КЛУБ СПЕЛЕОЛОГОВ “ЦИКЛОП”
ОПАСНОСТИ ПОДЗЕМНОГО МИРА ЧАСТЬ 1
СРЕДА, КЛИМАТ, РЕЛЬЕФ
ЛЬВОВ 2013
УДК 551.44+622.861 Учебно-методическое пособие серия «Школа спелеологии»
Выпуск 2
Суховей Леонид Наумович, Суховей Алла Дмитриевна. Опасности подземного мира. Часть I. Среда, климат, рельеф
Учебное пособие для спелеологов. Львов,2013 г., 37 с. Предлагаемое пособие дает современное представление об опасностях, связанных с исследованием пещер и занятием спелеологией. Учебное пособие предназначено для повышения квалификации спелеологов и руководителей кружков спелеотуризма внешкольных учреждений образования. Оно может быть полезно также спасателям, интересующимся вопросами жизнедеятельности в пещерах, их опасностями. Материал дан в большем объеме, чем требуется по планам и программам кружков спелеотуризма 1-3 годов обучения для самостоятельного планирования занятий по темам. Авторы благодарят Г.С.Пантюхина, А.Б.Климчука, В.А.Радзиевского, Ю.С.Аликина за предложения и замечания в подготовке пособия.
Иллюстраций 1, таблиц 3, библиография 2 5 названий.
© Суховей Л.Н., Суховей А.Д.
2
"Что может быть романтичнее покорения неизведанных пространств?" Иван Ефремов ВВЕДЕНИЕ Первые исследователи, проникшие в подземелья в конце XVII - начале XVIII вв, столкнулись с многочисленными опасностями. Чем дальше забирались вглубь пещер спелеологи, тем больше неожиданностей подстерегало их. Постепенно накапливался опыт, расширялись знания о подземном мире, улучшалось, становясь все более надежным, снаряжение, совершенствовалась тактика исследований. В настоящее время спелеологи исследовали 500-километровые лабиринты, спустились в 1,8-километровые пропасти, преодолели в восходящих пещерах отметку +1,4 км. Спелеологи-аквалангисты опустились в подводные пропасти на глубину 200 метров, преодолели сифоны глубиной до 100 и исследовали 10-километровые подводные пещеры. Пещерная среда перестала быть незнакомой территорией, почти не осталось загадок и среди пещерных опасностей. Подземный мир бывает лишь враждебен, т.е. опасен потенциально. Но для спелеолога, не обладающего достаточными знаниями, опытом и снаряжением, недооценивающего или просто пренебрегающего опасностями, мир этот может стать по-настоящему опасным. Подземные опасности не равноценны. Одни воздействуют прямо, травмируя, другие косвенно, утомляя физически и психически, усугубляя прямые опасности. Не следует думать, что подземный мир обязательно вреден. Наличие отрицательных ионов, отсутствие микробов, повышенное содержание углекислого газа наделяют пещерный воздух бальнеологическими (лечебными) свойствами. Полезно всегда помнить, что легких пещер нет – в неприятное положение можно попасть в любой из них. В данной работе не дается анализ травматизма и опасностей по тяжести воздействия на человека, так как эти вопросы требуют отдельного рассмотрения. Не рассматриваются здесь и опасности на подходах к пещерам, т.к. они достаточно полно освещены в альпинистской и туристской литературе. Глава 1. ОПАСНОСТИ ПОДЗЕМНОЙ СРЕДЫ Темнота. Освещены лишь входные гроты и колодцы, а в глубину пещер свет не проникает. В темноте человек вынужден освещать себе путь. Но видимость в пещерах зависит как от искусственного освещения, так и от особенностей рельефа. 3
В условиях слабой освещенности наблюдаются следующие изменения зрения: - резко понижается острота зрения (до 0,03-0,7); - ухудшается глазомер, затрудняется оценка расстояния до объектов и их взаимного расположения; - нарушается цветовое зрение, при ночной освещенности цвет смещается в сторону серого; - сужается поле зрения. Установлено также, что при резкой контрастности освещенности ухудшается видимость и затрудняется ориентировка в пространстве. Ухудшению ночного зрения способствуют: - резкие переходы от яркого света к темноте, попадание лучей света в глаза; - плохая освещенность подземного рельефа и объектов, с которыми работаешь; - переохлаждение; - расстройство функций вестибулярного аппарата; - переутомление, физическое перенапряжение, недосыпание, нервнопсихические переживания; - прием алкоголя, курение; - переполнение желудка, мочевого пузыря; - болезненное состояние или слабость после перенесенного заболевания; - недостаток в пище витаминов А.С и группы В. При освещенности более 30 лк действует дневное зрение (колбочки в сетчатке глаза), при освещенности менее 0,03 лк- ночное (палочки). При переходе от яркого света к тусклому ночное зрение начинает функционировать не сразу (палочки на свету "разряжены"), требуется время для восстановления его, называемое темповой адаптацией. Полностью темновая адаптация завершается через 1-1,5 часа. При этом глаз становится более чувствителен к зеленому цвету и менее - к красному. Желтый и синий цвета занимают промежуточное положение. После длительного пребывания в темноте чувствительность глаза может возрасти в 200 тыс.раз! В этом случае попадание прямого луча света в глаза вызывает временное расстройство зрения. Человеку с отклонениями от нормы в ночном зрении противопоказаны занятия спелеологией. При переходе с дневной поверхности к темноте пещеры следует делать остановку в сумеречной части на 20-30 минут для темповой адаптации. Во время работы следует избегать попадания прямых лучей света в глаза. Необходим дополнительный прием витаминов А, С и группы В, а также лимонника для усиления ночного зрения. Смена дня и ночи синхронизирует внутренние часы человека. В темноте же нарушается нормальная суточная периодика в деятельности организма. Полутьма пещеры и низкая температура изменяют суточный ритм человека, 4
растягивая его до 28, а затем до 48 часов. В первые дни снижается работоспособность, быстрее наступает усталость и т.д. В условиях пещерной среды (темнота, постоянство температуры и т.п.) может произойти десинхронизация и расстройство физиологических процессов. Создание нормальных условий для труда и отдыха с четким режимом способствует адаптации организма, уменьшению физических и психических перегрузок. При переходе к непродолжительной (до 10 дней) пещерной деятельности рекомендуется не менять обычный дневной ритм. В "дневные" часы следует планировать работу, в "ночные" - сон. При длительной пещерной работе (более 10-12 дней непрерывного пребывания под землей) рекомендуется перейти на 48-часовой суточный ритм (12 часов сон, 36 часов работа с двухразовым питанием и 2-3-часовым отдыхом после приема пищи). При плохом расчете времени работы светильника, поломках, отсутствии резервных и аварийных источников, возникает опасность остаться без света. Правильный выбор элементов, надежная конструкция светильника, его ремонтоспособность, грамотная эксплуатация, хранение, транспортировка освещения позволяют избежать этой опасности. Необходимо предусматривать: - резервирование запаса освещения (брать на треть больше по сравнению с расчетным), - аварийные осветители (индивидуальные и групповые), запасные части (лампы и т.п.). Работа в темноте требует большого нервно-психического напряжения. Поэтому нужно тщательно подбирать людей, точно соблюдать режим труда и отдыха, вести контроль за степенью состояния утомления, применять надежные светильники, предусматривать резервирование и аварийный запас света. Временные сдвиги. Во время многосуточного пребывания под землей наблюдаются временные сдвиги, которые приводят к искажению субъективной оценки времени: длительные промежутки по сравнению с реальным временем в среднем оцениваются увеличенным в два раза, а 120-секундный интервал оценивается в среднем в 150 сек, (при сильном утомлении - до 300 сек.). Метод оценки двухминутного интервала может быть использован для контроля за степенью утомляемости спелеолога. Замкнутое пространство. Одной из особенностей пещер является замкнутое пространство. Для людей с отклонениями в психике (боязнью замкнутого пространства клау стофобией) пребывание под землей противопоказано.
