内容
- 什么是火山灰？
- 火山灰的性质
- 火山灰喷发和火山灰柱
- 灰羽，灰烬和灰田
- 火山灰的影响
- 对人类健康的影响：
- 对农业的影响：
- 对建筑物的影响：
- 对设备的影响：
- 对通讯的影响：
- 对发电设施的影响：
- 对地面运输的影响：
- 对航空运输的影响：
- 对供水系统的影响：
- 对废水系统的影响：
- 火山灰规划
火山灰羽 来自克利夫兰火山，位于阿拉斯加附近阿留申群岛链中的楚加纳达克岛。 NASA图片由国际空间站的飞行工程师Jeff Williams拍摄。更大的图像。
什么是火山灰？
火山灰由火山喷发吹入空中的火成岩材料的粉末大小到沙子大小的颗粒组成。该术语用于物料在空中，跌落到地面后，有时甚至在被石化成岩石后的物料。术语“火山灰”和“火山灰”均用于相同的材料。但是，“火山灰”更适合用于粉状物料。
火山灰 从圣海伦斯火山喷发，1980年。 USGS图片，D.E。 Wieprecht。更大的图像。
火山灰颗粒 用扫描电子显微镜观察。 USGS图片，由A.M.萨娜·沃西基（Sarna-Wojcicki）。更大的图像。
火山灰的性质
乍一看，火山灰看起来像一种柔软，无害的粉末。取而代之的是，火山灰是一种岩石材料，其莫氏硬度等级约为5+。它由不规则形状的颗粒组成，具有锋利的锯齿状边缘（请参见微观视图）。结合高硬度和不规则的颗粒形状，火山灰可以成为磨料。这使这些微小的颗粒具有损坏飞机窗，刺激眼睛，在与之接触的设备运动部件上引起异常磨损的能力，并导致以下“火山灰的影响”部分中讨论的许多其他问题。
火山灰颗粒的尺寸很小，并具有带有许多空腔的水泡结构。这使它们对于岩石材料的密度相对较低。这种低密度，再加上非常小的粒径，使得火山灰可以通过喷发而被带入大气层，并被风带走很长的距离。火山灰可能会在喷发火山距离很远的地方造成问题。
火山灰颗粒不溶于水。当它们变湿时，它们会形成淤浆或泥浆，使高速公路和跑道变得光滑。湿火山灰可以干燥成固体，类似混凝土的团块。这样，当雨水同时落灰时，它就可以堵塞下水道并粘在露天的动物皮毛中。
火山灰柱： 1980年5月18日，圣海伦斯山的喷发柱。这种爆炸性释放产生了上升的提夫拉，火山气体和夹带空气的热柱，在不到十分钟的时间内上升到22公里的高度。盛行的狂风以每小时约100公里的速度将灰烬带到东方。在不到四个小时的时间内，火山灰就落在了约400公里外的斯波坎市上，两周后，火山喷发的云团又将地球包围了。 USGS图片，作者：A。Post。
火山灰喷发和火山灰柱
一些岩浆在非常高的压力下含有大量的溶解气体。当发生喷发时，这些气体上的约束压力突然释放，它们迅速膨胀，从火山喷口涌出，并携带少量岩浆。岩浆室附近的地下水可以闪蒸为蒸汽，结果相同。这些是一些火山喷发产生的灰烬颗粒的来源。从通风孔涌出的大量热气，逸出，膨胀的气体可以将灰烬和热气喷发到大气中。
随附的图像显示了1980年5月圣海伦斯火山喷发产生的部分烟灰柱。在那次喷发中，热的火山气体向大气中的爆炸性释放导致了不断上升的提菲拉柱，火山气体和夹带的空气在不到十分钟的时间内升至22公里的高度。然后，盛行的狂风以每小时约100公里的速度将灰烬带到东方。在不到四个小时的时间里，灰烬从距离喷口约400公里的斯波坎市上坠落。两周后，喷发产生的尘埃被带到了地球周围。
圣海伦火山的喷发在大小和强度上都非常出色。此页顶部的图像中显示了更典型的灰烬释放。在该图像中，位于阿拉斯加阿留申群岛链中楚金纳达克岛上的克利夫兰火山释放出一条小的烟灰羽，该烟羽在几分钟之内从火山上脱离并被风吹走。
火山灰沉降图： 该地图显示了自1980年5月18日圣海伦斯火山喷发以来火山灰尘在美国的地理分布。 USGS图片。较大的地图。
灰分厚度： 火山附近的灰烬沉积物通常是厚而粗的。但是，在远处，沉积物变得越来越稀。
烟灰羽： 来自智利南部柴腾火山的一长串灰烬吹遍了整个非洲大陆。更大的图像。
灰羽，灰烬和灰田
一旦火山灰将火山灰释放到空气中，风将使其移动。这种运动与空气湍流一起，将悬浮的灰分分布到广阔的区域。这些被风吹动的灰云称为灰羽。下图显示了2008年5月3日智利南部柴腾火山喷发产生的烟灰羽。该烟羽始于智利，横穿阿根廷，延伸至大西洋数百公里，并随其传播。
