Oblaky sopečného plynu, lenivé oblaky a limnické erupcie¶

Sopečné a geotermálne zóny uvoľňujú neviditeľné, život ohrozujúce plyny, aj keď nedochádza k erupcii výbušného popola, zatiaľ čo hlboké sopečné kráterové jazerá sa môžu náhle prevrátiť a uvoľniť dusivé oblaky čistého oxidu uhličitého (\(CO_2\)) pri zriedkavej katastrofe známej ako limnická erupcia (prevrátenie jazera). Na rozdiel od sopečného popola alebo dymu z lesných požiarov, ktorý stúpa vysoko do neba, sú tri najsmrteľnejšie sopečné a geotermálne plyny, oxid uhličitý (\(CO_2\)), sírovodík (\(H_2S\)) a oxid siričitý (\(SO_2\)), **výrazne ťažšie ako normálny vzduch (\(2\text){}\2-krát.{}** hustejšie ako suchý vzduch). Namiesto toho, aby sa vznášali nahor, tieto plyny prúdia po zemi ako neviditeľná tekutá rieka a zhromažďujú sa v údoliach, sopečných kráteroch, suterénoch, vykopávkach, snehových jaskyniach a pobrežných depresiách. Keď sa roztavená pobrežná láva dostane do oceánu, uvarí morskú vodu do bieleho oblaku koncentrovanej **kyseliny chlorovodíkovej (\)HCl\() hmly a mikroskopických úlomkov sopečného skla** nazývaných **laze (lávový opar)**. Prežitie úplne závisí od rozpoznania nízko položených plynových pascí, okamžitého stúpania **do kopca a bočného vetra** a pochopenia, prečo jediný nádych 10\)\text{ až }30\text{ percent}$ oxidu uhličitého alebo 1 000 \(\text{ ppm}\) sírovodíka spôsobuje okamžitú stratu vedomia („zrážanie“).