5
С другой стороны, встречаются огромные залы (до 1 млн. м куб и более), в которых луч света не достигает стен и потолков, что угнетающе действует на психику. Подземные лагеря поэтому следует устанавливать так, чтобы рядом были дветри стенки, - этого достаточно для снятия излишнего возбуждения. По этим же причинам не следует работать под землей в одиночку. Зрительные иллюзии. Бедность зрительных восприятий под землей ведет к психическому возбуждению, а "ночное" зрение - к чрезмерному напряжению глаз и быстрой утомляемости. При переутомлении мозг изобретает для себя информацию, - в результате появляются зрительные галлюцинации. Но случаются обманы зрения и из-за особенностей преломления световых лучей. Это, например, "пропадание водной поверхности" - эффект, наблюдаемый только в неглубоких водоемах из-за абсолютно чистой, спокойной и лишенной отражения воды. Глубокая вода под землей видна на некотором расстоянии, она кажется черной. "Сюрприз" заключается в неожиданном попадании в воду там, где ее вроде бы не должно быть. Случаются ошибки в определении границы воды и воздуха при питье из подземных водоемов, когда вместо погружения в воду губ окунают все лицо. Не исключено, что при резком возрастании чувствительности глаз при "ночном" зрении можно увидеть инфракрасные, космические и другие излучения - это ошибочно может быть принято как галлюцинация. Шум, звуки и слуховые иллюзии. Человек привык жить в мире звуков, на его мозг постоянно действуют различные звуковые раздражители. В пещерах же, где царит тишина, возникает слуховая и сенсорная депривация. При переутомлении появляются слуховые галлюцинации. Четкий ритм труда и сна, полезность и занятость людей снимают перегрузки. Напряжение возникает также при появлении неожиданных звуков. Обманы слуха в пещерах очень часты и обескураживают. К ним относятся: "Говорящие пещеры" - их множество в различных районах мира. Самая известная пещера - Сивилы в Италии. Звуки в них возникают из-за особенностей акустики в пустотах. Например, громкий шум мощного водного потока могут издавать слабенькие ручейки. Звуки в пещерах могут возникать при близких взрывах, шуме транспорта на поверхности, из-за движения воздуха через отверстия и т.п. Ритмичные, мелодичные звуки издают капли воды, падающие в углубления на полу или в эгутационные углубления сталагмитов. Звучную низкую ноту издают отдельные сталактиты при отрыве капли. Звон рождают сталагмиты, сталактиты и драпировки при легком постукивании о них или случайном прикосновении работающих под землей товарищей. 6
Шум крыльев летучих мышей, бьющих воздух крыльями, в узком туннеле или тупике заставляет дрожать воздух и может вызвать звук очень низкого тона. Особенно неожиданным он может быть при подлете зверька сзади. Стук сердца, шум дыхания (своего или напарника) в узких щелях, где тело прижато к камню, может распространяться породой на значительные расстояния, бывает достаточно громким и неожиданным. Шум водотоков, водопадов, каскадов, который издает падающая вода, затрудняет, а иногда делает невозможным связь (сигнализацию) голосом. Неожиданным бывает шум (звук "работающего трактора") издаваемый паводковыми водотоками. Ионизация воздуха Работами А.Л.Чижевского установлено, что на самочувствие человека при дыхании атмосферным воздухом сильное влияние оказывают электрические свойства воздуха. Атмосферный воздух по своей ионизации может быть трех видов: - с преобладанием положительных ионов; - с преобладанием отрицательных ионов; - с отсутствием зарядов ионов. Еще в конце XIX века альпинисты обратили внимание на наличие в горах местностей оказывающих вредоносное влияние на организм человека Было замечено что эта таинственная болезнь чаще всего настигает человека в совершенно ясную погоду, но никогда во время тумана или дождя Она не зависит от абсолютной высоты места и на самых вершинах гор со свободным обменом воздуха наблюдается реже всего Она получила название "горной болезни" Горная болезнь имеет свои излюбленные места хорошо известные альпинистам. Это узкие горные проходы, кулуары, ущелья, ложбины, лощины, углубления, где воздух более всего подвержен застаиванию. В свое время итальянский альпинист и физиолог профессор Моссо так охарактеризовал ее симптомы: в первую очередь отмечается затрудненное дыхание, сильное сердцебиение, тошнота иногда заканчиваемая рвотой, синюха лица и рук как при удушье, полный упадок сил, шум в ушах, потемнение в глазах, неспособность к какой-либо, хотя бы самой легкой работе и, наконец, обморочное состояние. Еще в 1899-1901 гг ряд ученых пришли к выводу, что горная болезнь вызывается чрезмерной ионизацией воздуха аэроионами положительной полярности. Так как она чаще проявляется на больших высотах, в нашей альпинистской литературе ее ошибочно продолжают связывать только с недостатком кислорода, что в корне неверно. Воздух с отсутствием зарядов ионов электричества также угнетающе действует на организм человека. И лишь воздух, насыщенный отрицательно 7
заряженными аэроионами, не только благотворно воздействует на организм но и обладает бальнеологическими свойствами. Обычно в пещерном воздухе преобладают отрицательные аэроионы. Но в полостях с застоявшимся воздухом аэроионов может вообще не быть. Специфика морфологии и микроклимата не исключает наличия патогенных зон (заряженных положительными аэроионами) в отдельных пещерах. Такие зоны после соответствующих измерений, возможно, выявятся на дне входных мешкообразных колодцев в ряде "аномальных" (с дурной славой) пещер на Алтае, Урале и т.д. Радиация. Установлено, что естественный радиоактивный фон играет заметную роль для нормального течения жизненных процессов на планете. На поверхности уровень радиоактивного фона колеблется в пределах от 0,6 до 100 мГр/год. Обнаружено, что облучение в малых дозах (около 0,25 Гр.) стимулирует активность иммунной системы, а снижение облучения (ниже фонового) действует угнетающе. Установлено, что чем выше фон естественной радиации, тем здоровее население. Уровень фона радиации в пещерах отличается от уровня фона на поверхности. Превышение доз радиоактивного облучения приводит к лучевой болезни. Различают а (альфа), р (бета) и у (гамма) - излучения, которые по-разному воздействуют на организм человека, р и у-излучения могут быть обнаружены в пещерах (известны случаи использования полостей для свалок радиоактивных отходов). Среди них могут оказаться внешне безобидные использованные рентгеновские трубки, газоразрядники, датчики, химреактивы и т.п. В зонах повышенной концентрации радиоактивных руд пещеры также могут иметь опасный уровень радиации. Для измерения у Р излучения используют приборы с цифровой индикацией типа ИР-02, ИМД100, РКСБ-104, ДБГБ-01 и другие. Первые измерения а-радиации в воздухе пещер сделаны в США в 1954 году. К восьмидесятым годам обширные измерения были проведены в пещерах США, Великобритании, Чехословакии и Венгрии. Установлено, что в ряде пещер уровень а-радиации превышает норму. Основным источником а-излучения являются изотопы радона, образуемые при распаде радия. Источником радия является уран рассеяний в породах. Изотопы радона могут накапливаться во вторичных заполнителях пещер, в подземных водах, во вмещающих породах. Выявление повышенного уровня воздушной а-радиации во многих экскурсионных пещерах США побудило службу национальных парков разработать и установить ведомственные стандарты радиационной безопасности. У нас в стране существующими стандартами не предусматривается и на практике не производится контроль за уровнями арадиации подземных сооружений, выработок любого назначения и пещер, как 8
не ведется и учет суммарных доз облучения персонала на подземных работах (за исключением урановой промышленности). Допустимые дозы облучения, не требующие никаких действий, установлены на уровне: 1м Зв=1бэр=0,03 \УЪ ("рабочий уровень"). Измерения а-излучения производится приборами типа "Радон"и др. Следует помнить, что бытовые дозиметры непригодны для измерения аизлучения. В пещерах и на участках пещер, где "рабочие уровни" превышают норму до 1 \УЬ, рекомендуется использовать респираторы, а при концентрациях выше 2 \УЪ посещение запрещено. Категорически не рекомендуется курение в пещерах, так как совместный эффект облучения и курения является умножительным, то есть фактор риска смерти от рака легких увеличивается в 20 раз. Газы. Газовый состав воздуха большинства пещер находится в пределах норм, допустимых для дыхания человека, но известны пещеры и с отклонениями по уровню концентрации различных газов. Углекислый газ СО^ - бесцветен, не поддерживает дыхания и горения, имеет слабокислый вкус, тяжелее воздуха. Небольшое содержание углекислоты, в 3-30 раз превышающее обычное можно встретить в любой пещере (в атмосферном воздухе 0,03%). Встречаются пещеры с очень высокой концентрацией углекислого газа: Сен-Маро, Сульфатара, Собачья в Италии, Фей в Швейцарии и др. Например, в гротах пещеры Будосбарбаланг в Румынии концентрация СО достигает 95,5%! Наибольшую опасность представляют карманы углекислого газа, образующиеся в местах скопления гниющих растительных остатков в карстовых нисходящих мешкообразных пещерах, а также газовые озера в термокарстовых пещерах. Например, в газовых озерах Збрашевской пещеры в Чехии 36% углекислоты. Известны полости, с колеблющимся уровнем углекислоты в которых слой СО-г зависит от давления атмосферы. Например, в колодце Кре дю Суси во Франции слой углекислоты на дне колеблется от 0,3 до 19,5 м. Шахта Бездонная в Крыму на г.Агармыш единственная на Украине, где С02 летом достигает опасной концентрации (до 4%), а количество 02 падает до 15%. Вдыхание углекислого газа вызывает возбуждение, головные боли, чувство недомогания, головокружение, сонливость и расслабление мышц. Эффект от вдыхания проявляется при концентрации около 2% (оно становится затрудненным и общий объем воздуха, вдыхаемого легкими, увеличивается). Глубина дыхания заметно возрастает при 4%, а при 5% оно становится затрудненным. При 5-10% происходит потеря компенсаторных реакций. Свыше 10% углекислоты вызывает серьезное расстройство, и спелеолог теряет способность выполнять действия направленные на самосохранение. 9