随着烟灰羽从火山喷口中移出，它不再具有逃逸气体的涌流来支撑它。无载体的灰烬颗粒开始脱落。最大的灰烬颗粒首先脱落，而较小的灰烬保持悬浮时间更长。这会在烟灰柱下方的地面上产生灰烬沉淀。这些灰烬沉积物通常在通风口附近最厚，而随着距离变薄。本页显示了一张地图，该地图显示了1980年5月18日圣海伦斯火山喷发后的灰分分布。
灰场是地理区域，在该地理区域中，烟灰柱的尘土覆盖了地面。下图显示了从2008年5月起智利南部柴腾火山以东的一片灰场。可以清楚地看到灰白色的地被植物。
灰场： 从2008年5月起在柴恩火山以东的灰田。
火山灰的影响
火山灰对人员，财产，机械，社区和环境均造成多种危害。其中一些详细说明如下。
对人类健康的影响：
落灰后暴露于飞灰或生活在多尘环境中的人们可能会遇到许多问题。呼吸系统疾病包括鼻子和喉咙刺激，咳嗽，支气管炎样疾病以及呼吸不适。可以通过使用高效防尘口罩来减少这些污染物，但是如果可能的话，应避免将其暴露在烟灰中。
如果灰分中含有大量的二氧化硅，则长期问题可能包括发展为“矽肺病”。美国国家职业安全与健康研究所为接触火山灰的人推荐特殊类型的口罩。任何已经患有支气管炎，肺气肿或哮喘等问题的人都应避免接触。
干燥的火山灰会粘在湿润的人眼上，细小的灰烬颗粒会迅速引起眼睛刺激。这个问题在戴隐形眼镜的人中最为严重。据报在烟尘暴发地区的人有些皮肤刺激；但是，病例数及其严重性较低。
Novarupta灰烬： 用彩色轮廓线显示的Novarupta火山周围景观的卫星图像，其灰烬轮廓和1912年爆发的火山碎屑流区。 J. Allen（NASA）使用来自马里兰大学全球土地覆盖设施的数据制作的卫星图像。 B. Cole绘制的地图，。更大的图像。
对农业的影响：
牲畜遭受与上述人类相同的眼睛和呼吸问题。如果灰烬掩盖了它们的食物来源，以放牧为食的动物可能无法进食。那些以灰烬覆盖的食物为食的人经常患有多种疾病。灰烬地区的农民可能需要为动物提供补充饲料，将其撤离或将其送往早期屠宰。
通常只有几毫米的灰烬不会对牧场和农作物造成严重破坏。但是，较厚的灰烬堆积会损坏或杀死植物和牧场。大量的积累会杀死小植物并阻止氧气和水进入，从而破坏土壤。这可能会导致无菌的土壤状况。
火山灰的破坏： 建筑物因潮湿的灰烬而损坏。 USGS图片。更大的图像。
火山灰： USGS视频解释了火山灰对空中交通的影响。
对建筑物的影响：
干灰的重量约为新雪密度的十倍。建筑物屋顶上厚厚的灰烬会使建筑物超载，并使其坍塌（见图）。大多数建筑物的设计都不支持这种额外的重量。
大量灰烬堆积后，优先工作之一就是清除建筑物屋顶上的灰烬。如果在去除灰烬之前落下雨水，它可能会被灰烬吸收并增加重量。湿灰的密度是新鲜雪的二十倍。
火山灰会填满建筑物的排水沟并堵塞落水管。单独的灰烬可能非常重，如果被雨水弄湿，其重量通常会拉出房屋的排水沟。灰分与水混合会腐蚀金属屋面材料。湿灰也是一种导体，当其聚集在建筑物的外部电气元件周围时，会导致严重的人身伤害或财产损失。
如果空调器和空气处理系统的过滤器堵塞或通风孔被火山灰覆盖，则可能会导致故障或损坏。如果设备间的运动性灰烬进入设备之间，则会很快磨损它们。
对设备的影响：
细灰和灰尘会渗入建筑物，并引起设备问题。灰烬会在电动机的运动部件上产生异常磨损。真空吸尘器，熔炉和计算机系统特别容易受到攻击，因为它们会处理大量空气。
火山灰造成的黑暗： 空气中的灰烬会阻挡阳光，并在白天中间使灰羽下面的区域变暗。 Soufriere Hills火山，从1997年的图象。USGS图象。更大的图像。
对通讯的影响：
火山灰中的电荷会干扰通过空气传播的无线电波和其他广播。无线电，电话和GPS设备可能无法在附近爆发火山的情况下发送或接收信号。烟灰还会破坏物理设施，例如电线，铁塔，建筑物和支持通信所需的设备。
对发电设施的影响：
火山灰会导致发电设备关闭。这些设施有时会关闭，以免灰烬损坏。它们可以一直保持下去，直到灰烬被清除。这样可以保护重要设备免于故障，但会中断数百万人的电源服务。
