Гигиенические особенности формирования и оптимизация физико-химических условий внутренней среды сильвинитовых сооружений Селиванова Светлана Алексеевна

Короткий опис

Селиванова Светлана Алексеевна. Гигиенические особенности формирования и оптимизация физико-химических условий внутренней среды сильвинитовых сооружений: диссертация ... кандидата Медицинских наук: 14.02.01 / Селиванова Светлана Алексеевна;[Место защиты: ФГБОУ ВО «Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера» Министерства здравоохранения Российской Федерации], 2019
Гигиенические особенности формирования и оптимизация физико-химических условий внутренней среды сильвинитовых сооружений Селиванова Светлана Алексеевна
ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
кандидат наук Селиванова Светлана Алексеевна
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ГИГИЕНИЧЕСИКЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ ПРИРОДНЫХ КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ ЗАПАДНОГО УРАЛА В МЕДИЦИНСКОЙ ПРАКТИКЕ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Природные свойства калийных солей Верхнекамского месторождения

1.2. Воздействие естественных факторов калийных рудников на организм животных и человека

1.3. Применение факторов внутренней среды сильвинитовых сооружений в оздоровлении населения

1.3.1. Сооружения для сильвинитотерапии и их применение в лечебных целях

1.3.2. Факторы внутренней среды сильвинитовых усройств

1.4. Способы повышения терапевтической эффективности сильвинитовых сооружений

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 3. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СИЛЬВИНИТОВОМ ФИЗИОТЕРАПЕВТИЧЕСКОМ ПОМЕЩЕНИИ

3.1. Оценка физических факторов внутренней среды в динамике эксплуатации

3.2. Исследования хемосорбционных процессов в воздушной среде и на поверхности минерала

3.3. Изучение изменений микроскопической структуры минерала сильвинита

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОПТИМИЗАЦИИ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИЛЬВИНИТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Внедрение результатов исследований в практическую

