gases vulcânicos

O magma contém gases dissolvidos que são libertados para a atmosfera durante as erupções. Os gases são também libertados do magma que permanece abaixo da superfície (constituindo intrusões), ou do magma que se encontra em ascensão para a superfície através de uma conduta vulcânica. Nestes casos, os gases podem escapar-se continuamente para a atmosfera através das rochas e solo, por condutas vulcânicas, fumarolas ou sistemas hidrotermais.

A altas pressões no interior da Terra, os gases vulcânicos encontram-se dissolvidos na rocha fundida. Mas, à medida que o magma ascende para a superfície onde a pressão é inferior, os gases contidos no líquido magmático começam a exsolver formando pequenas bolhas. O volume crescente ocupado pelas bolhas de gás torna o magma menos denso que as rochas envolventes, permitindo-lhe continuar a ascender. Mais próximo da superfície, as bolhas aumentam de número e tamanho de tal modo que o volume de gás pode ultrapassar o volume de líquido, criando uma espuma de magma. A rápida expansão das vesículas de gás da espuma desencadeia a erupção explosiva do magma que é fragmentado em partículas chamadas piroclastos.

Juntamente com as partículas piroclásticas e ar aspirado, os gases vulcânicos podem elevar-se dezenas de quilómetros na atmosfera no decurso de grandes erupções explosivas. Uma vez no ar, os ventos dominantes podem arrastar a coluna eruptiva a centenas ou milhares de km do vulcão. Os gases espalham-se a partir do centro eruptivo predominantemente como aerossóis ácidos (pequenas gotículas de ácido), como compostos ligados ás partículas piroclásticas, ou como partículas de sais microscópicas.

O gás mais abundante libertado para a atmosfera pelos sistemas vulcânicos é o vapor de água (H₂0), seguido de dióxido de carbono (C0₂) e do dióxido de enxofre (S0₂). Os vulcões também libertam quantidades menores de outros gases, incluindo sulfato de hidrogénio (H₂S), hidrogénio (H₂), monóxido de carbono (CO), ácido clorídrico (HCl), ácido fluorídrico (HF), e hélio (He).

Os gases vulcânicos potencialmente mais perigosos para populações, animais, agricultura, e propriedade são dióxido de enxofre, dióxido de carbono e ácido fluorídrico.

Os efeitos do SO₂ nas pessoas e no ambiente variam consideravelmente dependendo da quantidade de gás emitida pelo vulcão para a atmosfera, da altitude a que o gás é injectado (na troposfera ou na estratosfera), e do padrão regional ou global dos ventos e condições atmosféricas que favoreçam a dispersão do gás. O dióxido de enxofre (SO₂) é um gás incolor e de cheiro intenso que irrita a pele e mucosas dos olhos, nariz e garganta. Este gás afecta sobretudo as vias respiratórias superiores e os brônquios. A Organização Mundial de Saúde recomenda que a exposição não ultrapasse a concentração máxima de 0.5 ppm durante 24 horas. Concentrações de 6-12 ppm causam irritação imediata do nariz e garganta; 20 ppm provocam irritação nos olhos; 10.000 ppm provocarão irritações na pele húmida em poucos minutos.

As taxas de emissão de SO₂ de um vulcão activo variam entre ~20 ton/dia e >10 milhões ton/dia dependendo do estilo eruptivo e da composição e volume de magma envolvido. Por exemplo, a erupção do Pinatubo (Filipinas) em 1991 injectou cerca de 17 milhões de toneladas de SO₂ na estratosfera. Os aerossóis sulfurosos provocaram um arrefecimento de 0.5-0.6°C à superfície da Terra no hemisfério norte. Outro efeito foi o da aceleração das reacções químicas que, juntamente com o cloro estratosférico proveniente dos CFC de origem antrópica destroem a camada de ozono, levaram aos mais baixos níveis de ozono registados até então.

Medições efectuadas durante erupções recentes, como a do Monte de Santa Helena, nos EUA (1980), El Chichon, no México (1982), e Pinatubo, nas Filipinas (1991), mostram claramente a importância dos aerossóis sulfurosos na alteração climática, aquecimento da estratosfera e arrefecimento da troposfera. As pesquisas mostram igualmente o efeito que as gotículas de ácido sulfúrico têm na destruição da camada de ozono.

O sulfureto de hidrogénio (H₂S) é um gás incolor e inflamável, com um cheiro intenso e irritante. Em concentrações baixas irrita os olhos e causa depressão, em concentrações elevadas causa irritação das vias respiratórias superiores, e em exposições prolongadas pode provocar edema pulmonar. Uma exposição de 30 minutos a uma concentração de 500 ppm provoca dores de cabeça, excitação, tonturas, andar cambaleante e diarreia, por vezes seguidas de bronquite ou broncopneumonia.

