一、火山喷发的概述概述 火山喷发（火山喷发（volcanic volcanic eruptioneruption）是一种奇特的）是一种奇特的地质现象，是地壳运动的地质现象，是地壳运动的一种表现形式，也是地球一种表现形式，也是地球内部热能在地表的一种最内部热能在地表的一种最强烈的显示。是岩浆等喷强烈的显示。是岩浆等喷出物在短时间内从火山口出物在短时间内从火山口向地表的释放。由于岩浆向地表的释放。由于岩浆中含大量挥发分，加之上中含大量挥发分，加之上覆岩层的围压，使这些挥覆岩层的围压，使这些挥发分溶解在岩浆中无法溢发分溶解在岩浆中无法溢出，当岩浆上升靠近地表出，当岩浆上升靠近地表时，压力减小，挥发分急时，压力减小，挥发分急剧被释放出来，于是形成剧被释放出来，于是形成火山喷发。火山喷发。二、喷发过程的危害物 火山爆发时喷出的大量火山灰和火山气体，对气候造成极火山爆发时喷出的大量火山灰和火山气体，对气候造成极大的影响。因为在这种情况下，昏暗的白昼和狂风暴雨，大的影响。因为在这种情况下，昏暗的白昼和狂风暴雨，甚至泥浆雨都会困扰当地居民长达数月之久。火山灰和火甚至泥浆雨都会困扰当地居民长达数月之久。火山灰和火山气体被喷到高空中去，它们就会随风散布到很远的地方。山气体被喷到高空中去，它们就会随风散布到很远的地方。这些火山物质会遮住阳光，导致气温下降。火山爆发喷出这些火山物质会遮住阳光，导致气温下降。火山爆发喷出的大量火山灰和暴雨结合形成泥石流能冲毁道路、桥梁，的大量火山灰和暴雨结合形成泥石流能冲毁道路、桥梁，淹没附近的乡村和城市使得无数人无家可归。淹没附近的乡村和城市使得无数人无家可归。 泥土、岩泥土、岩石碎屑形成的泥浆可像洪水一般淹没了整座城市。石碎屑形成的泥浆可像洪水一般淹没了整座城市。 通常而言会产生：大量的火山灰、火山气体等其它物通常而言会产生：大量的火山灰、火山气体等其它物质。这些物对我们的环境产生相当的影响。质。这些物对我们的环境产生相当的影响。三、火山灰一、一、定义定义：就是细微的火山碎屑物。由岩石、矿物、火山玻：就是细微的火山碎屑物。由岩石、矿物、火山玻璃碎片组成，直径小于璃碎片组成，直径小于2 2毫米，还有人将其中极细微的火毫米，还有人将其中极细微的火山灰划分出来称为火山尘。在火山的固态及液态喷出物中，山灰划分出来称为火山尘。在火山的固态及液态喷出物中，火山灰的量最多，分布最广，它们常呈深灰、黄、白等色，火山灰的量最多，分布最广，它们常呈深灰、黄、白等色，堆积压紧后成为凝灰岩。火山爆发时，岩石或岩浆被粉碎堆积压紧后成为凝灰岩。火山爆发时，岩石或岩浆被粉碎成细小颗粒，从而形成火山灰。火山灰不同于烟灰，它坚成细小颗粒，从而形成火山灰。火山灰不同于烟灰，它坚硬、不溶于水。硬、不溶于水。二、危害二、危害：火山爆发时炽热的火山灰随气流快速的上升，将：火山爆发时炽热的火山灰随气流快速的上升，将对飞行安全造成威胁。大规模的火山喷发所产生的火山灰对飞行安全造成威胁。大规模的火山喷发所产生的火山灰可在平流层长期驻留，从而对地球气候产生严重影响。火可在平流层长期驻留，从而对地球气候产生严重影响。火山灰也会对人、畜的呼吸系统产生不良影响。火山灰的下山灰也会对人、畜的呼吸系统产生不良影响。火山灰的下落也会给人们带来伤害。落也会给人们带来伤害。 如在如在19911991年皮纳图博火山年皮纳图博火山喷发时，台风和雨使又湿喷发时，台风和雨使又湿又重的火山灰降落到人口又重的火山灰降落到人口稠密的地区，约稠密的地区，约200200人死人死在压塌的屋顶下。