ОПАСНОСТИ ПОДЗЕМНОГО МИРА
(Методические рекомендации)
Часть I. СРЕДА, КЛИМАТ, РЕЛЬЕФ
Одесса, 1981
Методические рекомендации написаны для инструкторов спелеотуризма. Расчет времени по часам в объеме программ НТП, СТП, ВТП, СИП и ВИП проводится самостоятельно. Рекомендации состоят из двух частей: первая посвящена опасностям подземной среды, климата, рельефа; вторая - опасным действиям спелеотуристов. В подготовке материалов принимали участие: Г.Пантюхин, Л.Сурдо, Ю.Аликин, А.Климчук, В.Радзиевский, Л.Черная.
"Что может быть романтичнее
покорения неизведанных пространств”
Иван Ефремов
ВВЕДЕНИЕ
Первые исследователи, проникшие в подземелья в конце ХVII - начале ХVШ 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, всё более надежным, снаряжение, совершенствовалась тактика исследований. В настоящее время спелеологам доступны 350-километровые лабиринты и 1,5-километровые пропасти, исследованы многокилометровые русла подземных рек. Спелеологи-аквалангисты опускаются на глубину до 70 м. Пещерная среда перестала быть незнакомой территорией, 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 помнить, что легких пещер нет, в неприятное положение можно попасть в любой пещере.
В данной работе не дается анализ травматизма и опасностей по тяжести воздействия на человека. Эти вопросы достаточно полно рассмотрены в литературе (1-4). Не рассматриваются здесь и опасности на подходах к пещерам, так как они хорошо освещены в альпинистской и туристской литературе, например (5).
Глава I. 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.
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, нервно-психические 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 темновой 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 темновой 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 изменяет суточный ритм человека, 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 психологических 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 дней непрерывного пребывания под землей) рекомендуется перейти на 43-часовый 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, отсутствии резервных и аварийных источников, поломках возникает опасность остаться без света.
Правильный выбор элементов, надежная конструкция светильника, его ремонтоспособность, грамотные 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 состоянием утомления, применять надёжные 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 боязнью замкнутого пространства - клаустрофобией, пребывание под землей противопоказано.
С другой стороны, встречаются огромные залы (до 1 млн. м3 и более) в которых луч света не достигает стен и потолков, что угнетающе действует на психику любого человека.
Подземные лагеря поэтому следует устанавливать так, чтобы рядом были две-три 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 её 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 мозг изобретает для себя недостающую информацию – 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 Сивиллы в Италии. Звуки в них возникают из-за особенностей акустики в пустотах. Например, громкий шум мощного водного потока могут издавать слабенькие ручейки. Иногда из-за движения воздуха через отверстия звуки в пещерах могут возникнуть при близких взрывах, шуме транспорта на поверхности 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.
Шум крыльев летучей мыши, бьющей воздух крыльями, в узком туннеле или тупике заставляет дрожать воздух и может вызвать звук очень низкого тона.
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 невозможной связь (сигнализацию) голо сом. Неожиданным бывает шум, издаваемый паводковыми водотоками.
Радиация.
Уровень фона радиации в пещерах отличается от уровня фона на поверхности.
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. Превышение допустимых доз облучения приводит к лучевой болезни (критическая доза для человека 1,25 Гр). По рекомендациям Международного комитета радиационной защиты поглощенная доза, допустимая в производственных условиях, составляет
Д = 0,05 (В - 18), где:
Д – доза в Гр., В – возраст человека в годах.
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. В известняковых пещерах уровень фона несколько выше, чем на поверхности (в два-три раза). Низкорадиоактивный мрамор, доломит и другие породы, которые могут с глубиной снижать фон радиоактивности.
Известны случаи за рубежом, когда глубокие пещеры используют как свалки радиоактивных отходов. Опасных доз излучения в исследованных пещерах на территории СССР не отмечено, но следует иметь в виду, что в зонах с повышенной концентрацией природных радионуклидов, богатых радиоактивными источниками, и в зонах тектонических нарушений пещеры могут иметь опасный уровень радиации.
