Hawaii: Concurrence entre hydrogène sulfuré et dioxyde de soufre // H2S vs. SO2

Au cours des derniers mois, avec l’éruption du Kilauea, les Hawaiiens ont souvent eu l’occasion de sentir le dioxyde de soufre (SO2), un gaz typique émis au moment des éruptions. Il apparaît lorsque le magma se trouve à faible profondeur. Actuellement, le volcan émet moins de 200 tonnes de SO2 chaque jour. C’est plus de 20 fois moins que la moyenne enregistrée au cours des 10 années d’activité du lac de lave dans l’Halema’uma’u et au moins 200 fois moins que le pic des émissions au cours de l’éruption dans la Lower East Rift Zone en 2018.
Depuis la fin de l’éruption, les gens respirent parfois un autre gaz: l’hydrogène sulfuré (H2S), le cousin malodorant du SO2. En ce moment, le magma se trouve à plus grande profondeur, ce qui induit des températures plus basses au niveau des bouches éruptives. Comme il n’y a plus de magma à faible profondeur pour faire évaporer les eaux souterraines, le sous-sol est également beaucoup plus humide. Ces conditions moins chaudes et plus humides sont parfaites pour provoquer la formation de petites quantités de H2S. On sent en général le gaz lorsque les alizés cessent de souffler et dans les endroits sous le vent à proximité du sommet du Kilauea, du Pu’u O’o, et du système de fractures dans la Lower East Rift Zone, site de l’éruption de 2018.
Le SO2, qui a une odeur âcre et piquante, comme celle émise par les feux d’artifice ou lorsqu’on craque une allumette, est perceptible à raison de 0,3 à 1 partie par million (ppm), c’est-à-dire 0,3 à 1 partie de gaz par million de parties d’air.
A côté de cela, les gens perçoivent généralement l’odeur d’œuf pourri du H2S à des concentrations allant de 0,0005 à 0,3 ppm. L’odeur du H2S est bien connue des habitants des sources thermales ou des zones géothermales comme le parc national de Yellowstone. Ce gaz est également produit par la décomposition de matières organiques et on le rencontre dans les égouts et les marécages. Même le corps humain produit une petite quantité de H2S. Au cours des dernières semaines, une forte odeur de H2S a envahi les Caraïbes, provoquant de graves problèmes de santé parmi la population. La cause en était les énormes quantités de sargasses, un type d’algues qui ont atteint les côtes des îles.
L’État d’Hawaï a fixé le «niveau de nuisance» pour le H2S à 0,025 ppm, sur la base du seuil olfactif. Les symptômes négatifs de l’exposition au H2S ne se manifestent que lorsque les concentrations sont bien supérieures au seuil olfactif. Selon l’OSHA (Occupational Safety and Health Administration), une exposition prolongée à des quantités de 2-5 ppm peut provoquer des maux de tête, une irritation des yeux, des nausées ou des problèmes respiratoires chez certains asthmatiques. Les concentrations mesurées dans les zones habitées autour du Kilauea sont inférieures à 1 ppm.
Bien que l’être humain puisse détecter le H2S à de très faibles concentrations, son odorat ne le détecte plus à des concentrations élevées. Par exemple, une exposition de deux à cinq minutes à 100 ppm peut provoquer une adaptation sensorielle appelée «fatigue olfactive». Il est rassurant de noter que les concentrations de H2S mesurées sur le Kilauea, même directement au niveau des bouches éruptives, sont bien inférieures à ce niveau.
Pour les Hawaïens qui vivent depuis des décennies avec l’odeur familière du vog empreinte de SO2, l’arrivée du H2S malodorant peut être quelque peu déconcertante. Quand surviendra la prochaine éruption du Kilauea, avec une remontée du magma vers la surface, il faudra s’attendre à une diminution des émissions de H2S et à un retour à l’odeur plus familière du SO2 et du vog à dominance particulaire.
Source: USGS / HVO.

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In the past months, with the eruption of Kilauea Volcano, Hawaiians could often smell sulphur dioxide (SO2), a typical gas emitted during eruptions. It is released when magma is at a shallow depth. Currently, less than 200 tons of SO2 are emitted from the volcano each day. This is more than 20 times less than the average emissions during the 10 years of lava lake activity at Halema’uma’u, and at least 200 times less than peak emissions during the 2018 lower East Rift Zone eruption.

