根据一项新的研究，来自火山喷发的污染物会以不同的速率浸入水中，具体取决于火山灰颗粒的形状，这可以增强科学家预测火山活动区水质风险的能力。
火山灰由火山喷发推动的凝固岩浆的微观碎片组成。火山爆发时，火山灰可以传播很远的距离。在短期内，灰分可污染植被，地表水，土壤和地下水用重金属如铜，镉和砷和非金属污染物等氟。
这些污染物可以通过生物蓄积过程进入食物链。当生物体摄入并存储无法代谢的污染物时，就会发生生物蓄积。这些污染物在食物链中传播时会变得更加集中，使牲畜和人类中毒。重金属的生物蓄积会导致某些癌症，而氟等非金属的生物蓄积会导致骨骼损伤。
AGU期刊GeoHealth中的一项新研究发现，灰烬颗粒的表面积控制着灰烬将污染物浸入水中的速度。颗粒具有的气泡越多或多孔性越大，其表面积越大。气泡较多的灰分浸出速度更快，因为它具有更多的表面渗透水。
结果表明，颗粒结构会影响水质，从而提高了地质学家预测环境可能对火山爆发反应的能力。该研究的作者说，了解火山灰的类型如何影响污染物在水中的溶解方式，使科学家能够预测出火山频繁地区的水污染对健康的危害。
左图是图里亚尔巴火山的安山岩灰。它的高孔隙率使其表面积更大。正确的图像是基拉韦厄的玄武岩灰。其光滑的球形外观显示出其减小的表面积。
地质学家Candace Wygel说：“最初的几个小时是水污染最严重的地方，然后浸出率下降。但是，长期来看，反复喷发会导致生物蓄积。”宾夕法尼亚伯利恒大学。Wygel，现在是纽约纽约市Roux环境工程和地质DPC的地质学家，是该论文的主要作者。
测量气泡浓度
以前的火山灰研究假设每个颗粒都是均匀的球形和致密的。该方法未考虑某些类型的灰分的多孔性。例如，来自安山灰的颗粒(一种具有中等粒度的晶体和中等二氧化硅含量的火山灰)可能具有许多微小的气泡。每个气泡都会增加灰分样品的表面积。更多的水可以接触样品并溶解其污染物。
此外，不同类型的火山灰具有独特的元素和污染物浓度。玄武岩灰是一种低二氧化硅含量的火山灰，其金属含量高于安山灰。但是，由于安山灰具有更多的气泡，因此其浸出的速度更快。科学家知道化学成分会影响火山灰的浸出，但怀格尔及其同事怀疑颗粒结构也会影响骨灰的浸出率。
Wygel说：“我们想看看灰的形态如何影响浸出到环境中。”
在这项新研究中，研究人员从夏威夷，哥斯达黎加，阿拉斯加和冰岛的四个火山中收集了样本。每个火山主要喷出玄武岩或安第斯山脉的火山灰。研究人员测量了每个样品的总表面积，并计算了灰烬中的气泡。他们发现样品的表面积大约是用标准几何方法测量时的表面积的三倍。
他们发现表面积较大的灰烬颗粒浸出金属的速度更快。在七天内，水侵蚀了颗粒，使它们的表面积变小并改变了浸出率。研究人员在不同时间点进行了表面积测量，以观察水风化对骨灰浸出率的影响。
来自哥斯达黎加火山图里亚尔巴的安第斯山脉灰分具有最高的浸出率，这归因于其高浓度的气泡。图里亚尔巴的灰烬最初以最快的速度浸出污染物。但是，夏威夷火山基拉韦厄火山的玄武岩灰分浸出了最大浓度的金属。结果表明骨灰的浸出率和化学成分会同时影响环境。