Опасность радиоактивного облучения следует учитывать при первопрохождении пещер в неизвестных ранее спелеологам районах. Группы должны иметь дозиметры, например, типа ДКП-50-А, позволяющие визуально контролировать наличие радиации, или индикаторные ленты, наклеиваемые "скотчем" на каску.
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 СО2 - бесцветен, не поддерживает дыхания и горения, имеет слабокислый вкус, тяжелее воздуха.
Небольшое содержание углекислоты, в 3-30 раз превышающее обычное (в атмосферном воздухе 0,03%), можно встретить в любой пещере. Встречаются пещеры с очень высокой концентрацией углекислого газа: Сен-Маро, Сульфатара, Собачья в Италии и др. Например, в гротах пещеры Будосбарбланг в Румынии концентрация СО2 достигает 95,5%, в пещере Фей в Швейцарии - 19,9%.
Наибольшую опасность представляют карманы углекислого газа, образующиеся в местах скопления гниющих растительных остатков в карстовых пещерах, а также газовые озера - в термокарстовых пещерах. Например, в газовых озерах Збрашевской пещеры в Чехословакии 36% углекислоты. Известны полости, в которых слой углекислоты зависит от давления атмосферы. Например, в колодце Кре дю Суси во Франции слой углекислоты колеблется от 0,3 до 19,5 м.
В СССР известны пещеры с максимальным содержанием СО2 до 7% (в частности - п."Золушка").
Вдыхание углекислого газа вызывает возбуждение, головные боли, чувство недомогания, головокружение, сонливость и расслабление мышц. Эффект от вдыхания проявляется при концентрациях около 2%. Оно становится затрудненным, и общий объем воздуха, вдыхаемого легкими, увеличивается. Глубина дыхания заметно возрастает при 4%, 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.
Опасно неожиданное попадание в газовые озера, где можно сразу потерять сознание.
Допустимое содержание в СО2 воздухе по нормам безопасности 0,5-1,0%.
Для измерения содержания углекислого раза применяют интерферометры, например, типов ШИ3, ШИ6, а также химические газоопределители, например, ГХ-5, с индикаторными трубками ТИСО2-22, ТИСО2-15. Можно использовать для индикации пламя свечи.
При снижении кислорода на 1% яркость пламени свечи уменьшается на треть. При 16-17% кислорода пламя гаснет. (Норма кислорода для дыхания 20%).
Окись углерода, СО - бесцветна, не имеет запаха и вкуса, легко смешивается с воздухом и горит. Может достигнуть опасных концентраций в непроветриваемых местах работы примусов, в местах близких от поверхностных или подземных взрывных работ, в аквалангах при неправильной зарядке и т.д.
Очень ядовита. Допустимое содержание в воздухе не более 0,0016%.
Метан - бесцветный, без запаха, не ядовитый, но горючий газ. Проникает в полости через тектонические разломы из недр. Содержание его от 6 до 16% делает воздух взрывоопасным.
Допустимое содержание 1-2%.
Сероводород - бесцветен, имеет резкий запах тухлых яиц. Присутствует в местах богатых минеральными водами. Пещеры с опасной концентрацией сероводорода расположены в районе Мацесты. Часто присутствует в незначительных концентрациях в гипсовых пещерах Кавказа.
Очень ядовит. Допустимое содержание не более 0,00066%.
Сернистый газ - бесцветен, обладает острым вкусом и запахом. Встречается в горных выработках, в местах близких от взрывных поверхностных или подземных работ.
Очень ядовит. Сильно разъедает слизистые оболочки, особенно глаз. Допустимое содержание не более 0000035%.
При первопрохождении пещер или исследованиях в другое время года, в случаях проведения взрывных работ в пещерах или вблизи них необходима проверка на загазованность. Применяют газоопределитель типа ГХ-4, ГХ-5 и стеклянные индикаторные трубки ТИСО-0,2; ТЙН2S – 0,0066; ТИSO2 – 0,007; ТИ(NO+NO2-0,005). В пещерах опасных по газу можно применять шахтные фильтрующие самоспасатели типа СПП-2 или противогазы промышленные фильтрующие с фильтрующими коробками: для сероводорода - серого цвета, для окиси углерода - белого цвета, для сероводорода и сернистого газа - желтого цвета, или универсальный - красного цвета.
