng-ignimbrite. Khi các dòng mật độ pyroclastic di chuyển ra khỏi núi lửa, các hạt nhỏ hơn sẽ được loại bỏ khỏi dòng chảy bằng cách di chuyển và hình thành một vùng ít đậm hơn nằm trên dòng chính. Khu vực này sau đó sẽ cuốn hút không khí xung quanh và một đám lông chim co-ignimbrite trôi nổi được hình thành. Những cọ này có xu hướng có nồng độ cao hơn các hạt tro mịn tốt hơn so với các đám mây phun trào magma do sự mài mòn trong dòng mật độ mật độ pyroclastic. ^[2]

Tác động

Giới thiệu

Sự gia tăng dân số, phát triển đô thị đã gây ra sự lấn chiếm của vào các khu vực có nguy cơ cao hơn, gần các trung tâm núi lửa, tăng sự tiếp xúc của con người với các sự phân tán của tro núi lửa.

Cơ sở hạ tầng rất quan trọng với việc hỗ trợ các xã hội hiện đại, đặc biệt là ở các khu đô thị, nơi mật độ dân số cao tạo ra nhu cầu cao về dịch vụ. Những mạng lưới và hệ thống cơ sở hạ tầng này hỗ trợ cuộc sống đô thị và cung cấp các dịch vụ cứu hộ mà chúng tôi phụ thuộc vào sức khoẻ, giáo dục, vận tải và mạng xã hội. Các mạng lưới cơ sở hạ tầng và các dịch vụ hỗ trợ nhiều cơ sở trong nhiều lĩnh vực khác nhau.^[27]

Việc phân tán tro núi lửa có thể làm gián đoạn và làm hỏng cơ sở hạ tầng tùy theo xã hội. Một số vụ phun trào gần đây đã cho thấy tính dễ bị thiệt hại của các khu đô thị dù chỉ nhận được một vài milimet hoặc cm của tro núi lửa.^{[28][29][30][31][32][33][34]} Điều này đã đủ để gây gián đoạn các phương tiện giao thông, điện, nước, nước thải và nước mưa. Chi phí phát sinh từ việc gián đoạn các hoạt động kinh doanh, thay thế các bộ phận bị hư hỏng và tổn thất bảo hiểm. Sự phân tán tro ảnh hưởng đến cơ sở hạ tầng quan trọng cũng có thể gây ra nhiều tác động kéo theo, có thể phá vỡ nhiều ngành và dịch vụ khác nhau.

Núi lửa tro tàn là về thể chất, xã hội và kinh tế phá hoại. Tro núi lửa có thể ảnh hưởng đến cả khu vực gần và khu vực nhiều trăm cây số từ nguồn, và gây ra sự gián đoạn và tổn thất trong nhiều lĩnh vực cơ sở hạ tầng khác nhau. Tác động phụ thuộc vào: độ dày lớp tro mùa; Thời gian tro tàn; Kích thước hạt và tính chất của tro; Liệu tro có ướt hay khô; Và bất kỳ biện pháp chuẩn bị, quản lý và phòng ngừa (giảm nhẹ) nào được sử dụng để giảm tác động từ sự sụp đổ của tro. Các lĩnh vực khác nhau của cơ sở hạ tầng và xã hội bị ảnh hưởng theo nhiều cách khác nhau và dễ bị ảnh hưởng bởi nhiều tác động hoặc hậu quả. Cái này sẽ được thảo luận trong các phần sau.

Các ngành cơ sở hạ tầng

Công nghiệp điện

Tập tin:Electrical insulator flashover from volcanic ash.jpg

Thủng lớp cách điện gây ra bởi sự nhiễm bẩn tro núi lửa.

Tro núi lửa có thể gây gián đoạn các hệ thống cấp điện ở tất cả các cấp độ phát điện, chuyển đổi, truyền tải và phân phối điện. Có bốn tác động chính phát sinh từ sự nhiễm bẩn tro trong thiết bị được sử dụng trong quá trình phân phối điện:^[35]

• Sự lắng đọng ẩm của tro trên các chất cách ly điện áp cao có thể gây ra hiện tượng rò rỉ (dòng điện nhỏ trên bề mặt chất cách điện), nếu dòng điện đủ, có thể gây ra thủng chất cách điện (sự phóng điện ngoài ý muốn ra xung quanh hoặc trên bề mặt của lớp cách điện).

Nếu hiện tượng đoản mạch đủ để dừng bộ phận ngắt điện thì sẽ xuất hiện sự gián đoạn cung cấp điện. Những nơi thủng do tro bám vào trong lớp cách điện có thể gây cháy, ăn mòn hoặc phá vỡ lớp cách điện không thể sửa chữa và kết quả là dẫn đến sự gián đoạn nguồn cung cấp điện.

• Tro núi lửa có thể ăn mòn, làm thủng và gây ẩm thấp bộ máy kim loại, đặc biệt là các bộ phận chuyển động như tuabin nước và gió và quạt làm lạnh trên máy biến thế hoặc nhà máy nhiệt điện.
• Mật độ khối lượng lớn của một số trầm tích tro có thể gây hư hỏng đường dây và thiệt hại cho tháp bằng thép và cột gỗ do tro bám vào. Điều này là nguy hiểm nhất khi tro và/hoặc các đường dây và cấu trúc ướt (ví dụ: do lượng mưa) và đã có ≥10 mm tro bụi. Hạt hạt mịn (ví dụ, <đường kính 0,5 mm) có khả năng dính chặt vào các đường dây và cấu trúc dễ dàng nhất. Tro núi lửa cũng có thể bám vào và làm nặng thêm cái giá đỡ bằng gỗ, làm cho nó rơi xuống đường. Sự tích tụ tuyết và băng trên các đường dây và sự quá tải của các giá đỡ bằng gỗ làm tăng nguy cơ vỡ hoặc gây sụp đổ của đường dây và các phần cứng khác.
• Kiểm soát các điểm kết nối dễ bị tổn thương đã ngừng hoạt động (ví dụ, trạm biến áp) hoặc các mạch cho đến khi lượng bụi tro giảm xuống hoặc làm sạch và phục hồi thiết bị.

Nguồn cung cấp nước

Sau vụ phun trào, công chúng rất lo ngại về vấn đề ô nhiễm hoá học đối với nguồn cung cấp nước. Tuy nhiên, nói chung, các tác động vật lý của một vụ tàn tro sẽ có xu hướng áp đảo các vấn đề gây ra bởi việc giải phóng các chất gây ô nhiễm hóa học từ tro núi lửa tươi. Tác động thay đổi tùy thuộc vào loại hệ thống nghiên cứu.

Nhà máy xử lý nước lớn

Tập tin:Tua bin nước bị xói mòn bởi tro núi lửa.jpg

Tua bin nước từ nhà máy thủy điện Agoyan bị xói mòn bởi tro núi lửa chứa đầy nước.