Urobte to teraz¶

1. Stúpte priamo do kopca a okamžite sa pohybujte bočným vetrom (v 90-stupňovom uhle voči vetru). Ťažké sopečné plyny (\(CO_2\), \(H_2S\), \(SO_2\)) stekajú z kopca ako voda cez rokliny, žľaby potokov a údolia, zatiaľ čo vietor tlačí oblaky oxidu siričitého (\(SO_2_2\)) a kysličník siričitý dolu vetrom. Nikdy sa nepokúšajte predbehnúť oblak plynu behom z kopca po údolnej ceste: vyškriabajte sa priamo na najbližší hrebeň, kopec alebo horné poschodie budovy nad vrstvou hromadiaceho sa plynu a pohybujte sa kolmo na smer vetra.
2. Sledujte na zemi „detektor plynu v prírode“: mŕtve vtáky, mŕtvy hmyz, mŕtvy dobytok alebo náhle zastavený motor auta. Oxid uhličitý je úplne neviditeľný a úplne bez zápachu. Ak kráčate alebo šoférujete v blízkosti vulkanického úbočia, geotermálneho fumarolového poľa alebo kráterového jazera a zrazu zbadáte čerstvo uhynuté vtáky, myši, žaby alebo hmyz ležiace na zemi bez škvŕn, alebo ak váš spaľovací motor zrazu prská a zastaví sa (pretože \(CO_2\) vytlačilo atmosférický kyslík{5} na spaľovanie v motore {1}}\text $ potrebujete na spaľovanie $1} vstúpil do smrteľného vrecka \(CO_2\). Zadržte dych a okamžite vybehnite do kopca.
3. Nikdy neverte svojmu nosu nad plynným sírovodíkom (\(H_2S\)) „zhnitým vajcom“: čuchová paralýza nastane v priebehu niekoľkých sekúnd. Pri nízkych, neškodných koncentráciách (0,01 \(\text{ až }10\text{ ppm}\)) sírovodík silne zapácha ako pokazené vajcia. Akonáhle však \(H_2S\) dosiahne život ohrozujúcu úroveň (nad 100 \(\text{ až }150\text{ ppm}\)), ochromí čuchový nerv vo vašom nose do 2 až 15 sekúnd, takže zápach úplne zmizne, takže smrteľne predpokladáte, že vzduch sa vyčistil. Ak cítite silné zhnité vajcia v blízkosti horúceho prameňa, bahenného hrnca alebo fumarolu a zápach náhle vyprchá, kým vás štípu oči alebo sa vám krúti hlava, okamžite vylezte do kopca do vetra.
4. Dýchajte cez mokrú handričku alebo košeľu nasiaknutú jedlou sódou LEN pre kyslé plyny (\(SO_2\) a \(HCl\) leňošenie); uvedomte si, že ŽIADNA tkanina ani maska s filtrom nefungujú proti \(CO_2\). Ak vás zastihne dusivý oblak oxidu siričitého (\(SO_2\)) alebo pobrežný leň s kyselinou chlorovodíkovou (\(HCl\)), zakryte si nos a ústa handričkou namočenou vo vode (alebo ešte lepšie vo vode zmiešanej s lyžicou sódy bikarbóny, ktorá neutralizuje kontakt) a zatvorí oči čo najviac. Pamätajte však, že žiadna mokrá tkanina, maska ​​N95 alebo respirátor P100 s chemickou vložkou vás nemôže ochrániť pred zadusením oxidom uhličitým (\(CO_2\)): \(CO_2\) vytláča kyslík zo vzduchu, takže pri živote vás udrží iba výstup na čerstvý vzduch do kopca alebo dýchanie kyslíka vo fľašiach/SCBA.
5. Okamžite evakuujte brehy a údolia sopečného kráterového jazera, ak voda v jazere bublá, sfarbí sa do červenohneda alebo hučí (Limnická erupcia). Ak žijete alebo cestujete v blízkosti hlbokého tropického jazera sopečného kráteru (jazero Maar) a všimnete si náhleho podmorského rachotu, fontány alebo vlny cunami, ktoré vytvárajú vlnu tsunami, ktorá sa sformuje v strede jazera** c hlasitá vlna - br - brnenie vlastného jazera** (spôsobená hlbokou vodou nasýtenou \(CO_2\) nasýtenou železom stúpajúcou na povrch), začala limnická erupcia. Státisíce ton plynu \(CO_2\) ťažšieho ako vzduch sa chystajú vyliať cez okraj krátera a uháňať dolu údoliami okolitých riek rýchlosťou 20 až 50 kilometrov za hodinu (12 až 30 míľ za hodinu). Okamžite vystúpte aspoň 50 až 100 výškových metrov (165 až 330 stôp) hore hrebeňmi dolín.
6. Podávajte vysokoprietokový kyslík alebo KPR na vyvýšenom mieste a popálené oči vyplachujte čistou vodou po dobu 15 minút. Keď sa obeť vystavená plynom bezpečne dostane na vetranú vyvýšenú plochu (nikdy nevstupujte do vrecka s nízkym obsahom plynu sami bez dýchacieho prístroja), zavolajte na miestne tiesňové číslo (911 v Spojených štátoch a Kanade, 112 v celej Európskej únii, 999 v Spojenom kráľovstve alebo tiesňové čísla). Ak sú v bezvedomí a nedýchajú normálne, začnite KPR okamžite (ak ste vdýchli \(H_2S\) alebo kyslý plyn, použite vreckovú masku alebo stláčanie hrudníka len na ruky). Ak dýchajú z \(SO_2\), vog alebo leňošenia, pomôžte im použiť ich predpísaný inhalátor na bronchodilatáciu albuterolu/salbutamolu a horiace oči vyplachujte čistou tečúcou vodou po dobu 15 minút.

Strom rozhodovania o prežití sopečného plynu, leňošenia a limnických erupcií¶

Pomocou tohto vývojového diagramu triedenia v teréne identifikujte, ktorému nebezpečenstvu sopečného plynu čelíte, a vykonajte presný manéver na prežitie.

flowchart TD
    Start["Núdzový stav vulkanického / geotermálneho / kráterového jazera: <br/>fumarolové pole, vstup do pobrežného lávového oceánu alebo kráterové jazero"] --> HazardType{"V akom plynnom<br/>prostredí sa nachádzate?"}

