Какие газы выделяются при извержении вулканов. Вулканы. Что представляет собой вулкан

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.

При извержении вулкана выделяются продукты вулканической деятельности, которые могут быть жидкими, газообразными и твердыми.
Газообразные - фумаролы и софиони, играют важную роль в вулканической деятельности. Во время кристаллизации магмы на глубине выделяющиеся газы поднимают давление до критических значений и вызывают взрывы, выбрасывая на поверхность сгустки раскаленной жидкой лавы. Также при извержении вулканов происходит мощное выделение газовых струй, создающих в атмосфере огромные грибовидные облака. Такое газовое облако состоящее из капелек расплавленной (свыше 7000с) пепла и газов, образовавшееся из трещин вулкана Мон-Пеле, в 1902г., уничтожило город Сен-Пьер и 28000 его жителей.
Состав газовых выделений во многом зависит от температуры. Различают следующие типы фумарол:

a) Сухие - температура около 5000с, почти не содержит водяных паров; насыщен хлористыми соединениями.
b) Кислые, или хлористо-водородно-сернистые - температура приблизительно равна 300-4000с.
c) Щелочные, или аммиачные - температура не больше 1800с.
d) Сернистые, или сольфатары - температура около 1000с, главным образом состоит из водяных паров и сероводорода.
e) Углекислые, или моферы - температура меньше 1000с,преимущественно углекислый газ.

Жидкие - характеризуются температурами в пределах 600-12000с. Представлена именно лавой.

Вязкость лавы обусловлена ее составом и зависит главным образом от содержания кремнезема или диоксида кремния. При высоком ее значении (более 65%) лавы называют кислыми, они сравнительно легкие, вязкие, малоподвижные, содержат большое количество газов, остывают медленно. Меньшее содержание кремнезема (60-52%) характерно для средних лав; они как и кислые более вязкие, но нагреты обычно сильнее (до 1000-12000с) по сравнению с кислыми (800-9000с). Основные лавы содержат менее 52% кремнезема и поэтому более жидкие, подвижные, свободно текут. При их застывании на поверхности образуется корочка, под которой происходит дальнейшее движение жидкости.

Твердые продукты включают в себя вулканические бомбы, лапилли, вулканический песок и пепел. В момент извержения они вылетают из кратера со скоростью 500-600м/c.

Вулканические бомбы - крупные куски затвердевшей лавы размером в поперечнике от нескольких сантиметров до 1м и более, а в массе достигают нескольких тонн (во время извержения Везувия в 79г., вулканические бомбы "слезы Везувия" достигали десятков тонн). Они образуются при взрывном извержении, которое происходит при быстром выделении из магмы содержащихся в ней газов. Вулканические бомбы бывают 2-х категорий: 1-ая, возникшие из более вязкой и менее насыщенной газами лавы; они сохраняют правильную форму даже при ударе о землю из-за корочки закаливания, образовавшейся при их остывании. 2-ая, формируются из более жидкой лавы, во время полета они приобретают самые причудливые формы, дополнительно усложняющиеся при ударе. Лапилли - сравнительно мелкие обломки шлака величиной 1,5-3см, имеющие разнообразные формы. Вулканический песок - состоит из сравнительно мелких частиц лавы (і 0,5см). Еще более мелкие обломки, размером от 1мм и менее образуют вулканический пепел, который оседая на склонах вулкана или на некотором расстоянии от него образует вулканический туф.

С вулканическими газами в атмосферу попадают окислы серы, азота, углерода, а также хлор. Углекислый газ входит в атмосферный запас углерода, окислы азота и серы быстро вымываются дождями и попадают на почву в виде слабых растворов азотной, азотистой, серной и сернистой кислот. Вблизи действующего вулкана кислотность дождевой воды может стать опасно высокой и подавить рост и развитие растений, водных и почвенных животных. Но вдали от вулкана, а после прекращения извержения и вблизи него, эти кислоты постепенно нейтрализуются, соли азотной и азотистой кислот поглощаются растениями и их азот входит в состав белков и других азотсодержащих органических веществ. Растворимые соединения серы постепенно вымываются, а в небольших количествах сера также включается в состав белков растений, а потом и других компонентов экосистем.[ ...]

