ภูเขาไฟมีผลกระทบต่อคุณภาพอากาศอย่างไร

เนื่องด้วยสถานการณ์ภูเขาไฟปะทุทั่วโลกขณะนี้มีมากถึง 1500ลูก ก๊าซและเถ้าฝุ่นหรือที่รู้จักกันในชื่อว่า VOG ที่ถูกปล่อยออกมาย่อมส่งผลกระทบต่อทุกคน อีกทั้งมันยังสามารถเดินทางไปได้ไกลหลายร้อยหลายพันไมล์จากจุดระเบิดของภูเขาไฟ แต่คำถามก็คือ ภูเขาไฟระเบิดแท้จริงแล้วคืออะไร และมันมีผลกระทบต่อคุณภาพอากาศอย่างไรกันแน่

ก๊าซที่ถูกปล่อยออกมาจากภูเขาไฟ

ภูเขาไฟปล่อยก๊าซออกมาหลากหลายประเภทมาก ไม่ว่าจะเป็น H20, CO2, SO2, H2, CO, H2S, และ HCL แต่ก๊าซที่ถูกปล่อยออกมาเยอะที่สุดคือไอน้ำแฝง หรือ H20

ด้านล่างนี้เป็นตารางเปรียบเทียบเปอร์เซนต์ความเข้มข้นของก๊าซที่ถูกปล่อยออกมาจากภูเขาไฟ แต่อย่างไรก็ตาม ต้องจำเอาไว้เสมอว่าชนิดของก๊าซและสัดส่วนของก๊าซจะแตกต่างกันไปตามแต่ละภูเขาไฟ

ภูเขาไฟ	ยอดเขา Kilauea	ภูเขา Erta’ Ale	ภูเขา Momotombo
H20	37.1	77.2	97.1
CO2	48.9	11.3	1.44
SO2	11.80	8.34	0.50
H2	0.49	1.39	0.70
CO	1.51	0.44	0.01
H2S	0.04	0.68	0.23
HCL	0.08	0.42	2.89

นอกจากภูเขาไฟจะปล่อยไอน้ำแฝงออกมาเป็นจำนวนมากแล้วมันก็สามารถปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาจำนวนมากได้เช่นกัน แต่ในความเป็นจริงนั้น ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกปล่อยออกมาจากภูเขาไฟระเบิดนั้นเทียบแล้วมีจำนวนน้อยกว่าจากมนุษย์เสียอีก งานวิจัยพบว่ากิจกรรมต่างๆของมนุษย์สร้างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้มากกว่า 130 เท่าจากที่ภูเขาไฟระเบิดปล่อยมา

แต่ภูเขาไฟยังมีประโยชน์อื่น เช่น มันเป็นแหล่งทรัพยากรของก๊าซ S02, HCI, และ HF ที่ใหญ่ที่สุดของโลก

อนุภาคที่ถูกปล่อยออกมาจากภูเขาไฟ

ภูเขาไฟปล่อยทั้งหิน แร่ธาตุ และอนุภาคก๊าซเรือนกระจกไปในอากาศ ซึ่งทั้งหมดนี้เรียกว่า Tephra ชิ้นส่วนที่ใหญ่ที่สุดของ Tephra มีขนาดมากกว่า 64 มิลลิเมตร และมักจะตกลงบนพื้นใกล้ภูเขาไฟ

แต่ในทางกลับกัน อนุภาคเถ้าฝุ่นที่มีขนาดน้อยกว่า 2 มิลลิเมตรจะลอยขึ้นไปในชั้นบรรยากาศระดับสูงและยังสามารถเดินทางได้ไกลหลายร้อยหลายพันไมล์ อนุภาคเหล่านี้มีขนาดเล็กถึง .001 มิลลิเมตรหรือ 1ไมครอนหรือที่เรารู้จักกันในชื่อว่า PM2.5 ที่เป็นอันตรายอย่างมากต่อมนุษย์เพราะว่ามันมีขนาดเล็กมากจนสามารถเข้าไปอยู่ในกระแสเลือดและอวัยวะต่างๆได้