    HazardType -->|"1. Nízke údolie, dno krátera, suterén, snehová jama<br/>alebo kráterové jazero, ktoré sa mení na hnedú / bublajúce"| HeavyGas["PODOZRENIE CO2 (Limnická erupcia / Mazuku) ALEBO vysoká hladina H2S:<br/>1. NEKLÁDAJTE sa ani nevstupujte do nízkych priehlbín<br/>2. Zadržte dych, ak máte závrat alebo vidno mŕtve vtáky/zviera <br/>3. OKAMŽITE stúpajte DO KOPCA (>= 30 až 100 m vertikálne)<br/> (filtračné masky a vlhké handričky NEZASTAVUJÚ dusenie CO2)"]

    HazardType -->|"2. Ostrý dusivý pach 'Burnt Match',<br/>štípanie očí/hrdla alebo hmlistý chochol"| SO2Vog["OXID SIRIČITÝ (SO2) / VULKANICKÝ SMOG (VOG):<br/>1. Pohyb DO KOPCA a CROSSWIND (90 stupňov proti vetru)<br/>2. Dýchajte cez mokrú handričku (ideálne namočenú vo vode sódy bikarbóny)<br/> alebo použite P100 + vložkový respirátor s kyslým plynom<br/>3. Ak ste v interiéri: Zatvorte všetky okná/dvere, vypnite prívod čerstvého vzduchu klimatizácie<br/> a pri dýchavičnosti použite inhalátor na záchranu astmy"]

    HazardType -->|"3. Biely parný oblak, kde roztavená láva<br/>vstupuje do morskej vody oceánu"| LazePlume["KYSELINA CHLOROVODÍKOVÁ 'LEŽENIE' (Lávový opar + sklenené črepy):<br/>1. NIKDY nestojte po vetre od vstupného bodu oceánskej lávy<br/>2. Okamžite sa presuňte NAHORU / VRCHNE najmenej 500 metrov<br/>3. NEMAJTE si oči (mikroskopické úlomky Peleho skla poškriabajú rohovku)<br/>4. Vyplachujte oči a pokožku veľkým množstvom čistej vody po dobu 15 minút"]

    HeavyGas --> CasualtyCheck{"Skolaboval niekto v plynovej zóne?"}
    SO2Vog --> CasualtyCheck
    LazePlume --> CasualtyCheck

    CasualtyCheck -->|"Zranenie je stále vo vnútri nízkej plynovej jamy / priehlbiny"| WaitSCBA["STOP: NEVSTUPUJTE do nízkej plynovej kapsy bez vzduchovej nádrže s dýchacím prístrojom<br/>(60 % úmrtí v uzavretom priestore/sopečných plynoch sú prípadní záchranári)<br/>Zavolajte na číslo 911 / 112 / 999 pre hasičský záchranný dýchací prístroj"]

    CasualtyCheck -->|"Nešťastie na vetranej vyvýšenine"| FirstAidHigh["1. Skontrolujte dýchanie: Ak nereagujete a nedýchate, začnite KPR<br/>2. Umiestnite postihnutého v bezvedomí do laterálnej zotavovacej polohy<br/>3. Vypláchnite oči čistou vodou; podať bronchodilatátor na SO2/Laze bronchospazmus<br/>4. Monitorujte 24 až 48 hodín v nemocnici kvôli oneskorenému pľúcnemu edému"]

Porovnanie 5 smrteľných nebezpečenstva sopečného a kráterového plynu¶

Každý vulkanický plyn má odlišnú molekulovú hmotnosť, vôňu a mechanizmus zabíjania. Na ich rozlíšenie použite túto klinickú tabuľku USGS a IVHHN (International Volcanic Health Hazard Network).

Hlboký ponor 1: Limnické erupcie (prevrátenie kráterového jazera) a miesta smrti „Mazuku“¶

Limnická erupcia (nazývaná aj prevrátenie jazera) je jednou z najvzácnejších a najdesivejších prírodných katastrof na Zemi. V roku 1984 pri Jazere Monoun (zabilo 37 ľudí) a 21. augusta 1986 pri jazere Nyos v Kamerune náhle vybuchlo hlboké vulkanické kráterové jazero bez kvapky lávy, pri ktorom sa uvoľnilo až 300 000 až 1,6 milióna CO2 2 miliónov rozpustených metrických ton oxidu uhličitého. Tichý, neviditeľný oblak s hrúbkou \(CO_2\) 50 metrov (165 stôp) sa rozlial cez okraj krátera a stekal dolu okolitými údoliami riek rýchlosťou 20 až 50 kilometrov za hodinu (12 až 30 míľ za hodinu), uhasil každý oheň pri varení, zastavil vozidlá a potichu udusil 1 746 ľudí a zaspal 1 3546 ľudí kilometrov (15 míľ) ďaleko.