При содержании кислорода меньше 16% и наличии вредных газов большой концентрации применяют изолирующие самоспасатели типа ШС-7, кислородные приборы КИП-1ТЗ, КИП-5, РКР-2 или респиратор "Урал-1М".
Глава 2. КЛИМАТИЧЕСКИЕ ОПАСНОСТИ ПЕЩЕР.
Температура воздуха.
Температура воздуха в пещерах обычно постоянна и колеблется в незначительных пределах. Известны пещеры с температурой воздуха от -5 до 12°С. В глубоких шахтах температура в среднем 3-9°С. Минусовые температуры встречаются лишь в пещерах со льдом. С увеличением глубины температура незначительно повышается.
Сохранение температуры тела 37°С в пределах нормы - 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. Человек вынужден поддерживать тепловое равновесие за счет физической и химической терморегуляции организма, которая, однако, имеет пределы, а также специальных мер защиты.
На воздухе скрытый период терморегуляции организма составляет 30-40 минут.
Теплоотдача происходит за счет:
- длинноволнового излучения;
- молекулярной теплопроводности;
- турбулентной теплопроводности;
- испарения пота;
- дыхания;
- нагревания поступающей пищи и воды.
Теплопотери за счет длинноволнового 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 стен и воздуха 3-4°С на расстоянии 25-50 см от стены теплопотери одетого человека очень велики. Для уменьшения теплопотерь из-за стен достаточно находиться от них на расстоянии 0,7-1,0 м, при этом исчезает и ощущение дискомфортности.
При повышенной влажности температура одежды повышается на 3-4°С по сравнению с температурой воздуха, что препятствует конденсации влаги на 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 - это поглощение тепла за счет непосредственного соприкосновения тела с поверхностью стен, пола. Теплоотдача пропорциональна разности температур и площади соприкосновения поверхностей, она начинает сказываться при температуре поверхности ниже 20°С.
В положении стоя эти теплопотери происходят только через обувь, но при лазании, 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 5-15 минут лежать или сидеть на полу, либо прислонившись к стене. Если работа требует длительного лежания или сидения, необходимо подкладывать коврик толщиной 0,5-1,0 см из войлока или полиуретана.
Теплопотери за счет турбулентной проводимости - это теплопотери при воздухообмене. 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) может привести к переохлаждению и простудным заболеваниям.
Теплопотери за счет дыхания начинают сказываться при температуре воздуха ниже 20°С, а в диапазоне пещерных температур и влажности они не превышают 20%. Такое отклонение от комфортных условий ещё компенсируется за счет адаптации организма, поэтому им можно пренебречь.
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 дискомфорта | Тепловое состояние | Средневзвешенная температура кожи | Температура тела (ректальная) | Изменение теплосодержания (кДж) | Продолжительность работы и пребывания (часов) |
| Очень жарко | >37,2 | >38,0 | +330-500 | 0,5 | |
| Нагрев | 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 | |
| Комфорт | Комфорт | 32,2-34,2 | 36,8-37,5 | 0+105 | Неограниченно |
| Прохладно | 30,1-32,2 | 36,0-36,8 | -105-330 | 12,0 | |
| Охлаждение | Холодно | 28,1-30,1 | 36,0-36,0 | -330-670 | 4,0 |
| Очень холодно | <28,1 | <35,0 | -670-800 | 0,5 |
Существует прямая зависимость времени, в течение которого организм человека сохраняет тепловой комфорт, от величины температуры окружающей среды и теплоизолирующих свойств одежды, (см. левый график номограммы).
А - одетый в лёгкий комбинезон;
Б - в шерстяном белье и ватной куртке;
В - шерстяное белье, шерстяной свитер, меховая куртка с брюками;
Г - куртка с водоветронепроницаемой тканью и теплой подстежкой.
