Зайцева Е.О., Малышева О.В.

СОДЕРЖАНИЕ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА В ВОЗДУХЕ ПЕЩЕРЫ КИЗЕЛОВСКАЯ МЕДЕЖЬЯ

В ходе полевых исследований при помощи портативного аспиратора и индикаторных трубок определена концентрация углекислого газа в пещере Кизеловская Медвежья.

Изучение концентрации углекислого газа в воздухе пещер представляет интерес, прежде всего, для ученых, исследующих процессы карстовых отложений в пещерах. Смешиваясь с подземными водами, CO₂ образует раствор очень слабой угольной кислоты (отсюда старое название этого газа - «углекислота»). Раствор угольной кислоты, проходя через известковые горные породы, частично их растворяет - так образуются карстовые пещеры. Вода при этом обогащается кальцием. Если такой раствор медленно испарять, соединения кальция снова выделяются в твердом виде. Так в пещерах образуются известковые натеки - сталактиты и сталагмиты, а в благоприятных условиях - красивые прозрачные кристаллы кальцита [4]. Таким образом, от концентрации CO₂ в воздухе пещер зависит скорость роста натечных образований в пещерах.

С другой стороны, концентрация углекислого газа в воздухе пещер немаловажна и просто для тех, кто занимается спелеотуризмом. Углекислый газ, являясь продуктом дыхания, не поддерживает его. Однако в малых количествах углекислый газ для человека не ядовит. Более того, в малых количествах он физиологически полезен и необходим, так как возбуждающе действует на дыхательный центр, приводящий в действие мускулы грудной клетки. Начиная с первого вдоха, вызванного первой перегрузкой крови диоксидом углерода во время акта рождения, мускулатура нашей грудной клетки управляется без вмешательства сознания нервными импульсами дыхательного центра, вызываемого накоплением в крови CO₂. Человек может приспосабливаться к атмосфере, содержащей до 3 об.% CO₂, концентрация же более 12 об.% для него смертельна [2]. В мировой практике имеются случаи смерти спелеологов от высокой концентрации CO₂ в воздухе пещер, хотя и крайне редко [1].

Обычно концентрация CO₂ в воздухе пещер несколько повышена - от 0,03 об.% до 2,5, редко - 3 об.% вместо стабильных для атмосферы Земли 0,03 об.%. Такая концентрация CO₂ не является смертельной, а диапазон от 0,5 об.% до 1,5 об.% даже способствует повышению интеллектуальной и творческой активности спелеологов [3].

В сентябре 2011 года было проведено исследование содержания CO₂ в воздухе в пещере Кизеловская Медвежья. Пещера была выбрана по принципу максимальной доступности. Данная пещера горизонтального типа располагается в непосредственной близости от г.Кизела Пермского края, образована в известняках, имеет  протяженность 710 м и амплитуду 35 м [5].

Исследования проводились при помощи портативного аспиратора «Насос-пробоотборник НП-3М» фирмы «Крисмас+», предназначенного для отбора разовых проб газовоздушных смесей, и индикаторных трубок того же производителя.

В различных точках пещеры было отобрано 4 пробы. Содержание CO₂ в воздухе пещеры Кизеловская Медвежья колебалось от 0,2 до 0,4 об.%. Такая концентрация углекислого газа является несколько повышенной по сравнению с концентрацией CO₂ в атмосферном воздухе, но вредной для здоровья спелеологов не является. Для выяснения влияния данной концентрации на скорость роста карстовых натеков в пещере требуются дополнительные исследования.

Список литературы

1.    Дублянский В.Н. Занимательная спелеология // [Электронный ресурс]. -  Режим доступа: http://www.speleo.lt/speleo/Knygos/Speleo/RU/Zanymatelnaja%20speleologyja.pdf.

2.    Сайт Bestreferat.ru: Межпредметные связи в курсе школьного предмета химии на предмете углерода и его соединений // [Электронный ресурс]. -  Режим доступа: http://www.bestreferat.ru/referat-61254.html.

3.    Сом С. Спелео-аномальные явления: природная среда // [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.speleoastronomy.org/biblio/articles/saja_01.html.

4.    Электронная энциклопедия Что такое? кто такой? Углекислый газ // [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://www.antilopa.ru/who-is-who/information/03/information/340-1.html.

5. Косинцев П. А., Кадебская О. И. Пещеры Кизеловского карстового района  // [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://perm-kray.ru/pam039-1.html.

Статья подготовлена для участия  в первой открытой городской научно-практической конференции школьников и студентов  "Решение - 2012", проводимой БФ ПНИПУ 19.10.2012 г.