Mystisk vulkansjuka får sin lösning

På morgonen den 8 juni år 1783 öppnade sig en nästan tre mil lång spricka i jordskorpan på södra Island. Vulkanen Lakis utbrott släppte fram det största kända lavaflödet i världen i historisk tid. Lavan stuvade om i landskapet. Den tvingade floder att byta riktning och drev befolkningen från gårdar och betesmarker. Men det som gjorde utbrottet så dödligt var inte lavan, utan askan och gaserna som sköt upp ur jordens inre.

Ända sedan vikingar slog sig ner på Island år 860 har landet drabbats av ett vulkanutbrott i genomsnitt vart femte år. Jag fick själv uppleva vulkanen Heklas utbrott den 26 februari år 2000. Prover av aska från det tillfället har lett till ny kunskap om mekanismerna bakom fluoros, en märklig sjukdom som förekommer i samband med vulkanutbrott. Sjukdomen är ett slags förgiftning av grundämnet fluor som finns i askan. Våra resultat visar att även aluminium spelar en viktig roll i sammanhanget.

Präst blev ögonvittne

I samband med det väldiga utbrottet som började den klara sommarmorgonen år 1783 dog hälften av alla boskapsdjur i sjukdomen fluoros. En fjärdedel av befolkningen dukade under av förgiftning eller svält. Jon Steingrimsson blev ögonvittne till händelsen. Han var kyrkoherde i Sidaförsamlingen på södra Island och skrev ner allt han såg och upplevde under utbrottet.

Det hela började med att ett svart moln vällde in från bergen i norr. Så här skriver Jon Steingrimsson i sin dagbok: ”Molnet spred sig mycket snabbt över oss och var så tjockt att det blev alldeles mörkt inomhus. Sandmolnet lade sig sedan som ett täckte över marken så att våra fotspår blev synliga”.

Han insåg att molnet var olycksbådande: ”Mer gift faller från himlen än någon människa kan förstå: aska, svavel och salpeter blandat med sand. Vattnet har fått en ljusblå ton, växterna har vissnat och den hemska luften gör det så svårt att andas att många äldre människor endast orkar med att fylla sina lungor till hälften.”

Jon Steingrimsson beskriver också hur giftet verkar på hästar, får och människor: ”Hästarna förlorar hull, och hårda svulster bildas runt lederna. Fåren svullnar över hela kroppen och blir så fulla av gift att folk dör av att äta det kött som ännu finns kvar på dem.”

Ryktet om utbrottet spred sig över Europa, fast långsammare än det moln av gaser och aska som vindarna bar med sig. Under åren efter Laki-utbrottet på södra Island kom rapporter om ökad dödlighet och missväxt från många platser runt om i Europa.

Aska föll som snö

Mer än två sekel senare fick även jag uppleva det totala mörker som breder ut sig i närheten av en vulkan som har utbrott. Denna gång steg askmolnet alltså upp ur Hekla, en vulkan på södra Island nära platsen som drabbades av det hemska Laki-utbrottet.

Hekla kallades förr i tiden för ingången till helvetet. Det kan bero på att vulkanen har haft ett tjugotal utbrott sedan 1000-talet, men också på att utbrotten ofta har gett upphov till fluoros.

Under Heklas asknedfall befann jag mig en dryg mil nordnordväst om vulkanen. Askan föll som svart snö från himlen och bildade ett närmare decimetertjockt täcke på marken. Jag tog prover av askan i skenet av strålkastaren på en jeep. Det var ett riskabelt företag. Jag hade varit tvungen att tjata på mina kolleger för att bli körd med jeepen till området som lämpade sig bäst för provtagning. Mina mer erfarna isländska medarbetare blev kvar i jeepen.

Ur askan skulle vi sedan laka fram de fluorsalter som i stora doser orsakar fluoros. Salterna är adsorberade på askpartiklarna, det vill säga fästa vid ytan. De löser sig lätt i vatten. Därför är det nödvändigt att ta prover av askan samtidigt som den bildas. För att provtagningen ska lyckas är det viktigt att vädret är kallt och torrt. Under Heklas utbrott var förutsättningarna de bästa tänkbara. Jag hade dessutom turen att befinna mig i närheten när det började.

