Максимальная рабочая глубина

Глубина, ниже которой парциальное давление кислорода (pO2) газовой смеси превышает допустимый предел

В подводных погружениях , таких как погружения с насыщением , технические погружения и погружения с нитроксом, максимальная рабочая глубина ( MOD ) дыхательного газа — это глубина, ниже которой парциальное давление кислорода (pO2 ₎ газовой смеси превышает допустимый предел. Этот предел основан на риске кислородной токсичности центральной нервной системы и является несколько произвольным и варьируется в зависимости от агентства по обучению дайверов или Кодекса практики, ожидаемого уровня подводной нагрузки и запланированной продолжительности погружения, но обычно находится в диапазоне от 1,2 до 1,6 бар . ^[1]

MOD имеет значение при планировании погружений с использованием таких газов, как гелиокс , нитрокс и тримикс, поскольку доля кислорода в смеси определяет максимальную глубину для дыхания этим газом с приемлемым риском. Существует риск острого отравления кислородом, если превышен MOD. ^[1] В таблицах ниже показаны MOD для ряда кислородных смесей. Атмосферный воздух содержит приблизительно 21% кислорода и имеет MOD, рассчитанный тем же методом.

Безопасный предел парциального давления кислорода

Острая кислородная интоксикация или отравление центральной нервной системы кислородом представляет собой изменчивую во времени реакцию на историю воздействия парциального давления на дайвера, является сложным и не до конца изученным явлением.

Кислородное отравление центральной нервной системы проявляется в виде таких симптомов, как изменения зрения (особенно туннельное зрение ), звон в ушах ( тиннитус ), тошнота , подергивание (особенно лица), изменения поведения (раздражительность, беспокойство , спутанность сознания) и головокружение . За этим может последовать тонико-клонический припадок , состоящий из двух фаз: интенсивное сокращение мышц происходит в течение нескольких секунд (тоническая фаза); затем следуют быстрые спазмы попеременного расслабления и сокращения мышц, вызывающие судорожные подергивания ( клоническая фаза). Припадок заканчивается периодом потери сознания ( постиктальное состояние ). ^{[2] [3]} Начало припадка зависит от парциального давления кислорода в дыхательном газе и продолжительности воздействия. Однако время воздействия до начала непредсказуемо, поскольку тесты показали большие различия как среди людей, так и у одного и того же человека изо дня в день. ^{[2] [4] [5]} Кроме того, многие внешние факторы, такие как погружение под воду, воздействие холода и физические упражнения, уменьшают время до появления симптомов со стороны центральной нервной системы. ^[6] Снижение толерантности тесно связано с задержкой углекислого газа . ^{[7] [8] [9]} Другие факторы, такие как темнота и кофеин , повышают толерантность у подопытных животных, но эти эффекты не были доказаны на людях. ^{[10] [11]}

Максимальные пределы однократного воздействия, рекомендуемые в Руководстве по дайвингу NOAA, составляют 45 минут при 1,6 бар, 120 минут при 1,5 бар, 150 минут при 1,4 бар, 180 минут при 1,3 бар и 210 минут при 1,2 бар. ^[1]

Формула

Формула просто делит абсолютное парциальное давление кислорода, которое может быть выдержано (выраженное в атм или барах ), на долю кислорода в дыхательном газе, чтобы вычислить абсолютное давление, при котором смесь может быть выдержана. (например, 50% нитрокс можно вдыхать при давлении, вдвое большем, чем 100% кислорода, поэтому разделите на 0,5 и т. д.). Из этого общего давления, которое может выдержать дайвер, 1 атмосфера обусловлена ​​поверхностным давлением воздуха Земли, а остальное обусловлено глубиной в воде . Таким образом, 1 атмосфера или бар, вносимые воздухом, вычитаются, чтобы получить давление, обусловленное глубиной в воде. Давление, создаваемое глубиной в воде, преобразуется в давление в футах морской воды (fsw) или метрах морской воды (msw) путем умножения на соответствующий коэффициент преобразования, 33 fsw на атм или 10 msw на бар.

В футах

${\displaystyle MOD(fsw)=33\mathrm {~fsw/atm} \times \left[\left({pO_{2}\mathrm {~ata} \over FO_{2}}\right)-1\right]}$

Где pO ₂ — это выбранное максимальное парциальное давление кислорода в абсолютных атмосферах, а FO ₂ — это доля кислорода в смеси. Например, если газ содержит 36% кислорода (FO ₂ = 0,36) и ограничивающий максимум pO ₂ выбран при 1,4 абсолютных атмосферах, MOD в футах морской воды (fsw) ^{[Примечание 1]} составляет 33 fsw/atm x [(1,4 ata / 0,36) − 1] = 95,3 fsw. ^[12]

В метрах

${\displaystyle MOD(msw)=10\mathrm {~msw/bar} \times \left[\left({pO_{2}\mathrm {~bar} \over FO_{2}}\right)-1\right]}$

Где pO ₂ — это выбранное максимальное парциальное давление кислорода в барах, а FO ₂ — это доля кислорода в смеси. Например, если газ содержит 36% кислорода, а максимальное pO ₂ составляет 1,4 бара, MOD (msw) составляет 10 msw/бар x [(1,4 бар / 0,36) − 1] = 28,9 msw.