在压塌的屋顶下。 由此我们可以知道其危害由此我们可以知道其危害性。性。三、三、火山灰中的颗粒物火山灰中的颗粒物 其中的颗粒物的影响也很大的。颗粒物的直径越小，进入呼其中的颗粒物的影响也很大的。颗粒物的直径越小，进入呼吸道的部位越深。吸道的部位越深。1010微米直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，微米直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，5 5微米直径的可进入呼吸道的深部，微米直径的可进入呼吸道的深部，2 2微米以下的可微米以下的可100%100%深入深入到细支气管和肺泡。到细支气管和肺泡。 可吸入颗粒物（可吸入颗粒物（PM10PM10）在环境空气中持续的时间很长，对人）在环境空气中持续的时间很长，对人体健康和大气能见度影响都很大。一些颗粒物来自污染源的体健康和大气能见度影响都很大。一些颗粒物来自污染源的直接排放，比如烟囱与车辆。另一些则是由环境空气中硫氧直接排放，比如烟囱与车辆。另一些则是由环境空气中硫氧化物、氮氧化物、挥发性有机化合物及其它化合物互相作用化物、氮氧化物、挥发性有机化合物及其它化合物互相作用形成的细小颗粒物，它们的化学和物理组成依地点、气候、形成的细小颗粒物，它们的化学和物理组成依地点、气候、一年中的季节不同而变化很大。可吸入颗粒物通常来自在未一年中的季节不同而变化很大。可吸入颗粒物通常来自在未铺沥青、水泥的路面上行使的机动车、材料的破碎碾磨处理铺沥青、水泥的路面上行使的机动车、材料的破碎碾磨处理过程以及被风扬起的尘土。过程以及被风扬起的尘土。 可吸入颗粒物被人吸入后，会累积在呼吸系统中，引发许多可吸入颗粒物被人吸入后，会累积在呼吸系统中，引发许多疾病。对粗颗粒物的暴露可侵害呼吸系统，诱发哮喘病。细疾病。对粗颗粒物的暴露可侵害呼吸系统，诱发哮喘病。细颗粒物可能引发心脏病、肺病、呼吸道疾病，降低肺功能等。颗粒物可能引发心脏病、肺病、呼吸道疾病，降低肺功能等。因此，对于老人、儿童和已患心肺病者等敏感人群，风险是因此，对于老人、儿童和已患心肺病者等敏感人群，风险是较大的。另外，环境空气中的颗粒物还是降低能见度的主要较大的。另外，环境空气中的颗粒物还是降低能见度的主要原因，并会损坏建筑物表面。原因，并会损坏建筑物表面。四、防护措施四、防护措施 通常使用防尘口罩。其主要防阻对象是颗粒物。通常使用防尘口罩。其主要防阻对象是颗粒物。“ “尘尘” ”的概念比较狭窄，尘属于颗粒物这个大的的概念比较狭窄，尘属于颗粒物这个大的概念，包括粉尘（机械破碎产生）、雾（液态的）概念，包括粉尘（机械破碎产生）、雾（液态的）、烟（燃烧等产生）和微生物，也称气溶胶。能、烟（燃烧等产生）和微生物，也称气溶胶。能够进入人体肺脏深部的颗粒非常微小，粒径通常够进入人体肺脏深部的颗粒非常微小，粒径通常在在7m7m以下，称作呼吸性粉尘，对健康危害大，以下，称作呼吸性粉尘，对健康危害大，是导致各类尘肺病的元凶。所以，防尘口罩通过是导致各类尘肺病的元凶。所以，防尘口罩通过覆盖人的口、鼻及下巴部分，形成一个和脸密封覆盖人的口、鼻及下巴部分，形成一个和脸密封的空间，靠人吸气迫使污染空气经过过滤。口罩的空间，靠人吸气迫使污染空气经过过滤。