Tua-bin nước từ nhà máy thủy điện Agoyan bị xói mòn bởi nước tràn lên men tro núi lửa.

Các hệ thống cung cấp nước ngầm tương thích với các tác động từ ashfall, mặc dù việc tro bay có thể gây cản trở hoạt động của các máy bơm đầu giếng. Lỗi điện do bụi tro gây ra cũng có thể làm gián đoạn các máy bơm chạy bằng điện nếu không có thế hệ dự phòng.

Đối với các nguồn nước như hồ và hồ chứa, lượng thể tích cho pha loãng các ion ăn mòn từ tro nói chung là lớn. Các thành phần dồi dào nhất của tro xỉ tro (Ca, Na, Mg, K, Cl, F và SO4) xuất hiện một cách tự nhiên ở nồng độ đáng kể ở hầu hết các vùng trên mặt nước và do đó không bị ảnh hưởng nhiều bởi các đầu vào từ núi lửa bụi tro và cũng không đáng lo ngại về mặt nước uống, trừ ngoại lệ Flo. Các thành phần sắt, mangan và nhôm thường được làm giàu trên mức nền bởi núi lửa phun trào. Những yếu tố này có thể mang lại hương vị kim loại cho nước, và có thể sản sinh ra chất nhuộm màu trắng, nâu hoặc đen, nhưng không được coi là có nguy cơ đối vớisức khỏe. Sự phun trào núi lửa không gây ra vấn đề về nguồn cung cấp nước cho các nguyên tố vi lượng độc hại như thủy ngân (Hg) và chì (Pb) chỉ xảy ra ở mức độ rất thấp trong tro bay.

Một điểm nữa cần lưu ý là việc xử lý nước uống thường liên quan đến việc bổ sung các hóa chất xử lý như nhôm sulfat hoặc sắt chloride như flocculants, vôi để điều chỉnh pH, clo dùng cho việc khử trùng và chất fluoride dùng cho sức khỏe răng miệng.

Tác động vật lý của bụi tro có thể ảnh hưởng đến hoạt động của các nhà máy xử lý nước. Tro có thể làm nghẽn các cấu trúc thông hơi, gây tổn thương mài mòn nghiêm trọng cho cánh quạt bơm và động cơ bơm quá tải. Nhiều nhà máy xử lý nước có bước tự đông / đông kết được tự động điều chỉnh đến độ đục (mức chất rắn lơ lửng được đo bằng đơn vị độ đục nephelometric) trong nước đến. Trong hầu hết các trường hợp, thay đổi độ đục gây ra bởi các hạt tro lơ lửng sẽ nằm trong phạm vi hoạt động bình thường của nhà máy và có thể được quản lý một cách thỏa đáng bằng cách điều chỉnh việc bổ sung chất kết dính. Bụi tro sẽ có nhiều khả năng gây ra vấn đề cho các nhà máy không được thiết kế cho độ đục cao và có thể bỏ qua xử lý đông / đông kết. Bụi tro có thể xâm nhập vào các hệ thống lọc chẳng hạn như tràn vào các bộ lọc cát thông qua cả nước thải trực tiếp và qua nguồn nước lấy vào. Trong hầu hết các trường hợp, sẽ cần phải duy trì bảo dưỡng để quản lý tác động của bụi tro, nhưng không có gián đoạn về dịch vụ.

Bước cuối cùng của việc xử lý nước uống là khử trùng để đảm bảo rằng cuối cùng nước uống không có các vi sinh vật lây nhiễm. Vì các hạt lơ lửng (độ đục) có thể cung cấp nền cho sự phát triển của vi sinh vật và có thể bảo vệ chúng khỏi việc khử trùng, điều cực kỳ quan trọng là quá trình xử lý nước đạt được mức độ loại bỏ các hạt lơ lửng tốt.

Hệ thống xử lý nhỏ

Nhiều cộng đồng nhỏ lấy nước uống từ nhiều nguồn khác nhau (hồ, suối, suối nước và giếng nước ngầm). Mức độ điều trị rất khác nhau, từ các hệ thống thô sơ với sàng lọc thô hoặc lắng đọng, tiếp theo là khử trùng (thường là dùng clo), cho đến các hệ thống tinh vi hơn sử dụng một bước lọc. Cần lưu ý rằng trừ khi sử dụng nguồn chất lượng cao, chẳng hạn như nước ngầm an toàn, việc khử trùng một mình không đảm bảo rằng nước uống an toàn với động vật nguyên sinh như Giardia và Cryptosporidium tương đối kháng với các chất tẩy uế tiêu chuẩn và đòi hỏi các bước loại bỏ bổ sung chẳng hạn như phương pháp lọc.

Tro núi lửa có thể sẽ có tác động lớn đến các hệ thống này. Bụi tro sẽ làm tắc nghẽn các cấu trúc hút, gây tổn thương mài mòn cho máy bơm và đường ống dẫn, ao và các bộ lọc mở. Mức độ đục cao rất có thể ảnh hưởng đến việc điều trị khử trùng và liều lượng có thể phải được điều chỉnh để bù lại. Cần phải theo dõi sự dư lượng chlorine trong hệ thống phân phối.

Nguồn nước từ mưa

Nhiều hộ gia đình, và một số cộng đồng nhỏ, dựa vào nước mưa để cung cấp nước uống. Cách lấy nước từ mái nhà rất dễ bị ô nhiễm bởi bụi tro, vì chúng có diện tích bề mặt lớn so với thể tích bể chứa. Trong những trường hợp này, việc lọc lấy các chất gây ô nhiễm hóa học từ bụi tro có thể trở thành một nguy cơ về sức khoẻ và việc uống nước lúc này không được khuyến khích. Trước khi xảy ra sự cố phân tán tro, cần phải ngắt ống dẫn nước để nước trong bể được bảo vệ. Một vấn đề nữa là lớp phủ bề mặt tro núi lửa tươi có thể có tính axit. Không giống hầu hết các vùng nước mặt, nước mưa thường có độ kiềm rất thấp (khả năng trung hoà axit) và do đó bụi tro có thể làm axit hóa nước trong bể. Điều này có thể dẫn đến các vấn đề về khả năng thoát nước, khi đó nước sẽ có khả năng ăn mòn mạnh hơn đối với vật liệu mà nó tiếp xúc. Đây có thể là một vấn đề đặc biệt nếu có móng tay chì hoặc cột thu lôi được sử dụng trên mái nhà, và cho ống đồng và các phụ kiện khác của hệ thống ống nước kim loại.

