从2020年12月21日上午开始,在美国夏威夷基拉韦厄火山和意大利西西里岛的埃特纳火山(Etna),这世界上较活跃的两个火山,同时爆发出熔岩和灰烬的爆炸状羽状物,看起来似乎是地质巧合。这严重影响了山火本身以外数千英里的大规模地区的空气质量。

2020年12月20日当地时间晚上9:30左右,基拉韦厄火山开始喷发,并向美国夏威夷州周围数百英里的地方喷洒了灰烬,并引发了4.4级地震。岛上的当局敦促该岛上的居民呆在里面,以避免火山喷发所产生的灰烬对周围地区的有害影响1

在12月20日爆发后的几个小时内,Pahala,Naalehu和Ocean View等社区的空气质量指数(AQI)在初始爆发后似乎逐渐上升,Ko'olau Summit Trail上的Kahuku Cross Fence站记录了AQI一天中到100时(“敏感人群不健康”)。

Air quality stations southern tip of Hawaii

图为:夏威夷大岛西南端西南的空气质量监测站。Kilauea(由图像右上角的火图标表示),在Ko'olau Summit Trail的Kahuku Cross Fence站附近的AQI测量值超过100(“对敏感人群不健康”),并且在帕哈拉附近进入“中等”范围。

乍一看,基拉韦厄对空气质量的影响似乎并不大。但是随着时间的流逝,基拉韦厄火山的爆发与危险的高PM2.5含量有关。在2020年的一项研究中,研究人员发现,在2018年的一次喷发中,PM2.5的含量高达300μg/ m3(350 AQI),并且预计这次喷发会产生相似的结果2

另一方面,埃特纳火山(Etna)自2020年12月14日以来已经爆发了一周多,直到基拉韦厄火山爆发。但是在12月21日上午,火山学家记录了埃特纳火山显示出“强烈的爆炸性活动”,在暴力期间被称为“阵发性爆炸”的火山爆发了大量的火山灰和熔岩3

air quality recorded across Sicily

图为:2020年12月21日,西西里岛记录到的空气质量不断恶化(由覆盖该岛北部大部分地区的黄色雾霾表示),埃特纳火山周围红色圈出。

埃特纳火山爆发导致的有害空气质量

在过去的一周中,埃特纳火山已经向意大利南端及周边地区的空中散发了高达15,000英尺(4600米,即2.8英里)的巨大火山灰云。先前的研究发现,埃特纳火山的喷发可升至最高3.7英里(6公里)4

随着新的火山活动于12月21日开始,空气质量的影响在很远的地方变得明显。

12月21日深夜,浓密的蒸汽和灰云继续上升到大气中。风一直吹着山的烟。埃特纳火山(Etna)远至南欧和东欧,由于房屋内的木材燃烧以及寒冷的天气使空气污染接近地面,那里的空气质量已经持续了数周之久。

Air quality impacts of Mt. Etna’s eruption throughout southern and eastern Europe

图为:埃特纳火山爆发对空气质量的影响在整个南欧和东欧(西西里岛图片位于图片底部中央)。萨拉热窝、波斯尼亚和黑塞哥维那被记录污染Top严重的城市,AQI值为465,对受到影响的每个人都是“危险”的。

由于具有火山烟雾,木材燃烧和低温的三重效果,南欧和东欧的大部分地区的AQI值都在100多和200多。

2020年12月21日晚,萨拉热窝市在世界空气质量指数(AQI)排名中排名第一,高达465,超过了几个月前一直处于“危险”空气质量的印度加尔各答和德里市。

IQAir AirVisual World’s Most Polluted Cities

图为:IQAir AirVisual世界上污染严重的城市排名,波斯尼亚和黑塞哥维那的萨拉热窝市当时记录为世界上污染严重的城市。

埃特纳火山的烟灰似乎也向南延伸至北部和西部非洲。风流从西西里岛周围的地中海向西南吹入浓烟,深入非洲大陆。在这里,车辆和工业排放产生的空气污染以及生物质和木材燃烧产生的热量也很常见5

Africa air quality

图为:非洲北部和西部的空气质量很差,原因是车辆和工业排放物,生物质和木材燃烧以及来自埃特纳火山烟灰的危险结合。

空气质量指数(AQI)有助于说明空气质量测量的健康风险:空气污染水平越高,空气污染对敏感人群的健康影响越强。当AQI达到300或更高时,空气污染被认为处于紧急水平,这表明埃特纳火山的火山灰可能会造成严重的后果。