口罩本体通常用防颗粒物的过滤材料制成，靠头带或本体通常用防颗粒物的过滤材料制成，靠头带或耳带固定，人脸鼻处的密封通常借助金属鼻夹帮耳带固定，人脸鼻处的密封通常借助金属鼻夹帮助塑造，但也有依靠其他方法实现的，有些还在助塑造，但也有依靠其他方法实现的，有些还在口罩内鼻夹部位增加密封垫。由于口罩没有可以口罩内鼻夹部位增加密封垫。由于口罩没有可以更换的部件，所以失效后需要整体废弃，也称随更换的部件，所以失效后需要整体废弃，也称随弃式面罩，或免保养口罩。弃式面罩，或免保养口罩。（1）建筑材料混凝土用天然轻质骨料。如外墙板、楼板、屋面板；屋面保温层、隔热层；小型 空心砌块；耐热混凝土；水泥活性混合材料；配制无熟料水泥；建筑物饰面材科；隔音保温材料。（2）化学工业磨粉作过滤剂、干燥剂和催化剂、石油化工中的分子筛储酶载体。塑料填料工业。光学玻璃高级磨料、塑料抛光剂、橡胶填料、硬塑料填料、牙膏、肥皂及其他日用化工品填料。（3）其他杀虫剂载体、肥料控制剂。（4）其他国家火山灰的用途建材、研磨业、填料、日用化工、石油化工、保温隔热材料（5）矿产及矿石类型：由于火山喷发温度和压力不同，其矿物组成和成分有很大差别，按其组成可将浮石矿床分为玄武岩质、流纹岩质、安山岩质、粗面岩质矿床。我国浮石资源十分丰富北起黑龙江、南至海南岛的火山分布区都有浮石矿产分布，以北方地区为多，质量较好，喷发年代较新。我国浮石资源以玄武岩质浮石为主，流纹岩质浮石仅见长白山地区、安山质岩石较为少见，仅长白山天池有所发现。 五、火山灰用途五、火山灰用途四、火山气体 一、定义：一、定义： 火山气体是由于火山作用而从岩浆中分离出来的挥发物质火山气体是由于火山作用而从岩浆中分离出来的挥发物质的总称。火山气体在火山喷发和喷发前后大量产生。随火的总称。火山气体在火山喷发和喷发前后大量产生。随火山活动的强弱，火山气体的温度有高有低。高于当地水的山活动的强弱，火山气体的温度有高有低。高于当地水的沸点时，气体中的水蒸汽含量最多，低于当地水的沸点时沸点时，气体中的水蒸汽含量最多，低于当地水的沸点时气体中以二氧化碳为主。火山气体中还有一部分是固体矿气体中以二氧化碳为主。火山气体中还有一部分是固体矿物的蒸气，它们到达地面后常在喷口附近凝结，形成硫黄、物的蒸气，它们到达地面后常在喷口附近凝结，形成硫黄、砂等矿物。砂等矿物。二、主要成分二、主要成分 火山喷发时放出的各种气体。其主要成分有水蒸气、含硫火山喷发时放出的各种气体。其主要成分有水蒸气、含硫化合物和二氧化碳。其中硫化氢和二氧化硫气体进入大气化合物和二氧化碳。其中硫化氢和二氧化硫气体进入大气后往往转化成气溶胶，它们一般聚集在三个高度的大气层后往往转化成气溶胶，它们一般聚集在三个高度的大气层中，即中，即7-15km7-15km、20-27km20-27km和和45-50km45-50km；相应于对流层的上部、；相应于对流层的上部、平流层的下部及上部的范围内。这是自然界硫氧化合物的平流层的下部及上部的范围内。这是自然界硫氧化合物的主要来源之一。主要来源之一。 三、三、含硫化合物含硫化合物 （1 1）其中主要含有二氧化硫）其中主要含有二氧化硫 SOSO2 2 被人体吸入呼吸道后，因易溶于水，故大部分被阻滞被人体吸入呼吸道后，因易溶于水，故大部分被阻滞在上呼吸道。在湿润的粘膜上生成具有腐蚀性的亚硫酸，在上呼吸道。