Рано или поздно теплопотери окажутся больше, чем теплопродукция, и начнется охлаждение.
Существует номограмма (правый график) ориентировочного времени пребывания в одежде с различной теплоизоляцией (В.И. Кричагин, В.И. Хроленко и А.И. Резников).
| Q = | S (33 – tв) |
| I факт |
где:
Q - тепловой поток со всей поверхности тела (S = 1,6 кв.м.) в ккал/час.
I факт - фактическая теплоизоляция одежды в КЛО (1 КЛО = 0,18 град/ккал/кв.м./час обеспечивающий состояние комфорта человека в покое при теплообразовании 50 ккал/кв.м/час).
tв - температура окружающей среды.
Нижняя часть номограммы позволяет определить дефицит тепла
Д = Q - M,
где:
Д - дефицит тепла (Д = 80 ккал/час соответствует переходу в состояние дискомфорта II степени, а Д = 180 ккал/час - Ш степени);
Q- общие теплопотери (ккал/час) определяется по верхней части номограммы;
М - теплопродукция организма (ккал/час).
Номограмма позволяет решать задачи ориентировочного прогнозирования допустимых интервалов времени пребывания человека на холоде, если известны:
а) теплоизоляционные свойства одежды (факт.) взятые при ожидаемых условиях (покой, нагрузка, без ветра, при ветре);
б) возможна и приблизительная оценка фактической теплоизоляции комплекта;
в) температура воздуха;
г) уровень физической нагрузки.
Кроме одежды, уменьшения теплопотерь на некоторое время можно достичь за счет увеличения теплопродукции организма (см. Табл.2).
Таблица 2
Выработка тепла (по Харперу)
| 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 |
В условиях простого спелеологического путешествия (сухая пещера с температурой 8-10°С, влажностью 97-99%) легко одетый человек (в шерстяной костюм и комбинезон) может находиться 5-6 часов, выполняя легкую работу, с сохранением состояния комфортности. Дополнительными мерами (утепленная одежда, физические нагрузки) можно увеличить этот срок до 10-12 часов, после чего работоспособность спелеолога ухудшается, наступает ощущение дискомфортности, усталость, а затем переохлаждение.
Длительные исследования пещер (более 10 часов) 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 следует вносить поправки за счет влажности, уменьшая 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).
Туман.
При большой разнице температур воздуха пещерного и наружного, особенно, во время заморозков, в привходовой части может образовываться туман, который иногда выходит наружу в виде столба дыма. Например, пещера Продуха в Одесской области. Ещё реже образуется туман в залах с большим объемом воздуха (более 1 млн. куб.м).
Туман может испугать новичков, его ошибочно могут принять за газ. Он может затруднять ориентировку.
Появление облака тумана над входом часто используют для поиска новых полостей, особенно зимой.
Ветер.
Есть пещеры, но чаще отдельные участки, где движение воздуха ощутимо. В этом случае теплопотери увеличиваются и могут приводить к переохлаждению. Влияние ветра нужно учитывать при расчете теплопотерь (см. Табл.3).
Таблица 3
Поправки температур на ветер (По С. Нилу и Р.Шамбуреку).
| Ветер, м/сек | Температура, С | |||
| 4,4 | -1,1 | -6,7 | ||
| 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 5-11°С, иногда до 1-5°С). Только в термокарстовых пещерах вода тёплая, у нас в стране в подземном озере Коу в Бохарденской пещере вода с температурой 32°С
В обводненных пещерах спелеолог, даже не преодолевающий водных преград, подвергается действию брызг, капели, касается мокрых стен, Одежда его быстро намокает.
Обладая значительно большей теплоемкостью (84 раза) и теплопроводностью (в 25 раз), чем воздух, вода с температурой ниже 15°С представляет серьезное испытание из-за опасности переохлаждения.
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 и скрытый период теплорегуляции для человека - в воде он не превышает 2-3 мин.
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 даже при попадании 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 усиление теплообразования и обмена веществ, которыми организм человека отвечает на охлаждение, температура тела начинает понижаться. Даже после прекращения охлаждения температура тела ещё 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 приведены данные о возможных сроках пребывания человека в воде, в зависимости от её температуры.