Опасно неожиданное попадание в газовые озера, где можно сразу потерять сознание. Углекислый газ опасен тем, что вытесняет кислород из атмосферы. (Норма кислорода для дыхания 20%). Допустимое содержание С02 в воздухе по нормам безопасности 0,5-1,0%. Для измерения содержания углекислого газа применяют шахтные интерферометры, например, типов ШИ6, ШИ10, а также химические газоопределители, например, ГХ-5, с индикаторными трубками ТИС02 - 2, ТИС02-15. Для индикации можно использовать пламя свечи. При снижении кислорода на 1% яркость пламени свечи уменьшается на треть. При 16-17% кислорода пламя гаснет. Окись углерода СО - бесцветна, не имеет запаха и вкуса, легко смешивается с воздухом и горит. Очень ядовита. Может достигнуть опасных концентраций в непроветриваемых местах работы примусов, а также в местах близких от взрывных работ. Особую опасность представляет этот газ в аквалангах при их неправильной зарядке. Допустимое содержание СО в воздухе не более 0,0016%. Измерение концентрации проводят газоопределителем ГХ-5 с помощью индикаторных трубок ТИСО-0,2. Метан - бесцветный, без запаха, не ядовитый, но горючий газ. Проникает в полости через тектонические разломы из недр. При содержании в воздухе 56% горит около источника тепла, при содержании 5-16% взрывается. Наибольшая сила взрыва при концентрации метана 9,5%. Допустимое содержание 1-2%. Измерение проводят с помощью шахтного интерферометра например ШИ-10. Сероводород Н^8 - бесцветен, имеет резкий запах тухлых яиц. Очень ядовит. Смесь с воздухом взрывоопасна. Присутствует в местах богатых минеральными водами. Пещеры с опасной концентрацией сероводорода расположены в районе Мацесты. Часто присутствует в незначительных концентрациях в гипсовых пещерах Кавказа. Допустимое содержание в воздухе не более 0,00066% (0,01 мг/л). Измерение производят с помощью газоопределителя ГХ5 и индикаторных трубок ТИ Н2§ - 0,0066. Сернистый газ 80^ - бесцветный, обладает острым вкусом и запахом. Очень ядовит. Сильно разъедает слизистые оболочки, особенно глаз. Встречается в горных выработках, в местах близких от взрывных работ. Допустимое содержание не более 0,00035%. Измерение производят с использованием индикаторных трубок ТИ §02-0,007. Другие газы - в местах, близких от взрывных работ могут образовываться ядовитые азотистые соединения. Проверку на загазованность в этом случае проводят с использованием индикаторных трубок ТИ (N0 + N02 - 0,005). 10
При первопрохождении пещер или исследованиях в другое время года, а также в случаях проведения взрывных работ близ пещер или в пещерах необходима проверка на загазованность. Радон К - бесцветный тяжелый газ (в 7,5 раза тяжелее воздуха), невидимый, не имеющий вкуса и запаха. Он хорошо растворяется в воде. Радон - инертный газ, легко переходящий из пород и воды в атмосферу пещеры. Лишь недавно ученые поняли, что наиболее весомым из всех естественных источников радиации является радон. Согласно текущей оценке Научного комитета по действию атомной радиации при ООН, радон вместе со своими дочерними продуктами радиоактивного распада ответственен примерно за 3/4 годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации, и примерно за 1/2 этой дозы от всех естественных источников радиации. Большую часть этой дозы человек получает от радионуклидов, попадающих в его организм вместе с вдыхаемым воздухом, особенно находясь в непроветриваемых закрытых помещениях (подвалах). Радон высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрация в наружном воздухе существенно различается для разных течек земного шара (радон - 222: 0,02 - 9,6 Бк/М3, в среднем 2 Бк/м3). Некоторые источники воды (глубокие колодцы и артезианские скважины) содержат в отличие от обычной воды повышенное количество радона (до 100 млн Бк/м3). Среди всего населения Земли менее 1% жителей потребляет воду с удельной радиоактивностью больше 1 млн. Бк/м3, а менее 10% пьют воду с концентрацией радона больше 100 тыс. Бк/м3. Питье воды менее опасно так как в этом случае радон быстро выводится из организма, тем более, что при кипячении радон улетучивается полностью. Гораздо более опасно попадание паров воды (особенно в бане) в легкие вместе с вдыхаемым воздухом. Содержание радона в воздухе испытывает сезонное колебание. Количество его растет с понижением атмосферного давления и повышением температуры в пещерах. Летнее значение его обычно вдвое превышает зимнее. Повышенная концентрация радона может содержаться в мешкообразных пещерах со слабой вентиляцией и особенно во вскрытых раскопками полостях. Измерение допустимых уровней излучения при первопрохождении пещер необходимо, особенно летом. В пещерах опасных по газу можно применять шахтные фильтрующие самоспасатели типа СПП-2 или противогазы промышленные с фильтрующими коробками: для сероводорода - серого цвета, для окиси углерода - белого цвета, 11
для сероводорода и сернистого газа - желтого цвета, или универсальными - красного цвета. При содержании кислорода менее 16% и наличии вредных газов большой концентрации применяют изолирующие самоспасатели типа ШС-7, кислородные приборы КИП-3, КИП-5, РКР-2 респиратор "Урал-1М" или акваланг "Юнга". Глава 2. КЛИМАТИЧЕСКИЕ ОПАСНОСТИ ПЕЩЕР Температура воздуха. Температура воздуха в пещерах обычно постоянна или колеблется в незначительных пределах. Известны пещеры с температурой воздуха от -5° до +12°С. В глубоких шахтах температура в среднем от 4° до 9°С. Минусовые температуры встречаются лишь в пещерах со льдом. С увеличением глубины температура незначительно повышается. Сохранение температуры тела в пределах нормы (37°С) - необходимое условие жизнедеятельности человека. Оптимальный тепловой режим, обеспечивающийся за счет теплопродукции человека и тепловым состоянием среды, называется тепловым комфортом. Подземная среда не обеспечивает комфортных условий. Спелеолог вынужден поддерживать тепловое равновесие не только за счет физической и химической терморегуляции организма, которая, однако, имеет пределы, в основном за счет специальных мер защиты. На воздухе скрытый период терморегуляции организма составляет 30-40 минут. Теплоотдача происходит за счет: - излучения; - молекулярной теплопроводности (кондукции); - турбулентной теплопроводности (конвекции); - испарения пота; - дыхания (респираторные теплопотери); - нагревания поступающей пищи и воды; Теплопотери за счет излучения - это поглощение тепла человеческого организма капельками воды окружающего воздуха и стенами. Сравнительно небольшое уменьшение температуры стен относительно температуры воздуха оказывает заметное влияние на теплоощущение и комфортность: появляется состояние дискомфорта, теплопотери увеличиваются на 50% и более. При разности температур стены и воздуха 3-4°С на расстоянии 25-50 см от стены теплопотери одетого человека очень велики. Для уменьшения теплопотеръ из-за стен достаточно находиться от них на расстоянии 0,7-1,0 м, при этом исчезает и ощущение дискомфортности. При повышении влажности температура одежды повышается на 3-4°С по сравнению с температурой воздуха, что препятствует конденсации влаги на 12
ней, но приводит к резкому выделению тепла за счет поглощения его капельками воды в инфракрасном спектре. При 100% влажности и температуре воздуха ниже 15°С в состоянии покоя ощущение комфортности исчезает через 1-2 часа (для легко одетого человека). Теплопотери за счет молекулярной теплопроводности (кондукции) - это поглощение тепла за счет непосредственного соприкосновения тела с поверхностью стен, пола т.е. тепловая энергия распределяется посредством контакта молекул без их существенного перемещения в среде. Теплоотдача пропорциональна разности температур и площади соприкосновения поверхностей и начинает сказываться при температуре поверхности ниже 20°С. В положении стоя эти теплопотери происходят только через обувь, но при лазаний, протискивании в щели теплопотери молекулярной проводимости резко увеличиваются. К ним в этом случае добавляются также теплопотери за счет длинноволнового излучения. Еще больше молекулярные теплопотери в мокром (даже выжатом) комбинезоне. Опытами Рубнера установлено, что такая одежда увеличивает теплопотери тела по сравнению с обнаженными частями из-за лучшей проводимости тепла через мокрую кожу. Допустимое время пребывания в мокрой одежде в состоянии покоя не более 1 часа, при физической работе 2-3 часа. В горизонтальных пещерах можно увеличить срок пребывания в несколько раз, сняв мокрую одежду целиком или частично. На вертикальных участках снимать одежду не рекомендуется, так как потерявшая эластичность кожа легко травмируется. Не следует более 5-15 минут лежать или сидеть на полу, либо прислоняться к стене. Если работа требует длительного лежания или сидения, необходимо подкладывать коврик ("сидушку") толщиной 0,5-2,5 см из пенопропилена, вспененного полиэтилена, использовать фольгированные экраны. Теплопотери за счет турбулентной проводимости (конвекции) - это теплопотери при воздухообмене. Такая передача тепла происходит в несколько стадий: сначала от тела к тонкому подвижному слою среды близ тела, этот слой – ближайшему подвижному слою между одеждой и т.д. Они играют заметную роль при ходьбе, особенно в мокрой одежде и при ветре. Теплопотери за счет испарения пота в условиях пещерного климата в состоянии покоя и легкой работы незначительны. При тяжелой физической работе теплопотери с потом сильно увеличиваются. При резких изменениях теплового состояния среды (прикосновении к стенам, переходе к месту со сквозняком) теплопотери могут привести к переохлаждению и простудным заболеваниям. Теплопотери за счет дыхания начинают сказываться при температуре воздуха ниже 20°С, и в диапазоне пещерных температур и влажности они не превышают 20%. Такое отклонение от комфортных условий еще компенсируется за счет адаптации организма, поэтому ими можно пренебречь. 13