Ako funguje limnická erupcia (mechanizmus jazera „fľaša šampanského“)¶

1. Vulkanická \(CO_2\) injekcia na dne hlbokého nepremiešaného jazera: Magma sediaca kilometre pod vyhasnutým alebo spiacim sopečným kráterom (maar) nepretržite uniká cez dno jazera. Vo väčšine jazier mierneho pásma sezónne zimné ochladzovanie spôsobuje, že povrchová voda každý rok klesá a mieša jazero (holomiktické jazerá), pričom sa uvoľňujú neškodné malé množstvá plynu. Avšak v hlbokých tropických jazerách ako jazero Nyos, jazero Monoun (Kamerun) a jazero Kivu (nachádzajúce sa na hraniciach Demokratickej republiky Kongo a Rwandy, ktoré obsahujú približne 300 \(\text{ kubických kilometrov}\) rozpustených \(CO_2\) a 60 \(\text{ kubických kilometrov}\) metánu) (teplá vrstva** dostatočne neochladzuje hornú vrstvu mernej vody).
2. Hydrostatický tlak zachytáva plyn: V hĺbke \(200\text{ až }400\text{ metrov}\) (650 \(\text{ až }1 300\text{ stôp}\)) obrovská váha horného vodného stĺpca ($20\text{ až }40\text{ atmosfér} $ tlaku vody, presne ako spodná čiapočka rozpustenej vody \(CO_\) udrží tlak \(CO2\) tlaková fľaša šampanského.
3. The Trigger and Runaway Exsolution: Keď sa do jazera dostane zosuv/zosuv pôdy, zemetrasenie otrasie panvou, podjazerný sopečný prieduch ohrieva dno alebo studený silný dážď tlačí povrchovú vodu nadol, časť hlbokej vody nasýtenej $ CO_2$ sa zdvihne nahor do plytších oblastí s nižším tlakom. Mikroskopické bubliny \(CO_2\) okamžite vytečú z roztoku (nukleácia). Keďže plynom naplnená voda je ľahšia (nadnášanejšia) ako tekutá voda, šumiaci stĺp vyletí k povrchu ako výťah a nasaje celú hlbokú vrstvu jazera v reťazovej reakcii, ktorá vypustí do vzduchu 50 až 100 metrov vysokú fontánu vody a uvoľní mohutnú, mrazivo chladnú prikrývku \(CO_\) ťažšiu-ako-.

„Mazuku“ (svahilsky „Zlý vietor“) a suché sopečné pasce \(CO_2\) po celom svete¶

Nepotrebujete jazero, aby vás zabil sopečný \(CO_2\). Okolo Mount Nyiragongo (DR Kongo), Mammoth Mountain (Kalifornia, USA), Campi Flegrei / Solfatara a Mount Etna (Taliansko), Laacher See (Nemecko), Mount Gambier (Austrália), Hakoné / Nový Zéland)Rotor, (Japonsko), (Japonsko), (Japonsko) a Mount Aso studený \(CO_2\) presakuje priamo z pôdnych zlomov: - Vo východnej Afrike miestni obyvatelia nazývajú tieto depresie Mazuku („Zlé vetry“): cez deň slnečné teplo a vietor rozptyľujú plyn, ale v noci, keď sa vzduch ochladí a vietor ustane, čisté \(CO_2\) zapĺňajú zapadnuté chodníky, jaskyne, priekopy a nízke chatrče až do výšky hrudníka. - V zasnežených sopečných horách, ako je Mammoth Mountain v Kalifornii alebo Mount Rainier / Mount Hood / Japonské Alpy, sa \(CO_2\) a \(H_2S\) hromadia pod zimným snehom a zapĺňajú studne v stromoch, snehové jaskyne, chaty lyžiarskych hliadok a zasypané pivnice chatiek, čím dusia lyžiarov, ktorí padajú do snehu v blízkosti prístrešku alebo priamo do snehu.