U.S. AQI levels

图:美国AQI标准、PM2.5含量,以及果一个人暴露于这些污染水平达24小时的健康建议。

基拉韦厄火山对空气质量的影响不断变化

乍看下,基拉韦厄火山喷发对夏威夷的空气质量影响似乎不那么严峻。火山周围环境的空气质量数据似乎并未显示出火山灰和烟尘的重大影响。

但是自19836年以来,基拉韦厄岛经常爆发并引起火山活动,包括地震和裂隙。在过去,来自基拉韦厄岛的火山烟羽高高地飞向空中,并随着风流流向西南数百或数千英里像约翰斯顿岛,其位于基拉韦厄岛西南1,000英里7

今天的基拉韦厄似乎就是这种情况,从更高的角度来看对空气质量的影响,从基拉韦厄火山喷发到海上,可以看到烟雾随着信风向西移动。持续的监测可能表明,这些灰烬已沿着全球潮流向西移动了很多。

Air quality data west of the Hawaiian islands

图为:夏威夷群岛以西的空气质量数据。请注意,风向西移动,并且在大岛以西记录到黄色(“中度”)空气质量的增长区域,这表明基拉韦厄火山(火图标)对向西数英里处的空气质量可能产生影响。

火山烟雾对健康的影响

火山烟及其相关污染物会在距其源头数千英里以外持续影响人类健康8。

常见的火山烟雾污染物包括:

  • 二氧化碳
  • 二氧化硫
  • 一氧化碳
  • 硫化氢
  • 二硫化碳
  • 氯化氢
  • 甲烷
  • 氟化氢
  • 溴化氢
  • 重金属,例如汞,铅和金

与火山烟雾有关的短期健康问题包括9

  • 皮肤和眼睛刺激
  • 支气管收缩
  • 呼吸系统疾病加重

长期暴露在火山烟雾中会对呼吸系统,心血管系统和神经系统产生负面影响。

几种火山气态污染物会严重影响生命。1986年,喀麦隆火山尼约斯湖附近突然释放出二氧化碳,导致1,700多人和3000头牲畜死亡10。

如《医学假设》(Medical Hypotheses)于2020年发布的一项研究所述,空气污染物与严重的病毒性呼吸道疾病之间存在关联11。该研究假设,鉴于火山烟雾中所含的空气污染物包括硫酸、硫化氢和盐酸,埃特纳火山的污染物也可能致使疫情意大利更容易扩散。

如何保护自己免受火山烟雾的侵害

为了在火山爆发中保持安全,在喷发之前、之中和之后都应该有一个计划12,13,14,15

在火山受到威胁之前,您的计划应包括预先提供补给品,了解当地的预警系统以及制定火山灰避难所计划。如果风险不是火山灰,则可能需要制定疏散计划。如果人员有呼吸系统疾病,还需要咨询医生。

在火山喷发时,应采取以下步骤保护人身免受火山烟雾侵袭:

  • 避免在顺风和下游山谷中。
  • 除非人处于危险区域,否则请留在室内。
  • 关闭并密封所有门,窗,通风和烟囱风门。
  • 将湿毛巾放在通风口的底部。
  • 如果火山污染物在室内渗透,请使用空气净化器清除火山烟雾。
  • 尽量不要使用强制暖气、空调或干衣机。
  • 不要操使用风扇。
  • 确保所有动物都放在封闭的庇护所中。
  • 限制人在户外活动的时间。
  • 如果必须在户外,请佩戴合适的N95 / KN95空气污染面具。
  • 如果没有口罩,请尽量使用手帕或抹布。
  • 不要去清扫屋顶的灰尘。
  • 保护眼睛和皮肤,遮盖好头部。

火山喷发后,还应继续遵守以下准则:

  • 避免在严重的灰尘中驾驶,否则车辆内部机械会被阻塞并导致熄火。
  • 如果呼吸困难,请呆在室内并避免所有与灰烬接触。
  • 远离屋顶,因为火山灰会非常滑。
  • 在线上与亲人保持联系。电话线可能会掉线或不堪重负。