Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Hvaða áhrif hefur eldfjallaaska á lífríkið?

Í Eyjafjallajökulsgosinu í apríl 2010 gafst einstakt tækifæri til að rannsaka tvístrun kviku af sömu efnasamsetningu sem sundraðist í snertingu við jökulbráðvatn fyrstu daga gossins en síðar við tvístrun kviku í andrúmslofti þegar gígbarmarnir héldu vatni frá gosrásinni og hraun rann niður Gígjökul.

Engin sýrusölt voru á yfirborði gjóskunnar sem myndaðist fyrstu daga gossins, járnsölt voru lítil og meðalþykkt salta-himnunnar á gjóskukornunum var um hálfur nanómetri. Gjóskan sem myndaðist við sundrun kvikunnar í andrúmslofti var grófkornóttari, þykkt himnunnar var um fjórir nanómetrar og töluvert var af sýru og málmsöltum.[1] Þegar gjóskan frá fyrstu dögum gossins var sett í hvarfastokka á rannsóknarstofu og hreint vatn látið renna í gegnum þá varð vatnið basískt (pH 10), og styrkur málma og flúors lítill. Þetta snérist við í tilraunum með gjóskuna frá seinni stigum gossins þegar gjóskan tvístraðist í andrúmslofti. Þá varð vatnið sem fór í gegnum hvarfastokkana súrt (pH 3) og styrkur málma og flúors mikill. Þessar tilraunaniðurstöður kenna okkur mikið um áhrif gjósku á umhverfið eins og nú verður lýst.

Samspil kviku, vatns og gjósku. Mynd tekin af Eyjafjallajökulsgosinu 17.4.2010.

Á fyrstu stigum Eyjafjallajökulsgossins 2010 dreifðist fíngerða gjóskan sem hafði tvístrast í vatni um Skaftafells- og Rangárvallasýslur. Á seinni stigum gossins dreifðist grófgerðari gjóska sem hafði tvístrast í andrúmslofti, með töluverða mengun á yfirborði yfir sömu landsvæði, ofan á fíngerðu gjóskuna. Þegar rigndi á nýju gjóskuna og vatn sitraði frá henni niður í þá gömlu, eyddist sýran, og margir skaðlegir málmar féllu úr vatninu og bundust við yfirborð gömlu gjóskunnar og sum næringarefni eins og til dæmis Ca, Mg, P, K, S leystust úr læðingi og virkuðu eins og áburðarefni fyrir gróður. Þessi ferli eru því gagnvirk, gamla gjóskan virkaði eins og „bólusetning“ fyrir eituráhrifum gjóskunnar sem sundraðist í andrúmsloftinu. Efnabúskapurinn varð því víða jákvæður fyrir umhverfið á landi í kjölfar Eyjafjallajökulsgossins. Fyrsta gjóskan sem myndast við gos undir jökli og er í snertingu við leysingavatn, hreinsast í vatninu, og leyst efni berast oft með jökulhlaupum til sjávar.

Sú gjóska sem hefur hvað mest áhrif á umhverfið er Heklugjóskan sem sundrast í andrúmslofti.[2] Sérstaklega er fíngerðasta gjóskan, sem hefur hlutfallslega mest yfirborðsflatarmál hættulegust á landi. Yfirborð hennar er þakið sýru- og málmasöltum og óvenjumikið af flúorsöltum. Þessi vatnsleysanlegu sölt losna úr læðingi við fyrstu rigningar á gjóskuna. Sýran og málmarnir berast í læki, straumvötn og stöðuvötn. Gjóskan og þessi vatnsleysanlegu efni hafa áhrif á grasbíta, gróður, og vatnalífverur. Til dæmis féllu 6000 fjár vegna flúoreitrunar samfara Heklugosinu 1970, sem var lítið (0,7 rúmkílómetri). Gjóskulagið sem olli þessum fjárfelli er það þunnt að það sést vart í jarðvegssniðum í dag í Húnavatnssýslum þar sem fjárfellir var mestur. Nánast öll Heklugos á sögulegum tíma hafa valdið verulegri efnamengun.[3]

Helgi Alfreðsson við mengunarrannsóknir á Þorvaldseyri 24.4.2010.

