ABSTRACT Background Tungurahua volcano (Ecuador) intermittently emitted ash between 1999 and 2016, enduringly affecting the surrounding rural area and its population, but its health impact remains poorly documented. Objectives We aim at assessing the respiratory health hazard posed by the 16-17 August 2006 most intense eruptive phase of Tungurahua. Methods Based on detailed field surveys and grain size analyses, we mapped the spatial distribution of the health-relevant ash size fractions produced by the eruption in the area impacted by ash fallout. We used Scanning Electron Microscopy and Raman Spectroscopy to quantify the mineralogy, composition, surface texture and morphology of a respirable ash sample isolated by aerodynamic separation. The cytotoxicity and pro-inflammatory potential of this respirable ash towards lung tissues was assessed in-vitro using A549 alveolar epithelial cells, by Electron Microscopy and biochemical assays (LDH assay, RT-qPCR, multiplex immunoassays). Results The eruption produced a high amount of inhalable and respirable ash (12.0-0.04 kg/m 2 of sub-10 µm and 5.3-0.02 kg/m 2 of sub-4 µm ash deposited). Their abundance and proportion vary greatly across the deposit within the first 20 km from the volcano. The respirable ash is characteristic of an andesitic magma and no crystalline silica is detected. Morphological features and surface textures are complex and highly variable, with few fibres observed. In-vitro experiments show that respirable volcanic ash are internalized by A549 cells and processed in the endosomal pathway, causing little cell damage, but some changes in cell morphology and membrane texture. The ash trigger a weak pro-inflammatory response. Discussion These data provide the first understanding of the respirable ash hazard near Tungurahua, and the extent to which it varies spatially in a fallout deposit. Given the long exposure duration of the surrounding population, the chronic effects of this inhalable, weakly bio-reactive ash on health could be further investigated.

Abstract Peralkaline rhyolites are a rare magma type, typically associated with continental rift settings, and characterised by excess alkalis relative to alumina and a moderate-low viscosity compared to calc-alkaline equivalents. Despite their prevalence in extensional rift settings, such as the Main Ethiopian Rift, eruption dynamics of peralkaline magmas are poorly understood and have never been directly observed. To address the knowledge gap, this study investigates the style and dynamics of the ~ 87 ka explosive eruption at Baricha volcano as a case study. This eruption deposited widespread pumice lapilli fall and pyroclastic density currents, which provide valuable information on pre- and syn-eruptive magmatic processes. By examining the physical and textural features of the eruption products at different stratigraphic levels, we reconstruct eruption dynamics over time. Our analysis reveals that the eruption had three distinct phases, each characterised by different types of tephra fall deposits and associated with different plume and vent conditions. Specifically, deposits of phases 1 and 3 were characterised by massive and well-sorted tephra falls indicative of sustained plume behaviour, while phase 2 deposits were bedded, lithic-rich (i.e. non-juvenile fragments) tephra falls, and pyroclastic density current deposit associated with an unsteady plume and vent-widening phase. The pumice (8–16 mm size fraction) from this eruption is microlite-free, with a bulk density of 400–700 kg m −3 and > 60% total vesicularity. The vesicle size distribution is polymodal, with the most frequent size ranging from 0.001 to 2.4 mm and an estimated vesicle number density of 0.07*10 7 to 1.6*10 7 mm −3 . The textural observations suggest rapid nucleation occurred during the late phases of magma ascent. Calculated decompression rates of the ascending magma were 0.07–5.6 MPa/s and show a variation between the eruption phases. We conclude that the shift in eruption dynamics alternating between steady to unsteady plume behaviour during the eruption was likely driven by changes in conduit geometry, lithic abundance of the eruptive mixture, decompression rate, and fresh magma injection.