Работа в условиях повышенного давление

4. Освещенность и видимость

Освещенность под водой обычно невелика, в особенности на больших глубинах, а при восходе и закате солнца - и на малых. Одной из причин ухудшения освещенности и видимости под водой является потеря света за счет отражения солнечных лучей от зеркала моря. Количество отраженных от поверхности воды лучей зависит в основном от угла их падения на воду. Чем больше угол падения, тем больше отражение. При волнении моря количество отраженных лучей становится во много раз больше.

Свет распространяется в воде значительно  хуже.

Поглощение света водой значительно ухудшает видимость в водной среде. Поглощение световой энергии происходит путем превращения в другие виды энергии, например в теплоту.

Еще большее влияние на степень  видимости в воде оказывает рассеивание  световой энергии (молекулярное рассеивание и рассеивание взвешенными твердыми частицами), в результате чего возникает явление "дымки", уменьшающей прозрачность воды. Количество взвешенных частиц значительно возрастает, особенно на малых глубинах вблизи береговой черты.

При больших коэффициентах поглощения и рассеивания света зрительные восприятия в воде далеко расположенных объектов становятся невозможными. При благоприятных метеорологических условиях (солнечный день, штиль) и прозрачной воде удовлетворительная освещенность, дающая водолазу возможность различать предметы на близком расстоянии, отмечается на глубинах до 50 м. Водолаз может ясно видеть предметы на расстоянии 5 - 6 м. На глубине 100 м водолаз может различать предметы только на очень близком расстоянии (1 - 2 м). На глубины более 100 м свет проникает настолько слабо, что даже в хорошую солнечную погоду водолаз практически находится в темноте. При неблагоприятных метеорологических условиях (пасмурная погода, шторм) освещенность под водой резко падает, видимость предметов на больших глубинах отсутствует, и водолаз без использования подводного светильника вынужден работать практически на ощупь. В морской воде, менее прозрачной по сравнению с океанской, в большей степени проявляется влияние "дымки", в связи с чем видимость предметов при естественном освещении прекращается уже на глубинах 40 - 60 м, а на Балтийском море - на значительно меньших глубинах.

Поглощение лучей с различной  длиной волны идет неравномерно. Длинноволновая часть видимого спектра (красные  лучи) почти полностью поглощается поверхностными слоями воды, зеленые лучи не проникают глубже 100 м, а коротковолновая часть (фиолетовые лучи) в наиболее прозрачной океанской воде может проникать на глубину до 1000 - 1500 м.

5. Функции органов чувств в  воде

Водная среда из-за ее особых физических свойств изменяет функции зрительного, слухового, проприоцептивного и кожного анализаторов.

Функция зрительного анализатора  в воде изменяется не только оттого, что в ней ухудшаются освещенность и видимость, но также в связи  с особенностями преломляющих сил водной среды и сред глаза.

Преломляющая сила глаза в воде резко уменьшается, поскольку коэффициент  преломления воды (1,33299 при 20 °С и 760 мм рт. ст.) приближается к показателю преломления роговицы (1,376).

При непосредственном соприкосновении с водой глаз становится гиперметропическим в такой степени, что аккомодационные усилия не могут ее компенсировать. В результате все видимые в водной среде предметы проецируются на сетчатке в кругах светорассеяния, острота зрения резко ухудшается (в 100 - 200 раз) и уменьшается поле зрения. При снижении освещенности, а также плохой контрастности между фоном и объектом острота зрения падает еще больше.

Наличие воздушной прослойки между  водой и преломляющими средами  глаза нарушает привычные представления о местоположении и величине предметов, находящихся в воде. Нарушение пространственного зрения связано с тем, что световые лучи, переходя из водной среды в воздушную, претерпевают преломление (явление рефракции), в результате чего предметы в воде воспринимаются увеличенными и приближенными примерно на 1/4, а при наблюдении сверху кажутся приподнятыми. В зависимости от размеров иллюминатора или очков и расстояния от них до глаза происходит уменьшение полей зрения.

Функция слухового анализатора во время пребывания водолаза под водой изменяется в связи с изменением соотношения между воздушной и костной проводимостью звуковых волн к внутреннему уху, а также с изменением скорости распространения звука в воде.

В воздушной среде у людей  воздушная проводимость значительно преобладает над костной. Если голова подводного пловца или водолаза непосредственно соприкасается с водой или применяется плотно прилегающий шлем, то звук передается во внутреннее ухо посредством костной проводимости.