Þau straumvötn á Íslandi sem eru í nágrenni virkra eldfjalla geta tekið við mun meiri sýringu, án þess að pH gildi þeirra breytist, en straumvötn sem renna af elsta berginu á Íslandi, oftast fjærst virku eldfjöllunum eru viðkvæmust fyrir sýringu. Sagt er að basavirkni (e. alkalinity) straumvatnanna við eldfjöllin sé mikil. Ytri-Rangá sem kemur upp við rætur Heklu og Jökulsá á Fjöllum við rætur Bárðarbungu, Kverkfjöll og Öskju eru dæmi um straumvötn sem best eru búin basavirkni til þess að takast á við utanaðkomandi sýringu. Dragárnar Fjárðará í Seyðisfirði og Gilsá í Breiðdal er dæmi um straumvötn sem renna á elsta bergrunninum á Austfjörðum, hafa litla basavirkni og eru viðkvæm fyrir utanaðkomandi sýringu.[4] Basavirkni lindánna í gosbeltinu er mikil vegna þess að þar gefst lengri tími til efnaskipta vatns og bergs en í drágám á gamla berggrunninum, sem er þéttur og afrennsli er mest á yfirborði. Auk þess berast kvikugastegundir eins og koltvíoxíð, brennisteinstvíoxíð og flúrsýra (HF) stöðugt frá virkum eldstöðvum út í grunnvatnskerfin þar sem þær leysast í vatninu. Þessar leystu gastegundir hraða efnaskiptum vatns og bergs og auka þar með basavirkni vatnsins og þar með hæfileika þess til að takast á við utanaðkomandi sýringu. Það má segja að það sé komin „bólusetning“ í vatn þessara straumvatna.

Lífverur þurfa málma og næringarefni svo þær dafni. Sumir málmar í vatnslausn auka vöxt lífvera upp að ákveðnum styrk, en ef styrkurinn er of mikill veldur hann eitrun og getur jafnvel leitt til dauða. Svo eru aðrir málmar sem alltaf eru óæskilegir, jafnvel þó styrkur þeirra sé mjög lítil. Þetta eru málmar eina og blý, kvikasilfur, kadmín og arsen. Málmarnir eru leysanlegir í vatni við lágt pH (3-5) en leysni þeirra er lítil við pH sex til átta en leysnin vex síðar með hækkandi pH-i (8-11). Mikil sýru- og málma-ákoma með gjósku er því hættulegust. Ómengað sigvatn í jarðvegi, utan túna, er með frekar lágt pH gildi (5-7,5) og mikla basavirkni. Dragár á Íslandi eru með pH um 7,5 og litla basavirkni, lindár með pH 7,5 til 10 og mikla basavirkni, en sjórinn með pH 8 og mikla basavirkni. Grunnum dragám, stöðuvötnum og tjörnum með litla basavirkni er hættast við sýringu og málmaákomu.[5]

Þegar sýru- og málmsalta-húðuð gjóska fellur á Íslandi geta áhrifin því orðið margvísleg. Fyrstu dagarnir og vikurnar eru afdrifaríkust á meðan söltin leysast af gjóskunni. Áhrifin koma strax í ljós þegar gjóskan fellur í vatn, en hægt og bítandi í þurrlend. Grasbítum er því hætt við menguninni ef gjóskan fellur að sumri til þegar fé og hross eru ekki lengur á húsi. Það þarf töluverða rigningu til þess að skola söltin af gjóskunni, en áhrifin eru mest á efnasamsetningu vatns í fyrstu rigningum. Og áhrifin eru önnur á miðjum vetri þegar flestar lífverur eru í dvala heldur en yfir sumarmánuðina þegar gróður er í fullum blóma.