В природных земных газах мы имеем четыре различные по происхождению группы: 1) вулканические газы, 2) биогенные газы, 3) газы подземных газовых и водяных струй, 4) газы из космических пространств.[ ...]

НСО, pH) может быть связано с выходами вулканических газов (п Эльбрус).[ ...]

А. Можно полагать, что водяной пар (например, пар вулканических газов) начал разлагаться под действием ультрафиолетовой радиации с К = 134 . . . 237 нм по реакции Н20 + к V -> ОН + Н. При этом атомы водорода Н могли ускользать из верхней горячей атмосферы - такой процесс изучен сейчас хорошо - со скоростью 107 . . . 108 атомов с 1 см2 в секунду. В дальнейшем при реакции ОН + ОН Н 20 + О образовывался свободный кислород.[ ...]

В природе в свободном состоянии сероводород встречается в вулканических газах, нефтяном газе, в минеральных источниках. Он тяжелее воздуха и имеет тенденцию скапливаться на дне ям, колодцев и в нижних зонах производственных помещений. Вес 1 л газообразного сероводорода при нормальных условиях 1,539 г. Сероводород растворим в воде и в некоторых органических растворителях. Водный раствор сероводорода на свету мутнеет вследствие выделения серы.[ ...]

Атмосфера Земли содержала также хлор, сероводород и другие газы, ядовитые для многих из живущих сейчас на Земле организмов. Состав атмосферы в то время в значительной степени определялся вулканическими газами; вулканическая деятельность была гораздо более активна, чем сейчас. Из-за отсутствия кислорода не существовало и слоя озона, экранирующего губительное ультрафиолетовое излучение Солнца, которое, таким образом, достигало поверхности суши и воды. Это излучение убило бы любые живые организмы, но, как это ни странно, считается, что именно оно породило химическую эволюцию, приведшую к возникновению сложных органических молекул, таких, как аминокислоты, которые послужили блоками для построения примитивных живых систем.[ ...]

Вулканы иной раз выбрасывают в атмосферу колоссальные количества дыма и вулканического пепла. Достаточно сказать, что при сильном извержении выбрасывается до 75 мли. кубометров мелких частиц. Эти частицы вместе с вулканическими газами могут подыматься в стратосферу на высоту свыше 20 км. Самые мелкие частицы могут не выпадать на землю на протяжении нескольких лет.[ ...]

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 Н2, 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 С02 и метанола с образованием метана.[ ...]

На химический состав почв оказывают влияние метеоритная и космическая пыль, вулканические газы, а также минерализованные брызги, выдуваемые с поверхности морей и океанов.[ ...]

В атмосфере содержится - 0,03% С02, или 2,3 -1012 т. Источником поступления углекислого газа в атмосферу являются вулканические газы, горячие ключи, дыхание человека, животных, растений и, наконец, сжигание человеком горючих ископаемых. Сжигание топлива вносит ежегодно в атмосферу не менее 1 -1010 т углекислоты. Примерно Ы011 т С02 непрерывно находится в обменном состоянии между атмосферой и океаном. Обмен углекислоты в поверхностных слоях океана происходит в течение 5-25 лет, в глубоких - в течение 200-1000 лег. Полный обмен С02 в атмосфере происходит за 300-500 лет.[ ...]

Многие элементы поступают в биосферу с космической и метеоритной пылью, с вулканическими газами, горячими источниками, газовыми струями.[ ...]

Своеобразие состава нижних слоев современной атмосферы состоит в малом содержании инертных газов (кроме аргона) и молекулярного водорода. Он сильно отличается от состава вулканических газов, за счет которых атмосфера возникла в прошлом. Причина столь сильного изменения заключается в мощной преобразующей деятельности живых организмов биосферы.[ ...]

