การปะทุลิมนิก

ทะเลสาบนีออสที่เกิดการปะทุลิมนิกในปี ค.ศ. 1986

การปะทุลิมนิก (อังกฤษ: limnic eruption) หรือ การพลิกกลับของทะเลสาบ (lake overturn) เป็นภัยธรรมชาติพบได้ยากซึ่งเกิดจากแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ผุดขึ้นจากทะเลสาบน้ำลึกอย่างเฉียบพลัน ส่งผลให้สิ่งมีชีวิตบริเวณนั้นขาดอากาศหายใจ การปะทุนี้อาจก่อให้เกิดคลื่นสึนามิ คลื่นเซชและการเพิ่มขึ้นของ CO₂ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าแผ่นดินไหว ภูเขาไฟและการระเบิดอื่น ๆ เป็นปัจจัยเอื้อให้เกิดการปะทุลิมนิก ทะเลสาบที่เกิดการปะทุเรียกว่า ทะเลสาบมีพลังลิมนิก (limnically active lakes) หรือทะเลสาบระเบิด (exploding lakes)

ลักษณะของการปะทุลิมนิก ได้แก่ แหล่งน้ำที่มี CO₂ อิ่มตัว, ก้นทะเลสาบที่มีอุณหภูมิต่ำ บ่งบอกถึงการขาดอันตรกิริยาระหว่างภูเขาไฟกับน้ำในทะเลสาบ, ชั้นความร้อนด้านบนและล่างที่มีความอิ่มตัวของ CO₂ ต่างกันและความใกล้เคียงกับพื้นที่ภูเขาไฟ อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์เสนอว่าการปะทุอาจไม่เกี่ยวข้องกับภูเขาไฟโดยตรงหลังศึกษาผลกระทบจากทะเลสาบโมนูนและทะเลสาบนีออส

เหตุการณ์

ทะเลสาบโมนูน

ทะเลสาบนีออส

ตำแหน่งทะเลสาบที่เคยเกิดการปะทุลิมนิกสองครั้งในสมัยปัจจุบัน

เนื่องจากแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ตรวจพบได้ยากในธรรมชาติ จึงเป็นการยากในการระบุการปะทุลิมนิกในอดีต พลูทาร์ก นักประวัติศาสตร์ชาวโรมันบันทึกว่าในปี 406 ก่อนคริสตกาล ระดับน้ำในทะเลสาบอัลแบโนเพิ่มสูงขึ้นจนท่วมเนินเขารอบ ๆ ทั้งที่ไม่มีฝนตกหรือรับน้ำจากลำน้ำสาขา ระดับน้ำนั้นท่วมไร่นาและไร่องุ่นก่อนจะไหลออกสู่ทะเล เหตุการณ์นี้เชื่อว่าเกิดจากแก๊สภูเขาไฟใต้ตะกอนก้นทะเลสาบปะทุขึ้นมาจนดันระดับน้ำล้น

พบการปะทุลิมนิกในสมัยปัจจุบัน 2 ครั้ง ครั้งแรกเกิดที่ทะเลสาบโมนูนในประเทศแคเมอรูนในปี ค.ศ. 1984 ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิตจากภาวะขาดอากาศหายใจ 37 คน ครั้งที่สองเกิดที่ทะเลสาบนีออสที่อยู่ใกล้เคียงในปี ค.ศ. 1986 โดยในครั้งนี้มีปริมาณ CO₂ ปะทุออกมากว่า 80 ล้านลูกบาศก์เมตร ทำให้มีผู้เสียชีวิต 1,700 คนและปศุสัตว์ตาย 3,000 ตัว

