CC BY
28
УДК 614.78:551.48
ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В КАРСТОВОЙ ПЕЩЕРЕ
Л. В. Кириченко1, О. И. Кадебская2, А. Г. Исаевич2, В. Г. Баранников1, Е. А. Русанова1
1 Пермская государственная медицинская академия им. ак. Е. А. Вагнера, 2 Горный институт УрО РАН РФ, г. Пермь
Комплексные гигиенические исследования в Кунгурской ледяной пещере (КЛП), проведенные для определения возможности использования ее гротов в спелеотерапии, показали, что параметры ее внутренней среды находятся в прямой зависимости от сезона года, наружной температуры и направления движения потоков воздуха. Наличие радиоизотопов в воздухе КЛП формирует специфичный аэроионизационный фон с благоприятным соотношением легких отрицательных и положительных аэроионов. Применяемые режимы проветривания в пещере обеспечивают безопасные концентрации газов в воздухе подземных гротов. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования данного природного аэроионизирующего объекта в спелеотерапии.
Ключевые слова: Кунгурская ледяная пещера, спелеотерапия, гигиенические исследования.
Введение
На территории Пермского края имеется большое количество подземных полостей природного и антропогенного происхождения. Наибольший гигиенический интерес представляют Кунгурская ледяная пещера и калийные рудники Верхнекамского месторождения. Многолетние гигиенические, физиологические и клинические исследования в калийных рудниках позволили выявить комплекс естественных факторов, способных оказывать положительное воздействие на организм человека [5]. Спелеосолетера-пия все шире стала применяться в России и за рубежом для лечения больных с заболеваниями различного этиопатогенеза [4, 6]. В Кунгурской ледяной пещере (КЛП) исследования по обоснованию ее применения в лечебных целях не проводились.
Цель работы — провести комплексные гигиенические исследования внутренней среды КЛП для определения возможности использования ее гротов в спелеотерапии.
Материалы и методы исследования
Объекты изучения — гроты КЛП.
Гигиенические исследования факторов внутренней среды включали оценку микроклимата (прибор «СеП;ег-311»); химический анализ проб воздуха на содержание СО, СО2, NН4, О2, N0^ НД SO2; определение мгновенной концентрации дочерних продуктов распада родона (прибор «РАМОН-01» с 4-минутным циклом измерений в 3-канальном спектрометрическом режиме, с автоматической обработкой результатов на встроенном микропроцессоре); радиационного фона (прибор РД-315); концентраций легких отрицательных и положительных аэроионов (прибор МАС-01).
Всего выполнено 3730 замеров параметров внутренней среды КЛП в теплые, холодные и переходные периоды года.
Крупнейшая, оборудованная для экскурсионных и научных целей карстовая пещера
расположена в городе Кунгур Пермского края в Ледяной горе, сложенной гипсами и ангидритами с прослойками известняков. Ее ежегодно посещает более 50 000 туристов. Внутренняя среда КЛП нестабильна и находится в зависимости от природных и антропогенных условий. Изменениям подвержены: газовый состав, температура, влажность и направление движения воздуха, аэроионизационная обстановка и радиационный фон [1].
КЛП представляет собой субгоризонтальные тоннели с несколькими входами на разных высотных уровнях. Длина пещеры — 5,7 км, площадь — 65,0 тыс. м2, амплитуда — 32 м, средняя высота — 2,8 м, объем — 206,0 тыс. м3. Мощность пород над пещерой — от 40 до 60 м. В ней условно выделяют три микроклиматические зоны: 1) зона отрицательных температур воздуха; 2) зона положительных температур воздуха; 3) переходная зона.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Многолетние исследования микроклимата КЛП выявили, что температура воздуха в холодный период года в теплых гротах в среднем была 4,8±0,8°С, относительная влажность — 97,9±2,1%. Среднегодовая температура в гроте Бриллиантовый, расположенном вблизи входа в пещеру, составляла 3,8±0,2°С, а в удаленном гроте Дружбы народов — 5,2±1,1°С при градиенте от 0,56 до 0,02 °С/м.