Быстрое развитие переохлаждения в холодной воде обуславливается тем, что она выступает ещё и как шоковый раздражитель. Потери тепла в такой воде происходят настолько интенсивно, что порождают специфический "холодовой шок", при котором пострадавший сразу же погружается на дно, не предпринимая никаких действий к своему спасению.
Развитию холодового шока (по Лартингу) способствуют:
- перегревание перед погружением в холодную воду;
- состояние озноба перед погружением;
- быстрое погружение в холодную воду (падение) без постепенной адаптации к ней;
- эмоциональные потрясения;
- переполненный желудок и кишечник.
Охлаждение организма в воде вызывает усиленное потребление кислорода и может привести к кислородному голоданию.
График зависимости времени погружения от температуры воды
(по И.Циммерману)
время пребывания (часов)
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).
Спуски без гидрокостюма сухого типа в пещерах при температурах воды ниже 15°С запрещаются.
Время пребывания в гидрокостюме в воде определяется количеством и качеством белья. На 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, шерстяное бельё плотной вязки. Для этих же целей резина заменяется прорезиненным капроновым полотном. Для защиты гидрокостюма от порезов о микрорельеф поверх него одевают защитный комбинезон из технического капрона, авизента и т.п.
Промышленность не выпускает гидрокостюмов для спелеологов, "Садко" и "Тягур" не совсем пригодны для исследования сложных пещер, поэтому спелеологи сами конструируют и изготовляют их. При проверке гидрокостюмов и комбинезонов рекомендуется руководствоваться ГОСТ 12.4.067-79 "Система стандартов безопасности труда. Метод определения теплосодержания человека в средствах индивидуальной защиты".
Прохождение обводненных пещер требует не только специальной личной защитной одежды, но и дополнительных мер по обогреву: каталитические бензиновые грелки, фольгированные полиэтиленовые накидки и т.п. Повышенные требования предъявляются и к средствам групповой защиты и снаряжению: аварийным комплектам, аптечке, 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: элеутерококка, заманихи, аралии, левзеи, родиолы ("золотого корня"), женьшеня.
Водные преграды
Вода - обычная преграда карстовых и некоторых искусственных пещер. Среди них выделяют:
- реки, озёра;
- каскады, водопады;
- русловые плотины;
- закрытые и открытые сифоны;
- подводные пещеры.
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.
Подземные реки и озера преодолевают вплавь и на надувных лодках. 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 горизонтальных обводненных пещерах можно применять многосекционные надувные лодки. В качестве плавсредств в каскадных шахтах удобно использовать герметичные транспортники с положительной плавучестью, для чего в них укладывают поролон.
Каскады, водопады. Слабые каскады воды встречаются во всех глубоких карстовых шахтах, пропастях. Водопады встречаются реже, но при высоте более двух метров они очень сложны, особенно при прохождении вверх.
Водопады и каскады по возможности стараются обходить, т.е. навешивать снаряжение так, чтобы не попадать в струю воды. При подъемах применяют раздвижные лестницы, шесты, крючьевую технику и кошки-якоря.
Русловые плотины (их ещё называют гурами или синтровыми мисами) располагаются в руслах подземных рек и могут достигать высоты до 7 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 под водой, если они невелики, с задержкой дыхания, 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 надёжную сигнализацию или связь и страховку. Работать в сифонах могут только спелеологи, прошедшие специальную подготовку, а при использовании аквалангов - спелеологи, имеющие подготовку пловцов-подводников.
Подводные пещеры. Исследуются с помощью аквалангов. Техника и тактика их прохождения разработаны подводниками-аквалангистами. Она очень специфична, требует специальных знаний, навыков и опыта, и в данной работе не рассматривается.
Паводки.
Паводок - внезапный подъем уровня воды в подземных потоках из-за ливневых осадков или интенсивного таяния снега на поверхности. В некоторых естественных шахтах паводок сечения 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 в пещере Келасурской на Кавказе - на высоте 70 м. Вслед за сильными бурями или длительны