在湿润的粘膜上生成具有腐蚀性的亚硫酸，一部分进而氧化为硫酸，使刺激作用增强，如果人体每天一部分进而氧化为硫酸，使刺激作用增强，如果人体每天吸入浓度为吸入浓度为100 ppm100 ppm的的SOSO2 2,8 h ,8 h 后支气管和肺部将出现明后支气管和肺部将出现明显的刺激症状，使肺组织受到伤害。有色金属冶炼过程中显的刺激症状，使肺组织受到伤害。有色金属冶炼过程中不但产生不但产生SOSO2 2 气体，还会产生大量的粉尘。气体，还会产生大量的粉尘。 SOSO2 2和粉尘的和粉尘的联合作用，对产业工人的身体健康造成了重大的损害。因联合作用，对产业工人的身体健康造成了重大的损害。因为为SOSO2 2 随飘尘气溶胶微粒进入人体肺部深层，毒性将增加随飘尘气溶胶微粒进入人体肺部深层，毒性将增加3 34 4 倍，导致肺泡壁纤维增生。如果增生范围波及广泛，倍，导致肺泡壁纤维增生。如果增生范围波及广泛，形成肺纤维性变，发展下去可使肺纤维断裂形成肺气肿。形成肺纤维性变，发展下去可使肺纤维断裂形成肺气肿。 二氧化硫还具有促癌性。动物试验结果表明二氧化硫还具有促癌性。动物试验结果表明10mg/m10mg/m3 3 的的SOSO2 2 可以加强苯并可以加强苯并(a) (a) 芘致癌作用，这种联合作用的结芘致癌作用，这种联合作用的结果，使癌症发病率高于单致癌因子的发病率。果，使癌症发病率高于单致癌因子的发病率。 (2)(2)羰基硫化物羰基硫化物 火山喷发气体中的羰基硫化物可以通过反应生成链状肽，火山喷发气体中的羰基硫化物可以通过反应生成链状肽，进而产生蛋白质。专家据此认为，羰基硫化物可能是地球进而产生蛋白质。专家据此认为，羰基硫化物可能是地球上生命的起源。上生命的起源。 据美国最新一期据美国最新一期科学科学杂志报道，来自加利福尼亚州斯杂志报道，来自加利福尼亚州斯克里普斯研究所的专家对火山的喷发物羰基硫化物进行了克里普斯研究所的专家对火山的喷发物羰基硫化物进行了深入研究。结果发现，在室温下，羰基硫化物和氨基酸能深入研究。结果发现，在室温下，羰基硫化物和氨基酸能很快进行化学反应，生成链状的肽。链状的肽则进一步编很快进行化学反应，生成链状的肽。链状的肽则进一步编织产生蛋白质。织产生蛋白质。 研究人员说，羰基硫化物是一种非常重要的化合物。它通研究人员说，羰基硫化物是一种非常重要的化合物。它通过反应生成链状肽时，速度快而有效，因此具有创造最初过反应生成链状肽时，速度快而有效，因此具有创造最初有机生物分子的可能。同时据推测，地球生命诞生初期，有机生物分子的可能。同时据推测，地球生命诞生初期，火山附近的水域可以为上述反应提供便利条件。火山附近的水域可以为上述反应提供便利条件。 研究人员指出，现在火山喷出的气体中大约研究人员指出，现在火山喷出的气体中大约0.1%0.1%的物质是的物质是羰基硫化物。但还不能明确生命起源之前羰基硫化物在火羰基硫化物。但还不能明确生命起源之前羰基硫化物在火山喷发气体中所占比例。但这一发现将促使科学家继续把山喷发气体中所占比例。但这一发现将促使科学家继续把火山作为孕育地球生命摇篮的研究对象。火山作为孕育地球生命摇篮的研究对象。(3)(3)对大气的影响对大气的影响 对于小规模的火山爆发，火山灰的烟羽通对于小规模的火山爆发，火山灰的烟羽通常限于对流层内（从地面延伸到约常限于对流层内（从地面延伸到约10-1610-16公里高空的一层大气，其高度取决于纬度）公里高空的一层大气，其高度取决于纬度）。对区域天气的直接影响包括低能见度和。