Hlboký ponor 2: Pobrežný „Laze“ (lávový opar kyseliny chlorovodíkovej) vs. vnútrozemský „Vog“ (sopečný smog)¶

Cestovatelia a obyvatelia pobrežia na sopečných ostrovoch (ako je Havajská Kīlauea, Islandský polostrov Reykjanes, La Palma na Kanárskych ostrovoch, Stromboli/Etna v Taliansku a Vanuatu/Indonézia) si často mýlia Laze a Vog:

1. Ako vzniká pobrežné „leňošenie“ (Lava Haze) a prečo to nie je para¶

Keď sa žeravá čadičová láva pri \(1 150^\circ\text{C}\) (2 100^\circ\text{F}\()** vyleje z morského útesu do morskej vody oceánu, nevytvorí len neškodnú vodnú paru. Extrémny tepelný šok spúšťa rýchle chemické reakcie (**pyrohydrolýzu**) medzi roztavenou kremičitanovou lávou a rozpusteným **chloridom horečnatým (\)MgCl_2\() a chloridom sodným (\)NaCl\() morskými soľami**, pričom sa vyvára hustý, žiarivo biely oblak **koncentrovanej kyseliny chlorovodíkovej (\)HCl$) plynu a kyslých dažďových kvapiek do 1 pH{5} $\text s $\textom $5}. }2,0 $ (korozívne ako kyselina z batérie alebo čistá žalúdočná kyselina). - Presne v tom istom okamihu výbuchy pary rozdrvia chladiacu kôru roztavenej lávy na milióny mikroskopických, ihlou ostrých úlomkov sopečného skla (vrátane krehkých nití z pradeného skla nazývaných Peleho vlasy a dutých sklenených vločiek nazývaných limu o Pele). - Prečo si NIKDY nesmiete pretierať oči v leňošení: Ak sa morský vánok pohne a zafúka biely leňošenie cez výletníkov alebo výletnú loď, kyselina chlorovodíková okamžite štípe do očí a núti ľudí, aby si pretreli oči rukami. Trenie brúsi mikroskopické ihly zo sopečného skla priamo do rohovky, čo spôsobuje vážne ulcerácie rohovky. Namiesto toho nepretržite vyplachujte oči nalievaním čistej vody alebo fyziologického roztoku po dobu 15 minút predtým, ako sa dotknete očných viečok.

2. Ako vnútrozemský „vog“ (vulkanický smog) spúšťa život ohrozujúce astmatické krízy¶

Vog vzniká, keď plyn oxid siričitý (\(SO_2\)) vyžarovaný zo sopečného prieduchu chemicky reaguje v atmosfére s kyslíkom, vlhkosťou a slnečným žiarením počas niekoľkých hodín až dní, pričom sa premení na zahmlenú aerosólovú hmlu kvapôčok kyseliny sírovej (\(H_2SO_4\)) a mikroskopických častíc síranu amónneho ($5 mikrometrov, 5-mikrometrov \(5) ako text.{5}\)PM_{2}. - Pretože \(PM_{2.5}\) častice kyslého síranu sú mikroskopické, obchádzajú prirodzený filtračný systém nosa a prenikajú priamo do najhlbších alveol a bronchiolov pľúc. - U ľudí s astmou, CHOCHP, chronickou bronchitídou, srdcovým ochorením, dojčatami a tehotnými ženami dokonca aj nízke koncentrácie \(SO_2\) (0,5 \(\text{ až }5\text{ppm}\)) a vog spúšťajú okamžitú, násilnú reflexnú bronchokonstrikciu (uzavretie dýchacích ciest). - Indoor Shelter-in-Place Protocol for Vog / \(SO_2\): Ak sa cez vaše okolie prevalí silný oblak alebo \(SO_2\) oblak a nemôžete sa evakuovať bočným vetrom, choďte do interiéru, zatvorte a prilepte všetky okná a dvere, nastavte svoju klimatizáciu na Recirkulácia / Vnútorný vzduch (uzavretie vonkajšieho vzduchu s aktivovaným karbónovým čističom vzduchu / HE draslikom manganistanový alebo chemický filter z jedlej sódy, alebo zaveste vlhké plachty postriekané roztokom jedlej sódy a vody (2\(\text{ polievkové lyžice}\) jedlej sódy na liter vody) pred ventilátor v boxe, aby ste zo vzduchu v miestnosti vyčistili kyslé aerosóly.