Теплопотери за счет нагревания поступающей пищи и воды сказываются при отрицательных температурах. В условиях пещерной среды они незначительны. При приеме горячей пищи и воды эти теплопотери исключаются. Тепловое состояние человека и характеризующие его параметры приведены в табл. 1 Таблица 1. Тепловое состояние и его параметры, (по С.П. Уманскому) Степень Тепловое Средневз- Темпера- Изменение Продолжидискомфорта состояние вешенная тура тела теплосо- тельность темпера(ректадержания, работы и тура кожи, льная), кДж пребыва- ние в час °С °С Нагрев Очень >37.2 >38.0 330-500 0.5 жарко Жарко 35.8-37.2 37.8-38.0 220-330 4.0 Тепло 34.2-35.6 37.5-37.8 105-210 12.0 Неограничено Комфорт Комфорт 32.0-34.2 36.8-37.5 ±105 Охлаждение Прохладно 30.1-32.2 36.0-36.8 -105-330 12.0 Холодно 28.1-30.1 36.0-36.0 -330-670 4.0 Очень 28.1 <35.0 -670-800 0.5 холодно Холод оказывает сильное влияние на работоспособность: - ухудшается тонкая координация движений и чувствительность пальцев; - ухудшается сноровка при слежении за движущимися объектами; - увеличивается время реакции; - изменяется (удлиняется) восприятие времени; - ухудшается мышление и способность к запоминанию, распознаванию слов и интеллектуальная деятельность; - отвлекается внимание. Тепловой комфорт в условиях пещерных теплопотерь спелеолог может сохранить за счет теплоизолирующих свойств одежды и обуви. Кроме одежды, уменьшения теплопотерь на некоторое время можно достичь за счет увеличения теплопродукции организма (см.табл.2). Таблица 2. Выработка тепла (по Харперу) Состояние Теплопотери Покой 1,5 кал/мин Легкая работа (гольф, кегли) 2,5-5,0 кал/мин Дрожь в состоянии покоя 4,0 кал/мин Умеренная работа (плавание) 5,0-7,5 кал/мин Тяжелая работа (скалолазание, бег) 7.5-10,0 кал/мин 14
В условиях простого посещения пещер ("сухая", температура 8-10°С, влажность 97-99%) легко одетый человек (шерстяной костюм и комбинезон), выполняя легкую работу, может находиться 5-6 часов с сохранением состояния комфортности. Дополнительными мерами (утепленная одежда, физические нагрузки) можно увеличить срок комфортного пребывания в сухой пещере до 10-12 часов, после чего работоспособность спелеолога ухудшается, наступает ощущение дискомфортности, усталость, а затем переохлаждение. Длительные исследования "сухих" пещер (более 10 часов) и "мокрых" необходимо соответственно организовывать и оснащать средствами индивидуальной (одежда) и групповой (подземный лагерь) защиты. В подземных лагерях необходимо организовывать прием горячей пищи и воды, комфортные условия для отдыха и сна. Влажность Воздух в пещерах имеет повышенную влажность - от 80 до 100%. Опытами М.Рубнера установлено, что увеличение влажности на 12,8% по тепловому эффекту равно увеличению теплопотерь тела на 1°С. При расчетах теплопотерь в пещерах следует вносить поправки за счет влажности, уменьшая значение температуры на 2-3°С. При особо неблагоприятных условиях (ветер, мокрая одежда, усталость, переохлаждение может наступить очень скоро. Для защиты от влаги применяется одежда из водоотталкивающей ткани (капрон, лавсан, авизент), но наиболее приемлемы комбинезоны с использованием ткани гортекс, рубашек и штанов из полара и т.п. Туман При большой разнице температур воздуха (пещерного и наружного), и морфологических особенностей пещер особенно, во время заморозков, в привходовой части может образовываться туман, который часто выходит наружу в виде "столба дыма". Например, пещера Продуха на Одесщине. Иногда образуется туман в залах с большим объемом воздуха. Туман может испугать новичков, его ошибочно могут принять за газ. Он может затруднять ориентировку, сказываться на освещенности пещеры. Появление облака тумана над входом часто используют для поиска новых полостей, особенно зимой или во входных залах со снегом. Ветер Есть пещеры, но чаще отдельные участки, где движение воздуха ощутимо. В этом случае теплопотери увеличиваются и могут быстро приводить к переохлаждению. Влияние ветра нужно учитывать при расчете теплопотерь (см. табл.3).
15
Таблица 3. Поправка температур на ветер (по С.Нилу и Р.Шамбуреку) Ветер, м/с Температура,°С 0 10 4,4 -1,1 -6,7 2,2 8,9 2,8 -2,8 -8,9 4,4 4,4 -2,2 -8,9 -15,6 6,6 2,2 -5,6 -12,9 -20,6 Глава 3. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ ОПАСНОСТИ ПЕЩЕР. Температура воды. Температура воды в пещерах не превышает 15°С (обычно 7-11°С). Только в термокарстовых пещерах вода теплая, в Ср.Азии, в пещере Бохарденская в подземном озере Коу температура воды 32°С. В обводненных пещерах спелеолог, даже не преодолевающий водных преград, подвергается действию брызг, капели, касается мокрых стен. Одежда его быстро намокает. Гипотермия (переохлаждение) возникает, когда из-за теплопотерь ректальная температура падает ниже 35°С. Начинают появляться такие симптомы как спутанность сознания, сонливость, нарушения артикуляции, галлюцинации, снижение чувствительности, нарушения двигательных функций. Развитие таких симптомов для спелеолога недопустимо, т.к. из-за потери контроля растет вероятность совершения фатальных ошибок. Начало гипотермии возникает незаметно, и даже опытные спелеологи, легко впадая в это состояние, не подозревают о возникшей опасности. Развившаяся гипотермия - тяжелое клиническое состояние. Лечение гипотермии состоит в согревании, что в условиях подземной среды сложно обеспечить. Быстрая эвакуация на поверхность также часто затруднена. Дальнейшее же пребывание пострадавшего под землей резко ухудшает ситуацию. Поэтому главным условием спасения пострадавшего является остановка дальнейших теплопотерь. Воздействие холодной пещерной воды на организм опасно не только тем, что вызывает состояние глубокой гипотермии. Даже хорошо защищенный спелеолог при низких температурах воды часто испытывает ощущение дискомфорта и угрозу здоровью. Возможно, что ряд не получивших объяснения несчастных случаев связаны с переохлаждением. Отличие между водной и воздушной средой в аспекте теплообмена состоит в различных скоростях отведения тепла с поверхности тела. Поэтому уже вода с температурой ниже 15°С представляет серьезное испытание из-за опасности переохлаждения, так как обладает значительно 16
большей удельной теплоемкостью (в 1000 раз) и теплопроводностью (в 25 раз), чем воздух. Вода с температурой 25°С ощущается как холодная, воздух же с этой температурой воспринимается как теплый (вода будет восприниматься как теплая лишь при подъеме ее до 32-33°С). Обычно человек плавает, не ощущая, холода, при температуре 24-28°С, но если в такой воде оставаться долго в неподвижном состоянии, возникает чувство холода (большинство людей испытывает дрожь после 20 минут пребывания в такой воде). В воде без защитной одежды вся масса тепла теряется за счет молекулярной теплопроводности. При этом, если в воздушной среде теплопотери идут с площади, составляющей 75% поверхности тела, то в воде со всех 100%! Резко уменьшается в воде и скрытый период теплорегуляции не превышая 2-3 минуты. Критическая точка повышения теплопродукции в воде определяется при гораздо более высокой температуре среды - 34-35°С (вместо 28-29°С на воздухе). Это значит, что при попадании даже в теплую воду в первые же минуты спелеолог имеет значительные теплопотери, с которыми компенсаторный теплорегуляционный механизм организма не может справиться в течение длительного времени. При таких условиях, несмотря на усилие теплообразования и обмена веществ, которыми организм человека отвечает на охлаждение, температура тела начинает понижаться. Даже после прекращения охлаждения температура тела еще некоторое время понижается как бы "по инерции", затем наступает повышение температуры на 0,5-1,5°С выше нормальной и только спустя 2-4 часа она окончательно стабилизируется. На графике (см. Рис.1.) приведены данные о возможных сроках пребывания человека в воде в зависимости от ее температуры. Быстрое развитие переохлаждения в холодной воде обуславливается тем, что она выступает еще и как шоковый раздражитель. Потеря тепла в такой воде происходит настолько интенсивно, что порождает специфический "холодовой шок", при котором пострадавший сразу же погружается на дно теряя сознание. Развитию холодового шока (по Лартингу) способствует: - перегревание перед погружением в холодную воду; - состояние озноба перед погружением; - быстрое погружение в холодную воду (падение без постепенной адаптации к ней: - эмоциональное потрясение; - переполненный желудок и кишечник. Рис. 1. График зависимости времени погружения от температуры воды (по И.Циммерману) 17
1 - переохлаждение без защитной одежды; 2 - опасность перегрева в гидрокостюме (на воздухе в тени); 3 - Время пребывания под водой без гидрокостюма; 4 - время пребывания под водой в гидрокостюме "мокрого типа" (толщина неопрена 4 мм); 5 - потеря сознания при погружении без одежды; 6 - время пребывания под водой в гидрокостюме постоянного объема (сухого); 7 - критическое время пребывания под водой в гидрокостюме "мокрого типа" потерявшего герметичность).
