Янушевич Владислав Андреевич
Ученик 10 «Б» класса гимназии №2 г. Владивосток
Научный руководитель: Чурилова Оксана Владимировна
Аннотация. Человека всегда манил подводный мир своей красотой и таинственностью, несмотря на развитие науки и технологий, океан является наименее исследованным местом на нашей планете. Чтобы осуществлять путешествия вглубь морей и океанов, водолазы используют специальные дыхательные смеси, состав которых во многом зависит от условий погружения. В статье рассматриваются различные газовые смеси, преимущества и их недостатки.
Ключевые слова. Дайвинг, воздушно-гелиевая смесь, азотно-гелиевая смесь, кислородно-гелиевая смесь, «Тримикс», «Найтрокс».
Атмосферный воздух – естественная дыхательная газовая среда для человека. Принципиально для поддержания жизни аэробных организмов необходимо наличие среды обитания, содержащей кислород и газы-разбавители – метаболически неактивные газы, замещающие часть кислорода в смеси. Газовые смеси, подаваемые на дыхание водолазу, с точки зрения физиологии должны обеспечивать адекватный гипербарическим условиям газообмен между организмом и средой, умственную и физическую работоспособность, безопасность и сокращение времени декомпрессии. Так как обычная воздушная смесь, используемая для осуществления погружений на малые и средние глубины (21-45м), не соответствует данным параметрам, необходимо снижать плотность смеси при использовании более легкого инертного компонента.
Совершая погружения в воду, человек, кроме атмосферного давления, которое действует на поверхности, дополнительно испытывает гидростатическое (избыточное) давление. Таким образом, общее (абсолютное) давление, действующее на подводного пловца, складывается из давления атмосферного воздуха и избыточного давления воды. Под воздействием водной среды и избыточного (гидростатического) давления существенно изменяется работа, как отдельных систем, так и всего организма человека в целом. Газы, входящие в состав атмосферного воздуха, с увеличением глубины погружения и увеличением их парциального давления начинают изменять свое действие на организм человека. Опьяняющее и снотворное действие азота начинает проявляться при работе водолаза на сжатом воздухе на глубинах свыше 40 м. У пловца на глубине 60 м появляются возбуждение, снижается внимание и работоспособность, затрудняется ориентировка, появляется головокружение. Далее — на глубине 80-100 м — развиваются зрительные и слуховые галлюцинации. Кроме того, здесь человек практически нетрудоспособен из-за наркотического воздействия азота воздуха.
Гелий не вызывает наркоза. Инертных газов в природе ограниченное количество, и все они способны оказывать на передачу нервных импульсов в головном мозге такой же тормозящий и блокирующий эффект, как азот. Экспериментально установлено, что наркотический эффект ксенона в 4 раза больше, аргона – в два раза больше, чем азота, водорода – в 2 раза меньше, неона – в 3,8 раза меньше, а наименее наркотическим оказался гелий: его эффект меньше, чем у азота, в 4,26 раза. Из-за своей низкой молекулярной массы гелий проникает в ткани и выходит из них быстрее, чем азот, при увеличении давления или понижении (это называется отводом газа). Из-за своей более низкой растворимости гелий не загружает ткани так сильно, как азот, но в то же время ткани не могут поддерживать такое высокое количество гелия при перенасыщении. Но на очень большой глубине (более 150 м, при профессиональных погружениях) он становится причиной синдрома НСВД (нервного синдрома высоких давлений), на который указывают симптомы: тремор, тошнота, головокружение, сонливость. С другой стороны, в процессе дыхания гелий быстрее, чем азот, отводит от тела тепло, и так как молекулы гелия меньше, гелий в больших объемах и быстрее поглощается тканями, и избавляться от него необходимо в ходе декомпрессии.
Наиболее распространенные дыхательные газы для глубоководных погружений — Тримикс и Гелиокс. Гелиокс, российское название — КГС (кислородно-гелиевая смесь) — один из типов газовых смесей для подводных погружений, состоящих из гелия и кислорода. Используется в глубоководной фазе погружения. Назначение: исключить токсическое действие азота путём его полного удаления из дыхательной смеси и, тем самым, расширить пределы глубин погружений. Состав смеси гелиокс записывается как A/B, где A отражает процент содержания кислорода, а B — содержание гелия, например, Heliox 20/80 содержит 20 % кислорода и 80 % гелия.