Os vulcões libertam diariamente mais de 130 milhões de toneladas de CO₂ para a atmosfera. Na maior parte dos casos, este gás, incolor e inodoro, não cria uma ameaça directa à vida porque normalmente sofre uma rápida diluição na atmosfera que origina concentrações baixas, quer seja emitido continuamente do solo ou no decurso de uma erupção. Contudo, em certas circunstâncias, o CO₂ pode atingir concentrações letais para pessoas e animais. O dióxido de carbono é mais denso que o ar e pode acumular-se em áreas deprimidas ou ambientes fechados. Em regiões onde ocorram emissões de CO₂, é importante que se evitem zonas deprimidas que podem conter lagos de dióxido de carbono. A fronteira entre o ar e o gás pode ser extremamente bem definida, de modo que subir para uma zona ligeiramente mais alta pode significar a diferença entre a vida e a morte. Ar com 3% de CO₂ causa a duplicação da frequência respiratória; 5% resulta em respiração ofegante, dores de cabeça, tonturas e transpiração; 10-12% provoca descoordenação motora e contracções musculares súbitas; 12-15% resultam em perda de consciência, convulsões e morte por asfixia.

Os gases cloretados são emitidos pelos vulcões sob a forma de ácido clorídrico (HCl). A exposição a este gás causa irritação das mucosas dos olhos e tracto respiratório. Concentrações acima de 35 ppm causam irritação da garganta após curto tempo de exposição; >100 ppm resultam em edema pulmonar e, frequentemente, espasmos da laringe. Outra consequência é a formação de chuvas ácidas a juzante da erupção porque o HCl é extremamente solúvel nas gotículas de água da condensação atmosférica e é um ácido muito forte.

Fluor é um gás amarelo pálido que se liga ás partículas de cinza finas, as quais podem cobrir a vegetação e poluir cursos de água e lagos. A exposição a este potente ácido pode causar conjuntivite, irritação da pele, degeneração dos ossos e corrosão dos dentes. O excesso de fluor resulta em importante taxa de mortalidade ou doença no gado durante erupções com emissão de cinzas finas. Mesmo em áreas que recebam apenas um milímetro de cinzas, o envenenamento pode ocorrer quando a quantidade de fluor em erva seca exceda 250 ppm. Os animais que comam erva revestida com cinzas contendo fluor são envenenados. Pequenas quantidades de fluor podem ser benéficas, mas em excesso causam doenças ósseas que podem levar à morte dos animais. Tal como o HCl, também promove chuva ácida a juzante da erupção.

A grande erupção de Laki, na Islândia, no século XIX provocou milhares de vítimas indirectas em consequência da morte de grande parte do gado por envenenamento por fluor.

Outro tipo de libertação de gases ocorre quando a lava atinge o mar. A elevada temperatura da lava provoca a vaporização da água do mar, originando uma série de reacções químicas e produzindo importantes plumas brancas de vapor de água salgada concentrada contendo ácido clorídrico que resulta da combinação do cloro do sal marinho com o hidrogénio. Este vapor é designado como lava haze or laze. O fenómeno é normalmente localizado e de curta duração, afectando apenas as populações e vegetação nas proximidades da pluma de vapor.

Os vulcões açorianos produzem também grandes quantidades de gases, parte dos quais expelidos durante as erupções, mas também sob a forma de fumarolas ou desgaseificação difusa. Nas áreas com actividade fumarólica é emitido grande volume de vapor de água, associado a produtos sulfurosos, parte dos quais cristalizam sob a forma de cristais de enxofre à boca das fumarolas, e a dióxido de carbono. Nas regiões das Furnas e Ribeira Quente conhecem-se importantes campos de desgaseificação, em que o CO₂ escapa do solo de uma forma difusa. Na Ribeira Quente ocorreram recentemente eventos de aumento do fluxo de CO₂ que criaram condições de risco para parte da população, em resultado da infiltração do gás em casas térreas com aumento das concentrações até níveis perigosos. No interior da Furna do Enxofre, na Graciosa, para além das fumarolas ocorre também emissão difusa de CO₂. Por vezes o volume de gás aumenta dando origem a lagos de dióxido de carbono, os quais já causaram a morte de alguns visitantes por asfixia.

Na erupção da Urzelina de 1808 (S. Jorge), foram observadas chamas azuis que correspondem à combustão de hidrogénio.

Um dos processos de vigilância vulcânica consiste na monitorização da composição e volume de gases libertados pelos sistemas hidrotermais dos vulcões activos. No caso dos Açores, o Centro de Vulcanologia e Avaliação de Riscos Geológicos (CVARG) possui actualmente duas estações de controlo dos gases na área das Furnas (S. Miguel) e da Furna do Enxofre (Terceira), que transmitem os registos em contínuo para as instalações do CVARG. José Madeira