Охлаждение организма в воде вызывает усиленное потребление кислорода и может привести к кислородному голоданию. Спуски без гидрокостюма сухого типа в пещерах при температурах воды ниже 15°С запрещаются. Время пребывания в воде в гидрокостюме определяется количеством и качеством белья. В графике приведены допустимые сроки пребывания в воде в гидрокостюмах разных типов. Для уменьшения теплопотерь применяют гидрофобное (не смачиваемое водой и потом) белье, утеплители из поропласта, полар, специальные сетки, шерстяное белье плотной вязки. Для этих же целей резина заменяется прорезиненным капроновым полотном. Для защиты гидрокостюма от порезов о микрорельеф поверх него одевают защитный комбинезон из лавсана, технического капрона, авизента и т.п. Наша промышленность специально для спелеологов не выпускает гидрокостюмов. "Садко" и "Тягур" не пригодны для исследования сложных 18
пещер, поэтому спелеологи сами конструируют и изготовляют их. При проверке гидрокостюмов и комбинезонов рекомендуется руководствоваться ГОСТ 12.4.067-79 "Система стандартов безопасности труда. Методы определения теплосодержания человека в средствах индивидуальной защиты". Прохождение обводненных пещер требует не только специальной личной защитной одежды, но и дополнительных средств по обогреву (каталитические бензиновые, химические и пиротехнические грелки, фольгированные полиэтиленовые накидки). Повышенные требования предъявляются и к средствам групповой защиты - аварийным комплектам, аптечкам восстановления и первой помощи, связи и др. Создание комфортных условий в подземных лагерях и горячее высококалорийное питание очень важны. Рекомендуется не только прием витаминов и глюкозы, но и адаптогенных средств (лимонника, элеутерококка, заманихи, аралии, левзеи, родиолы, женьшеня). Водные преграды. Особенностью подземных водных преград является то, что опасность утопления здесь сочетается с другими: падением, переохлаждением, переутомлением, порчей снаряжения, специфическими опасностями, связанными с работой акваланга и т.д. Вода - обычная преграда пещер. Среди них выделяют: - реки,озера; - каскады, водопады; - русловые плотины; - закрытые и открытые сифоны; - подводные пещеры. Подземные реки и озера преодолевают вплавь и на надувных лодках или с использованием транспортных мешков (модулей). При резких движениях в лодке легко опрокинуться. В гидрокостюмах сухого типа при неправильном вхождении в воду существует опасность перевернуться вверх ногами. Гидрокостюмы и лодки легко проколоть, порвать об острые выступы. При пользовании гидрокостюмами сухого типа спелеолог должен "обжиматься", постепенно погружаясь в воду. Для предохранения гидрокостюма поверх одевают защитный комбинезон. Для исследования подземных рек в горизонтально обводненных пещерах можно применять многосекционные надувные лодки типа ЛАС (авиационных спасательных). В качестве плавсредств в каскадных шахтах удобно использовать герметичные транспортники ("модули") с положительной плавучестью, для чего в них укладывают вспененный полиэтилен, герметизируют и т.п. Каскады, водопады. Слабые каскады воды встречаются во всех глубоких карстовых шахтах, пропастях. Водопады встречаются реже, но при высоте более двух метров они очень сложны для прохождения особенно при 19
восхождении. Водопады и каскады по возможности стараются обходить (т.е. навешивать снаряжение так, чтобы не попадать в струю воды) или применять средства для ослабления брызг. При подъемах применяют раздвижные лестницы, шесты, крючьевую технику, кошки-якоря, а также защитные экраны, пленки в потоке или над потоком воды и т.п. Русловые плотины, (гуры или синтровы мисы) располагаются в руслах подземных рек и могут достигать высоты до 10 м. Они перегораживают галереи, создавая озера. Зачастую плотины располагаются друг за другом, образуя ступенчатый профиль. Это серьезные преграды, требующие наличия специального снаряжения и навыков для их преодоления. Иногда в нижней части плотин делают отверстие и спускают воду, после чего преодолевают их с помощью шестов, лестниц и крючьевой техники. Сифоны. Открытые и полуоткрытые сифоны преодолевают вплавь или вброд. Ограниченная видимость, теснота, незначительное пространство между поверхностью воды и потолком повышают опасность преодоления их. Открытые и полуоткрытые сифоны при увеличении водотоков могут превращаться в закрытые. Закрытые сифоны проныривают с задержкой дыхания под водой, если они невелики, а в остальных случаях с использованием аквалангов. Здесь к прочим опасностям добавляются специфические опасности работы с аквалангом, а также потеря ориентировки из-за замутнения воды, возможность запутаться в страховочных и телефонных концах. При проныривании с задержкой дыхания следует организовать надежную страховку и сигнализацию или связь. Работать в сифонах могут только спелеологи прошедшие специальную подготовку, а при использовании аквалангов спелеологи, имеющие подготовку пловцов-подводников и прошедших обучение по курсу спелеолог-подводник. Подводные пещеры. Исследуются с помощью аквалангов или телеуправляемой видеокамеры). Техника и тактика их прохождения все время обновляется подводниками-аквалангистами. В настоящее время выделилась в отдельную специальность - подводную спелеологию так как очень специфична, требует специальных знаний, навыков и опыта. В данной работе вопросы подводной спелеологии не рассматриваются. Паводок. Паводок - внезапный подъем уровня воды в подземных потоках из-за ливневых осадков или интенсивного таяния снега на поверхности. В некоторых естественных шахтах в паводок сечения ходов не могут пропустить всю воду, и она скапливается в полостях перед ними, иногда достигая огромной высоты. В пещере Скельской в Крыму найдены следы оставленные паводком на высоте 45 м, а пещере Келасурской на Кавказе - на высоте 70 м! Вслед за сильными бурями или длительными дождями подземные потоки иногда разливаются по обычно сухим туннелям. Как следствие этого, 20
образуются источники, действующие два-три раза в год, а то и один раз на памяти местных жителей. Паводок - грозная опасность. В большинстве пещер период подъема паводковой воды равен нескольким часом. Особенно подвержены действию паводковых вод пещеры с входами в тальвегах и в руслах периодических водотоков. В пещерах бывалым спелеологам случалось быть застигнутыми паводком и, выбрав подходящее не затапливаемое водой место, пережидать там до спада воды, порой по несколько суток. Обеспечение безопасности: - правильный выбор мест подземных лагерей или мест для "отсидки"; - контроль максимальных уровней по следам паводков, оставляемых на стенах; - наличие неприкосновенного запаса продовольствия, топлива и освещения; - надежная связь с поверхностью; Перед началом спусков в пещеры следует брать прогнозы погоды на ближайшей гидрометеостанции или в КСС, а в ходе работы прослушивать метеосводки, следить за изменениями погоды и вовремя реагировать на ее ухудшение. Гидрологические феномены. Известны пещеры с периодически изменяющимся уровнем воды независимо от погодных условий на поверхности. Уровень воды меняется в них из-за гидрологических особенностей полостей. При исследовании таких пещер следует учитывать возможность внезапного наводнения. К таким гидрологическим феноменам относится пещера Фонтесторб во Франции. На дне ее периодически появляется вода, за 36 мин и 36 сек заполняет пещеру, достигая своего наивысшего уровня, в течение 4 мин вода переливается через естественный барьер на входе, затем уровень воды падает, пещера становится сухой. Через 32 мин 6 сек вода начинает снова заполнять пещеру. Эта ритмичность не изменилась на протяжении двух столетий! Известны ритмичные карстовые источники, вытекающие из неисследованных пока полостей в горах Каратау (Ср.Азия). При первопрохождениях пещер следует предварительно собрать у местных жителей и из литературы сведения о гидрорежиме подземных источников. В пещере надо обращать внимание на следы уровней оставленные водой. Глава 4. ОПАСНОСТИ ПОДЗЕМНОГО РЕЛЬЕФА. Колодцы, шахты, пропасти, стены. Вертикальные участки пещер - очень распространенный элемент подземного рельефа. В прошлом они представляли большую опасность для исследователей, а недостаточный опыт и плохое снаряжение делали их зачастую недоступными. 21
Несчастные случаи и травмы со спелеологами случаются из-за опасных падений именно на отвесных участках. Неправильные действия людей, недостаток снаряжения, плохое его качество, неграмотная страховка, усложнение климатических условий и другие причины усиливают опасность падения. Сейчас спелеологи спускаются в пропасти глубиной 1,8 км с множеством отвесов. Самый глубокий отвес пройден в пропасти Эпос-11 в Греции - 440 м. В бывшем СССР самые большие отвесы в шахте Куйбышевской - 170 м, в шахте Снежной - 160 м. Очень сложен штурм отвесов (стен) снизу вверх. Наибольшая из известных стен преодолена в пещере Виндлох в Швейцарии - 200м. В нашей стране удалось подняться на 80 метровую высоту в пещере Красной в Крыму. Вертикальные участки, как и раньше следует считать самым опасным элементом подземного рельефа. Избегать опасности и успешно преодолевать колодцы, шахты и пропасти помогает надежное специальное снаряжение, средства страховки, а также физическая, техническая и тактическая подготовленность спелеогрупп. Лабиринты. В разветвленных многокилометровых (Флинт Ридж в США, Оптимистическая и Озерная в Украине) и многоэтажных (Хеллох в Швейцарии, Орешная в России) пещерах, где ходы образуют своеобразный лабиринт, всегда существует опасность заблудиться. Очень подвержены ей новички, но бывает, что теряют ориентировку в сложном лабиринте и опытные спелеологи. Избежать этой опасности можно, применяя несложные правила маркировки или пользуясь топографическим планом пещеры. Для лучшей сохранности пикеты следует делать из фольги и укреплять на стенах - это помогает быстрее определять свое местоположение в пещере по карте. Залы В настоящее время известны залы в пещерах настолько большие, что их невозможно просветить, в них трудно ориентироваться. А наличие осыпей, глыб, скользких наклонных участков, рек и т.п. в таких залах создает дополнительные препятствия. Самые крупные из известных залов имеют размеры: 1300х200х200 в Карлсбадской пещере (США), 230х180х150 в пропасти Пьер-Сен-Мартен (Франция),240х180х138 в Гроте Гигантов (Триест. Италия) и др. В СНГ исследованы залы размерами 230х80х240м в шахте Куйбышевская на Арабике, 220х70х50м в шахте Снежная на Бзыбском хребте, 260х75х50 в Новоафрнской пещере, 245х25х20 в Цхраджвари на Кавказе. Узкие щели Узкие щели есть во многих пещерах. В узких щелях существует опасность застрять (заклиниться). Раньше, когда исследованием пещер занимались одиночки, такая опасность грозила чреватыми последствиями. Некоторые исследователи пережили неприятные минуты, оказавшись в глубинах земли 22