Áhrif gjóskufalls eru alltaf til góðs fyrir efnabúskap sjávar. Gjóskan getur virkað eins og áburður á tún. Myndin sýnir gosmökk frá Eyjafjallajökli 17.4.2010.

Það má fullyrða að áhrif gjóskufalls sé alltaf til góðs fyrir efnabúskap sjávar. Basavirkni hans er mikil, svipuð og Ytri-Rangár, en það er svo „mikið af honum“ að þynningin verður því strax mikil. Málm- og sýruhúðin leysist snarlega upp í sjónum og hvatar lífið. Sérstaklega getur þetta haft mikil áhrif á járnbúskapinn í sjónum, en járn er nauðsynlegt fyrir ensím-könunarefnisbindandi þörunga og baktería í sjónum. Og er talið að járn, bundið nitur, fosfór og stundum kísill sé takmarkandi efni fyrir frumframleiðni í sjónum.

Þrátt fyrir að járn sé þriðja eða fjórða algengasta efni í jarðskorpunni er það algert snefilefni í sjónum. Styrkur þess er einungis um eitt nanómól í hverjum lítra sjávar. Um þúsund sinnum minni en styrkur járns í íslenskum straumvötnum.

Gjóskufall á yfirborð sjávar getur því virkað eins og áburður á tún. Gjóskan ber með sér vatnsleysanlegt, járn, fosfór og kísil og stundum bundið nitur á formi nítrats (NO3) og ammóníum (NH4).[6] Og á sama hátt bera jökulhlaup samfara eldgosum undir jökli þessi sömu næringarefni í vatnslausn og ásogað á svifaurinn sem berst með hlaupvatninu í strandsjóinn. Áhrifin eru flóknari þarna vegna gruggsins sem getur takmarkað að ljós berist í vatnsbolinn, en til langs tíma er líklegt að áhrif jökulhlaupanna séu ávallt góð fyrir efnabúskap sjávar.[7]

