Максимальная рабочая глубина

Depth below which the partial pressure of oxygen (pO2) of the gas mix exceeds an acceptable limit

При подводном дайвинге , таком как погружение с насыщением , технический дайвинг и погружение с найтроксом, максимальная рабочая глубина ( MOD ) дыхательного газа — это глубина, ниже которой парциальное давление кислорода (pO ₂ ) газовой смеси превышает допустимый предел. Этот предел основан на риске кислородного отравления 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 пределах диапазон от 1,2 до 1,6 бар . ^[1]

MOD имеет важное значение при планировании погружений с использованием таких газов, как гелиокс , найтрокс и тримикс, поскольку доля кислорода в смеси определяет максимальную глубину для дыхания этим газом с приемлемым риском. При превышении MOD существует риск острой кислородной токсичности . ^[1] В таблицах ниже показаны МОДы для некоторых кислородных смесей. Атмосферный воздух содержит примерно 21% кислорода, и его MOD рассчитывается тем же методом.

Безопасный предел парциального давления кислорода

Острая кислородная токсичность, или кислородная токсичность центральной нервной системы, представляет собой изменяющуюся во времени реакцию на историю воздействия парциального давления на дайвера, она сложна и до конца не изучена.

Кислородная токсичность центральной нервной системы проявляется в виде таких симптомов, как изменения зрения (особенно туннельное зрение ), звон в ушах ( шум в ушах ), тошнота , подергивание (особенно лица), изменения поведения (раздражительность, беспокойство , спутанность сознания) и головокружение . За этим может последовать тонико-клонический припадок, состоящий из двух фаз: происходит интенсивное сокращение мышц в течение нескольких секунд (тоническая фаза); с последующими быстрыми спазмами с попеременным расслаблением и сокращением мышц, вызывающими судорожные подергивания ( клоническая фаза). Приступ заканчивается периодом потери сознания ( постиктальное состояние ). ^{[2] [3]} Начало приступа зависит от парциального давления кислорода в дыхательном газе и продолжительности воздействия. Однако время воздействия до начала заболевания непредсказуемо, поскольку тесты показали большие различия как среди отдельных 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, сокращают время 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 давлении 1,6 бар, 120 минут при давлении 1,5 бар, 150 минут при давлении 1,4 бар, 180 минут при давлении 1,3 бар и 210 минут при давлении 1,2 бар. ^[1]

Формула

Формула просто делит допустимое абсолютное парциальное давление кислорода (выраженное в атм или барах ) на долю кислорода в дыхательном газе, чтобы рассчитать абсолютное давление, при котором можно вдыхать смесь. (например, 50% найтрокса можно вдыхать при давлении, в два раза превышающем давление 100% кислорода, поэтому разделите на 0,5 и т. д.). Из этого общего давления, которое может выдержать дайвер, 1 атмосфера приходится на поверхностное давление земного воздуха, а остальная часть — на глубину воды . Таким образом, 1 атмосфера или бар, вносимая воздухом, вычитается, чтобы получить давление, обусловленное глубиной воды. Давление, создаваемое глубиной воды, 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

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

При этом pO ₂ представляет собой выбранное максимальное парциальное давление кислорода в абсолютной атмосфере, а FO ₂ представляет собой долю кислорода в смеси. Например, если газ содержит 36% кислорода (FO ₂ = 0,36) и предельное максимальное значение pO ₂ выбрано при абсолютном давлении 1,4 атмосферы, MOD в футах морской воды (fsw) ^{[Примечания 1]} составляет 33 fsw/атм x [( 1,4 ата / 0,36) − 1] = 95,3 fsw. ^[12]

В метрах

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

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

Таблицы

Эти глубины округлены до ближайшего фута.

Эти глубины округлены до ближайшего метра.

Смотрите также

• Кислородная токсичность  - токсические эффекты дыхания кислородом при высоких парциальных давлениях.

Примечания

1. Футы морской воды (fsw) — это единица давления. Один fsw равен гидростатическому давлению, оказываемому стандартным столбом морской воды высотой 1 фут при нормальной силе тяжести Земли. 33 fsw примерно равно одной стандартной атмосфере (атм). Давление, указанное в fsw, представляет собой манометрическое давление (относительно давления на поверхности), если не указано иное.

Рекомендации

1. Ланг, Массачусетс (2001). Материалы семинара DAN Nitrox. Дарем, Северная Каролина: Сеть оповещения дайверов. п. 52. Архивировано из оригинала 24 октября 2008 года . Проверено 21 ноября 2012 г.{{cite book}}: CS1 maint: unfit URL (link)
2. Clark & ​​Thom 2003, стр. 376.
3. Руководство по дайвингу ВМС США, 2011 г., стр. 44, том. 1, гл. 3.
4. Руководство по дайвингу ВМС США, 2011 г., стр. 22, том. 4, гл. 18.
5. Биттерман, Н. (2004). «Кислородная токсичность ЦНС». Подводная и гипербарическая медицина . 31 (1): 63–72. PMID  15233161. Архивировано из оригинала 20 августа 2008 года . Проверено 29 апреля 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
6. Дональд, Часть I 1947.
7. Ланг 2001, с. 82.
8. Ричардсон, Дрю; Мендуно, Майкл; Шривз, Карл, ред. (1996). «Материалы ребризерного форума 2.0». Семинар по дайвингу и технологиям : 286. Архивировано из оригинала 15 сентября 2008 г. Проверено 20 сентября 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
9. Ричардсон, Дрю; Шривз, Карл (1996). «Курс дайвера на обогащенном воздухе PADI и пределы воздействия кислорода DSAT». Журнал Общества подводной медицины Южно-Тихоокеанского региона . 26 (3). ISSN  0813-1988. OCLC  16986801. Архивировано из оригинала 24 октября 2008 года . Проверено 2 мая 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
10. Биттерман, Н; Меламед, Ю; Перлман, я (1986). «Кислородная токсичность ЦНС у крыс: роль окружающего освещения». Подводные биомедицинские исследования . 13 (1): 19–25. PMID  3705247. Архивировано из оригинала 13 января 2013 года . Проверено 20 сентября 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
11. Биттерман, Н; Шааль, С. (1995). «Кофеин снижает кислородную токсичность ЦНС у крыс». Исследования мозга . 696 (1–2): 250–3. дои : 10.1016/0006-8993(95)00820-G. PMID  8574677. S2CID  9020944.
12. «Физика дайвинга» (PDF) . Руководство NOAA по дайвингу . Национальное управление океанических и атмосферных исследований . Архивировано из оригинала (PDF) 31 мая 2014 года . Проверено 6 сентября 2013 г.

Источники

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

• Дональд, Кеннет В. (1947). «Кислородное отравление у человека: Часть I». Британский медицинский журнал . 1 (4506): 667–672. дои : 10.1136/bmj.1.4506.667. ПМК  2053251 . ПМИД  20248086.

• Ланг, Майкл А., изд. (2001). Материалы семинара DAN nitrox. Дарем, Северная Каролина: Сеть оповещения дайверов, 197 страниц. Архивировано из оригинала 24 октября 2008 года . Проверено 20 сентября 2008 г.{{cite book}}: CS1 maint: unfit URL (link)

• Руководитель водолазного дела ВМС США (2011 г.). Руководство по водолазному делу ВМС США (PDF) . SS521-AG-PRO-010 0910-LP-106-0957, версия 6 с внесенным изменением A. Командование морских систем ВМС США. Архивировано из оригинала (PDF) 10 декабря 2014 г. Проверено 29 января 2015 г.