В вентилируемом скафандре с металлическим объемным шлемом, заполненным воздухом, звук воспринимается путем воздушной проводимости. Однако при переходе звуковой волны из воды через металл в воздушное подшлемное пространство значительная часть звуковой энергии теряется вследствие отражения звука. Кроме того, наличие в воде подводных объектов и фитопланктона сильно мешает распространению звука. Хорошему восприятию звука мешает также шум воздуха, подаваемого для вентиляции скафандра. Поэтому, несмотря на лучшие условия проведения звука под водой, в ряде случаев водолаз в водной среде звук одной и той же силы будет слышать даже хуже, чем в воздушной.

В водной среде условия для определения  направления на генератор звука  менее благоприятны, чем в воздушной, в связи с тем, что скорость звука в воде примерно в 4,5 раза больше, чем в атмосфере. Поэтому звуковые волны под водой до обоих ушей доходят практически одинаково. Звук воспринимается как бы слышимым со всех сторон или как бы происходящим внутри шлема. Даже у опытных водолазов отклонение от фактического направления на источник звука может составлять 90 - 100°, возможна ошибка даже на 180°. Это значительно усложняет операции по поиску под водой источников излучения (буи, "черные ящики", учебные торпеды и т.д.).

Изменения функций проприоцептивного и кожного анализаторов у водолазов связано с уменьшением веса тела в водной среде (гипогравитацией), увеличением сопротивления плотной среды при движениях, обжатием участков тела гидростатическим давлением, повышенной по сравнению с воздухом теплопроводностью и рядом других факторов.

Под водой изменяется также характер импульсов, поступающих в центральную  нервную систему от кожных рецепторов. При погружениях в воду, имеющую  температуру ниже +18 °С, особенно сильному раздражению подвергаются холодовые рецепторы кожного анализатора. Отмечается также понижение болевой чувствительности, поэтому человек не всегда замечает повреждения тела, которые могут возникнуть во время его нахождения под водой.

Резкое уменьшение веса тела в воде вызывает изменение афферентной импульсации от механо- и проприорепторов кожи, мышц и суставов, что приводит к снижению чувствительности центров движения и изменениям положения тела под водой.

 

Приложение 2

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ  ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОЗДУХА. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ФИЗИОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ ГЕЛИЙСОДЕРЖАЩИХ ДГС

1. Основные физико-химические характеристики  воздуха

Воздух применяется для спусков  в вентилируемом снаряжении и  в снаряжении с открытой схемой дыхания (рабочие спуски на глубины до 60 м и спуски в аварийных ситуациях на глубины до 80 м), а также для спусков в барокамере (тренировочные спуски и лечебная рекомпрессия) под давлением до 10 кгс/кв. см (100 м вод. ст.).

Атмосферный воздух представляет собой  смесь азота, кислорода, диоксида углерода (углекислого газа), аргона и других газов. Кроме того, в воздухе всегда содержится некоторое количество водяных паров. Содержание основных газов в сухом воздухе представлено в табл. 1.

 

Таблица 1

СОДЕРЖАНИЕ ГАЗОВ В СУХОМ  ВОЗДУХЕ

-----------------+------------+-----------------------------------

¦  Наименование  ¦ Химическая ¦         Содержание газов         ¦

¦      газа      ¦  формула   +-------------------+--------------+

¦                ¦            ¦    в объемных     ¦  в массовых  ¦

¦                ¦            ¦     процентах     ¦  процентах   ¦

+----------------+------------+-------------------+--------------+

¦Азот            ¦N           ¦      78,084       ¦   75,51      ¦

¦                ¦ 2          ¦                   ¦              ¦

+----------------+------------+-------------------+--------------+

¦Кислород        ¦О           ¦      20,946       ¦   23,15      ¦

¦                ¦ 2          ¦                   ¦              ¦

+----------------+------------+-------------------+--------------+

¦Диоксид  углерода¦СО          ¦       0,033       ¦    0,046     ¦

¦                ¦  2         ¦                   ¦              ¦

+----------------+------------+-------------------+--------------+

¦Аргон           ¦Аr          ¦       0,934       ¦    1,28      ¦

+----------------+------------+-------------------+--------------+

¦Другие газы     ¦            ¦       0,033       ¦    0,014     ¦

-----------------+------------+-------------------+---------------

 

    К другим газам относятся неон (Ne, содержание 18,0 мл в 1 куб.

м  воздуха  =  0,0018%),  гелий (He, 5,2 мл), метан (СН , 2,2 мл),

                                                       4

криптон   (Кr,  1,0 мл), диоксид азота (NO , 1,0 мл), водород (Н ,

                                          2                     2

0,5  мл), ксенон (Хе, 0,08 мл) и озон (О  , 0,01 мл). Кроме того, в

                                        3

атмосфере  находятся  водяные  пары,  содержание которых в средних

широтах колеблется от 0,1 до 2,8% в зависимости от сезона, климата

и  погоды.  Загрязнения  атмосферного  воздуха  бывают двух видов:

естественные космические (из Космоса  и при извержениях вулканов) и

антропогенные.