Tilvísanir:
  1. ^ Gislason S. R., T. Hassenkam, S. Nedel, N. Bovet, E. S. Eiriksdottir, H. A. Alfredsson, C. P. Hem, Z. I. Balogh, K. Dideriksen, N. Oskarsson, B. Sigfusson, G. Larsen, and S. L. S. Stipp (2011). Characterization of Eyjafjallajökull volcanic ash particles and a protocol for rapid risk assessment. PNAS 108, 7307-7312. Alfreðsson, H. (2015). Water –rock interactions during mineral carbonation and volcanic ash weathering. Ph.D thesis, University of Iceland, Reykjavík, Iceland, bls. 174.
  2. ^ Óskarsson N. (1980) The interaction between volcanic gases and tephra: fluorine adhering to tephra of the 1970 Hekla eruption. J. Volcanol. Geotherm. Res. 8, 251–266. Frogner P., Gislason S.R. and Oskarsson N. (2001). Fertilizing potential of volcanic ash in ocean surface water. Geology 29, 487-490. Flaathen T.K. and Gislason S.R. (2007). The effect of volcanic eruptions on the chemistry of surface waters: The 1991 and 2000 eruptions of Mt. Hekla, Iceland. Journal of Volcanology and Geothermal Research 164, 293-316. Jones M.T. and Gislason S.R. (2008). Rapid releases of metal salts and nutrients following the deposition of volcanic ash into aqueous environments. Geochimica et Cosmochimica Acta, 72 (15), 3661-3680.
  3. ^ Óskarsson N. (1980) The interaction between volcanic gases and tephra: fluorine adhering to tephra of the 1970 Hekla eruption. J. Volcanol. Geotherm. Res. 8, 251–266. Óskarsson N. (2013). Eldfjallagas. Í; Náttúruvá á Íslandi. Eldgos og jarðskjálftar. Ritstjórar Júlíus Sólnes, Freysteinn Sigmundsson og Bjarni Bessason, bls. 130-144. Viðlagatrygging og Háskólaútgáfan Reykjavík. Þórarinsson S. (1968). Heklueldar. Sögufélag Reykjavíkur.
  4. ^ Óskarsdóttir S.M, Gislason S.R., Snorrason A., Halldorsdottir S.G., Gudrún Gisladottir G. (2011). Spatial distribution of dissolved constituents in Icelandic river waters. Journal of Hydrology 397, 147-155.
  5. ^ Flaathen T.K. and Gislason S.R. (2007). The effect of volcanic eruptions on the chemistry of surface waters: The 1991 and 2000 eruptions of Mt. Hekla, Iceland. Journal of Volcanology and Geothermal Research 164, 293-316. Olsson J., S.L.S. Stipp, K.N. Dalby, S.R. Gislason (2013). Rapid release of metal salts and nutrients from the 2011 Grimsvötn, Iceland volcanic ash. Geochimica et Cosmochimica Acta 123, 134–149.
  6. ^ Delmelle P., Wadsworth F.B., Maters E.C., AyrisP.M. (2018). High Temperature Uptake of Volcanic Gases on Ash in Eruption Plumes. Reviews in Mineralogy and Geochemistry (í prentun). Frogner P., Gislason S.R. and Oskarsson N. (2001). Fertilizing potential of volcanic ash in ocean surface water. Geology 29, 487-490. Jones M.T. and Gislason S.R. (2008). Rapid releases of metal salts and nutrients following the deposition of volcanic ash into aqueous environments. Geochimica et Cosmochimica Acta, 72 (15), 3661-3680. Olsson J., S.L.S. Stipp, K.N. Dalby, S.R. Gislason (2013). Rapid release of metal salts and nutrients from the 2011 Grimsvötn, Iceland volcanic ash. Geochimica et Cosmochimica Acta 123, 134–149.
  7. ^ Gíslason S. R., Snorrason Á., Kristmannsdóttir H. K., Sveinbjörnsdóttir Á. E., Torsander P., Ólafsson J., Castet S. and Durpé B., (2002). Effects of volcanic eruptions on the CO2 content of the atmosphere and the oceans: the 1996 eruption and flood within the Vatnajökull Glacier, Iceland. Chemical Geology 190, 181-205. Stefánsdóttir M.B. and Gislason S.R. (2005). The erosion and suspended matter/seawater interaction during the 1996 outburst flood from the Vatnajökull Glacier, Iceland. Earth and Planetary Science Letters, 237, 433-452.

Myndir:
  • SRG og Freysteinn Sigmundsson.
  • Myndin af gosmekki Eyjafjallajökuls: © Nature.

Útgáfudagur

24.4.2018

Spyrjandi

Kristbjörg Mekkín Helgadóttir, Guðrún Hjörleifsdóttir

Höfundur

Sigurður Reynir Gíslason

vísindamaður við Jarðvísindastofnun Háskólans

Tilvísun

Sigurður Reynir Gíslason. „Hvaða áhrif hefur eldfjallaaska á lífríkið?“ Vísindavefurinn, 24. apríl 2018. Sótt 15. október 2019. http://visindavefur.is/svar.php?id=75545.

Sigurður Reynir Gíslason. (2018, 24. apríl). Hvaða áhrif hefur eldfjallaaska á lífríkið? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=75545

Sigurður Reynir Gíslason. „Hvaða áhrif hefur eldfjallaaska á lífríkið?“ Vísindavefurinn. 24. apr. 2018. Vefsíða. 15. okt. 2019. <http://visindavefur.is/svar.php?id=75545>.

Chicago | APA | MLA

Sendu inn spurningu
eða

Vísindadagatalið

Kristín Bjarnadóttir

1943

Kristín Bjarnadóttir er prófessor emerita í stærðfræðimenntun við Menntavísindasvið Háskóla Íslands. Hún hefur rannsakað sögu stærðfræðimenntunar á Íslandi.