Российские геохимики доказали опасность вулканического «нанопепла»
Ученые из Москвы, Черноголовки и Петропавловска-Камчатского обнаружили в вулканическом пепле значительные количества опасных для человека металлов. Больше всего токсичных элементов содержится в нанофазе пепла — его самых мелких частицах размером до 100 нм. Результаты исследования опубликованы в журнале Chemosphere. При извержении вулканов в атмосферу попадают миллионы тонн вулканического пепла — частиц измельченной магмы. Пепел может долгое время находиться во взвешенном состоянии в воздухе, перемещаясь на большие расстояния и постепенно оседая на землю (так случилось, например после извержения вулкана Эйяфьядлайёкюдль в 2010 году). Чаще всего пепел состоит из мелких (до 2 мм) частиц оксида кремния и силикатов. Недавно ученые обнаружили в нем нанофазу — частицы размером менее 1 мкм. Такие частицы пепла особенно подвижны и легче всего проникают в живые организмы: не только при вдыхании или проглатывании, но и прямо через кожу. Российские ученые решили более подробно проанализировать химический состав «нанопепла». Они сравнили образцы пепла трех вулканов — Ключевская Сопка и Толбачик из горного массива Камчатки и вулкана Пуеуэ из горного массива Анды в Чили. Пепел обрабатывали с помощью центрифуги — чтобы отделить «нанопепел» от более крупных частиц — и анализировали его элементный состав посредством масс-спектрометрии. Во всех образцах было обнаружено большое количество токсичных металлов: ртути, висмута, мышьяка, тория и других. В основном эти металлы содержались именно в нанофазе пепла: там их было в несколько сот раз больше, чем в более крупных частицах. Например, содержание ртути в обычном пепле вулканов Толбачик и Ключевская Сопка не превышало 0.1 миллионных долей, а в «нанопепле» ее оказалось соответственно 30 и 35 миллионных долей. При этом предельно допустимая концентрация ртути в воздухе — 30 мг/м3. Достаточно всего лишь 0.5 г такого пепла на комнату объемом в 40 м³, чтобы воздух в ней стал опасным для человека). В «нанопепле» вулкана Пуеуэ ртути оказалось меньше («всего» 10 миллионных долей), зато этот вулкан может похвастаться высоким содержанием висмута и тория. Авторы считают, что обогащение токсичными металлами происходит в момент извержения, когда частицы пепла взаимодействуют с вулканическими газами. Они всегда содержат примеси солей и оксидов металлов, часть которых может сорбироваться (поглощаться) частицами пепла. Процесс сорбции происходит на поверхности, поэтому преимущество получают мелкие наночастицы с их высокой удельной площадью поверхности. У более крупных частиц соотношение поверхность/объем значительно ниже, поэтому на них сорбируется меньшее количество металлов.