Своеобразие состава современной атмосферы Земли выражается в ничтожном содержании инертных газов (кроме аргона) и молекулярного водорода. Состав атмосферы сильно отличается от вулканических газов, за счет которых она возникла в далеком прошлом. Эго свидетельствует о том, что в течение геологической истории Земли происходили мощные процессы, изменившие состав ее газовой оболочки. Эти процессы связывают с активностью живого населения биосферы. И в самом деле, расчеты показывают, что в добиологический период атмосфера Земли мало отличалась от близкой к ней по размерам и расстоянию от Солнца Венеры (табл. 1.4).[ ...]

При извержении вулканов в атмосфере вместе с газообразными продуктами выбрасывается большое количество пепла. В состав вулканических газов входят HCl, HF, NH3, Cl2, S02, H2S, С02, Н20, твердые частицы состоят, в основном из Si02.[ ...]

Естественные колебания содержания озона вызваны, как уже говорилось, циклическими изменениями активности Солнца и выбросами вулканических газов при извержениях. Произошедшее за последнее десятилетие снижение содержания озона на 5% связано почти целиком с загрязнением атмосферного воздуха выбросами промышленности и транспорта. Небольшой вклад в это внесло извержение вулкана Эль-Чичон в 1981 году, но снижение содержания озона с тех пор продолжается. За это время содержание хлора в атмосфере увеличилось в 6 раз, достигнув к 1985 г. 6 тысяч тонн, причем почти весь этот хлор имеет антропогенное происхождение. Дополнительный вклад в разрушение озона вносят и окислы азота, количество которых в атмосфере, также за счет преимущественно антропогенных выбросов, все еще возрастает.[ ...]

Основными поражающими факторами при извержении вулканов являются УВВ, летящие осколки (камни, деревья, части конструкций), пепел, вулканические газы (углекислый, сернистый, водород, азот, метан, сероводород, иногда фтор, отравляющий источники воды), тепловое излучение, лава, движущаяся по склону со скоростью до 80 км/ч при температуре до 1000°С и сжигающая все на своем пути. Вторичные поражающие факторы - цунами, пожары, взрывы, завалы, наводнения, оползни. Наиболее частыми причинами гибели людей и животных в районах извержения вулканов являются травмы, ожоги (часто верхних дыхательных путей), асфиксия (кислородное голодание), поражение глаз. В течение значительного промежутка времени после извержения вулкана среди населения наблюдается повышение заболеваемости бронхиальной астмой, бронхитами, обострение ряда хронических заболеваний. В районах извержения вулканов устанавливается эпидемиологический надзор.[ ...]

По мере возрастающей потери Н2 в космическое пространство создавалась третичная атмосфера, содержащая большие количества Ы2 (из N113), С02 (из вулканических газов и из СН4) и паров воды (рис. 2.11).[ ...]

На поверхности океана глубоководное извержение вулкана обычно никак не проявляется. Выделяющиеся из волнистых, подушечных, глыбовых расплавов вулканические газы полностью поглощаются водной толщей.[ ...]

В природных водах содержится в различных концентрациях в результате разложения органических веществ, в минеральных водах, куда поступает из вулканических газов.[ ...]

По мере все возраставшей утечки водорода в космическое пространство создавалась третичная атмосфера. В результате распада аммиака в больших количествах образовывался азот, составляющий основу современной атмосферы, а из метана и вулканических газов образовался диоксид углерода. Увеличивалось содержание паров воды.[ ...]

Хлор, попадающий в воздух даже в небольших количествах, может оказать заметное влияние на концентрацию озона в верхних слоях атмосферы. Отметим, что озон создает экран, защищающий поверхность Земли от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца, опасного для всего живого на суше. В небольших количествах с вулканическими газами и пылью в атмосферу попадает множество других веществ, роль которых в биосферных процессах незначительна.[ ...]

Хлор и другие галогены (фтор, бром) поступают в страто-сферу в основном в виде галогенорганических соединений. Хлористый водород и другие неорганические соединения хлора, присутствующие в заметном количестве в тропосфере, почти полностью вымываются облаками и осадками и в стратосферу попадают в незначимом количестве. Лишь во время крупных вулканических извержений в стратосферу может поступать значительное количество хлористого водорода, содержащегося в вулканических газах. Так, во время извержения вулкана Агунг в марте 1963 г. в стратосферу, согласно оценкам, попало около 1,2 Мт хлористого водорода. Основным природным источником хлора в стратосфере является хлористый метил (СНзС1), образующийся при разложении или сгорании биологических продуктов, преимущественно морского происхождения.[ ...]