อ่านต่อเพิ่มเติม: เครื่องฟอกอากาศสามารถกำจัดอนุภาคPM2.5 ได้หรือไม่

Tephra ส่วนใหญ่มีขนาดใหญ่กว่า 1 มิลลิเมตรและตกลงสู่พื้นภายใน 30นาทีของการระเบิด แต่อนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่า .01 มิลลิเมตรนั้นสามารถลอยตัวอยู่ในชั้นบรรยากาศได้นานถึง 2-3 ปี

ตัวอย่างเถ้าภูเขาไฟแสดงให้เห็นว่าภูเขาไฟปล่อยอนุภาคขนาดใหญ่และหยาบจำนวนมากกว่าอนุภาคที่ละเอียดกว่า แต่การรวบรวมนี้อาจคำนวณปริมาณอนุภาคที่เล็กกว่าน้อยเกินไปเนื่องจากว่ามันอาจมีบางส่วนที่ยังลอยตัวอยู่ในอากาศ ด้านล่างนี้เป็นกราฟแสดงให้เห็นถึงด้านล่างนี้คือการกระจายขนาดอนุภาคจากภูเขาไฟเอยาฟยาลลาโจกุล(Eyjafjallajökull) ในประเทศไอซ์แลนด์

ภูเขาไฟส่งผลกระทบต่อคุณภาพอากาศอย่างไร

ผลกระทบต่อคุณภาพอากาศหลังเกิดภูเขาไฟอาจมีความแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละการระเบิด ขึ้นอยู่กับปัจจัยการระเบิด เช่น ขนาดหรือแรงระเบิด และแรงลมท้องถิ่น แต่อย่างไรก็ตามภูเขาไฟสามารถทำลายคุณภาพอากาศตามแนวทางดังนี้

ภูเขาไฟเพิ่มระดับความอันตรายของ PM2.5 และ PM10

ระดับความอันตรายของอนุภาคขนาดละเอียดจะเพิ่มขึ้นมากเมื่อใกล้พื้นที่การระเบิดเหตุมาจากเถ้าฝุ่นภูเขาไฟ ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าการระเบิดของภูเขาไฟสามารถเพิ่มระดับอนุภาค PM2.5 และ PM10หรือที่ใหญ่กว่าได้เป็นจำนวนมาก ซึ่งอนุภาคเหล่านี้เป็นอันตรายต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อมอย่างร้ายแรง

การศึกษาแสดงให้เห็นว่าภูเขาไฟส่งผลกระทบต่อระดับ PM10 มากกว่าระดับ PM2.5 ในพื้นที่ใกล้เคียงของการปะทุ เนื่องจากว่า โดยปกติแล้วเถ้าฝุ่นภูเขาไฟมีอัตราส่วนของ PM2.5-PM10 (ประมาณ .23) ซึ่งเมื่อเทียบกับอัตรามลพิษทางอากาศทั่วไปในเมือง (ประมาณ.65) แล้วนั้นมันมีระดับต่ำกว่ามาก ดังที่กล่าวมา โดยทั่วไปแล้วจะเป็นเถ้าภูเขาไฟขนาด PM2.5 ที่มีขนาดเล็กกว่าและสามารถเดินทางได้ไกลมากทำให้ส่งผลกระทบต่อชุมชนที่อยู่ห่างไกลจากการปะทุ

อนุภาคเหล่านี้สามารถเดินทางไปได้ไกลขนาดไหน คำตอบคือ อนุภาคภูเขาไฟ VOG สามารถเดินทางได้ไกลหลายพันไมล์ทั่วโลก เมื่ออ้างอิงจากข้อมูลที่ค้นมา

ตัวอย่างของระดับอนุภาค PM2.5 และ PM10 ที่เพิ่มขึ้นสาเหตุมาจากภูเขาไฟระเบิด

*การปะทุของภูเขาเซนต์เฮเลนในปี 1980 ในสหรัฐอเมริกาทำให้ PM10 มีความเข้มข้นสูงขึ้นเป็นเวลาหลายเดือน โดยมีค่าตั้งแต่ 50–570 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ซึ่งเกินขีดจำกัดที่องค์กรอนามัยโลกWHO แนะนำมาหลายเท่า

