火山喷发和地震互为因果关系中科院院士有话说

火山喷发和地震互为因果关系?针对这波火山传言,院士有话说

近日,新西兰丰盛湾地区怀特岛发生火山喷发灾害。截至发稿前,新西兰政府官方消息显示,遇难人数已升至16人,仍有两人下落不明。受伤的两名中国公民都已恢复意识。

这两天,河北兴隆县、唐山市多位村民燃煤后一氧化碳中毒的情况引起舆论关注,也引发社会对燃煤安全的聚焦。这里面,有些专业知识显然也需要普及。

清洁型煤整体上具有发热量高和大气污染小的特点,学术界已经有一系列的国内外研究论证了这个观点。研究结果表明在正常炉具燃烧过程中,型煤燃烧所排放的一氧化碳并没有比块煤高,且无烟煤的一氧化碳排放因子要略低于烟煤。

因为地震不完全都由火山作用造成,比如我国很多地方的地震叫构造地震,不是火山地震。但像日本,地震和火山经常伴生。主要是因为地质条件不一样。

防中毒,要管住“炉子烟囱”、重视“天气”

出于运输的方便,型煤普遍强度更大,比烟煤更硬,也比烟煤更不容易点燃,所以很多农民反映,“清洁煤”不好烧。通常而言,使用型煤专用炉具,可以更恰当地掌握煤块用量,以保证氧气充分,煤块充分燃烧,提高能量利用效率。

“火山喷发前,岩浆从地球深部往上升的过程中会产生大量气体,因为气体流动性比较强,又比较轻,就先冒出来,好像山在‘冒烟’,但跟我们日常生活中所说的‘冒烟’不是一回事。”刘嘉麒解释,火山喷出的气体和火山灰等混在一起,形成“冒烟”假象。

“好煤要用好”,清洁型煤比散煤更环保也更安全,但无论是哪种类型的煤,都会有安全风险,“相对安全”也不意味着没有风险。煤在不完全燃烧时都会产生一氧化碳,这点各方也宜有清晰认知,既对清洁煤客观安全系数更高有所认识,也不能因为换了型煤就失去了警惕。

火山喷发会带来温室效应?

刘嘉麒总结,火山喷发有时会带来温室效应,有时会引发阳伞作用,二者效果完全相反,主要取决于火山喷发的类型和喷发的规模。如果火山喷发的是基性岩浆,规模小、爆发力比较弱,喷出的气体、火山灰比较少,不易产生阳伞作用,会带来温室效应,比如夏威夷的火山喷发多属这种情况。在意大利、日本发生的火山喷发,规模比较大,喷发的火山灰、火山气体比较多,产生阳伞作用的几率更大,对整个气候的影响也比较大。

火山喷发时,媒体报道中往往会提及一个相关的词地震。火山喷发和地震之间有因果关系吗?

总之,这几起中毒事件该引起对用煤安全注意事项的重视,但不能简单归咎于燃烧“清洁煤”,更不可因此就倒退到烧散煤的时代。在推广型煤的过程中,告知风险与避险策略,要注重系统的配套建设,都是必要的。推广清洁煤与补上安全短板,原本就可并行不悖。本质上,环保和安全也是一体两面的关系,保证安全,推进环保,都是为了增益民生。

火山喷发的很多气体中包括二氧化碳,有人说这是造成温室效应的元凶之一,这种说法是有依据吗?

在此次新西兰火山喷发灾害之前,不少人对去年5月爆发的夏威夷基拉韦厄火山仍历历在目。

这不是说,多位村民的离世,不需要深究其因。目前媒体报道出的中毒案例,确实需要高度重视,去实地查验原因。也只有找到真正的原因,对症改进,才能澄清目前的误解,为清洁煤消除很多因认知偏误而来的阻力。

对于质量达标、燃烧充分的“清洁煤”来说,其一氧化碳中毒风险应该是比普通散煤燃烧更低。

火山喷发和地震之间互为因果?

“各国会根据火山所在的位置、重要性、危害性通盘考虑。”他举例说,日本肯定会对富士山进行重点监测,因为富士山位于东京和大阪之间,一旦火山喷发,会造成很大的影响。相反,那些处于很偏僻地方的火山,即使喷发,也不见得对人、对社会有多大影响,也就不用下太多功夫进行监测。

不能因一氧化碳中毒否定“清洁煤”推广

在现有技术条件下,能否准确预测火山是10天后喷发,还是半个月后喷发?刘嘉麒说,这个时间有的时候准,有的时候不准。比如2000年,日本北海道火山喷发前,当地居民转移5天后火山喷发。“我觉得已经比较准了。如果在火山喷发前很短的时间做出预测,即使更精准,恐怕也来不及躲避和撤离了。”

刘嘉麒说,火山和地震是伴生关系,火山喷发或者喷发前后,可能有不同震级的地震发生。但反过来,发生地震不一定会伴随火山喷发。

地震不一定会伴随火山喷发

值得关注的是,火山喷发还有另一种作用,叫阳伞作用。所谓阳伞作用,就是火山喷出的气体、火山灰,在高空形成一个气溶胶层,这个气溶胶层犹如地球空中的一把“遮阳伞”,能阻挡太阳光能量辐射到地球表面,致使地球表面温度随之降低,且阴雨天气增多。

且普通散煤由于含有大量挥发性物质,其燃烧排放出的PM2.5较高,不仅是大气污染的重要来源,也会对室内居民的身体健康带来损害(Sci. Rep. 6, 19306,2016;JAMA. 319,1351,2018;Environ. Sci. Tech. 53, 9269,2019)。相较而言,型煤的PM10和PM2.5排放量能降低九成左右,VOC(挥发性有机化合物)能降低超过七成。因此,正常情况下,型煤显然更环保且安全风险更低。