без надежды на помощь. Такие случаи обычно начинались с того, что застрявшего охватывал ужас перед невозможностью выбраться назад. Он терял гибкость, напрягался, делал нечеловеческие усилия, которые вскоре приводили к истощению. Полезно помнить, что не только ловкость, а в основном, спокойствие, неторопливость и самообладание помогают выбраться из самых узких лазов. Наименее проходимы для тренированного спелеолога щели в 20-25см шириной. Возможность прохождения щелей определяется не только размерами, но и их шероховатостью, конфигурацией. Самое трудное при прохождении узких мест - это повороты, развороты при возвращении назад, движение вспять, когда требуется умение расслабляться, задерживать на длительное время дыхание, не прекращая мышечных усилий. Заклинивание часто происходит из-за плохо подобранной для таких щелей одежды. Она закатывается при движении назад собирается в складки, цепляется за выступы, прилипает и т.д. Застрять в щелях могут лишь спелеологи, плохо рассчитавшие свои силы и возможности из-за недостатка опыта и неправильных действий. При движении в распоре по трещинным ходам существует опасность заклиниться в случае срыва (потере опоры). В таких случаях застрявший выбирается из узкой щели с помощью товарищей. Лед и снег Спелеолог обычно встречает лед только зимой на дне входных колодцев и в вестибюлях пещер. Но известны и настоящие пещеры-ледники. Снег и лед постоянно присутствует в пещерах Кунгурской на Урале, Абогидже в Якутии, в пропасти Снежная на Кавказе, в пещерах Алтая, Саян. Спелеологи приступили к изучению пещер в ледниках Кавказа, Памира, ТяньШаня и Антарктиды. В СНГ самой большой из исследованных ледовых пещер является Кашкасу-Каракинская длиной 2 км на Тянь-Шане. Очень перспективна неисследованная пещерная система ледника Инылчек (Памир), которая предположительно достигает 20 км. Исследование ледяных пещер связано с опасностью переохлаждения, ненадежностью опоры, возможностью обрушения льда и ледопада. Лед вообще ненадежен, он может отрываться от стен или потолка в любой момент. Ледяной пол чрезвычайно скользкий и может содержать внутренние пустоты, в которые легко провалиться. Температура в ледяных пещерах бывает ниже 12°С (обычно в них от 2 до -7°С) и сопровождается часто сильным ветром. В середине дня после прогрева солнцем входов они становятся ледопадными. Применение штопорных и ледобурных крючьев, кошек, ледорубов, теплой одежды и гидрокостюмов помогает преодолевать ледовый и снежный рельеф под землей. Техника и тактика прохождения ледового рельефа в горах хорошо отработана в альпинизме и с успехом применяется в спелеологии. 23
Камнепады, ледопады, обвалы Камнепады. Маленький камень, падающий с большой высоты, может быть причиной травмы. Часто падающий камень сбивает другие, иногда значительного размера, и вся масса камней, резко меняющих направление при ударах о бесчисленные выступы, с огромной скоростью устремляется вниз. Легко представить себе положение спелеологов, оказавшихся на их пути. Причиной падения камней во входных колодцах может быть выветривание: физическое (изменение температуры), химическое (действие вод), органическое (рост корней растений). Камнепады могут возникать из-за землетрясений, неосторожных движений животных и действий людей. Перед спуском очищают устье колодца от опасных камней. Первый спускающийся спелеолог очищает полки и уступы от ненадежных камней. Находясь на дне колодцев и больших залов, рекомендуется располагаться на участках под защитой навесов, козырьков и т.д. На поверхности у входов в колодцы необходимо оставлять дежурных. Ледопады образуются от таяния льда особенно днем после прогрева солнцем в устьях входных колодцев. Зимой теплый влажный воздух, выходя из пещеры, способствует образованию наледи вокруг входного отверстия, которая весной тает и обрушивается. Иногда льда накапливается так много, что он не тает до конца лета. Ледопады так же опасны, как и камнепады. Устья входных колодцев ледяных пещер ледопадны круглый год. Перед спуском необходимо очищать отверстие входа от льда, либо спускаться в такое время суток, когда вероятность ледопада минимальна. Например, известно, что во входном колодце шахты Кутук-Сумган обрушивание льда начинается в середине дня, после того, как солнце обогреет вход. Обвалы. Устойчивость сводов карстовых пещер общеизвестна. Но возможны обвалы в полостях, заложенных в слоистых известняках и гипсах, а также на участках вблизи тектонических трещин. Обвалоопасны участки на контактах карстующихся и некарстующихся пород, например, известняка и песчаника, гипса и мергеля. Очень обвалоопасны ледяные и лессовые пещеры, особенно в период дождей. Значительную опасность представляют искусственные пещеры - горные выработки, катакомбы, особенно старые, заброшенные, где убрана или сгнила крепь. Очень опасны выработки с разрушенной (поломанной) крепью. Весьма опасны лессовые, меловые выработки с шириной ходов более 1м, а в известняках-ракушечниках - более 2-Зм. Осыпи В полостях, выработанных в слоистых породах, а также в больших гротах за счет гравитации и воздействия водного потока образуются мелкокаменистые осыпи, которые легко ползут под ногами на наклонных участках. Иногда они 24
лежат на гладких наклонных плитах, полках, уступах, и при движении по ним могут соскальзывать вместе со спелеологами. Гравитационные подвижные крупнокаменистые осыпи довольно часто встречаются в наклонных коридорах, ходах и гротах. При этом возникают своего рода "каменные реки", затрудняющие передвижение под землей. Выносимый материал часто заполняет (либо перекрывает в сужениях) ходы, лазы и камеры, расположенные на пути движения осыпи. Самый распространенный материал осыпей - щебенка и мелкие обломки, так как более крупные глыбы сильнее тормозятся, заклиниваются и обычно препятствуют оползанию. Отдельные мелкокаменистые осыпи прослеживаются на десятки метров, например, в пещерах Бородинской, Сергеевской, Б.Орешной, Дивногорской, Баджейской (Россия). Крупноглыбовая осыпь, "каменная река" выходит из грота Фиделя в сторону грота Грандиозного в пещере Кубинской (Сибирь). Каменные осыпи могут начинаться от входов особенно в наклонных нисходящих пещерах или обнаруживаются во внутренних или концевых частях ступенчатых и мешкообразных пещер. Осыпи опасны тем, что при преодолении их можно легко потерять опору, сдвинуть с места неустойчивый камень и сбросить его на находящихся ниже товарищей. Среди огромных глыб и каменных завалов можно потерять ориентировку и заблудиться. Подвижные осыпи и наклонные участки в пещерах проходятся с навеской перил. Глава 5. ОПАСНОСТИ ПОДЗЕМНОГО МИКРОРЕЛЬЕФА По своему воздействию в микрорельефе пещер можно выделить элементы режущие, хрупкие и скользкие, опасные из-за ненадежности опоры. Режущие элементы - это кристаллы и коррозионные гребешки в карстовых пещерах (в вулканических - любые выступы). О них легко порезаться, порвать одежду (еще хуже гидрокостюм), удариться головой, плечом и т.д. О режущие кромки можно порезать (измочалить) веревку во время спуска или подъема. Поэтому веревки навешивают так, чтобы они не имели перегибов и висели свободно, не касаясь стенок, в иных случаях подкладывают протектор, роликовые звенья, заменяют веревку стальным тросом или тросовой петлей. Хрупкие элементы - легко ломающиеся детали микрорельефа. Это слоистые (тонкоплитчатые) известняки, легко отделяющиеся по трещинам напластования (гипс, соль, мел), натечные формы и т.д. Поэтому использование зацепов и захватов здесь опасно. Нужно стремиться использовать упоры (распоры), тогда нагрузка на опору уменьшается, и опасность отрыва опоры от скального монолита не велика. Здесь любая ошибка в постановке рук и ног может привести к срыву, поэтому для страховки навешивают перила. 25
