Long-range transport and microscopy analysis of Sangay volcanic ashes in Ecuador
Long-range transport and microscopy analysis of Sangay volcanic ashes in Ecuador
Daniel Moran-Zuloaga 1,2,★, Wilson Merchan-Merchan 3, Emilio Rodriguez-Caballero 4,5, Maurizio Mulas 6, Philip Hernick 7
1 Department of Chemistry, Pharmacy and Geoscience, Johannes Gutenberg University Mainz, Saarstrasse 21, 55122 Mainz, Germany
2 ESPAE Graduate School of Management, Escuela Superior Politécnica del Litoral, ESPOL, Campus Peñas, Malecón No. 100 y Loja, 090306 Guayaquil, Ecuador
3 School of Aerospace and Mechanical Engineering, University of Oklahoma, Norman, OK 73019, USA
4 Agronomy Department, University of Almeria, Almeria, Spain
5 Research Centre for Scientifc Collections from the University of Almeria (CECOUAL), 04120 Almeria, Spain
6 Escuela Superior Politécnica del Litoral, ESPOL, Facultad de Ingeniería en Ciencias de la Tierra, Campus Gustavo Galindo Km 30.5 Vía Perimetral, P.O. Box 09-01-5863, Guayaquil, Ecuador
7 School of Mathematics, University of Minnesota, Minneapolis, MN 55455, USA
★ Autor de correspondencia (dmoran@espol.edu.ec).
Información general:
This study aims to conduct a spatiotemporal analysis of the long-range transportation of volcanic ashes that originates from the eruption of the Sangay volcano and reached Guayaquil during the months of June 2020; September 2020; and April 2021. The particulate matter data (PM2.5) was obtained using a low-cost air quality sensor. During the wet season of 2020 (Jan–May), PM2.5 average concentrations were 6 ± 2 μg m−3 while during the dry season of 2020 (July–Nov), PM2.5 average concentrations were 16 ± 3 μg m−3 in Guayaquil. The most prominent plumes occurred on September 20th of 2020, a month with no rain but high wind speeds created by the Andes Mountain topography to the coast. During this event, PM2.5 concentrations started at 12:00 UTC-5 in a volcanic plume event that lasted 4 h with a maximum peak of 133 + 40 μg m−3. Electron microscopy of selected samples showed that the ashes of the three eruptions may differ in size and morphology. EDX analysis reveals that the ash contains certain elements—C, Si, Na, Mg, Al, Ca, S, and Fe—in similar proportions. In summary, this study remarks on the meteorological role and the long-range transport of Sangay volcanic ashes.
Este estudio tiene como objetivo realizar un análisis espaciotemporal del transporte a larga distancia de cenizas volcánicas originadas por la erupción del volcán Sangay, que llegaron a Guayaquil durante los meses de junio de 2020, septiembre de 2020 y abril de 2021. Los datos de materia particulada (PM2.5) se obtuvieron mediante un sensor de bajo costo para medir la calidad del aire. Durante la temporada lluviosa de 2020 (enero–mayo), las concentraciones promedio de PM2.5 fueron de 6 ± 2 μg/m³, mientras que durante la temporada seca de 2020 (julio–noviembre), las concentraciones promedio de PM2.5 en Guayaquil fueron de 16 ± 3 μg/m³. Las columnas de ceniza más prominentes ocurrieron el 20 de septiembre de 2020, un mes sin lluvias pero con altas velocidades de viento generadas por la topografía de la cordillera de los Andes hacia la costa. Durante este evento, las concentraciones de PM2.5 comenzaron a las 12:00 UTC-5 en un episodio de pluma volcánica que duró 4 horas, con un pico máximo de 133 ± 40 μg/m³. La microscopía electrónica de muestras seleccionadas mostró que las cenizas de las tres erupciones pueden diferir en tamaño y morfología. El análisis EDX revela que la ceniza contiene ciertos elementos —C, Si, Na, Mg, Al, Ca, S y Fe— en proporciones similares. En resumen, este estudio destaca el papel de las condiciones meteorológicas y el transporte a larga distancia de las cenizas volcánicas del Sangay.