Nhu cầu về nước

Trong thời gian bụi tro phân tán, các nhu cầu lớn thường được đặt vào nguồn nước để dọn dẹp và sự thiếu hụt có thể xảy ra. Thiếu hụt thỏa hiệp các dịch vụ quan trọng như chữa cháy và có thể dẫn đến thiếu nước cho nước sạch,trữ nước sạch và nước uống. Chính quyền thành phố cần theo dõi và quản lý nhu cầu nước này một cách cẩn thận và có thể cần phải tư vấn cho công chúng sử dụng các phương pháp làm sạch mà không cần sử dụng nước (ví dụ như làm sạch bằng chổi thay vì xịt rửa).

Xử lí nước thải

Các mạng lưới thoát nước có thể gây thiệt hại tương tự như các mạng lưới cấp nước. Rất khó để loại trừ tro khỏi hệ thống cống rãnh. Các hệ thống có các đường ống nước mưa / nước cống kết hợp có nguy cơ cao nhất. Tro từ núi lửa sẽ đi vào các đường ống dẫn nước có dòng chảy / thấm qua nước mưa thông qua các kết nối bất hợp pháp (ví dụ như từ ống xả từ mái), các đường nối chéo, xung quanh các lỗ cống hoặc qua các lỗ và vết nứt trong ống cống.

Nước thải nhiễm bẩn vào nhà máy xử lý có thể gây ra sự thiếu sót của thiết bị kiểm tra trước bằng máy cơ học như màn hình bước hoặc màn hình xoay. Bụi tro sẽthấm sâu vào hệ thống sẽ giải quyết và giảm năng lực của lò phản ứng sinh học cũng như tăng lượng bùn và thay đổi thành phần của nó.

Máy Bay

Hạn chế chính của máy bay bay vào đám mây tro núi lửa là sự mài mòn của các bề mặt hướng về phía trước, chẳng hạn như kính chắn gió và cạnh đầu của cánh, và sự tích tụ của tro vào các lỗ trên bề mặt, bao gồm động cơ. Việc đeo kính chắn gió và đèn hạ cánh sẽ làm giảm tầm nhìn của phi công dựa vào thiết bị của họ. Tuy nhiên, một số thiết bị có thể cung cấp đọc không chính xác, chẳng hạn như một cảm biến (ví dụ, một ống pitot) có thể bị tắc với tro. Hít vào tro bụi vào động cơ sẽ làm hỏng đai mài mòn. Tro sẽ làm da đầu trong máy nén, giảm hiệu quả của nó. Tro đã hòa tan trong buồng đốt để tạo ra thủy tinh nóng chảy. Tro sau đó kết hợp trên lưỡi tuabin, chặn không khí và làm cho động cơ ngừng chạy.

Thành phần lớn nhất của tro là nhiệt độ nóng chảy của nó trong nhiệt độ hoạt động (> 1000 °C) của một động cơ phản lực lớn hiện đại.^[36]] Mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào nồng độ ash trong cát, thời gian mà máy bay trải qua trong lông, và các hành động của phi công. Bất đối xứng, sự tan chảy của tro, đặc biệt là thủy tinh núi lửa, có thể dẫn đến việc củng cố tro được củng cố trên tua bin dẫn động tuabin dẫn tới gian hàng máy nén và hoàn toàn mất lực đẩy động cơ.^[37] Quy trình tiêu chuẩn của hệ thống điều khiển động cơ khi phát hiện ra một gian hàng có thể làm tăng khả năng làm trầm trọng thêm vấn đề. Đề nghị phi công làm giảm công suất của động cơ và nhanh chóng thoát khỏi đám mây bằng cách giảm 180 °.^[37] Các loại khí núi lửa chứa trong đám mây tro có thể gây ra thiệt hại cho động cơ và kính chắn gió acrylic, mặc dù thiệt hại này không thể bề mặt trong nhiều năm.

Xuất hiện

Có rất nhiều trường hợp thiệt hại cho máy bay phản lực như là kết quả của một cuộc gặp gỡ tro. Ngày 24 tháng 6 năm 1982, một chiếc Boeing 747-236B của Anh (chuyến bay 9) bay qua đám mây tro từ vụ phun trào núi Galunggung, Indonesia, làm hỏng cả bốn động cơ. Chiếc máy bay giảm độ cao 24.000 feet (7.300 m) trong 16 phút trước khi động cơ khởi động lại, cho phép chiếc máy bay đáp khẩn cấp. Vào ngày 15 tháng 12 năm 1989 một chiếc KLM Boeing 747-400 (Flight 867) cũng mất đi khả năng hoạt động của cả bốn động cơ sau khi bay vào đám mây tro ở Mount Redoubt, Alaska. Sau khi giảm 14.700 feet (4.500 m) trong 4 phút, động cơ đã được khởi động chỉ 1-2 phút trước khi va chạm. Tổng thiệt hại là 80 triệu USD và mất ba tháng để sửa chữa máy bay.^[36] Trong những năm 1990, máy bay thương mại chịu thiệt hại thêm 100 triệu đô la (một số trên không, một số trên mặt đất) là do vụ phun trào của núi Pinatubo vào năm 1991 tại Philippines.^[36]

Vào tháng 4 năm 2010, không phận châu Âu đã bị ảnh hưởng, nhiều chuyến bay bị hủy bỏ - đây là sự kiện chưa từng có - do sự hiện diện của tro núi lửa ở cấp cao hơn từ vụ phun trào Eyjafjallajökull 2010.^[38] Vào ngày 15 tháng 4 năm 2010, Không lực Phần Lan đã ngưng các chuyến bay huấn luyện khi tìm thấy thiệt hại xảy ra do việc các động cơ của một trong những chiếc máy bay Boeing F-18 Hornet hút bụi núi lửa vào.^[39] Vào ngày 22 tháng 4 năm 2010, các chuyến bay huấn luyện của Anh RAF Typhoon cũng tạm thời bị treo sau khi chất lắng của bụi núi lửa được tìm thấy trong các động cơ phản lực.^[40] Tháng 6 năm 2011, có những đóng cửa không phận tương tự tại Chile, Argentina, Brazil, Australia và New Zealand, sau vụ phun trào của Puyehue-Cordón Caulle, Chile.

Xác định

Mây tro núi lửa khó phát hiện từ máy bay vì không có buồng lái trên tàu để phát hiện chúng. Tuy nhiên, Nicarnica Aviation, một chi nhánh của Viện Nghiên cứu Hàng không Na Uy, đã phát triển một hệ thống mới gọi là Biệt Cách Dù núi lửa hồng ngoại Object Detector (TRÁNH) mà sẽ cho phép các phi công để truyền tải lên đến 100 km (62 dặm) của tro và bay một cách an toàn xung quanh họ.^[41] Hệ thống sử dụng hai camera hồng ngoại nhanh, gắn trên mặt hướng về phía trước, được điều chỉnh để phát hiện tro núi lửa. Hệ thống này có thể phát hiện nồng độ ash từ <1 mg / m3 đến> 50 mg / m3, cho thí điểm cảnh báo khoảng 7-10 phút.^[41] Máy ảnh hiện đang được thử nghiệm bởi easyJet.^[42]

Ngoài ra, có thể sử dụng hình ảnh mặt đất và vệ tinh, radar và lidar để phát hiện đám mây tro. Thông tin này được thông qua giữa các cơ quan khí tượng thủy văn, các đài quan sát núi lửa và các công ty hàng không thông qua Trung tâm Tư vấn Khí núi lửa Volcanic (VAAC). Có một VAAC cho từng khu vực trên thế giới. Các VAAC có thể đưa ra lời khuyên về cách mô tả mức độ đám mây tro trong hiện tại và tương lai.