การปะทุของภูเขาไฟเอยาฟยาลลาโจกุล( Eyjafjallajökull )ในประเทศไอซ์แลนด์ระหว่างปี 2010 มีความเข้มข้น PM10 เพิ่มขึ้นเป็นมากกว่า 50 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตรนานถึง 25 วันในปีนั้น

มีการบันทึกข้อมูลไว้ว่าระดับ PM2.5 มีจำนวนมากกว่า 165 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตรที่ขอบภูเขาไฟมาซายาในนิการากัว ซึ่งมีปริมาณมากกว่า 16 เท่าของขีดจำกัดประจำปีที่องค์กรอนามัยโลก WHO แนะนำ

ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ทำให้คุณภาพอากาศแย่ได้เกือบเทียบเท่ากับภูเขาไฟระเบิด

ในกรณีที่แรงลมไม่แรงนัก ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ที่ถูกปล่อยออกมาจากภูเขาไฟ Kilauea สามารถสะสมในอากาศนานจนไปถึงระดับที่เกินมาตรฐานด้านสุขภาพของรัฐบาลกลาง เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นมากกว่า 85 ครั้งตั้งแต่ปี 1986 ที่อุทยานแห่งชาติกลุ่มภูเขาไฟฮาวาย ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์มีความอันตรายอย่างมากโดยเฉพาะยิ่งเมื่อมันมีความเข้มข้นสูงซึ่งอาจนำไปสู่การเสียชีวิตได้

ก๊าซซัลเฟอร์ออกไซด์ที่ถูกปล่อยออกมาจากภูเขาไฟสามารถเกิดปฏิกิริยากับแสงอาทิตย์และสร้าง PM 2.5

ก๊าซซัลเฟอร์ออกไซด์ เช่น SO2สามารถสร้างอนุภาคขนาดละเอียดอย่าง PM2.5ได้ ถึงแม้ว่ามันจะอยู่ไกลจากการระเบิด ซึ่งมีสาเหตุมาจากปฏิกิริยาทางเคมี ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ( SO2 ) ถูกปล่อยออกมาจากภูเขาไฟเกิดปฏิกิริยากับแสงอาทิตย์ ก๊าซในชั้นบรรยากาศและละอองในอากาศ และกลายตัวเป็นอนุภาคขนาดเล็ก

ปฏิกิริยาทางเคมีตัวอย่างที่เกิดขึ้นจากก๊าซของภูเขาไฟระเบิด

ยิ่งเถ้าฝุ่นภูเขาไฟเดินทางได้ไกลเท่าไร ฝุ่น PM2.5และอนุภาคอันตรายอื่นๆยิ่งมีเพิ่มเท่านั้น เหตุผลก็เพราะว่า ยิ่งมีก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ค้างอยู่ในอากาศนานเท่าไร โอกาสที่มันจะเกิดปฏิกิริยาและสร้าง PM2.5 ก็ยิ่งมีมากเท่านั้น

การศึกษาค้นคว้าพบว่า 90% ของก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่ถูกปล่อยออกมาจากการระเบิดของภูเขาไฟสามารถเปลี่ยนเป็นอนุภาคขนาดละเอียดได้ภายใน 1 เดือนเลยทีเดียว

ภูเขาไฟก่อให้เกิดฝนกรด

ก๊าซอันตรายที่ถูกปล่อยออกมาจากภูเขาไฟ เช่น SO2, HCl, และHF เมื่อรวมตัวกับละอองน้ำแล้วจะก่อตัวเกิดเป็นฝนกรดซึ่งเป็นอันตรายต่อพืช

การระเบิดของภูเขาไฟ Turrialba ที่ประเทศคอสตาริกาในปี 2014 ก่อให้เกิดฝนกรดเป็นจำนวนมากและยังส่งผลกระทบอย่างหนักกับพื้นที่บริเวณรอบและอุตสาหกรรมการเกษตรซึ่งประเมินความเสียหายได้ประมาณ 65 เอเคอร์ของพื้นที่บริเวณเกษตรกรรม

อ่านต่อเพิ่มเติม: ภูเขาไฟเป็นอันตรายต่อสุขภาพคุณอย่างไร