Tillbaka i laboratoriet började vi utforska hur vulkanaskan kan påverka olika ekosystem. Vi undersökte vad som händer när lakvatten från askan blandar sig med både sötvatten och havsvatten. På så sätt fick vi veta hur kemin i ytvattnet ändras när vulkanaskan faller ner och kommer i kontakt med de isländska vattendragen.

Skelettet kan bli skört

Det är känt att djur kan få i sig stora mängder fluor om de går ute och betar i vulkandrabbade områden. En stor del av fluoret kommer från den mest finkorniga askan, som lätt fastnar på växterna som djuren sedan betar. Djuren får även i sig fluor som växterna tar upp från markvattnet och genom att fluorsalterna löser sig i dricksvattnet. Askpartiklarna bär med sig fluorsalter långa sträckor. Salterna lakas ut av regn och kan sedan samlas i vattendrag med lång omsättningstid. Det innebär att askan förgiftar stora landområden långt bort från själva vulkanutbrottet. Ett exempel på det är just Laki-utbrottet 1783-84. Askan skadade växter på de brittiska öarna och i stora delar av västra Europa. Många djur som åt förgiftade växter drabbades av kronisk fluoros.

Vi människor får i oss fluor främst från dricksvatten. I låga halter skyddar fluoret tänderna mot karies. Men halter över 1,5 milligram per liter kan störa bildningen av emalj på de permanenta tänderna hos barn upp till sexårsåldern. Symtomen är vita eller bruna fläckar på tänderna.

Människor som får i sig ännu mer fluor under lång tid kan få skador på skelettet. Lederna blir stela, ryggkotorna kan växa samman och i vissa fall blir hela skelettet skört.

Flouros förekommer på många håll i världen, bland annat i delar av Nordafrika, Mellanöstern, Indien, Kina och Thailand. Oftast är orsaken att berggrunden innehåller fluor som hamnar i dricksvattnet.

Aluminium förvärrar

Våra studier av proverna från Island visade att fluorsalter utlakade ur vulkanaska även innehåller aluminium. Det kan ha stor betydelse för hur gift från ett vulkanutbrott sprider sig till levande organismer.

I naturen förekommer fluor som fluoridjoner (F^–). De är som regel trögrörliga eftersom de lätt fastnar på mineralytor i marken.

Men fluoridjonerna kan slå sig samman med aluminiumjoner i en vattenlösning och bilda så kallade metallkomplex. När fluor komplexbinder aluminium ökar dess rörlighet så att ämnet lättare tas upp av växter. Det verkar alltså som om aluminium samspelar med fluor så att vulkanutbrott kan orsaka allvarliga förgiftningar.

Aluminium är självt inblandat i en rad sjukdomar, däribland benskörhet som förekommer i vulkandrabbade områden. Nya resultat visar dessutom att djur tar upp mer aluminium om ämnet är bundet i ett komplex med fluor.

Forskare har också hittat en koppling mellan ett högt upptag av aluminium-fluorkomplex och benskörhet. Benskörhet i vulkandrabbade områden kan alltså ha samband med att sådana komplex bildas i vatten efter ett utbrott. Men skillnaderna är stora mellan havsvatten och sötvatten.

I havsvatten har fluor svårt att bilda komplex med aluminium. Det framgår av vår geokemiska simulering. Vissa former av havsplankton tål dessutom höga halter av fluor. Ett nedfall av aska i havsvatten kan till och med leda till gödningseffekter på grund av att även näringsämnen frigörs från askan.

Sötvatten är känsligare

Men i sötvatten kan fluor, aluminium och syror från askan samverka så att fluoret får större effekt på levande organismer. I en sådan miljö ökar lösligheten för både fluor och aluminium. Aluminium bidrar därmed troligen till de förgiftningssymtom som tidigare enbart har förknippats med fluor efter vulkanutbrott.

Det bör även tilläggas att vulkaner också på andra håll i världen orsakar fluoros. Sjukdomen tog livet av många får år 1995 i samband med vulkanen Ruapehus utbrott på Nya Zeeland.

Fluoros är sannolikt inte heller en företeelse som är begränsad till de senaste tusen åren. Med tanke på vad som skett i historisk tid i samband med vulkanutbrott har fluoros sannolikt skördat många liv i djurriket under jordens mer intensiva vulkaniska perioder.