Таблицы

Глубины округлены до ближайшего фута.

Эти глубины округлены до ближайшего метра.

Смотрите также

• Кислородная токсичность  – токсические эффекты вдыхания кислорода при высоких парциальных давлениях.
• Минимальная рабочая глубина  — глубина, выше которой концентрация кислорода слишком низкая для безопасного дыхания.

Примечания

1. Фут морской воды (fsw) — единица измерения давления. Один fsw равен гидростатическому давлению, оказываемому стандартным столбом морской воды высотой 1 фут при нормальной силе тяжести Земли. 33 fsw приблизительно равны одной стандартной атмосфере (атм). Давление, указанное в fsw, является манометрическим (относительно давления на поверхности), если не указано иное.

Ссылки

1. Lang, MA (2001). Труды семинара DAN Nitrox. Дарем, Северная Каролина: Divers Alert Network. стр. 52. Архивировано из оригинала 24 октября 2008 г. Получено 21 ноября 2012 г.{{cite book}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
2. Clark & ​​Thom 2003, стр. 376.
3. Руководство по подводному плаванию ВМС США 2011 г., стр. 44, т. 1, гл. 3.
4. Руководство по подводному плаванию ВМС США 2011 г., стр. 22, т. 4, гл. 18.
5. Биттерман, Н (2004). «Кислородная токсичность ЦНС». Undersea and Hyperbaric Medicine . 31 (1): 63–72. PMID  15233161. Архивировано из оригинала 20 августа 2008 г. Получено 29 апреля 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
6. Дональд, Часть I 1947.
7. Ланг 2001, стр. 82.
8. Ричардсон, Дрю; Мендуно, Майкл; Шривз, Карл, ред. (1996). "Труды форума по ребризерам 2.0". Diving Science and Technology Workshop : 286. Архивировано из оригинала 15 сентября 2008 г. Получено 20 сентября 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
9. Ричардсон, Дрю; Шривз, Карл (1996). «Курс PADI для дайверов с обогащенным воздухом и пределы воздействия кислорода DSAT». Журнал Южно-Тихоокеанского общества подводной медицины . 26 (3). ISSN  0813-1988. OCLC  16986801. Архивировано из оригинала 24 октября 2008 г. Получено 2 мая 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
10. Биттерман, Н; Меламед, И; Перлман, И (1986). «Кислородная токсичность ЦНС у крыс: роль окружающего освещения». Undersea Biomedical Research . 13 (1): 19–25. PMID  3705247. Архивировано из оригинала 13 января 2013 г. Получено 20 сентября 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
11. Биттерман, Н.; Шааль, С. (1995). «Кофеин ослабляет кислородную токсичность ЦНС у крыс». Brain Research . 696 (1–2): 250–3. doi :10.1016/0006-8993(95)00820-G. PMID  8574677. S2CID  9020944.
12. "Физика дайвинга" (PDF) . Руководство по дайвингу NOAA . Национальное управление океанических и атмосферных исследований . Архивировано из оригинала (PDF) 31 мая 2014 года . Получено 6 сентября 2013 года .

Источники

• Кларк, Джеймс М.; Том, Стивен Р. (2003). «Кислород под давлением». В Брубакке, Альф О.; Ньюман, Том С. (ред.). Физиология и медицина дайвинга Беннета и Эллиотта (5-е изд.). Соединенные Штаты: Saunders. стр. 358–418. ISBN 978-0-7020-2571-6. OCLC  51607923.

• Дональд, Кеннет В. (1947). «Кислородное отравление у человека: Часть I». British Medical Journal . 1 (4506): 667–672. doi :10.1136/bmj.1.4506.667. PMC  2053251. PMID  20248086 .

• Lang, Michael A, ed. (2001). Труды семинара DAN по nitrox. Дарем, Северная Каролина: Divers Alert Network, 197 страниц. Архивировано из оригинала 24 октября 2008 г. Получено 20 сентября 2008 г.{{cite book}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )

• US Navy Supervisor of Diving (2011). US Navy Diving Manual (PDF) . SS521-AG-PRO-010 0910-LP-106-0957, редакция 6 с внесенным изменением A. US Naval Sea Systems Command. Архивировано из оригинала (PDF) 2014-12-10 . Получено 29 января 2015 г.