Fyziologické prahy koncentrácie po koncentrácii pre \(CO_2\), \(H_2S\) a \(SO_2\)¶

Pochopenie toho, ako rýchlo sa symptómy eskalujú so stúpajúcou koncentráciou plynu, vysvetľuje, prečo čakanie aj 60 sekúnd v sopečnej depresii môže byť smrteľné (údaje zostavené z NIOSH, OSHA a USGS Volcano Hazards Program):

Ochrana pitnej vody, dobytka a pokožky pred fluorovodíkom (\(HF\)) a kyslými dažďami¶

Keď aktívna sopka odplyňuje alebo vybuchne jemný popol, fluorovodík (\(HF\)) a oxid siričitý (\(SO_2\)) kondenzujú na padajúcich čiastočkách popola a kvapkách dažďa: 1. Okamžite odpojte strešné cisterny na dažďovú vodu: Ak sa vaša domácnosť spolieha na strešné nádrže na zachytávanie dažďovej vody, odpojte odkvapové zvody od skladovacej nádrže skôr, ako príde oblak plynu alebo popola. Kyslý dážď a popol pokrytý fluoridom spláchnutý zo strechy môže spôsobiť toxicitu vody v nádrži (spôsobiť akútnu otravu fluoridmi, silné zvracanie a hypokalcemické srdcové arytmie). 2. Chráňte hospodárske zvieratá a domáce zvieratá: Pasúce sa zvieratá (najmä ovce, hovädzí dobytok, kone a kozy) prijímajú toxické dávky fluóru, keď jedia trávu poprášenú vulkanickým popolom pokrytým \(HF\) alebo pijú z plytkých mlák, v priebehu niekoľkých hodín sa u nich rozvinie smrteľná akútna fluoróza. Priveďte hospodárske zvieratá do krytých maštalí a kŕmte ich uskladneným čistým senom a zakrytou vodou.

Často kladené otázky¶

Zdroje skontrolované¶

• Program nebezpečenstva sopiek Geologického prieskumu Spojených štátov amerických (USGS): Vulkanické plyny a ich účinky (\(CO_2\), \(SO_2\), \(H_2S\), \(HF\) a pobrežné leňošenie s kyselinou chlorovodíkovou) vrátane Mammoth Mountain Tree-Well/Snow-Pit Voglaīze \(CO_2\) Protokoly.
• International Volcanic Health Hazard Network (IVHHN), Svetová zdravotnícka organizácia (WHO) a British Geological Survey (BGS): Usmernenia o pripravenosti pred, počas a po vystavení sopečnému plynu, kyslým dažďom, vogu a leňošeniu.
• Centrá pre kontrolu a prevenciu chorôb (CDC / NIOSH, Spojené štáty americké) a Úrad pre bezpečnosť a ochranu zdravia pri práci (OSHA, Spojené štáty americké): Koncentrácie bezprostredne nebezpečné pre život alebo zdravie (IDLH) a vreckový sprievodca chemickými rizikami pre oxid uhličitý (\(CO_2\)), sírovodík (\(H_2S\)), sírovodík (\(H_2S\)), sírovodík Ch_2S$ (\(HCl\)) a fluorovodík (\(HF\)).
• Úrad OSN pre koordináciu humanitárnych záležitostí (OCHA) a observatórium sopky Goma (OVG): Mazuku (suché vrecko na oxid uhličitý) a štandardy včasného varovania pred erupciou Limnickej erupcie jazera Kivu / jazera Nyos a štandardy pre evakuáciu z vysokej zeme.

Súvisiaci sprievodcovia¶

• Sopky: popol, pyroklastické prúdy a lahary
• Vdýchnutie dymu a popola z lesných požiarov
• Prvá pomoc pri astmatickom záchvate
• Poranenia očí a chemické splachovanie
• KPR: kroky kardiopulmonálnej resuscitácie