Hệ thống Sân Bay

Tro núi lửa không chỉ ảnh hưởng đến hoạt động bay mà còn có thể ảnh hưởng đến hoạt động của sân bay trên đất liền. Tích lũy tro tàn nhỏ có thể làm giảm khả năng hiển thị, tạo ra các đường băng và đường băng trơn, truyền thông và hệ thống điện, xâm nhập các dịch vụ mặt đất, phá hủy các tòa nhà và máy bay đỗ.^[43] Việc tích tụ tro trên vài milimet cần phải được loại bỏ trước khi các sân bay có thể tiếp tục hoạt động đầy đủ. Ash không biến mất (không giống như tuyết rơi) và phải được xử lý theo cách ngăn không cho nó bị gió và máy bay tái sử dụng.

Giao thông Đường Bộ

Ash có thể làm gián đoạn hệ thống giao thông trên diện rộng trong nhiều giờ liền, bao gồm đường sá, xe cộ, đường sắt và cảng và vận chuyển. Tro rơi sẽ làm giảm khả năng hiển thị mà có thể làm cho lái xe trở nên khó khăn và nguy hiểm.^[22] Ngoài ra, xe du lịch nhanh sẽ khuấy tro, tạo ra những đám mây lượn sóng kéo dài sự nguy hiểm về tầm nhìn liên tục. Tích tụ tro sẽ làm giảm lực kéo, đặc biệt là khi ướt, và che đậy đường. [23] Tro hạt mịn có thể thâm nhập vào các lỗ trong xe ô tô và xoi mạ hầu hết các bề mặt, đặc biệt là giữa các bộ phận chuyển động. Bộ lọc không khí và dầu sẽ bị khóa đòi hỏi phải thay thế thường xuyên. Vận tải đường sắt ít bị tổn thương, với sự gián đoạn chủ yếu là do giảm tầm nhìn.^[22]

Vận chuyển hàng hải cũng có thể bị ảnh hưởng bởi tro núi lửa. Tro bụi sẽ chặn các bộ lọc không khí và dầu và ăn cắp bất kỳ bộ phận chuyển động nào nếu ăn vào động cơ. Điều hướng sẽ bị ảnh hưởng bởi việc giảm tầm nhìn trong suốt mùa mưa. Tro bay (pumice và scoria) sẽ trôi nổi trên bề mặt nước trong 'những chiếc bè bằng đá bọt' có thể làm tắc nghẽn lượng nước ăn vào một cách nhanh chóng, dẫn đến việc sưởi ấm máy móc.^[22]

Truyền thông

Mạng viễn thông và mạng lưới phát sóng có thể bị ảnh hưởng bởi tro núi lửa theo các cách sau: sự suy giảm và giảm cường độ tín hiệu; Hư hỏng thiết bị; Và quá tải của mạng thông qua nhu cầu người sử dụng. Sự suy giảm tín hiệu do tro núi lửa không được ghi nhận; Tuy nhiên, đã có báo cáo về các thông tin liên lạc gián đoạn sau vụ phun trào núi lửa Surtsey năm 1969 và vụ phun trào núi lửa Pinatubo năm 1991. Nghiên cứu của Tập đoàn Lifelines về Kỹ thuật Auckland của New Zealand xác định theo lý thuyết rằng tác động lên các tín hiệu viễn thông từ tro sẽ được giới hạn ở các dịch vụ tần số thấp như vệ tinh thông tin.^[33] Sự giao thoa tín hiệu cũng có thể do sét đánh, vì nó thường được tạo ra trong các đám mây phun trào núi lửa.^[44]

Thiết bị viễn thông có thể bị hư hỏng do rơi tro trực tiếp. Hầu hết các thiết bị hiện đại đòi hỏi phải làm mát liên tục từ các máy điều hòa không khí. Đây là những dễ bị tắc nghẽn bởi tro làm giảm hiệu quả làm mát của chúng.^[45] Sạt lở nặng có thể gây ra các đường dây viễn thông, cột buồm, dây cáp, ăngten, các món ăn và tháp râu bị sập vì tro tàn. Tro bụi cũng có thể gây ra sự ăn mòn nhanh của các thành phần kim loại.^[33]

Các báo cáo từ vụ phun trào gần đây cho thấy rằng sự phá vỡ mạng lưới truyền thông lớn nhất là quá tải do nhu cầu người sử dụng cao ^[22] Đây là điều phổ biến ở nhiều thiên tai.

Máy Vi Tính

Máy vi tính có thể bị ảnh hưởng bởi tro núi lửa, với chức năng và khả năng sử dụng giảm trong thời gian ashfall, nhưng nó không chắc là chúng sẽ hoàn toàn thất bại.^[46] Các thành phần dễ bị tổn thương nhất là các thành phần cơ khí, chẳng hạn như quạt làm mát, ổ đĩa CD, bàn phím, chuột và miếng đệm cảm ứng. Các thành phần này có thể bị kẹt với tro hạt mịn làm cho chúng ngừng hoạt động; Tuy nhiên, hầu hết có thể được phục hồi để làm việc bằng cách làm sạch bằng khí nén. Tro bụi có thể gây ra các mạch điện ngắn trong các máy tính để bàn; Tuy nhiên, sẽ không ảnh hưởng đến máy tính xách tay.^[46]