ทะเลสาบคีวูตรงพรมแดนระหว่างสาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโกกับรวันดาเป็นจุดหนึ่งที่มีรายงานถึงปริมาณแก๊ส CO₂ จำนวนมาก ทะเลสาบแห่งนี้มีความเสี่ยงสูงเนื่องจากรายล้อมด้วยชุมชนหนาแน่นและอยู่ใกล้กับภูเขาเนียรากองโกซึ่งเป็นภูเขาไฟมีพลัง นอกจากนี้ยังพบปริมาณแก๊สมีเทนและอุณหภูมิพื้นผิวที่สูงขึ้น ในปี ค.ศ. 2010 รวันดาดำเนินการวางท่อแก๊สในทะเลสาบคล้ายกับที่ทะเลสาบนีออสเพื่อนำแก๊สมีเทนมาใช้เป็นเชื้อเพลิง และเป็นการลดปริมาณ CO₂ ทางหนึ่ง

สาเหตุ

ทะเลสาบที่จะเกิดการปะทุลิมนิกจะมีความอิ่มตัวระหว่างน้ำกับแก๊สใกล้เคียงกัน แก๊สดังกล่าว ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์และมีเทน CO₂ อาจเกิดจากแก๊สภูเขาไฟที่ผุดจากใต้ทะเลสาบหรือการเน่าสลายของอินทรียวัตถุ ใต้ทะเลสาบซึ่งมีความดันสูงและอุณหภูมิต่ำเอื้อให้ CO₂ ละลายน้ำจนเมื่อ CO₂ อิ่มตัว ทะเลสาบจะอยู่ในสภาวะไม่เสถียรและส่งกลิ่นคล้ายไข่เน่าและดินปืน อย่างไรก็ตามการปะทุต้องการสิ่งกระตุ้น เช่น ดินถล่ม การปะทุของภูเขาไฟหรือแผ่นดินไหว รวมถึงความอิ่มตัวของแก๊สที่ความลึกเฉพาะก็อาจส่งผลให้แก๊สปะทุเฉียบพลัน เมื่อมีปัจจัยกระตุ้นและความดันเปลี่ยนแปลง ฟองแก๊สจะลอยตัวขึ้นสู่ผิวน้ำและอาจส่งผลให้เกิดคลื่นสึนามิ

การปะทุลิมนิกเป็นปรากฏการณ์หายากเนื่องจากต้องมีแหล่ง CO₂, เป็นทะเลสาบเมโรมิกติกอันเป็นทะเลสาบที่ชั้นน้ำต่างกัน ซึ่งหากชั้นน้ำถูกรบกวนจะส่งผลให้แก๊สปะทุ และทะเลสาบต้องมีความลึกและความดันเพียงพอเพื่อให้ CO₂ ละลายในน้ำ

ผลกระทบ

เมื่อเกิดการปะทุ กลุ่มแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จะลอยตัวเหนือทะเลสาบและแพร่กระจายไปยังบริเวณรอบ ๆ CO₂ หนาแน่นกว่าอากาศจึงลอยตัวเหนือพื้นดินและแทนที่อากาศหายใจ ผู้ประสบเหตุที่สูดดม CO₂ จะมีภาวะคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดสูง (hypercapnia) และภาวะกรดเกินจากการหายใจ (respiratory acidosis) เมื่อผู้ประสบเหตุพยายามหายใจมากขึ้นจะยิ่งประสบภาวะขาดอากาศหายใจจนเสียชีวิต

การปะทุลิมนิกที่ทะเลสาบนีออสก่อให้เกิดกลุ่มแก๊สที่แพร่ไปยังหมู่บ้านใกล้เคียง ส่งผลให้ชาวบ้านเสียชีวิตเกือบทั้งหมด จากการชันสูตรพบผู้เสียชีวิตมีสีผิวเปลี่ยนไปจึงสันนิษฐานว่ากลุ่มแก๊สนี้อาจมีกรดอย่างไฮโดรเจนคลอไรด์เจือปน แต่ข้อสันนิษฐานนี้ยังเป็นที่ถกเถียง นอกจากนี้ยังพบผู้เสียชีวิตมีตุ่มพองตามผิวหนัง ซึ่งเชื่อว่าเกิดจากแผลเปื่อยจากความดัน เป็นผลจากระดับออกซิเจนในเลือดต่ำเนื่องจากมีคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดสูง