Особенности вулканических аэрозолей

Миллионы тон частиц аэрозоля выбрасываются в атмосферу при извержениях вулканов. Частицы вулканической пыли, переносимые ветром на сотни и тысячи километров имеют средний диаметр 1.8 мкм. Вулканическая пыль, в тропосфере способна не только повреждать авиационные двигатели, но и засыпать поля. Поступая в стратосферу, она вызывает разнообразные оптические явления, самыми распространенными из которых являются красные («кровавые») зори, гало и т.п., а также участвует в разрушении озонового слоя.

При извержении вулкана Кракатау 26.08.1883 г. в атмосферу, на высоту 32 км было выброшено 6.5 км³ (более 12 Мт) мелкодисперсного пепла. Это облако пыли распространялось вдоль экватора и окутало всю планету. Оно оседало несколько месяцев. Пыль в экваториальном поясе поглощала до 80 % солнечной энергии, что вызвало здесь похолодание на 5-6 градусов.

При среднем по интенсивности извержении 1976 г. вулкана Сент-Огастин (Аляска) в атмосферу поступило 6 Мт пепла. По оценкам Кондратьева К.Я., верхний предел поступления вулканической пыли в атмосферу достигает 120 Мт в год. При сравнительно слабом извержении вулкана 2010 года в Исландии выброс пыли оказался столь мощным, что авиарейсы пришлось отменять на всей территории Европы.

По химическому составу вулканическая пыль близка к магматическим породам – базальтам, андезито-базальтам и андезитам. По минералогическому составу вулканический аэрозоль это полевые шпаты, пироксены, ортосиликаты группы оливина, магнетит, титанит, апатит. Вулканические аэрозоли обогащены также некоторыми микроэлементами. Здесь их концентрации во много раз выше, чем в извергнутом пирокластическом материале. Так в аэрозолях вулкана Эль Чичон (Мексика) концентрации W, Hg, Zn, As, Se, Sb превышает их содержание в этом материале от 60 до 20000 раз! В составе вулканического пепла (в особенности в мелких фракциях) значительны примеси тяжелых металлов: V до 0.4%, Cu 0.14-0.2%, Co 0.03-0.1%, Ni 0.02-0.05%.

В образовании частиц вулканических аэрозолей принимают участие и газообразные соединения, поступивших в атмосферу при извержениях. Так, в составе вулканических газов присутствует сернистый ангидрид. В атмосфере он окисляется до серного ангидрида. Последний, взаимодействуя с водяным паром, образует аэрозольные частицы серной кислоты. В тропосфере, где водяного пара много, эти частицы активно вовлекают его молекулы из окружающей среды, коагулируют с другими зародышами капель и быстро увеличиваются в размерах. Частично они вымываются из тропосферы атмосферными осадками, повышая их кислотность.

Некоторое количество сернокислотных аэрозолей при извержениях вулканов оказывается заброшено в стратосферу, где водяного пара мало и возможности их роста ограничены. Здесь на высотах 18-20 км над уровнем моря такие взвешенные частицы образуют слой Юнга. В составе этого слоя вулканическая сера присутствует также в виде гранул сульфата аммония.

Более подробно о вулканических аэрозолях можно будет узнать из дисциплины основы теории катастроф.