Использование обычных скальных и шлямбурных крючьев в конгломератах, слоистых известняках, гипсах, соли, мелу для организации искусственной опоры исключено. Забивка ледового крюка вызывает иногда отслоение целого пласта. Тут применяют домкратики, удлиненные швеллерные крючья, распорки, раздвижные штанги. Сталагмиты и сталагнаты - хрупкие элементы. Надежность их опоры зависит от основания, к которому они прикреплены (скала, глина). Использовать их для опор нужно осмотрительно. Кальцитовые коры иногда образуются на глиняном основании, которое со временем вымывается водой, - так возникают "висячие коры" (пещера ДжурДжур в Крыму). При движении по таким корам можно неожиданно провалиться, поэтому их следует простукивать для обнаружения пустот и при необходимости использовать страховочные перила. Скользкие элементы - это любые элементы микрорельефа, покрытые пленкой воды, камешками, а также глиной, грязью и льдом. Очень опасны натечные коры на глинистых склонах. Они могут не выдержать тяжести человека и соскользнуть вниз. При движении по наклонным натечным корам необходимо навешивать страховочные перила. В обводненных пещерах основной одеждой спелеолога является гидрокостюм, несколько сковывающий движения. При лазаний по мокрым скалам нужно научиться максимально использовать силу трения, что особенно трудно, так как коэффициент трения мокрой грязной одежды по скользкой глине и скалам очень низок. На таких участках для спуска, подъема и траверса следует навешивать веревку. Наклонные участки часто покрыты мелкими камешками, гравием, галькой, щебенкой. При неосторожной постановке ног, легко теряется точка опоры. Необходимо очищать места опор перед постановкой ног на них. Глина и "молоко гномов" представляют идеальную поверхность для скольжения. Подошвы "вибрам" быстро забиваются глиной или "молоком", передвижение в узких глинистых лазах становится затруднительным, а около устьев колодцев и на уступах - опасным. Иногда "лунное молоко" образует ступенчатые гуры, особенно в пещерах, выработанных в доломитизированных известняках, например, в пещере Духов на хр.Дженту. Их ошибочно принимают за обычные кальцитовые. При прохождении таких участков, особенно сверху вниз, легко соскользнуть. Опасные элементы микрорельефа могут быть причиной того, что целые участки пещеры имеют ненадежную опору (устья колодцев, наклонные хода и т.п.) и требуют организации страховки.
Глава 6. ПРОЧИЕ ОПАСНОСТИ Землетрясение 26
Вероятность землетрясения во время пребывания в пещерах - ничтожна, но все же возможна. В 1977 году во время землетрясения с эпицентром в Румынии в болгарской пещере "Орлова Чурка" находилась группа спелеологов и пережила неприятные минуты. При землетрясениях возможны камнепады, обвалы, уменьшение ширины ходов. Особенно подвержены разрушению пещеры расположенные вблизи обрывов (гравитационные). Во время землетрясений легко обламываются натечные формы (сталактиты, сталагнаты) и неустойчивые блоки с потолков. Обвалоопасны пещеры после воздействия землятрясения в течение некоторого времени. Последние годы спелеологи много работают в сейсмичных районах Ср.Азии, Кавказа, где следует считаться с этой опасностью. При посещении таких районов необходимо консультироваться в ближайших сейсмических станциях и брать у них прогноз. Гроза Нахождение вблизи входов во время грозы опасно из-за возможности поражения молнией. За рубежом известны случаи, когда деревья на краях пропастей поражались молнией очевидно из-за ионизации воздуха над ними. Штурм пещер, выход из них и нахождение вблизи устьев колодцев во время грозы не рекомендуется. Во время грозы случались электротравмы при работе с телефоном, поэтому на телефонные линии и аппараты следует ставить противогрозовые устройства, а при их отсутствии заземлять линии. Задымление Задымление пещер может происходить из-за их микроклиматических особенностей. В полостях со слабым воздухообменом при работе керосиновых ламп, примусов, парафиновых кухонь, при случайном пожаре дымовое облако долго не расходится. В проветриваемых пещерах дым уходит в другие части, этажи пещер и создается неожиданное задымление для других групп. При разведении костров перед входом в пещеру дым, как правило, втягивается внутрь. С одной стороны, при сильном задымлении (случайном пожаре) теряется видимость и возникает опасность заблудится, а с другой уменьшается количество кислорода, выделяется угарный газ и появляется опасность удушения и отравления. Под землей запрещается пользоваться керосиновыми, сальными, соляровыми и нефтяными светильниками (факелами). В слабо проветриваемых (малого объема) полостях не рекомендуется использовать примуса и карбидные лампы. Не разрешается разводить костры перед входом в пещеры, так как это пагубно сказывается не только на спелеологах, но и на обитателях пещер (рукокрылых и т.п.). Животные 27
Ядовитые животные в пещерах не известны, но встреча с хищниками и животными - переносчиками болезней вероятна. Хищники - использует привходовые части пещер для временных убежищ. Привычка наведываться и делать берлоги в пещерах характерна для бурых медведей Приенисейской Сибири (в районах Бирюсы известно около десяти пещер с берлогами и следами посещений), менее характерна для медведей Прибайкалья, почти неизвестна для медведей Алтая, Сихотэ-Алиня и Кавказа. Подобные привычки, может быть, есть и у медведей Северного Урала и верховьев реки Печоры. Не исключена встреча во входных гротах с волком, барсуком, лисами (повсеместно), шакалами (в Закавказье и Ср.Азии) и тигром (на дальнем Востоке). Дикобраз - обитает в вестибюлях пещер Ср.Азии, где остаются его иглы. При попадании под кожу они легко обламываются. Их трудно извлекать. Эти места воспаляются, нагнаиваются и долго не заживают. Рукокрылые - пользуются пещерами для дневных летних и зимних убежищ. Они или их паразиты могут быть переносчиками тяжелых заболеваний (бешенство, туберкулез, болезнетворные трипанозамы, гистоплазмоз). Брать в руки рукокрылых или их трупики не рекомендуется. Весьма специфично впечатление от посещения тропических пещер с колониями рукокрылых. Вот как описал свои впечатления Ян Линблад: "Мягкий ковер во весь пол. Правда, он состоит из полчищ живых организмов тут и крохотные бурые животные и какие-то длинные белые нити, и четырехсантиметровые, золотистые красавцы-тараканы. Тараканы обычно копошатся сверху, но чуть что, зарываются в глубину живой массы, которая колышется, словно поверхность коричневого моря... Включаешь свет тотчас начинают мелькать тысячи крыльев. И происходит нечто неожиданное: температура воздуха в пещере быстро поднимается от всей этой бурной деятельности. Своеобразный и действенный способ отопления, становится даже душно. Вдыхаемая животными влага смешивается с моросящим дождем, а дождь этот не что иное, как моча испуганных зверьков. И хотя он вскоре прекращается, верхнюю одежду после визита в пещеру лучше выбросить". Клещи. Различают два семейства - иксодовых и аргасовых. Эти паразиты опасны тем, что являются переносчиками заболеваний особенно вирусных. Удалить присосавшегося клеща без особых трудностей можно лишь в первые часы, а затем уже перед тем как он сам отцепится (через несколько дней). При вытаскивании клеща его головка часто отрывается и остается в ранке, которая воспаляется и может привести к заражению. Клещ иксодовый различных видов - встречается повсюду близ входов в пещеры и входных гротах-логовах зверей. Он является переносчиком опасных заболеваний - клещевого энцефалита, сибирского клещевого сыпного и 28
возвратного тифов и др. Наибольшая активность клещей наблюдается весной и в начале лета, т.е. после перенесенной зимовки. Клещи, обладающие малой подвижностью, располагаются, как правило, на ветках близ троп животных, на траве пастбищ, на потолках освещенного вестибюля пещер и на растительности у входов, в гнездах, логовищах и т.п. На Караби-яйле сразу же после схода снега наблюдаются массовые нападения клещей. Клещ аргасовый - его многочисленные виды широко распространены в пещерах зоны теплого климата, т.к. паразитируют на рукокрылых. Ряд видов стал пещерным. В стадии личинки они один раз в жизни напиваются кровью рукокрылых, а потом переходят на питание жидкими компонентами их помета. Несколько видов таких клещей массами скапливаются в "пещерных спальнях рукокрылых". Эти клещи входят в цикл переносчиков опасных заболеваний - бешенство и др. Комары - зимуют во входных частях пещер, старых выработок или используют их как дневные убежища. Комары являются переносчиками вирусных заболеваний (малярия и др.) и болезнетворных червей-паразитов семейства филярий (слоновая болезнь и др.). Патогенные микроорганизмы В древности пещеры использовались для сокрытия останков людей погибших от эпидемий чумы, холеры и т.п. Зачастую поглощающие поноры-входы используют как скотомогильники, куда сбрасывают погибших от болезней животных. Известны случаи сброса в поноры фекальных вод с ближайших ферм. Вода легко подвергается загрязнению и является промежуточным звеном в механизме распространения многих инфекционных заболеваний: брюшного тифа, холеры, дизентерии. Пещерная среда и подземные воды позволяют возбудителям инфекций долго сохранять свою жизнеспособность. Микробы брюшного тифа могут сохраняться более месяца, туберкулеза - более 6 месяцев, холеры - более года, патогенных грибков - несколько лет. Ряд сложных спортивных шахт превращены в свалки гниющих отходов, например. Солдатская в Крыму. Болезнетворные микробы и яды в этих случаях попадают в подземную гидросеть. В таких пещерах любая царапина может привести к заражению, поэтому ссадины и повреждения кожи следует сразу же обработать перекисью водорода (зеленкой, хлоргехсидином) и закрыть лейкопластырем. Известны случаи превращения выработок и пещер в свалки биологических и химических препаратов (ампулы, пузырьки, банки с вакцинами, реактивами и т.п.). При обнаружении такого груза категорически запрещается вскрытие банок и склянок. О всех случаях использования пещер в качестве свалок и скотомогильников следует ставить в известность ближайшую санэпидемстанцию, комитет по охране природы, местную печать, телевидение. 29