Since the end of the eruption, people have smelled another gas: hydrogen sulphide (H2S), the smelly cousin of SO2. With the current volcanic conditions, deeper magma has led to cooler vent temperatures. Without shallow magma to boil off ground water, the sub-surface environment is also much wetter. These cooler and wetter conditions cause a small amount of H2S to form. H2S is most commonly detected during interruptions in trade wind conditions and in locations downwind of Kilauea’s summit, Pu’u O’o, and the 2018 lower East Rift Zone fissure system.

SO2, which produces a sharp pungent aroma like that emitted when setting off fireworks or striking a kitchen match, is noticeable to most people at 0.3 to 1 parts per million (ppm) – 0.3 to 1 parts gas in 1 million parts of air.

On the other hand, people can usually smell the rotten egg odor of H2S at lower concentrations ranging from 0.0005 to 0.3 ppm. The smell of H2S is a familiar odour to people from hot spring or geothermal areas like in Yellowstone National Park. It is also produced by decaying organic material and is released by sewers and swamps. Even the human body produces a small amount of H2S. During the past weeks, a strong H2S smell invaded the Caribbean which caused severe health problems among the population. The cause lay with the huge amounts of sargassum that had reached the coasts of the islands.

The State of Hawaii has set a “nuisance level” for H2S at 0.025 ppm, based on the odour threshold. Negative symptoms of H2S exposure do not occur until concentrations are well above the odour threshold. According to the Occupational Safety and Health Administration (OSHA), prolonged exposure to 2-5 ppm may cause headaches, eye irritation, nausea or breathing problems in some asthmatics. Measured concentrations in populated areas around Kilauea are less than 1 ppm.

Although H2S can be detected by humans at very low concentrations, a person’s sense of smell to the gas is lost at high concentrations. For instance, two to five minutes of exposure at 100 ppm can cause a sensory adaptation known as “olfactory fatigue.” But concentrations of H2S measured at Kilauea, even directly at volcanic vents, are well below this level.

For Hawaiians who have spent decades living with the familiar aroma of “classic” vog, the introduction of smelly H2S can be curious or even disconcerting. When the next eruption of Kilauea occurs, when magma eventually rises toward the surface,  a decrease in H2S emissions is to be expected, with a return to the more familiar smell of the SO2 and particle-dominated vog.

Source: USGS / HVO.

Panache de gaz riche en SO2 au sommet du Kilauea

L’odeur de H2S est présente aux abords des zones géothermales

(Photos: C. Grandpey)

 

Les gaz de l’éruption islandaise // The gases of the Icelandic eruption

drapeau francaisCela fait maintenant plus de cinq mois que les météorologues islandais et le Scientific Advisory Board (conseil consultatif scientifique) diffusent des mises à jour quotidiennes sur le déplacement des panaches de gaz nocifs émis par l’éruption dans l’Holuhraun. Les gaz majoritaires sont le dioxyde de soufre (SO2) et le dioxyde de carbone (CO2). Les autres gaz représentent des quantités beaucoup plus faibles. Le SO2 – qui provoque des problèmes respiratoires et oculaires, ainsi que des maux de gorge – est responsable de la plupart des problèmes de santé liés à l’éruption. Le CO2 peut représenter un danger pour les scientifiques qui travaillent à proximité du site éruptif.
Les émissions de gaz actuelles sont les plus dangereuses que l’Islande ait connues depuis plus de 200 ans, avec l’éruption du Laki en 1783. Afin d’évaluer ces émissions, les autorités islandaises ont installé 27 capteurs automatiques de SO2 à travers le pays, associés à d’autres appareils de mesure portables, dont certains sont fixés à des véhicules de police. Selon la direction du vent, les panaches de SO2 peuvent affecter n’importe quelle région du pays, avec des pointes dépassant parfois 2000 µg / m3 en différents endroits tout au long de la journée. L’Agence pour l’Environnement a indiqué que 350 µg / m3 pour une période d’une heure et 125 µg / m3 pour une période de 24 heures étaient les limites d’exposition acceptables au dioxyde de soufre. Lorsque la concentration augmente, des alertes sont diffusées via Facebook et par SMS. Les Islandais sont alors invités à éviter les sorties et les activités physiques. Des niveaux supérieurs à 600 µg / m3 sont considérés comme dangereux pour les personnes qui ont des problèmes de santé et sont donc plus susceptibles d’éprouver des problèmes respiratoires. Dans ce cas, elles sont invitées à rester à l’intérieur avec les fenêtres fermées.
Toutefois, la principale préoccupation est sur le long terme avec des effets mal connus de l’exposition à de faibles quantités de SO2. Un aspect inquiétant du SO2 est sa réaction avec l’eau qui le fait se transformer en acide sulfurique (H2SO4), beaucoup plus difficile et plus coûteux à contrôler. L’acide sulfurique persiste sur de plus longues périodes de temps que le SO2, et aussi plus loin du centre éruptif, comme ce fut le cas pendant l’éruption du Laki en 1783, avec quelque 20 000 morts en Grande-Bretagne.
Les panaches de SO2 ont parfois atteint Reykjavik sur la côte ouest, mais c’est la partie orientale de l’Islande qui a été la plus fortement exposée à des concentrations de gaz élevées. Les écoles ont parfois été fermées et les ventes de médicaments contre l’asthme ont grimpé en flèche. Le 11 janvier, un appareil portable a relevé 7,800 µg / m3 à 80 km à l’est de l’éruption.
Les agriculteurs de l’est de l’Islande sont inquiets eux aussi. Leur bétail pourrait se retrouver affecté à long terme car les animaux sont restés confinés pendant longtemps à l’intérieur de structures où la circulation de l’air n’est pas bonne. Il ne serait pas surprenant que les plus jeunes bêtes se retrouvent avec des problèmes de santé, tels que des faiblesses respiratoires. En outre, avec le printemps, d’autres effets secondaires de l’éruption pourraient apparaître. L’acide sulfurique est actuellement mélangé à la neige. C’est seulement au moment de la fonte printanière que l’on saura à quel point le H2SO4 a affecté l’eau, le sol et la végétation.
Source: Al Jazeera.