对区域天气的直接影响包括低能见度和昼夜温差减少。由于大部分喷射到对流层昼夜温差减少。由于大部分喷射到对流层的火山灰和气体都会在数周内被雨水冲洗的火山灰和气体都会在数周内被雨水冲洗并沉积至地表并沉积至地表(a)(a)，它对全球天气和长期，它对全球天气和长期气候的影响不大。气候的影响不大。 强烈的火山爆发则能够将以二氧化硫为主强烈的火山爆发则能够将以二氧化硫为主的含硫气体喷发到平流层的含硫气体喷发到平流层( (从对流层顶部从对流层顶部延伸到离地面约延伸到离地面约 5050公里高空的气层）。公里高空的气层）。二氧化硫会在阳光下与水分子发生反应，二氧化硫会在阳光下与水分子发生反应，形成硫酸气溶胶（微小硫酸颗粒）。平流形成硫酸气溶胶（微小硫酸颗粒）。平流层内的强风会在随后数星期将气溶胶扩散层内的强风会在随后数星期将气溶胶扩散到整个半球，甚至散布全球（取决于火山到整个半球，甚至散布全球（取决于火山的纬度）。这层气溶胶能在稳定的平流层的纬度）。这层气溶胶能在稳定的平流层中逗留多年，减少太阳光到达下面的对流中逗留多年，减少太阳光到达下面的对流层，引致对流层冷却（层，引致对流层冷却（b b）。这种冷却效）。这种冷却效应在热带和处于夏季的半球更为显著。虽应在热带和处于夏季的半球更为显著。虽然从全球平均的角度来看，在平流层的火然从全球平均的角度来看，在平流层的火山气溶胶可造成地面冷却，但它对北半球山气溶胶可造成地面冷却，但它对北半球冬季的影响是间接而且复杂的。简单来说，冬季的影响是间接而且复杂的。简单来说，与火山爆发相关的北半球大气环流变化，与火山爆发相关的北半球大气环流变化，有利于北极涛动出现正位相，为北半球部有利于北极涛动出现正位相，为北半球部分地区，包括欧亚大陆北部和北美部分地分地区，包括欧亚大陆北部和北美部分地区等带来暖冬。区等带来暖冬。四、二氧化碳四、二氧化碳 （1 1）在在19911991年年6 6月菲律宾皮纳图博火月菲律宾皮纳图博火山的爆发，是大型火山爆发令到全球山的爆发，是大型火山爆发令到全球平均温度下降的其中一个例子。该火平均温度下降的其中一个例子。该火山爆发的火山灰烟羽高达约山爆发的火山灰烟羽高达约3434公里。公里。它的火山灰和气溶胶在随后的它的火山灰和气溶胶在随后的1818个月个月令全球平均气温降低了约令全球平均气温降低了约0.50.5。全。全球平均温度要过了几年后才回到火山球平均温度要过了几年后才回到火山爆发之前的水平（如图）。其他过去爆发之前的水平（如图）。其他过去的主要火山爆发事件显示，与增强温的主要火山爆发事件显示，与增强温室效应造成的长期气候变暖趋势相比，室效应造成的长期气候变暖趋势相比，个别火山爆发对全球气候的冷却效应个别火山爆发对全球气候的冷却效应通常是短暂的。通常是短暂的。 由火山爆发释放到大气中的二氧化碳，由火山爆发释放到大气中的二氧化碳，也是造成的古气候变化的其中一个自也是造成的古气候变化的其中一个自然因素。然而，各项研究显示在过去然因素。然而，各项研究显示在过去一个世纪每年由人类活动排放二氧化一个世纪每年由人类活动排放二氧化碳的重量，远远超过由陆地和海底火碳的重量，远远超过由陆地和海底火山所释放的总和。在山所释放的总和。在20102010年由人类活年由人类活动引起的二氧化碳排放量估计约为动引起的二氧化碳排放量估计约为 350350亿吨，是全球火山估计二氧化碳亿吨，是全球火山估计二氧化碳排放量（约每年排放量（约每年2.62.6亿吨）的亿吨）的100100倍以倍以上。