Земля в своем движении в межпланетном пространстве аа год пересекает объем космического пространства около 3-1016 м3. Исходя из плотностй вещества космического пространства можно оценить его количество, захватываемое атмосферой Земли. По Петерсону , это составляет 107т за год (данная оценка, возможно, завышена на порядок). Огромные массы аэрозоля и газов выносятся в атмосферу в процессе вулканической деятельности. Особенно важны с точки зрения оптики атмосферы крупные извержения, когда мощные,массы пепла и газов выбрасываются не только в тропосферу, но и в стратосферу, чему -способствуют мощные конвективные потоки во время извержений. После извержения вулкана Кракатоа в 1883 г. в течение нескольких лет наблюдались необыкновенно красочные зори, создаваемые -аэрозольным слоем в стратосфере. По данным , на высокогорной обсерватории в Мауна-Лоа после извержения вулкана Агунг на острове Бали уменьшение солнечной радиации -достигло 1,5%, а на южном полюсе - даже 5,3%. Для восстановления средних величин инсоляции после извержения потребовалось 7 лет. Длительность восстановления нормального светового и цветового режима в атмосфере дает дополнительное подтверждение важности фотохимического процесса образования субмикронной фракции аэрозоля из вулканических газов, так как крупные твердые частицы выводятся из атмосферы значительно быстрее.[ ...]

Хотя воздаст Земли оценен сейчас довольно точно - около 4,5-109 лет, о первичной атмосфере Земли нам известно очень мало. Если Земля возникла из космического протопланетного облака, в составе которого вначале содержался в большой пропорции водород, то несомненно этот водород был очень рано потерян Землей. Геологи полагают, что известная нам атмосфера Земли вторичная, образовавшаяся из вулканических газов или выделенная из геологических пород. В этих газах не было свободного кислорода (как почти нет его в атмосферах других планет). Такая вулканическая атмосфера Земли содержала около 109 лет назад, вероятно, лишь Н2, Н20, N [ ...]

Затем SO быстро окисляется до S02 различными соединениями (Р122) - (Р124). Наряду с серооксидом углерода в небольшом количестве сера может попадать в стратосферу в виде сероводорода (H2S) и органических соединений серы - меркаптанов, имеющих структуру H-S-R или Ri-S-R2. Как сероводород, так и меркаптаны образуются при разложении органических соединений т. е. являются биогенными продуктами. Кроме того, сероводород наряду с диоксидом серы может содержаться в вулканических газах.[ ...]

Распределение частиц фонового стратосферного аэрозоля по размерам и концентрация частиц могут изменяться в широких пределах. Наиболее характерно одномодовое распределение с модальным радиусом, близким к 0,1 мкм. В отдельных случаях наблюдаются и бимодальные распределения, образующиеся, по-видимому, при перемешивании частиц с различной историей роста. Концентрация частиц фонового стратосферного аэрозоля проявляет широтный ход - концентрация частиц наибольшая в экваториальной области и уменьшается к полюсам. При низкой вулканической активности концентрация частиц радиусом более 0,15 мкм составляет 1-2 см-3, а частиц радиусом более 0,03 мкм (ядер Айткена)-около 10-12 см-3. Вулканические извержения через некоторое время резко увеличивают весовую и счетную концентрации частиц фонового стратосферного аэрозоля. Так, примерно через шесть месяцев после извержения вулкана Сан-Фуэго концентрация частиц увеличилась почти на порядок и достигла 8-10 см-3. Задержка между моментом вулканического извержения и временем достижения максимальной концентрации аэрозольных частиц обусловлена медленным процессом окисления диоксида серы, содержащегося в вулканических газах, до серной кислоты (см. п. 3.8). После достижения максимума концентрация частиц фонового стратосферного аэрозоля постепенно уменьшается и через 2-3 года снижается до уровня, существовавшего до извержения вулкана.[ ...]