This study aims to conduct a spatiotemporal analysis of the long-range transportation of volcanic ashes that originates from the eruption of the Sangay volcano and reached Guayaquil during the months of June 2020; September 2020; and April 2021. The particulate matter data (PM2.5) was obtained using a low-cost air quality sensor. During the wet season of 2020 (Jan–May), PM2.5 average concentrations were 6 ± 2 μg m−3 while during the dry season of 2020 (July–Nov), PM2.5 average concentrations were 16 ± 3 μg m−3 in Guayaquil. The most prominent plumes occurred on September 20th of 2020, a month with no rain but high wind speeds created by the Andes Mountain topography to the coast. During this event, PM2.5 concentrations started at 12:00 UTC-5 in a volcanic plume event that lasted 4 h with a maximum peak of 133 + 40 μg m−3. Electron microscopy of selected samples showed that the ashes of the three eruptions may differ in size and morphology. EDX analysis reveals that the ash contains certain elements—C, Si, Na, Mg, Al, Ca, S, and Fe—in similar proportions. In summary, this study remarks on the meteorological role and the long-range transport of Sangay volcanic ashes.
Este estudio tiene como objetivo realizar un análisis espaciotemporal del transporte a larga distancia de cenizas volcánicas originadas por la erupción del volcán Sangay, que llegaron a Guayaquil durante los meses de junio de 2020, septiembre de 2020 y abril de 2021. Los datos de materia particulada (PM2.5) se obtuvieron mediante un sensor de bajo costo para medir la calidad del aire. Durante la temporada lluviosa de 2020 (enero–mayo), las concentraciones promedio de PM2.5 fueron de 6 ± 2 μg/m³, mientras que durante la temporada seca de 2020 (julio–noviembre), las concentraciones promedio de PM2.5 en Guayaquil fueron de 16 ± 3 μg/m³. Las columnas de ceniza más prominentes ocurrieron el 20 de septiembre de 2020, un mes sin lluvias pero con altas velocidades de viento generadas por la topografía de la cordillera de los Andes hacia la costa. Durante este evento, las concentraciones de PM2.5 comenzaron a las 12:00 UTC-5 en un episodio de pluma volcánica que duró 4 horas, con un pico máximo de 133 ± 40 μg/m³. La microscopía electrónica de muestras seleccionadas mostró que las cenizas de las tres erupciones pueden diferir en tamaño y morfología. El análisis EDX revela que la ceniza contiene ciertos elementos —C, Si, Na, Mg, Al, Ca, S y Fe— en proporciones similares. En resumen, este estudio destaca el papel de las condiciones meteorológicas y el transporte a larga distancia de las cenizas volcánicas del Sangay.
Revista: Air Quality, Atmosphere & Health
Volumen: 17
Páginas: 155-175
Idioma original: Inglés
Palabras clave: Sangay ashes, Long-range transport, Cluster analysis, Seasonality, Microscopy analysis
Fecha de publicación: 4 Octubre 2023
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Cite este documento así:
Moran-Zuloaga, D., Merchan-Merchan, W., Rodriguez-Caballero, E., Mulas, M., & Hernick, P. (2024). Long-range transport and microscopy analysis of Sangay volcanic ashes in Ecuador. Air Quality, Atmosphere & Health, 17, 155–175. https://doi.org/10.1007/s11869-023-01434-w
Moran-Zuloaga, Daniel, et al. “Long-Range Transport and Microscopy Analysis of Sangay Volcanic Ashes in Ecuador.” Air Quality, Atmosphere & Health, vol. 17, 2024, pp. 155–175, https://doi.org/10.1007/s11869-023-01434-w
Moran-Zuloaga D, Merchan-Merchan W, Rodriguez-Caballero E, Mulas M, Hernick P. Long-range transport and microscopy analysis of Sangay volcanic ashes in Ecuador. Air Qual Atmos Health. 2024;17:155–175. doi:10.1007/s11869-023-01434-w
Moran-Zuloaga, D., Merchan-Merchan, W., Rodriguez-Caballero, E., Mulas, M., and Hernick, P. (2024) ‘Long-range transport and microscopy analysis of Sangay volcanic ashes in Ecuador’, Air Quality, Atmosphere & Health, 17, pp.155–175. https://doi.org/10.1007/s11869-023-01434-w
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