上。全球平均表面温度距平全球平均表面温度距平( (相对于相对于 19011901至至19501950年期间年期间) )的时间序列。黑线为观察值，的时间序列。黑线为观察值，(a)(a)为气候模式考虑了人为和自然因素的模拟结果（红线），而（为气候模式考虑了人为和自然因素的模拟结果（红线），而（b b）为气候模式）为气候模式只考虑自然因素的模拟结果（蓝线）。垂直灰线表示主要火山爆发的时间。粗线只考虑自然因素的模拟结果（蓝线）。垂直灰线表示主要火山爆发的时间。粗线代表模式的集合平均，而幼线显示个别模式的结果。代表模式的集合平均，而幼线显示个别模式的结果。 （2 2）火山爆发对全球气候影响的研究）火山爆发对全球气候影响的研究二氧化碳在室外是全球暖化的元凶之一，在室内对人体健康影响及行车安二氧化碳在室外是全球暖化的元凶之一，在室内对人体健康影响及行车安全顾虑更是不容忽视的主因之一。生活当中二氧化碳是人类无时无刻全顾虑更是不容忽视的主因之一。生活当中二氧化碳是人类无时无刻 在制在制造却经常被忽略的气体，最近二三十年大众生活型态的改变，尤其现代造却经常被忽略的气体，最近二三十年大众生活型态的改变，尤其现代人害怕噪音再加上户外空气质量不佳，人们为求隔绝噪音并享受居住空间人害怕噪音再加上户外空气质量不佳，人们为求隔绝噪音并享受居住空间或办公室空间或办公室空间 空调系统带来的舒适便利，长时间将室内窗户密闭以致于室空调系统带来的舒适便利，长时间将室内窗户密闭以致于室内二氧化碳浓度含量远高于室外平均值，更有医学报导在冷气房内睡觉连内二氧化碳浓度含量远高于室外平均值，更有医学报导在冷气房内睡觉连续八小时，由于空气有适足对流续八小时，由于空气有适足对流 有助尘螨滋生，早上会出现鼻塞、皮肤红有助尘螨滋生，早上会出现鼻塞、皮肤红痒等病态建筑物症候群痒等病态建筑物症候群(Sick Building Syndrome)(Sick Building Syndrome)的症状。的症状。 二氧化碳浓度含量会影响人类的生活作息，整理出二氧化碳浓度含量与人二氧化碳浓度含量会影响人类的生活作息，整理出二氧化碳浓度含量与人体生理反应如下：体生理反应如下： 350350450ppm450ppm：同一般室外环境：同一般室外环境 3503501000ppm1000ppm：空气清新，呼吸顺畅：空气清新，呼吸顺畅 100010002000ppm2000ppm：感觉空气浑浊，并开始觉得昏昏欲睡：感觉空气浑浊，并开始觉得昏昏欲睡 200020005000ppm5000ppm：感觉头痛、嗜睡、呆滞、注意力无法集中、心跳加速、：感觉头痛、嗜睡、呆滞、注意力无法集中、心跳加速、 轻度恶心轻度恶心 大于大于5000ppm5000ppm：可能导致严重缺氧，造成永久性脑损伤、昏迷、甚至死亡：可能导致严重缺氧，造成永久性脑损伤、昏迷、甚至死亡（3）含量多少对人体的影响 总的来说，火山的喷总的来说，火山的喷发对大气环境既有利发对大气环境既有利又有弊。又有弊。 我们应做到有效的我们应做到有效的防范；还应最大限度防范；还应最大限度的利用其给我们带来的利用其给我们带来的有利的一面；然而，的有利的一面；然而，火山的喷发对我们来火山的喷发对我们来说是一个不弱于地震说是一个不弱于地震的自然灾害。的自然灾害。 我们还是希望她能休我们还是希望她能休眠的更长。从而暂时眠的更长。从而暂时不为我们带来灾难。不为我们带来灾难。