Патогенные грибки - вызывают специфические заболевания легких - микозы. Заражение такими грибками происходит вследствие контакта с больными рукокрылыми, голубями или вдыхания пещерной пыли содержащей патогенные возбудители. Рассмотрим чаще всего встречающиеся заболевания вызываемые ими. Аспергиллез - заболевание распространенное во всех странах мира. Вызывается оно плесневыми грибками из рода аспергилл. Наиболее патогенны так называемые нитчатая, черная и желтая плесени. Она хорошо размножается в условиях подземной среды на растительных остатках, деревянной крепи и гуано. Аспергиллез кроме легких поражает кожу, слизистые оболочки кости, глаза, ЛОРорганы и др. По клиническому течению аспергиллез легких очень похож на туберкулез и носит поэтому название "псевдотуберкулез". Различают аспергиллеозную бронхопневмонию и аспергиллему легких. В процессе жизнедеятельности этих грибков выделяется афлатоксин - очень сильный и устойчивый яд. Кипячение, прожаривание не обезвреживают пищу приготовленную в подземном лагере при попадании в нее плесени, поэтому возможно отравление. Кокцидиодоз - это заболевание чаще встречается в странах с жарким, влажным климатом. Распространяется от грызунов, собак, рогатого скота, использующих входные вестибюли пещер под убежища. Течение первичного кокцидиодоза напоминает грипп или протекает без проявлений. Вторичный кокцидиодоз может развиваться через несколько лет и протекает с симптомами острого поражения легких и острого или хронического менингита. В процесс вовлекаются кожа, кости и другие внутренне органы. Гистоплазмоз или болезнь Дарлинга ("болезнь кладоискателей") распространена в США, Ю.Америке, Азии, Африке и Австралии. В СНГ известно несколько случаев заболевания. Возбудитель его паразитирует в клетках системы мононуклеарных фагоцитов и попадает в организм с вдыханием пыли, особенно пыли гуано рукокрылых или голубей. Первичный гистоплазмоз без симптомов и заканчивается выздоровлением. При вторичном - прогрессирует, поражая печень, селезенку, костный мозг, лимфатические узлы. Наряду с поражением легких отмечаются признаки апластической анемии вследствие поражения костного мозга. Вспышка патологического процесса происходит при произрастании спор в клетках организма. Течение заболевания волнообразное, нередко переходит в остропротекающие формы со смертельным исходом. Начало вторичного гистоплазмоза всегда острое, с высокой температурой тела и кашля, с выделением кровянистой мокроты. В состав аптечки, особенно при длительных экспедициях в южные районы, следует включать средства: 30
- против патогенных грибков - амфотерицин, амфоглюкамин (от гистоплазмоза), амфоглюкамин, микогептин, леворин (от кокцидиодоза), - против ядовитых укусов - ампулы с сывороткой. Все участники экспедиций должны иметь прививки. Пить следует только обеззараженую воду. Есть несколько способов обеззараживания воды: - кипячение (несколько минут после закипания), - хлорирование (1 табл. пантоцида на 0,5-0,75л воды), - йодирование (2 капли 5% настойки йода на 1л воды) очень простой и эффективный способ т.к. убивает не только микробы, но и яйца глистов. Для обеззараживания воды можно использовать специальные полевые приборы - устройства для серебрения воды на батарейках и трубки (насосы) по очистке и обеззараживанию воды. ЛИТЕРАТУРА 1. Бартом А., Эдхолм О. "Человек в условиях холода", -М., 1957. 2. Бублейников С.Е., Тюрин В.И, Самойлов Б.П., Рослак О.Н., Чириманов Э.В. ''Справочник пловца-подводника", -М., 1977. 3. Волович В.Г. "Человек в экстремальных условиях внешней среды", М.,1980. 4. Волович В.Г. "С природой один на один", -М., 1989 . 5. Даниэл М. "Тайные тропы носителей смерти", -М., 1990 . 6. Душевский В.П, Гриппа О.И. "Осторожно: горы!" -Симферополь, 1981. 7. Кастере Н. "Моя жизнь под землей", -М., 1974. 8. Коструб А.А. "Медицинский справочник туриста", -М., 1991. 9. Куприянович Л.И. "Биоритмы и сон", -М., 1976. 10. Лавников А.А. "Основы авиационной медицины", -М., 1971. 11. Лобанов Ю.Е. "Уральские пещеры", -Свердловск, 1979. 12. ЛинбладЯ. "В краю гоацинов", -М., 1976. 13. Лиопо Т.Н, Сиценко Г.В. "Климатические условия и тепловое состояние человека". -Л., 1971. 14. Наседкин В.М., Климчук А.Б. "Воздушная альфа-радиация в пещерах: состояние проблемы" //Свет №1-91. 15. Пилипчук Н.С., Молотков В.Н., Андрущенко Е.В. "Болезни органов дыхания", -М., 1986. 16. Поленов Б.В. "Дозиметрические приборы для населения", -М.,1991. 17. Радиация. Дозы, эффекты, риск., -М., 1988. 18. Сифр М. "Один в глубинах земли", -М., 1966. 19. Сифр М. "В безднах земли", -М., 1982. 20. Тюрин В. "Переохлаждение и его роль в возникновении специфических заболеваний у подводных спортсменов" //В помощь спортсмену подводнику. Вып.4. -М., 1962. 31
21. Уэбб.П "Тепловые проблемы подводных погружений //-сб."Медицинские проблемы подводных погружений"., М., 1988. 22. Циммерман И. "Сохранение тепла" //Спортсмен-подводник, -М., 1973, Вып.35 23. Чижевский А.Л. "Вся жизнь", -М., 1974. 24. Шастин П.Н. "Спортсмену-подводнику о физиологии подводного спорта" //В помощь спортсмену-подводнику. Вып.1. -М., 1962. 25. Харпер Н. "Температурное регулирование в человеке. Проблема гипотермии" //Тгапsасtioпs ВСRА VII, №2, 1975.
СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................3 Глава 1. ОПАСНОСТИ ПОДЗЕМНОЙ СРЕДЫ ....................................................3 32
Темнота....................................................................................................................3 Временные сдвиги..................................................................................................5 Замкнутое пространство........................................................................................5 Зрительные иллюзии..............................................................................................5 Шум, звуки и слуховые иллюзии..........................................................................6 Ионизация воздуха.................................................................................................7 Радиация..................................................................................................................8 Газы...........................................................................................................................11 Глава 2. КЛИМАТИЧЕСКИЕ ОПАСНОСТИ ПЕЩЕР .......................................13 Температура воздуха.............................................................................................13 Влажность .............................................................................................................16 Туман......................................................................................................................17 Ветер.......................................................................................................................17 Глава 3. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ ОПАСНОСТИ ПЕЩЕР....................................18 Температура воды ...............................................................................................18 Водные преграды..................................................................................................21 Паводок..................................................................................................................23 Гидрологические феномены...................................................................................24 Глава 4. ОПАСНОСТИ ПОДЗЕМНОГО РЕЛЬЕФА ...........................................24 Колодцы, шахты, пропасти, стены.....................................................................24 Лабиринты ............................................................................................................25 Залы .......................................................................................................................25 Узкие щели............................................................................................................26 Лед и снег .............................................................................................................26 Камнепады, ледопады, обвалы ...........................................................................27 Осыпи .......................................................................................................................28 Глава 5. ОПАСНОСТИ ПОДЗЕМНОГО МИКРОРЕЛЬЕФА .............................29 Режущие элементы...............................................................................................29 Хрупкие элементы ...............................................................................................29 Скользкие элементы................................................................................................30 Глава 6. ПРОЧИЕ ОПАСНОСТИ...........................................................................31 Землетрясения.......................................................................................................31 Гроза......................................................................................................................31 Задымление...........................................................................................................32 Животные..............................................................................................................32 Патогенные микроорганизмы.................................................................................34 ЛИТЕРАТУРА.........................................................................................................37
33
34