По причине того, что скорость звука в гелии существенно выше, чем в воздухе, голос становится более тонким и малопонятным. Гелиоксы могут применяться на глубинах от 30 до 610 метров.
Гелиокс широко использовался в глубоководных водолазных работах некоторое время назад, но затем сменился тримиксом (TRIMIX) из-за высокого содержания в нем гелия и кислорода при отсутствии «азотной смазки». Дело в том, что и кислород, и гелий под высоким давлением вызывают у человека неконтролируемую дрожь и судороги. В то же время, известно, что растворенный молекулярный азот на больших глубинах сильно расслабляет мышцы, устраняя или, по крайней мере, снижая опасность возникновения мышечных судорог. Таким образом, присутствие азота в тримиксах – огромное преимущество по сравнению с гелиоксами в силу его расслабляющих свойств. Тримикс представляет собой смесь гелия, кислорода и азота и получается путем смешения либо гелия с воздухом, либо гелия с чистым кислородом и воздухом. В итоге уменьшается содержание азота (снижается уровень азотного опьянения на глубине), а доля кислорода падает ниже 21% (во избежание кислородной интоксикации). На глубинах свыше 160 м может возникать так называемый нервный синдром высокого давления (НСВД), который выражается в крупной дрожи конечностей, общей заторможенности и туннельном зрении. В результате теряется контроль над снаряжением. Воздушно-гелиевые смеси признаны оптимальной дыхательной смесью при освоении глубин, на которых гарантированно возникает азотный наркоз – т.е. ниже 50 м. Обычно смесь именуют по процентному содержанию кислорода, гелию и, необязательно, процентному содержанию остатка, азоту. Например, смесь под названием «Тримикс 10/70» или «Тримикс 10/70/20», состоящая из 10% кислорода, 70% гелия, 20% азота, подходит для погружения на 100 метров .
Также для избежания азотного наркоза на относительно небольших глубинах (40-50 м) используется безгелиевая смесь NITROX. Нитрокс, или Найтрокс, российское название — КАС (кислородно-азотная смесь) или ВКС (воздушно-кислородная смесь) — это название газовых смесей для подводных погружений, содержащих кислорода больше, чем в обычном воздухе. Предназначена для расширения бездекомпрессионного лимита (увеличения времени, в течение которого возможно всплытие без прохождения декомпрессионных процедур); уменьшения (за счёт снижения количества азота в смеси) риска возникновения декомпрессионной болезни. Двумя стандартными смесями, используемыми дайверами, являются нитрокс-32 (нитрокс-I, EAN32 — 32 % кислорода) и нитрокс-36 (нитрокс-II, EAN36 — 36 % кислорода).
Преимущества Найтрокса: при погружении на одну и ту же глубину можно дольше оставаться под водой без обязательных декомпрессионных остановок, а при одной и той же длительности погружения можно уменьшить длительность декомпрессионных остановок; меньшая усталость после погружения.
При использовании Найтрокса в качестве декомпрессионной смеси можно сократить время остановок (по сравнению с декомпрессией на воздухе) или же, сохранив ту же самую продолжительность остановок, что и при использовании воздуха, можно повысить свою безопасность.
Список литературы:
1. Гришин, В. И. Кислородно-гелиевые дыхательные смеси / В. И. Гришин, А. Т. Логунов, Н. Б. Павлов, Е. А. Ильинская, И. А. Берзин, А. Б. Белова. — М.: Нептун XXI век, 2019 — 136 c.
2. Маунт, Т. Учебное пособие по курсу «Тримикс Дайвер» / Т. Маунт. – International Association of Nitrox and Technical Divers, Inc., 1995. — 86 с.
3. Нессиро, Б. А. Рождение метода "насыщенных погружений" - метода длительного пребывания человека под повышенным давлением / Б. А. Нессиро. — СПб: Фирма «КОСТА», 2004 — 86 с.
4. Смолин, В. В. Глубоководные водолазные спуски и их медицинское обеспечение. / В. В. Смолин, Г. М. Соколов, Б. Н. Павлов.— М.: Фирма «Слово», 2003 — 696 с.
5. NITROX DIVER // idu-global.com: сайт, 2019 — URL: https://idu-global.com/manuals-idu (дата обращения: 23.04.2021)
6. octopus.ru: сайт. — Москва, 2005. — URL: http://www.octopus.ru/index.php/articles/5101 (дата обращения: 25.04.2021)