деятельность

ВВЕДЕНИЕ

Список літератури

Природные свойства калийных солей Верхнекамского месторождения
Спелеотерапия метод, основанный на благоприятном влиянии на организм человека факторов внутренней среды естественных и искусственных пещер. Широкую популярность спелеотерапия приобрела в Европе (Германия, Австрия, Болгария, Венгрия, Польша, Чехия) и Советском Союзе после Второй мировой войны [7, 20, 22, 27, 37, 111, 125, 127, 129, 140, 144, 154, 168].
Основными направлениями спелеотерапии являются сильвинито- и галотерапия, проводимые в условиях подземных пещер и выработок, а также в наземных сооружениях, различающихся своими конструктивными особенностями и основными строительными материалами (соляной породой) [4, 22, 29, 37, 44, 50, 64, 99, 112, 120, 129, 139, 144, 154, 166, 173, 180].
На сегодняшний день известны несколько типов месторождений солей, отличающихся по своему составу:
1. Месторождения, обусловленные морскими и континентальными соляными озерами: хлоридные озеро Баскунчак в России; сульфатные оз. Кара-Богаз-Гол в Туркмении; карбонатные оз. Серлз в США.
2. Месторождения, представленные пластовыми пологопадающими или куполообразными залежами каменной соли: Славянско-Артемовский пласт на Украине, Илецкий в Оренбуржье.
3. Субгоризонтальные пластовые залежи и линзы калийных и магниевых солей (сильвинита, галита и карналлита): Верхнекамское, Припятское и Саскачеванское месторождения.
4. Линзообразные, пластово-линзообразные и купольные залежи сульфатно-хлоридных и сульфатных солей, представленных сильвином, полигалитом, каинитом и лангбейнитом: Прикаспийское, Предкарпатское и Северо-Германское месторождения [21, 42, 44, 66, 88, 93].
К крупнейшим в мире разрабатываемым месторождениям калийных солей относят Германское (Германия), Саскачеванское (Канада), Старобинское (Белоруссия) и Верхнекамское (Россия), [46, 80, 102, 147, 160].
Германское месторождение было открыто в тридцатых годах ХХ века. Имеет большую протяженность. Калиеносные породы характеризуются более высоким содержанием галита по сравнению с калийными солями Западного Урала (цикл Верра: 60 - 65% галита, 15 - 20 % сильвина и 10 - 20 % кизерита). Особенностью месторождения является высокая глубина залегания соленосных горизонтов (в среднем 250 - 300 м, местами до 900 м), трещиноватость породы, что обуславливает быстрое затопление выработок [21, 22, 23, 37, 42, 44, 50, 80, 98, 131].
Залежи соляной породы Саскачеванского месторождения Канады состоят из галита, ангидрида, калийных солей и глины. Разрабатываемые горизонты представлены чередующимися пластами каменной соли, сильвинита и карналлита, который в некоторых местах полностью замещает другие компоненты. Сильвинит Саскачеванского месторождения представлен несколькими разновидностями по окраске (от бесцветного и молочно-белого до красного и пестрого), величине зерен (гиганто-крупно- и мелкозернистый с преобладанием последнего) и текстуре, чаще неяснополосчатой. Залежи с небольшой мощностью представлены сильвинитом, который по периферии переходит в карналлитовый сильвинит или каменную соль. В центральной части месторождение сложено карналлитовой породой, которая при перемещении на юг преобразуется в сильвиновую с максимальной концентрацией минерала 30%. Особенностью данного соленосного бассейна является то, что карналлитовые пласты перекрываются сильвинитовыми, что нарушает механизмы естественного порядка выпадения солей в осадок. Кроме этого, калийные соли Саскачеванского месторождения характеризуются высокой водоносностью и трещиневатостью породы, что приводит к развитию больших размывов, выщелачиванию и обрушению продуктивных горизонтов [44, 80, 102, 98, 131].
Старобинское месторождение открыто в 1949 году и представлено бессульфатными (сильвин-карналлитовыми) калийными солями, глубина залегания которых составляет от 365 до 1355 м. [14, 17, 80]. Сильвинитовая порода данных залежей относится к кирпично-красной, бледно-розовой и оранжево-красной разновидностям с величиной зерен 1- 4 мм. Массовая доля KCl составляет 21,1 - 28, 3 % в пересчете на К2О 13,39 - 17, 88 % и МgCl2 0, 14 0,36%. Добываемый минерал делится на 4 вида: 1) массивный сильвинит более 75 % KCL с включениями галита и глины; 2) сильвинит-галит полосчатой текстуры (50-75 % KCl); 3) порода с вкраплениями сильвинита (KCl 10-15 %); 4) галит с примесью сильвина (KCl до 10 %). Особенностями калийных солей Беларуси являются: процесс образования, который обусловлен выпадением солей из несодержащей сульфат-иона метаморфизованной рапы, очень маленькое содержание подземных вод и развитие значительных разрывных нарушений, исчерчивающих всю соляную толщу [20, 33, 34, 42, 44, 49, 67, 76, 77, 84, 88, 96, 98, 120, 131, 166].
Верхнекамское месторождение калийных солей было открыто в 1925 году. Соляной бассейн находится в северо-восточной части Пермского края в Соликамской впадине Предуральского краевого прогиба. Месторождение вытянуто на 200 км с севера на юг, ширина - 50 км. Общая площадь многопластовой залежи калийно-магниевой породы составляет до 3,5 тыс. км2 [19, 42, 44, 46, 47, 119].
Особенности климатических условий в период образования минерала оказали влияние на его состав и структуру. Основной слой выработки состоит из сильвинитового (нижний) и сильвинит-карналлитового (верхний) горизонтов мощностью 150 м. Нижний слой представлен пластами красных сильвинитов (КрI, КрII, КрIII) в чередовании с полосчатыми (А). В среднем толщина залегающих руд достигает 5,3 м, каменной соли до 2,3 м. Красные сильвиниты по размеру зерен относятся к мелко- и среднезернистым, а по текстуре к слоистым и почти слоистым. Сильвиниты пласта А имеют полосчатую текстуру, в нижней части представлены темно-красными разновидностями минерала, в верхней бледно-розовыми и белыми, прослойки между ними составляет мелкозернистый голубой галит [42, 44, 46, 66, 74, 88].
Сильвинит-карналлитовый горизонт мощностью 60 м разделен на 9 пластов, в большей части состоящих из карналлитовой руды и участков пестрых сильвинитов с включением бесцветной каменной соли. Карналлитовая порода представлена зернами минерала угловатой и округлой формы желтого или оранжевого цвета, которые объединены вкраплениями галита. Пестрые сильвиниты состоят из крупных молочно-белых зерен минерала в сочетании с бесцветной каменной солью. Специфический пестрый облик породы связан с тонким чередованием слоев сильвина и каменной соли. На отдельных участках из карналлита выщелачивался хлорид магния, преобразуя его во вторичный сильвинит [42, 46, 74, 80, 88].
На сегодняшний день ведутся выработки пластов КрII, А и Б. Содержание К2О в КрII составляет в среднем 19,08 %, в пласте АБ 23,94 %, нерастворимый остаток - не более 3%. В рудах этих пластов также выделяют небольшие количества брома, акцессорных радиоактивных элементов, рубидия, никеля, стронция [74, 80, 86, 112].
Минерал сильвин, входящий в состав сильвинита, представлен отличающимися по гранулометрии, химическому и морфологическому составу зернами различной окраски (от молочно-белой до сургучно-красной). Содержание KCl в монокристаллах достигает 99,3%. Соляные породы сухие, но в незначительном количестве содержат включения рассолов и межкристаллические воды [42]. Калийные соли Западного Урала в сравнении с солями других месторождений имеют ряд отличительных характеристик. Сильвинитовой породе Верхнекамья присуща значительная крепость, что влияет на дисперсность солевых компонентов и глубину проникновения в дыхательные пути горнорабочих (до 85% частиц размером не более 2 микрон). Сильвинит данного месторождения обладает высокой гигроскопичностью, растворимостью и теплоемкостью, воздействуя на микроклимат внутри выработки. За счет массообменных механизмов между воздухом и соляным массивом температура внутри выработки характеризуется субнормальными величинами, а относительная влажность находится на низком уровне в течение всего года [46, 74, 80, 127]. Природные калийные соли Западного Урала способны активно сорбировать из рудничной атмосферы вредные газообразные примеси, образующиеся при работе технологического оборудования и буровзрывных работах, путем протекающих одновременно независимых процессов конвективно-диффузионного массопереноса примесей из потока воздуха к соляным поверхностям и массопередачи газовой примеси воздуха поглощающей поверхностью [69, 70, 71, 72, 112]. Радиоизотоп К-40, входящий в состав сильвинита Верхнекамского месторождения, способствует ионизации воздушной среды, создавая в подземных полостях благоприятную аэроионизацию с преобладанием легких отрицательно заряженных ионов. Постоянным компонентом воздуха выработок является высокодисперсный аэрозоль сильвинита, состоящий из KCl (20-42 %) и NCl (52-77%), который глубоко проникает в дыхательные пути благодаря своим размерам (до 2 мкм). Рудничная атмосфера обладает высокой степенью бактериальной чистоты из-за способности минерала к элиминации микроорганизмов и поллютантов [127].
Данные особенности калийных солей Верхнекамья послужили основой для обширных гигиенических и физиологических исследований по изучению влияния факторов подземной среды Верхнекамского месторождения на организм животных и человека [10, 112].