Tòa nhà và công trình

Thiệt hại cho các tòa nhà và công trình có thể bao gồm từ sự sụp đổ mái hoàn chỉnh hoặc một phần đến hư hỏng ít nghiêm trọng hơn của vật liệu bên ngoài và bên trong. Tác động phụ thuộc vào độ dày của tro, cho dù nó là ướt hoặc khô, mái nhà và thiết kế xây dựng và bao nhiêu ash được bên trong một tòa nhà. Trọng lượng của tro có thể thay đổi đáng kể và mưa có thể làm tăng 50-100%.^[10] Các vấn đề liên quan đến việc bốc tro là tương tự với tuyết; Tuy nhiên, ash là nghiêm trọng hơn là 1) tải từ tro nói chung lớn hơn nhiều, 2) tro không tan chảy và 3) tro có thể làm tắc nghẽn và thiệt hại cho máng xối, đặc biệt là sau khi mưa rơi. Các tác động đối với lượng tro phụ thuộc vào thiết kế xây dựng và xây dựng, bao gồm độ dốc mái, vật liệu xây dựng, khoảng cách mái và hệ thống hỗ trợ, độ tuổi và bảo dưỡng của tòa nhà.^[10] Nói chung mái bằng phẳng dễ bị tổn thương và sụp đổ hơn mái vòm dốc. Mái nhà làm bằng vật liệu trơn (kim loại hoặc thủy tinh) có xu hướng làm tràn tro hơn mái bằng các vật liệu thô (ván, nhựa đường hoặc ván lợp bằng gỗ). Sự sụp đổ mái nhà có thể dẫn đến thương tích và tử vong lan rộng và thiệt hại về tài sản. Ví dụ, sự sụp đổ mái nhà từ tro trong ngày núi lửa Pinatubo vào ngày 15 tháng 6 năm 1991 đã giết chết khoảng 300 người.^[47]

Sức khỏe con người và động vật

Các hạt tro có đường kính nhỏ hơn 10 μm được treo trong không khí được biết là có thể hít được, và những người tiếp xúc với tro bụi đã có kinh nghiệm về sự khó chịu về hô hấp, khó thở, mắt và các triệu chứng của da, và các triệu chứng mũi và họng.^[48] Hầu hết những ảnh hưởng này là ngắn hạn và không được coi là gây ra một nguy cơ sức khỏe đáng kể cho những người không có tình trạng hô hấp có sẵn.^[49] Tác động sức khỏe của tro núi lửa phụ thuộc vào kích cỡ hạt, thành phần khoáng vật và lớp phủ hóa học trên bề mặt của các hạt tro.^[49] Các yếu tố bổ sung liên quan đến các triệu chứng hô hấp tiềm ẩn là tần suất và thời gian tiếp xúc, nồng độ tro trong không khí và phần tro xỉn; Tỷ lệ tro có đường kính dưới 10 μm, được gọi là PM10. Bối cảnh xã hội cũng có thể rất quan trọng.

Ảnh hưởng sức khoẻ mãn tính từ sự sụp đổ tro núi lửa là có thể, vì tiếp xúc với silica tinh thể tự do được biết là gây ra silicosis. Khoáng chất liên quan đến điều này bao gồm thạch anh, cristobalit và tridymit, tất cả có thể có trong tro núi lửa. Các khoáng chất này được mô tả như là silic tự do vì SiO2 không gắn với một nguyên tố khác để tạo ra khoáng chất mới. Tuy nhiên, các magma chứa ít hơn 58% SiO2 được cho là không chắc có chứa silica tinh thể.^[49]

Mức phơi nhiễm đối với silica tinh thể tự do trong tro thường được sử dụng để xác định đặc điểm rủi ro của silicosis trong các nghiên cứu nghề nghiệp (đối với những người làm trong khai thác mỏ, xây dựng và các ngành công nghiệp khác) bởi vì nó được phân loại là chất gây ung thư của con người do Cơ quan Nghiên cứu Quốc tế Về ung thư. Các giá trị hướng dẫn đã được tạo ra cho phơi nhiễm, nhưng với lý do không rõ ràng; Hướng dẫn của Anh về hạt trong không khí (PM10) là 50 µg/m³ và hướng dẫn của Hoa Kỳ đối với việc tiếp xúc với silica tinh thể là 50 µg/m³.^[49] Người ta cho rằng các hướng dẫn về mức độ phơi nhiễm có thể vượt quá trong một khoảng thời gian ngắn mà không ảnh hưởng đến sức khoẻ đáng kể đối với quần chúng nói chung.^[48]

Không có trường hợp nào ghi nhận trường hợp silicosis phát triển do tiếp xúc với tro núi lửa. Tuy nhiên, nghiên cứu dài hạn cần thiết để đánh giá những tác động này đang thiếu.^[49]

Việc hấp thụ tro có thể gây hại cho gia súc, gây mài mòn răng, và trong trường hợp có hàm lượng flo cao, ngộ độc flo (độc hại ở mức> 100 μg / g) đối với chăn thả gia súc.^[50] Từ Vụ phun trào Laki 1783 ở Iceland người ta biết rằng ngộ độc floine xảy ra ở người và gia súc như là kết quả của sự hóa học của tro và khí, chứa hàm lượng Hydrogen Fluoride cao. Sau vụ phun trào Núi Ruapehu năm 1995/96 tại New Zealand, hai ngàn con cừu và chiên con chết sau khi bị nhiễm fluorosis trong khi chăn thả trên mặt đất chỉ với 1–3 mm tro tàn.^[50] Nhiễm bụi cũng có thể gây tắc nghẽn đường tiêu hóa.^[33] Con cừu ăn tro từ vụ phun trào núi lửa Núi Hudson năm 1991, bị tiêu chảy và suy nhược. Trọng lượng được thêm vào của tro trong len đã dẫn đến sự mệt mỏi và cừu không thể đứng lên.

Môi trường và Nông nghiệp

Tro núi lửa có thể có tác động bất lợi đến môi trường có thể khó tiên đoán do có nhiều điều kiện môi trường khác nhau tồn tại trong vùng tro tàn. Các tuyến đường thủy tự nhiên có thể bị ảnh hưởng giống như mạng lưới cung cấp nước đô thị. Tro sẽ làm tăng độ đục của nước có thể làm giảm lượng ánh sáng có độ sâu thấp hơn, có thể ức chế sự phát triển của các loài thủy sinh bị ngập nước và ảnh hưởng đến các loài phụ thuộc vào chúng như cá và động vật có vỏ. Độ đục cao cũng có thể ảnh hưởng đến khả năng mang cá để hấp thụ oxy hòa tan. Việc axit hóa cũng sẽ xảy ra, làm giảm độ pH của nước và ảnh hưởng đến hệ động vật và thực vật sống trong môi trường. Sự nhiễm bẩn Fluoride sẽ xảy ra nếu tro có hàm lượng cao fluoride.