В гроте Бриллиантовый температура воздуха находилась в прямой зависимости от погодных условий на поверхности с отставанием на 1—2 месяца, в отличие от гротов, расположенных дальше от основания склона Ледяной горы. Внутригодовая вариация температур горных пород была максимальной (0=0,53—1,37) в ближних к выходу гротах и минимальной (0=0,01—0,02) — в дальних.
Температура в шпурах на глубине от 0 до 4 м зависела от изменений температуры
воздуха на поверхности и на глубине 5 м приближалась к температуре нейтрального слоя — 5,4°С. При критической температуре 5°С происходит смена направлений воздушных потоков в КЛП. В связи с этим воздух, заполняющий карстовые пустоты и трещины в глубине закарстованных гипсоангид-ритовых массивов, находится в состоянии движения и непрерывного воздухообмена с внешней атмосферой. Круговорот воздуха в холодное и теплое время года осуществляется в противоположных направлениях. В пределах Ледяной горы наиболее активная циркуляция воздуха отмечалась на участках гипсоангидритовых пород, расположенных вдоль речных долин и логов, что объясняется их интенсивной трещиноватостью и наибольшей обнаженностью коренных пород. В удалении от речных долин и крупных логов сеть подземных каналов и трещин, заполненных воздухом, становилась более разреженной, а интенсивность воздухообмена с внешней атмосферой резко снижалась.
Исследования газового состава воздуха в КЛП показали, что в холодный период года среднее содержание химических веществ составило: N — 78,84±6,7; 02+Аг — 20,37±3,5; С02 — 0,71±0,03 об.%. Низкие концентрации сернистого газа и оксидов азота (0,009— 0,018 мг/м3) были обнаружены в гроте Полярный. В воздухе пещеры отсутствовали вредные вещества (водород, метан, углеводороды метанового ряда) и токсичные газы (оксид углерода, оксиды азота и серосодержащие соединения).
В теплый период года в пробах воздуха, отобранных в глубинной части КЛП, концентрация СО2 достигала 0,30±0,02 об.%; сероводород и аммиак обнаруживались в минимальных концентрациях. От грота Дружбы народов к гроту Полярный повышалось содержание Н^ с 0,03±0,001 до 0,163± ±0,03 мг/м3, NH4 — с 0 до 0,313±0,01 мг/м3. Увеличивалась концентрация непредельных углеводородов. Окислы азота и сернистый
газ не обнаруживались. Содержание кислорода в воздухе грота Смелых было 20,50± ±0,15 об.%, в заповедной зоне, гротах Длинный, Великан и в зоне поступления свежего воздуха из органных труб — 20,80±0,2 об.%.
На основании комплексного изучения направления движения воздушных масс, включающего замеры температур, атмосферного давления и относительной влажности воздуха, для каждого сезона года были установлены оптимальные режимы проветривания пещеры с целью уменьшения воздействия антропогенного тепла на пещерный массив. В зимний период года для сохранения естественного оледенения в первых гротах и создания эффективной вентиляции в центральной части пещеры использовались следующие режимы проветривания: 1) открывание шлюзовых дверей во входной и выходной штольнях; 2) шлюзовые двери открыты во входной и закрыты в выходной штольнях. В весенний, летний и осенний периоды года наиболее благоприятным был режим, когда во входной и выходной штольнях шлюзовые двери закрыты [2].
