Többkomponensű gázelemző rendszer - Multi-component gas analyzer system
A többkomponensű gázelemző rendszer (Multi-GAS) egy műszercsomag, amelyet a vulkáni gázok valós idejű, nagy felbontású mérésére használnak . A Multi-GAS csomag tartalmaz egy infravörös spektrométert a CO 2 -hez, két elektrokémiai érzékelőt az SO 2 és H 2 S számára , valamint nyomás-hőmérséklet-páratartalom érzékelőket, mindez időjárásálló dobozban. A rendszer felhasználható egyedi felmérésekhez, vagy állandó állomásként felállítható rádióadókhoz az adatok távoli helyekről történő továbbításához. A műszercsomag hordozható, működése és adatelemzése elég egyszerű ahhoz, hogy nem szakemberek végezhessék őket.
Multi-GAS műszereket alkalmaztak vulkanikus gázok mérésére az Etna-hegyen , Stromboli , Vulcano Italy, Villarrica (vulkán) Chile, Masaya Volcano Nicaragua, Mount Yasur , Miyake-jima és Japán Asama , Soufrière Hills Montserrat, állandó telepítésekkel Etnában és Stromboli.
Ennek az eszköznek a fejlesztése segítette a tudósokat a vulkángáz-összetétel valós idejű változásainak nyomon követésében, lehetővé téve a veszélyek gyorsabb mérséklését és a vulkánfolyamatok jobb megértését.
Rendszermechanika
Többkomponensű gázelemző rendszereket használnak a vulkanikus gázok fő összetevőinek mérésére. A CO 2 , SO 2 , H 2 S és a nyomás-hőmérséklet-páratartalom érzékelőket általában egy csomag tartalmazza. Egyéb elektrokémiai érzékelők sikeresen beépült is, beleértve a H 2 és HCI . A műszereket kompakt, hordozható, időjárásnak ellenálló tartályokba csomagolják, amelyek lehetővé teszik a különböző típusú kipufogógázok in situ mérését. A gázt állandó áramlási sebességgel szivattyúzzák a rendszerbe egy szilikon csövön keresztül, amely a kérdéses hely közelében helyezkedik el. Az adatgyűjtő segítségével automatikusan rögzítik és átalakítják az érzékelők feszültségértékeit gázösszetétel értékekké. Míg a multi-GAS terepi használata egyszerű, az adatok utófeldolgozása bonyolult lehet. Ez olyan tényezőknek köszönhető, mint a műszer sodródása, valamint a légköri vagy környezeti körülmények. A rendszer rövid vagy hosszú távú tanulmányokhoz használható. A rövid távú használat magában foglalhatja a multi-GAS lítium akkumulátorral történő táplálását és a kívánt helyre történő áthelyezését, vagy a multi-GAS rögzített helyen történő felállítását rövid időre. A hosszú távú tanulmányok magukban foglalják az állandó törlesztőrészlet létrehozását hosszabb időre. Ezeket az állomásokat rádióadókkal vagy műholdakkal lehet beállítani, hogy távoli helyekről küldhessenek adatokat.
Vulkán megfigyelés
A gázösszetétel változásainak figyelemmel kísérése lehetővé teszi a kapcsolódó vulkanikus rendszerben bekövetkező változások megértését. A valós idejű CO 2 / SO 2 arány többszörös GAS-mérése lehetővé teszi a felemelkedő magmák kitörés előtti degazálásának detektálását , javítva a vulkáni aktivitás előrejelzését . Amint a magma a felszín alá emelkedik, a CO 2 oldhatósága csökken és a gáz könnyen oldódik, ami a CO 2 / SO 2 arány növekedéséhez vezet . A CO 2 -gazdag magma új bevezetése egy korábban gáztalanított rendszerbe szintén a CO 2 / SO 2 arány növekedését okozná , ami a vulkáni aktivitás változását jelzi. Az Etna-hegyen végzett kétéves vizsgálat során a nyugalmi periódusok CO 2 / SO 2 aránya <1 volt, de a kivezetés során kitörésig akár 25 érték is volt. A magmás vagy hidrotermikus bemenet figyelhető a H 2 S / SO 2 arány időbeli változásával , elősegítve a jövőbeni kitörési viselkedés megértését. A CO 2 / H 2 S arányokat használjuk a mintavételezett terület jellegzetes gázösszetételének meghatározására. Az arány eszköz lehet annak megértésére, hogy miként lehetett a magmás gázt súrolni. A multi-GAS által mért egyéb moláris arányok és gázfajok információt szolgáltathatnak a vulkáni viszonyok további elemzéséhez.
Esettanulmányok
A Multi-GAS állomásokat a világ számos vulkánjánál alkalmazták, és egyszerű felépítése miatt számos csoport, például tudósok, tudományos célokra, vagy kormányzati szervek, mint az USGS alkalmazhatják az adatokat közbiztonsági okokból . Az Európában és Ázsiában vulkánok, mint Stromboli és Vulcano , a Mount Yasur , Miyake-jima és a Mount Asama jól követjük állomás. A Americas , Villarrica , Masaya vulkán , a Mount St. Helens , és Soufrire Hills is megfigyelhető eszközök változásai vulkáni gázok kibocsátás.
Etna , Olaszország
Az Etna hegycsúcs-krátere állandó többszörös GAS-részletet helyezett el a H 2 O, a CO 2 és a SO 2 valós idejű méréseinek összegyűjtése érdekében 2 év alatt. Az adatokat a növekvő CO 2 / SO 2 arányok és az építmény alatti emelkedő magma és a kapcsolódó vulkánkitörések közötti korrelációra használtuk .
Krýsuvík , Izland
A Krýsuvík geotermikus rendszerben egy multi-GAS-t helyeztek el a H 2 O, CO 2 , SO 2 és H 2 S valós idejű idősoros adatainak összegyűjtésére . A moláris arányokat összehasonlították a helyi szeizmikus adatokkal; megnövekedett gázarány értékek követték a megnövekedett szeizmicitást. A gázmentesítő aktivitás a talaj mozgása után növekszik, mivel a kéregben új utak (pl. Törések ) nyílnak meg a gáz áramlásához.
Yellowstone , Egyesült Államok
A kaldera dinamikájának megértése érdekében egy multi-GAS-t alkalmaztak a vulkanikus gázok időbeli változásainak mérésére Yellowstone-ban. Az időbeli eltérések egybeestek a légköri és a környezeti ingadozásokkal. A mólarányok bináris keverési trend alá estek.
Nyiragongo , Kongói Demokratikus Köztársaság
A multi-GAS mérésekből származó CO 2 / SO 2 moláris arányok megerősítettek egy korábbi megfigyelést, miszerint a láva-tó szintjének növekedése korrelál a CO 2 / SO 2 arány növekedésével .
Mélyföldes szén-dioxid-gáztalanító projekt (DECADE)
A DECADE projekt támogatta a vulkánok folyamatos CO 2 és SO 2 mérésére szolgáló állandó műszerek létrehozásának és kiterjesztésének kezdeményezéseit . Több GAS-rendszert hoztak létre olyan vulkánoknál, mint Villarrica, Chile és Turrialba , Costa Rica.
Lásd még
- A vulkanikus aktivitás előrejelzése
- Fourier-transzformációs infravörös spektroszkópia
- Differenciális optikai abszorpciós spektroszkópia
- Ultraibolya – látható spektroszkópia