Sự tích tụ tro cũng sẽ ảnh hưởng đến đồng cỏ, cây cối và cây cối trong ngành công nghiệp làm vườn và nông nghiệ. Tro bụi mỏng (<20 mm) có thể làm cho gia súc mất ăn, và có thể ức chế sự thoát hơi và quang hợp và thay đổi sự tăng trưởng. Có thể sẽ có sự gia tăng sản xuất đồng cỏ do hiệu ứng mulching và hiệu ứng bón phân, chẳng hạn như xảy ra sau năm 1980 Mount St Helens và núi lửa phun trào núi lửa Mt. Ruapehu năm 1995.^[51][52] Những đợt ngã lớn hơn sẽ hoàn toàn chôn vùi những đồng cỏ và đất dẫn tới cái chết của đồng cỏ và khử trùng đất do thiếu oxy. Sự sống sót của cây trồng phụ thuộc vào độ dày tro, hóa học tro, độ chặt của tro, lượng mưa, thời gian chôn lấp và chiều dài thân cây tại thời điểm tro tàn.^[10] Tính chất axit của tro sẽ dẫn đến lượng đất lưu huỳnh cao và độ pH đất thấp, có thể làm giảm sự có sẵn các khoáng chất thiết yếu và làm thay đổi đặc tính của đất để cây trồng và thực vật không thể sống sót. Ash cũng sẽ ảnh hưởng đến cây trồng, như hoa quả, rau và ngũ cốc. Ash có thể đốt cây trồng và mô cây trồng làm giảm chất lượng, ô nhiễm cây trồng trong quá trình thu hoạch và làm hư hại thực vật từ việc đổ tro.

Rừng non (cây <2 tuổi) có nguy cơ cao nhất từ ​​thác tro tàn và có khả năng bị phá hủy bởi trầm tích tro> 100 mm.^[53] Mất tro không có khả năng giết cây trưởng thành, nhưng việc đổ tro sẽ phá vỡ các cành lớn trong khi tro rơi nặng (> 500 mm). Sự phá hủy cây cũng có thể xảy ra, đặc biệt nếu có thành phần tro bụi thô trong tro tàn.^[10]

Việc phục hồi đất sau khi tro rơi có thể được thực hiện tùy thuộc vào độ dày lớp trầm tích. Điều trị phục hồi có thể bao gồm: gieo hạt trực tiếp; Trộn trầm tích với đất chôn; Cạo trầm tích tro từ mặt đất; Và áp dụng lớp đất mặt mới trên trầm tích tro.^[33]

Sự phụ thuộc lẫn nhau

Tập tin:Interdependency of volcanic ashfall impacts.jpg

Sự phụ thuộc lẫn nhau của núi lửa phun trào tác động từ vụ phun trào núi lửa Eyjafjallajokull 2010..

Các dịch vụ cơ sở hạ tầng và cơ sở hạ tầng thiết yếu quan trọng đối với các chức năng của xã hội hiện đại, cung cấp: chăm sóc y tế, cảnh sát, các dịch vụ khẩn cấp, và các dây chuyền cứu hộ như nước, nước thải, và đường dây vận chuyển. Các cơ sở vật chất quan trọng thường phụ thuộc vào các dây chuyền hoạt động đó để có thể hoạt động, làm cho chúng dễ bị tác động trực tiếp từ sự kiện nguy hiểm và các ảnh hưởng gián tiếp do sự gián đoạn cuộc sống.^[54]

Các tác động lên dây chuyền cũng có thể phụ thuộc lẫn nhau. Tính dễ bị tổn thương của mỗi cuộc sống có thể phụ thuộc vào: loại nguy hiểm, mật độ không gian của các mối liên kết quan trọng, sự phụ thuộc vào các liên kết quan trọng, tính nhạy cảm đối với thiệt hại và tốc độ khôi phục dịch vụ, tình trạng sửa chữa hoặc tuổi tác, và đặc điểm thể chế hoặc quyền sở hữu.^[27]

Sự phun trào năm 2010 của Eyjafjallajokull ở Iceland đã nhấn mạnh những tác động của sự sụp đổ của tro núi lửa trong xã hội hiện đại và sự phụ thuộc vào tính năng của các dịch vụ cơ sở hạ tầng. Trong sự kiện này, ngành hàng không bị thiệt hại về gián đoạn kinh doanh 1,5-2,5 tỷ euro từ việc đóng cửa không phận châu Âu trong sáu ngày vào tháng 4 năm 2010 và các lần đóng cửa sau đó vào tháng 5 năm 2010.^[55] Sự ra đời của Ash từ sự kiện này cũng gây ra thiệt hại cho ngành nông nghiệp ở địa phương, thiệt hại trong ngành du lịch, phá hủy đường sá và cầu ở Iceland (kết hợp với nước nóng băng tan) và chi phí liên quan đến ứng phó khẩn cấp và dọn dẹp. Tuy nhiên, trên toàn Châu Âu có nhiều thiệt hại liên quan đến sự gián đoạn du lịch, ngành công nghiệp bảo hiểm, dịch vụ bưu chính, và xuất nhập khẩu trên khắp châu Âu và trên toàn thế giới. Những hậu quả này cho thấy sự phụ thuộc lẫn nhau và sự đa dạng của các tác động từ một sự kiện duy nhất.^[34]

Xem thêm

• Mờ đi toàn cầu
• Pozzolana
• Niên đại học tephra (Tephraochronology)