Благодаря механизмам обратной связи, обеспечивающим саморегуляцию (эти механизмы очень упрощенно показаны стрелками на рис. 4.2), круговорот азота относительно совершенен, если рассматривать его в масштабе крупных площадей или всей биосферы. Часть азота из густозаселенных областей суши, пресных вод и мелководных морей уходит в глубоководные океанические отложения и таким образом выключается из круговорота, по крайней мере на время (возможно, на несколько миллионов лет). Эта потеря компенсируется поступлением азота в воздух с вулканическими газами (а также из наших «индустриальных вулканов»). Стало быть, вулканические явления нельзя считать целиком вредными; какая-то польза от них все же есть. Если бы оказалось технически возможным блокировать все вулканы на Земле, то при этом от голода вполне могло бы погибнуть больше людей, чем страдаем сейчас от извержений.[ ...]

В составе излучений Солнца жесткие УФ-лучи составляют значительную по мощности часть. До появления в атмосфере озона поверхность Земли находилась под постоянным воздействием жесткого УФ-излучения. Оно не проникает в толщу воды, но на сушу жизнь могла выйти только тогда, когда озоновый экран планеты стал достаточно мощным. Это произошло в силурийском периоде палеозойской эры, более 400 миллионов лет назад. С тех пор как содержание кислорода в атмосфере, так, следовательно, и мощность озонового экрана не были постоянными. Эволюция земной коры шла неравномерно, в периоды повышенной вулканической активности массы выбрасываемых с магмой восстановленных пород, окисляясь на воздухе, частично связывали кислород. Даже незначительное количество хлора, содержащегося в вулканических газах, активно разрушая озон, способствовало снижению его содержания в атмосфере. В этих условиях Земля подвергалась, по-видимому, усиленному УФ-облучению, что, с одной стороны, способствовало гибели части видов наземных растенйй и животных, с другой - повышало частоту мутаций, способствуя интенсификации процессов эволюции.[ ...]

Круговые движения воды не ограничиваются поверхностью Земли. Значительное количество воды присутствует в горных породах в виде пленочных и поровых вод, еще больше входит ее в состав минералов, образующихся в зоне гипергенеза. Все глинистые минералы, оксиды железа и другие распространенные в этой зоне соединения содержат в своем составе воду. Подсчитано, что в 16-километровом слое земной коры содержится примерно 200 млн км воды. Поступая в глубинные зоны земной коры, связанные формы воды постепенно освобождаются и включаются в метаморфические, магматические и гидротермические процессы. С вулканическими газами и горячими источниками глубинные воды поступают на поверхность.[ ...]

Количественно мы учесть ее пока не можем; она совсем мало изучена. Взятая в целом, однако, она не может быть оставляема без внимания и является биогенной. В ней же резко проявляется биогенная угольная кислота второго рода, которая создается в метаморфических оболочках разложением биогенных минералов, благодаря высокой температуре этих оболочек: с одной стороны, каменных углей и битумов, нефтей, а с другой.биогенных известняков, которые выявляются нам как огромный и непрерывно идущий ток метаморфического происхождения биогенной по существу угольной кислоты в подземных водах и в газовых струях. Того же типа угольная кислота выделяется во всех вулканических процессах благодаря разложению биогенных горных пород, разлагаемых лавой и горячими вулканическими газами - битумов, известняков, каменных углей, нефтей и т. н.[ ...]

Образовавшееся за время существования нашей планеты из воды (по описанной схеме) количество кислорода оценивается в 1015т, что соответствует его количеству в современной атмосфере. Но для приведения химического состава Земли к современному состоянию потребовалось значительно большее количество кислорода, потраченного на окисление метана и аммиака первичной атмосферы, а также на окисление всех пород земной коры. Без участия растений это было бы невозможно. Кислорода они производят порядка 3 106 кг/с или 1011 т/г. Однако последние миллионы лет его содержание больше не увеличивается - весь кислород, создаваемый растениями, расходуется на дыхание животных, окисление вулканических газов, горение и гниение мертвых растений. В настоящее время значительное количество кислорода потребляется промышленностью и транспортом.

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

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