Молекулярная масса сухого воздуха  составляет 28,96, плотность равна 1,2928 г/л, растворимость в воде - 29,18 куб. см/л при 0 °С и 18,68 куб. см/л при +20 °С, температура кипения -193 °С.

Воздух имеет физические свойства, характерные для других газов. Газ  состоит из молекул, имеющих ничтожные  размеры по сравнению с объемом, занимаемым газом. Поэтому расстояние между молекулами значительно превышает собственные размеры молекул. Силы притяжения между молекулами крайне малы, в связи с чем при различных расчетах используются законы (Бойля - Мариотта, Гей-Люссака и др.) и формулы для "идеальных газов", молекулы которых не обладают силами взаимного притяжения и при столкновении проявляют только силы упругого удара. Давление газа (его упругость) является следствием совокупности ударов частиц газа о стенку сосуда. Среднее давление на единицу площади сосуда во времени практически не изменяется, поскольку, несмотря на хаотичность ударов молекул о стенки сосудов, число ударов исключительно велико, а сила единичных ударов очень мала. При сжатии газы нагреваются, а при расширении охлаждаются.

    Азот  -  химический  элемент  V  группы  периодической  системы

Менделеева,  атомный  номер 7, атомная  масса 14,0067. Азот состоит

из   двухатомных   молекул  (N )  с  молекулярной  массой  28,016.

                              2

Представляет  собой бесцветный  газ без запаха и вкуса. Плотность

равна  1,2505  г/л,  плотность  по  отношению  к  воздуху  0,9673.

Температура  плавления  -210,0 °С, температура кипения  -195,8 °С.

Коэффициент  растворимости  атмосферного азота (вместе с аргоном и

другими  инертными газами) в  воде при 20 °С составляет 0,016665, а

при  38  °С он равен 0,0139. Растворимость  азота в крови при 38 °С

составляет   0,01253.   По   химическим   свойствам   азот  весьма

индифферентен   (является   в   обычных   условиях   метаболически

индифферентным  газом). По прочности  молекула азота почти не имеет

себе   равных.  Чтобы  разорвать  ее  на  отдельные  атомы,  нужно

затратить очень большую энергию.

    Кислород  -  химический  элемент  IV  группы, атомный номер  8,

атомная  масса  15,9994.  В свободном виде встречается в виде двух

модификаций: О  ("обычный" кислород) и О  (озон). О  -  бесцветный

              2                         3          2

газ  без  запаха  и вкуса  с молекулярной массой 32,000. Плотность

равна   1,42895  г/л,  плотность по  отношению к воздуху 1,033.

Температура  плавления  -218,7  °С, температура кипения -182,9 °С.

Коэффициент  растворимости  в  воде  при  20 °С равен 0,03329, а в

плазме  крови  при  37 °С = 0,022. Химически самый активный (после

фтора)  неметалл,  проявляет  сильные  окислительные  свойства.  В

условиях  обычной  или  высокой  температуры кислород поддерживает

горение   горючих  веществ,  непосредственно  взаимодействует  при

окислении,  горении,  тлении  и т.д. с большинством элементов, как

правило,  с выделением энергии. При повышении температуры скорость

окисления возрастает и может начаться горение. Животные и растения

получают  необходимую  для  жизни  энергию  за счет биологического

окисления различных веществ кислородом, поступающим в организм при

дыхании.   Свободный   кислород  атмосферы  сохраняется  благодаря

фотосинтезу растений.

Для дыхания водолазов под водой  обычно используется сжатый воздух, содержащийся в баллонах дыхательного аппарата или  подаваемый от компрессора или водолазной помпы.

Сжатый воздух оказывает на организм водолаза механическое и биологическое  действие.

2. Механическое действие на организм  сжатого воздуха

Механическое действие сжатого  воздуха идентично механическому  действию водной среды с той лишь разницей, что при этом существует только объемное сжатие организма без воздействия неравномерного по высоте давления, характерного для водной среды.

Разность давлений может создаваться  в газовых полостях организма  при изменении давления окружающей газовой среды, а также в случае прилегания тела к устройствам барокамеры, через которые происходит выпуск из нее газовой среды. Создающаяся при этом разность давлений может вызывать травматические поражения прилегающих тканей. Чем больше разность давлений и меньше механическая прочность тканей, тем раньше проявляются повреждения и тем сильнее они бывают выражены. Разница давления в 0,5 - 1 кгс/кв. см может привести к чрезвычайно сильным травматическим повреждениям.