Tham khảo

1. United States Geological Survey. Tephra: Volcanic Rock and Glass Fragments. Lưu trữ 2008-05-14 tại Wayback Machine Retrieved on 2008-01-23.
2. ^ Rose, W.I.; Durant, A.J. (2009). “Fine ash content of explosive eruptions”. Journal of Volcanology and Geothermal Research. 186 (1–2): 32–39. Bibcode:2009JVGR..186...32R. doi:10.1016/j.jvolgeores.2009.01.010.
3. Heiken, G. & Wohletz, K. 1985. Volcanic Ash. University of California Press, Berkeley
4. Wilson, T.M.; Stewart, C. (2012). “Volcanic Ash”. Trong P, Bobrowsky (biên tập). Encyclopaedia of Natural Hazards. Springer. tr. 1000.
5. Cashman, K.V.; Sturtevant, B.; Papale, P.; Navon, O. (2000). “Magmatic fragmentation”. Trong Sigurdsson, H.; Houghton, B.F.; McNutt, S.R.; Rymer, H.; Stix, J. (biên tập). Encyclopedia of Volcanoes. San Diego, USA: Elsevier Inc. tr. 1417.
6. Kueppers, U.; Putz, C.; Spieler, O.; Dingwell, D.B. (2009). “Abrasion in pyroclastic density currents: insights from tumbling experiments”. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C. 45–46: 33–39. Bibcode:2012PCE....45...33K. doi:10.1016/j.pce.2011.09.002.
7. ^ Zimanowski, B. (2000). “Physics of phreatomagmatism. Part 1: explosion physics”. Terra Nostra. 6: 515–523.
8. Parfitt, E.A.; Wilson, L. (2008). Fundamentals of Physical Volcanology. Massachusetts, USA: Blackwell Publishing. tr. 256.
9. Walker, G.P.L. (1981). “Generation and dispersal of fine ash by volcanic eruptions”. Journal of Volcanology and Geothermal Research. 11: 81–92. Bibcode:1981JVGR...11...81W. doi:10.1016/0377-0273(81)90077-9.
10. ^ USGS. “Volcanic Ash, What it can do and how to minimise damage”. Truy cập ngày 9 tháng 2 năm 2012.
11. ^ Witham, C.S.; Oppenheimer, C.; Horwell, C.J. (2005). “Volcanic ash-leachates: a review and recommendations for sampling methods”. Journal of Volcanology and Geothermal Research. 141: 299–326. Bibcode:2011BVol...73..223W. doi:10.1007/s00445-010-0396-1.
12. ^ Taylor, H.E.; Lichte, F.E. (1980). “Chemical composition of Mount St. Helens volcanic ash”. Geophysical Research Letters. 7: 949–952. Bibcode:1980GeoRL...7..949T. doi:10.1029/GL007i011p00949.
13. Smith, D.B.; Zielinski, R.A.; Taylor, H.E.; Sawyer, M.B. (1983). “Leaching characteristics of ash from the ngày 18 tháng 5 năm 1980, eruption of Mount St. Helens volcano, Washington”. Bulletin Volcanologique. 46: 103–124. Bibcode:1983BVol...46..103S. doi:10.1007/bf02597580.
14. Risacher, F.; Alonso, H. (2001). “Geochemistry of ash leachates from the 1993 Lascar eruption, northern Chile. Implication for recycling of ancient evaporites”. Journal of Volcanology and Geothermal Research. 109: 319–337. Bibcode:2001JVGR..109..319R. doi:10.1016/S0377-0273(01)00198-6.
15. Cronin, S.J.; Sharp, D.S. (2002). “Environmental impacts on health from continuous volcanic activity at Yasur (Tanna) and Ambrym, Vanuatu”. Journal of Environmental Health Research. 12: 109–123. doi:10.1080/09603120220129274.
16. Nellis, C.A.; Hendrix, K.W. (1980). “Progress report on the investigation of volcanic ash fallout from Mount St Helens”. Bonneville Power Administration, Laboratory Report ERJ-80-47.
17. Sarkinen, C.F.; Wiitala, J.T. (1981). “Investigation of volcanic ash in transmission facilithies in the Pacific Northwest”. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. 100 (5): 2278–2286. doi:10.1109/TPAS.1981.316741.
18. Bebbington, M.; Cronin, S.J.; Chapman, I.; Turner, M.B. (2008). “Quantifying volcanic ash fall hazard to electricity infrastructure”. Journal of Volcanology and Geothermal Research. 177: 1055–1062. Bibcode:2008JVGR..177.1055B. doi:10.1016/j.jvolgeores.2008.07.023.
19. ^ Wardman, J.B.; Wilson, T.M.; Bodger, P.S.; Cole, J.W.; Johnston, D.M. (2011). “Investigating the electrical conductivity of volcanic ash and its effect on HV power systems”. Physics and Chemistry of the Earth. 45–46: 128–145. Bibcode:2012PCE....45..128W. doi:10.1016/j.pce.2011.09.003.
20. ^ Heiken, G.; Wohletz, K.H. (1985). Volcanic ash. University of California Press. tr. 245.
21. ^ Heiken, G. (1972). “Morphology and petrography of volcanic ashes”. Geological Society of America Bulletin. 83: 1961–1988. Bibcode:1972GSAB...83.1961H. doi:10.1130/0016-7606(1972)83[1961:mapova]2.0.co;2.
22. ^ Wilson, T.M.; Stewart, C.; Sword-Daniels, V.; Leonard, G.; Johnston, D.M.; Cole, J.W.; Wardman, J.; Wilson, G.; Barnard, S. (2011). “Volcanic ash impacts on critical infrastructure”. Physics and Chemistry of the Earth. doi:10.1016/l.pce.2011.06.006.
23. Shipley, S.; Sarna-Wojcicki, A.M. (1982). “Distribution, thickness, and mass of late pleistocene and holocene tephra from major volcanoes in the northwestern United States: a preliminary assessment of hazards from volcanic ejecta to nuclear reactors in the Pacific Northwest”. US Geological Survey Miscellaneous Field Studies Map MF-1435.
24. Carey, S.; Sparks, R.S.J. (1986). “Quantitative models of the fallout and dispersal of tephra from volcanic eruption columns”. Bulletin of Volcanology. 48: 109–125. Bibcode:1986BVol...48..109C. doi:10.1007/BF01046546.
25. Brown, R.J.; Bonadonna, C.; Durant, A.J. (2011). “A review of volcanic ash aggregation”. Chemistry and Physics of the Earth. 45–46: 65–78. doi:10.1016/j.pce.2011.11.001.
26. Pyle, D. (1989). “The thickness, volume and grainsize of tephra fall deposits”. Bulletin of Volcanology. 51: 1–15. Bibcode:1989BVol...51....1P. doi:10.1007/BF01086757.
27. ^ Platt, R.H. (1991). “Lifelines; An emergency Management Priority for the United States in the 1990s”. Disasters. 15: 172–176. doi:10.1111/j.1467-7717.1991.tb00446.x.
28. Johnston, D.M.; Houghton, B.F.; Neall, V.E.; Ronan, K.R.; Paton, D. (2000). “Impacts of the 1945 and 1995-1996 Ruapehu eruptions, New Zealand: An example of increasing societal vulnerability”. GSA Bulletin. 112: 720–726. Bibcode:2000GSAB..112..720J. doi:10.1130/0016-7606(2000)112<720:iotare>2.0.co;2.
29. Johnston, D.M.; Stewart, C.; Leonard, G.S.; Hoverd, J.; Thordarsson, T.; Cronin, S. (2004). “Impacts of volcanic ash on water supplies in Auckland: part I”. Institute of Geological and Nuclear Sciences Science Report: 25.
30. Leonard, G.S.; Johnston, D.M.; Williams, S.; Cole, J.W.; Finnis, K.; Barnard, S. (2005). “Impacts and management of recent volcanic eruptions in Ecuador: lessons for New Zealand”. Institute of Geological and Nuclear Sciences Science Report: 51.
31. Stewart, C.; Johnston, D.M.; Leonard, G.S.; Horwell, C.J.; Thordarson, T.; Cronin, S.J. (2006). “Contamination of water supplies by volcanic ash fall: A literature review and simple impact modelling”. Journal of Volcanology and Geothermal Research. 158: 296–306. Bibcode:2006JVGR..158..296S. doi:10.1016/j.jvolgeores.2006.07.002.
32. Wilson, T.M.; Cole, J.; Stewart, C.; Dewar, D.; Cronin, S. (2008). “Assessment of long-term impacts on agriculture and infrastructure and recovery from the 1991 eruption of Hudson Volcano, Chile”. University of Canterbury: 34.
33. ^ Wilson, T.M. (2009). Vulnerability of Pastoral Farming Systems to Volcanic Ash fall Hazard.
34. ^ Sword-Daniels, V.L. (2010). The impacts of volcanic ash fall on critical infrastructure systems.
35. Wilson, T.M.; Daly, M.; Johnston, D.M. (2009). “Review of Impacts of Volcanic Ash on Electricity Distribution Systems, Broadcasting and Communication Networks”. Auckland Engineering Lifelines Group Project AELG-19. Auckland Regional Council Technical Publication 051.
36. ^ Sammonds, P.; McGuire, B.; Edwards, S. (2010). Volcanic hazard from Iceland: analysis and implications of the Eyjafjallajökull eruption. UCL Institute for Risk and Disaster Reduction Report. Bản gốc lưu trữ ngày 30 tháng 6 năm 2012. Truy cập ngày 1 tháng 4 năm 2017.
37. ^ Miller, T.P.; Casadevall, T.J. (2000). “Volcanic ash hazards to aviation”. Trong H., Sigurdsson; B.F., Houghton; S.R., McNutt; H., Rymer; J., Stix (biên tập). Encyclopedia of Volcanoes. San Diego, USA: Elsevier Inc. tr. 1417.
38. “Icelandic volcanic ash alert grounds UK flights”. BBC News Online. ngày 15 tháng 4 năm 2010. Truy cập ngày 15 tháng 4 năm 2010.
39. “Finnish F-18 engine check reveals effects of volcanic dust”. flightglobal.com. Truy cập ngày 22 tháng 4 năm 2010.
40. “Volcano Ash is Found in RAF Jet's Engines”. news.sky.com. Truy cập ngày 22 tháng 4 năm 2010.
41. ^ “No more volcanic ash plane chaos?”. Norwegian Institute for Air Research. ngày 4 tháng 12 năm 2011.
42. “Easyjet to trial volcanic ash detection system”. BBC. 4 tháng 6 năm 2010.
43. Guffanti, M.; Mayberry, G.C.; Casadevall, T.J.; Wunderman, R. (2008). “Volcanic hazards to airports”. Natural Hazards. 51: 287–302. doi:10.1007/s11069-008-9254-2.
44. McNutt, S.R.; Williams, E.R. (2010). “Volcanic lightning: global observations and constraints on source mechanisms”. Bulletin of Volcanology. 72: 1153–1167. Bibcode:2010BVol...72.1153M. doi:10.1007/s00445-010-0393-4.
45. Barnard, S. (2009). The vulnerability of New Zealand lifelines infrastructure to ashfall.
46. ^ Wilson, G.; Wilson, T.M.; Cole, J.W.; Oze, C. (2012). “Vulnerability of laptop computers to volcanic ash and gas”. Natural Hazards. 63: 711–736. doi:10.1007/s11069-012-0176-7.
47. Spence, R.J.S.; Kelman, I.; Baxter, P.J.; Zuccaro, G.; Petrazzuoli, S. (2005). “Residential building and occupant vulnerability to tephra fall”. Natural Hazards and Earth System Sciences. 5: 477–494. doi:10.5194/nhess-5-477-2005.
48. ^ International Volcanic Health Hazard Network. “International Volcanic Health Hazard Network”. Truy cập ngày 30 tháng 11 năm 2011.
49. ^ Horwell, C.J.; Baxter, P.J. (2006). “The respiratory health hazards of volcanic ash: a review for volcanic risk mitigation”. Bulletin of Volcanology. 69: 1–24. Bibcode:2006BVol...69....1H. doi:10.1007/s00445-006-0052-y.
50. ^ Cronin, S.J.; Neall, V.E.; Lecointre, J.A.; Hedley, M.J.; Loganathan, P. (2003). “Environmental hazards of fluoride in volcanic ash: a case study from Ruapehu Volcano, New Zealand”. Journal of Volcanology and Geothermal Research. 121: 271–291. Bibcode:2003JVGR..121..271C. doi:10.1016/S0377-0273(02)00465-1.
51. Cook, R.J.; Barron, J.C.; Papendick, R.I.; Williams, G.J. (1981). “Impact of Agriculture of the Mount St. Helens Eruptions”. Science. 211 (4477): 16–22. Bibcode:1981Sci...211...16C. doi:10.1126/science.211.4477.16. PMID 17731222.
52. Cronin, S.J.; Hedley, M.J.; Neall, V.E.; Smith, R.G. (1998). “Agronomic impact of tephra fallout from the 1995 and 1996 Ruapehu Volcano eruptions, New Zealand”. Environmental Geology. 34: 21–30. doi:10.1007/s002540050253.
53. Neild, J.; O'Flaherty, P.; Hedley, P.; Underwood, R.; Johnston, D.M.; Christenson, B.; Brown, P. (1998). “Agriculture recovery from a volcanic eruption: MAF Technical paper 99/2” (PDF). MAF Technical paper 99/2. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 29 tháng 9 năm 2018. Truy cập ngày 30 tháng 4 năm 2017.
54. Rinaldi, S.M.; Peerenboom, J. P.; Kelly, T. K. (tháng 12 năm 2001). “Identifying, understanding and analyzing critical infrastructure interdependencies”. IEEE Control Systems. 21 (6): 11–25. doi:10.1109/37.969131.
55. “Volcanic ash crisis cost airlines £2.2 billion”. The Daily Telegraph. ngày 27 tháng 4 năm 2010.