“但人们不太在意,赶上喷发了,就造成损失了。”刘嘉麒说,“总的来说,现在对火山的预测还是比较客观,比较准的。”

每年在陆地、海洋发生的大小火山活动差不多有五六十次,有的可能被人感知到了,有的在海底发生的火山喷发活动却没有被人感知。

刘嘉麒告诉记者,火山是一个很重要的地质现象。火山喷发一般需要具备三个基本条件,一是地下有岩浆,二是在岩浆上面应该有个通道,即断裂或裂谷,三是要有促使岩浆上涌的动力,否则地下的岩浆也不一定喷到地表来,这样的地质条件往往出现在板块俯冲带或大陆裂谷带,例如环太平洋带。

“火山活动是一种地质构造作用,有时候比较活跃,有的时候相对消沉。在不同时间、不同地点,表现也不同。”刘嘉麒总结,目前来看,地球构造活动比较活跃,但也不是到了高峰期,“应该说现在的火山活动是整个地球地质作用的一个很正常的表现。”

现在地质活动更加频繁?

地球地质作用的正常表现

火山喷发时,特别是在喷发前,经常会“冒烟”。

可以推测,但具体时间难保每次准确

怀特岛位于新西兰北岛丰盛湾地区,是新西兰一处著名旅游景点,其火山长期活跃,经常喷发浓烟和气体,地表温度高,景观奇特,人们可以乘船或直升机游览该火山岛。历史上怀特岛火山曾多次喷发。早在今年六七月份,新西兰地理科学研究院科学家就警告,怀特岛火山近期有趋于喷发的明显迹象。从今年9月下旬开始,火山口后部气体和泥浆的喷出变得更为频繁。

一般来说,一氧化碳中毒有几种可能:一是炉内氧气不足,煤炭燃烧不充分,加上炉具密封出现问题;二是烟囱设计不合理,缺乏遮风板或弯头,风吹入烟囱引起排放气体倒灌;另外,地面无风时,可能产生逆温现象,空气中污染物被“堵”在排风口无法扩散,也会提高一氧化碳浓度。

“燃烧”这一过程看似简单,但涉及复杂的化学反应和与周围的物质交换,当中更可能产生有毒气体,这是难以回避的。冬季北方取暖是刚需,农村地区由于居住分散,暂时很难改变一家一户的取暖方式。

这次村民一氧化碳中毒问题因报道呈现频密,而得到高强度关注,但不必因此归咎于清洁煤推广。事实上,类似事件的真实发生几率,仍需要统计学上的观照和跟往年的对比,而不能轻易凭主观感受就得出“散煤比清洁煤更安全”的结论,那样可能将村民置于更缺乏安全保障的境地。

也基于此,国家发改委曾发布通知,鼓励推广使用清洁型煤替代劣质散煤。应该说,这一大方向没有问题,既有利于改善大气环境,也有利于普通民众的取暖和安全。

因此,对村民们而言,防中毒一方面要重视炉子和烟囱,另一方面要关注气象条件。

火山喷出来的气体,包括水蒸气、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫等,其比重比空气大,能在低空形成一个温室层,阻碍地球表面释放的能量往外边扩散,使地表温度增高,便产生温室效应。

温室效应还是阳伞作用,要看喷发类型和规模

刘嘉麒说,火山喷发具有继承性和连续性,一般没有火山的地方很难发生新的火山喷发。所以火山喷发的地点基本可以确定。其次,借助现有的科学手段,比如地球物理方法,可以探测地下有没有岩浆,岩浆有多深有多大的规模,然后再进一步观测有没有促使岩浆往上喷发的动力条件。如果满足条件,可能就要有火山喷发了。此外,火山喷发之前会出现一些征兆,通过严密监测捕捉、掌握火山喷发的征兆,就能判断、推测火山能否喷发。

在刘嘉麒看来,这种说法有一定的道理。

灾害引发了大家对火山的关注。2014年日本中部御岳火山喷发,造成60多人死亡;2017年哥斯达黎加的火山喷发,迫使其所在的国家公园关闭并疏散附近城镇。

近年来火山喷发报道频见,这是否意味着地质活动比以前更加频繁了?火山喷发是否只带来温室效应?火山与地震是不是一对“孪生”兄弟?记者就此专访了中国科学院地质与地球物理研究所研究员、中国科学院院士刘嘉麒。

在他看来,要实现准确预报,除了要深入了解火山地质背景,还要对火山有先进、齐全、周密的监测,监测时间要持续,甚至需要全天候监测,同时要有足够的监测空间和布控点,并与全球火山监测联网。

□硅森林(环保学者)

火山喷发灾害频发,是否意味着地质活动更加频繁了?

刘嘉麒同时告诉记者,目前还没有实现对全球火山的统一监测和整体监测,我国也有潜在危险的火山,但火山的监测相对滞后,应该给予重视,努力加强监测。

其实无论是散煤还是型煤,都存在使用不当而引发安全事故的隐患。因此,有关方面包括供应者,应该进一步入户做必要的宣传,进行必要的检测,对炉具规范情况加以排查,不达标的密封和排风设备进行改进,尽可能配备警报装置。同时,也需要加强安全提示,对燃烧型煤的注意事项进行普及,引导农民安全取暖,同时关注气象条件的变化,防止气象因素诱发取暖事故。