汽车上的火山灰 1991年皮纳图博火山爆发后，在菲律宾的克拉克空军基地飞行。该停车场位于火山喷发以东约25公里处，接收了约9厘米的火山灰。 USGS图片由R.P. Hoblitt提供。更大的图像。
对地面运输的影响：
对运输的最初影响是可见度的限制。灰烬充满空气并阻挡阳光。白天可能像夜晚一样漆黑。烟灰还覆盖道路标记。只有一毫米的灰烬会遮盖高速公路的中心和基线。
另一个影响是对汽车的影响。它们处理大量的空气，其中将包含火山灰和火山灰。最初会被空气过滤器捕获，但很快就会不堪重负。然后，磨料粉尘进入发动机，从而损坏精心加工的零件并堵塞微小的开口。
火山灰堆积在汽车的挡风玻璃上，因此需要使用刮水器。如果使用刮水器，则挡风玻璃和刮水器之间的灰烬会划伤车窗，有时会产生无法透过的磨砂表面。
覆盖道路的火山灰和灰尘会导致牵引力下降。如果道路变湿，干灰变成非常滑的泥土。必须铲平道路和街道，好像未融化的雪已经下了雪。
菲律宾的Ashfall层： A）在桑巴莱斯圣纳尔西索北部的圣托马斯河大桥上的路段；通风口西南西南32公里。 A层是8毫米的沙灰。 B层是4毫米的大部分为细灰。请注意，C层的法向平整度较弱，并且沉积物表面散布着粗糙的碎屑。
B）火山口西南方10.5公里处的马雷拉河沿未经改善的道路上的Tephra瀑布沉积物。 A层，约4厘米厚，由粗灰和细石块组成。 B层由几层薄薄的灰组成； C层厚33厘米，是迄今尚未发现的浮石降落沉积的最厚部分。总体上注意正常的分级，但左上角有2厘米的浮石革质。 D层由两块3至4厘米厚的细灰床组成，并由经过水处理的粉煤灰床隔开。
C）Tephra沉积在古曼河北侧通风口东南约9公里处的未经改善的道路上。 B层厚23厘米，由许多渐变灰床组成； C层厚31厘米，下部有两个区域，上面有少量细粉尘涂层。
D）帕西格河峡谷入口以东约15公里处的一段。 B层厚10厘米，C层厚约18厘米；请注意，由于增加了内聚力，因此富含灰分的区域突出了。 USGS图片，作者：W.E。斯科特和J.J.重大的。更大的图像。
对航空运输的影响：
现代喷气发动机处理大量的空气。他们将空气吸入发动机的前部并从后部排出。如果将火山灰引入喷气发动机，则可以将其加热到高于其熔化温度的温度。灰烬会在发动机中融化，而柔软的粘性产品会粘附在发动机内部。这限制了通过发动机的气流并增加了飞机的重量。
火山灰已导致几架飞机的发动机故障。幸运的是，飞行员能够用剩下的发动机安全着陆。如今，监测火山的喷发迹象，然后将飞机绕到可能含有机载灰烬的区域。
悬浮在空中的火山灰会对以每小时几百公里的速度飞过它的飞机产生磨蚀作用。在这些速度下，撞击挡风玻璃的灰尘颗粒会将表面喷砂成磨砂面，使飞行员的视线变得模糊。喷砂还可以去除机头和机翼和导航设备前缘上的油漆和坑金属。
在机场，跑道遇到的问题与道路上遇到的问题相同。跑道上的标记可用灰烬覆盖。飞机着陆和起飞时可能会失去牵引力。并且，在操作恢复正常之前必须清除灰烬。
国际民航组织认识到有必要让飞行员和空中交通管制员了解火山危害。为此，他们与政府机构合作建立了几个火山灰咨询中心。这些中心监视火山活动，并报告其监视区内的烟灰柱。
火山灰： USGS视频解释了火山灰对空中交通的影响。
对供水系统的影响：
供水系统会受到灰尘的影响。如果社区使用开放水源，例如河流，水库或湖泊，则落灰将成为水中的悬浮物，使用前必须将其过滤掉。用悬浮的磨灰处理水可能会损坏泵和过滤设备。
灰分还可能导致水化学性质的暂时变化。与水接触的灰分会降低pH值，并增加从灰分物质中浸出的离子的浓度。这些包括：Cl，SO4，Na，Ca，K，Mg，F等。
对废水系统的影响：
落在城市街道上的灰烬将立即进入雨水管道系统。如果处理了含灰分的污水，则悬浮的灰分可能会使设备和过滤器过载，并损坏泵和阀门。这也成为处置问题。灰渣或泥浆可以硬化成类似于混凝土的材料。
火山灰规划
火山附近或顺风的社区可能会产生火山灰爆发，应考虑火山灰的潜在影响，并计划应对方法，并将其影响最小化。比起面对一个巨大的问题而不加警告，更容易接受有关问题的教育并提前采取行动。