Tài liệu

Đọc thêm

• U.S. Department of the Interior. U.S. Geological Survey. (1991). 'First international symposium on volcanic ash and aviation safety: program and abstracts: Seattle, Washington, July 8–12, 1991 [U.S. Geological Survey Circular 1065]. Denver: author.
• Grindle, Thomas J. (tháng 8 năm 2003). Engine Damage to a NASA DC-8-72 Airplane From a High-Altitude Encounter With a Diffuse Volcanic Ash Cloud (PDF). Frank W. Burcham, Jr. California: NASA Dryden Flight Research Center. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 21 tháng 7 năm 2011. Truy cập ngày 7 tháng 6 năm 2011.

Liên kết ngoài

Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Volcanic ash.

• A map of the 9 VAAC regions
• Ash Thickness and Particle Size Downwind from Mount St. Helens, Washington, on ngày 18 tháng 5 năm 1980 Lưu trữ 2015-09-05 tại Wayback Machine
• Tephra Falls of the 1991 Eruptions of Mount Pinatubo
• What to do during an ash fall event
• Economic costs of volcanic ash to aviation Lưu trữ 2011-07-25 tại Wayback Machine NOAA Economics
• Civil Aviation Authority - News Alert - ngày 20 tháng 4 năm 2010: Volcanic Ash Information Lưu trữ 2010-06-20 tại Wayback Machine

• On the Occurrence of a Volcanic Ash Layer in the Xylokastro Area, North Peloponnesus, Greece: Mineralogy and Geochemistry