A noter la présence de nouvelles webcams: http://webcams.mogt.is/

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drapeau anglaisFor the past five months, Icelandic weather forecasters and the Scientific Advisory Board have included daily updates on the movement of noxious gas plumes emitted by the ongoing Holuhraun volcanic eruption. Most of the gas is sulphur dioxide (SO2) and carbon dioxide ((CO2). The other gases occur in much lower quantities. SO2, which causes respiratory, eye and throat problems, is responsible for most of the eruption-related health issues. CO2 can be dangerous to the scientists who work near the volcano itself.

The current gas emissions are the most dangerous the country has experienced in more than 200 years, since the Laki eruption in 1783.With volcanic gas emissions at such high levels, Icelandic authorities have installed 27 automatic monitors around the country that measure SO2, along with portable meters, some of which are attached to police vehicles. Depending on wind conditions, SO2 fumes can get blown around and affect the entire country, sometimes exceeding 2,000 µg/m3 at different points throughout a day. The Environment Agency set 350 µg/m3 for a one-hour period and 125 µg/m3 for a 24-hour period as acceptable exposure limits to sulphur dioxide. When the concentration rises, advisories are posted online, via Facebook and by SMS, and Icelanders are advised to avoid going outdoors and engaging in physical activity. Levels more than 600µg/m3 are considered dangerous for people who have existing health conditions and are more likely to experience respiratory problems. At these levels, such people are advised to stay indoors with the windows closed.

However, the main concern is about the longer-term and lesser-known affects of exposure to low levels of SO2. A worrying aspect of SO2 is when it reacts with water and turns into sulphuric acid (H2SO4) that becomes far harder and more expensive to monitor. H2SO4 becomes apparent over a longer time period than SO2 and typically further from the centre of the eruption, like during 1783 Laki eruption that killed an estimated 20,000 people in Britain.

Occasionally, SO2 plumes have reached Reykjavik on the west coast. But eastern Iceland has been particularly exposed to high gas concentrations. Schools have sometimes been closed and sales of asthma drugs have spiked in the country’s east. On January 11th, a portable meter picked up a reading of  7,800 µg/m3 about 80 km east of the eruption.

Farmers in eastern Iceland are now worried their livestock could wind up with long-term damage, as they have been holed up inside the sheds with poor air circulation. It wouldn’t come as a surprise if the youngest sheep ended up with some health problems, such as weaker lungs. Besides, with springtime, other side effects of the eruption could become apparent. Sulphuric acid is currently stored in the snow. It is only when the snow melts in the spring that H2SO4 will affect the water, soil and vegetation.

Source: Al Jazeera.

New webcams to see the eruption: http://webcams.mogt.is/

Gaz-Islande

Nuages de gaz de l’éruption dans l’Holuhraun  (Crédit photo:  Peter Hartree / Wikipedia)