Наличие радиоизотопов радона в КЛП способствует ионизации молекул воздуха и образованию легких отрицательных и положительных аэроионов [3]. Нами изучалась эквивалентная равновесная активность (ЭРОА) радона в различные сезоны года. Наибольшие величины отмечались в летние месяцы в гроте Крестовый (915б± ±1556 Бк/м3) и в гроте Великан (13 235± ±2250 Бк/м3), а наименьшие регистрировались в межсезонье в гроте Бриллиантовый (127б±217 Бк/м3) [2]. Уровень радиационного фона имел аналогичную динамику. Летом его средние показатели составляли 0,3б±0,03 мкЗв/ч, зимой — 0,03±0,01мк3в/ч, в переходные периоды года — 0,05± ±0,01мкЗв/ч. Средняя концентрация легких отрицательных аэроионов в теплый период года в КЛП была 2б400±5б0 ион/см3, а в холодный — 3150±250 ион/см3. Коли-
чество легких положительных ионов составляло 16 200±420 ион/см3 (лето) и 2700± ±170 ион/см3 (зима).
Вывод
Проведенные гигиенические исследования показали, что параметры внутренней среды КЛП находятся в прямой зависимости от сезона года, наружной температуры и направления движения потоков воздуха. Разработанные режимы проветривания в пещере позволили обеспечить безопасные концентрации газов в воздухе подземных гротов. За счет наличия радиоизотопов в воздухе КЛП формируется специфичный аэроионизационный фон с благоприятным соотношением легких отрицательных и положительных аэроионов. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования данного природного аэроионизирующе-го объекта в спелеотерапии. Однако дочерние продукты радона могут оказывать неблагоприятное воздействие на организм человека в случае длительного пребывания в пещере (более 400 часов — в зимний и 230 часов — в летний периоды года).
Библиографический список
1. Дублянский В. Н. Кунгурская ледяная пещера: опыт режимных наблюдений/В. Н. Дублянский.— Екатеринбург, 2005.— 170 с.
2. Кадебская О. И. Геоэкологическое состояние Кунгурской ледяной пещеры и прилегающей территории, ее охрана и рациональное использование: дис. ... канд. геогр. наук/О. И. Кадебская.— Пермь, 2004.— 190 с.
3. Кириченко Л. В. Аэроионизационный фактор в природных и антропогенных подземных полостях/Л. В. Кириченко, В. Г. Баранников //Материалы III Межд. научно-техн. конф. «Экология и НТР».— Пермь, 2005.— С. 315—317.
4. Маньшина Н. В. Курортология для всех/ Н. В. Маньшина,- М.: Вече, 2007.- С. 49— 59.
5. Спелеотерапия в калийном руднике/ В. Г. Баранников, В. А. Черешнев, А Е. Крас-ноштейн, А. В. Туев и др.— Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 1996.— 173 с.
6. Физиолого-гигиенические исследования в спелеотерапии/В. А. Черешнев, В. Г. Баран-никое, Л. В. Кириченко и др.//Вестник уральской медицинской академической науки.— 2010.— Т. 31.— № 3.— С. 90—93.
L. V. Kirichenko, O. I. Kadebskaya, A. G. Isaevich, V. G. Barannikov, E. A. Rusanova
HYGIENIC INVESTIGATIONS IN KARST CAVE
Complex hygienic investigations in Kungur Ice Cave (KlC) aimed at determining the possibility of using its grottos in speleotherapy
showed that parameters of its internal environment directly depend on the season, external temperature and direction of blast movement. Presence of radioisotopes in KIC air forms specific aeroionization background with favourable light negative to positive air ions ratio. The applied regimes of aeration in the cave provide safe gas concentrations in the air of underground grottos. The obtained results promise good prospects for using this natural aeroionizing object in speleotherapy.
Keywords: Kungur Ice Cave, speleotherapy, hygienic investigations.
Контактная информация: Кириченко Лариса Викторовна, канд. мед. наук, доцент кафедры коммунальной гигиены и гигиены труда Пермской государственной медицинской академии им. ак. Е. А. Вагнера, 614000, г. Пермь, ул. Петропавловская, 26, тел. 8 (342) 212-15-08
Материал поступил в редакцию 24.09.2011
