Водолазно-медицинские и санитарно-гигиенические характеристики условий труда работников, занятых производством работ под водой (стр. 3 )

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 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, 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.

К другим газам относятся неон (Ne, содержание 18,0 мл в 1 куб. м воздуха = 0,0018%), гелий (He, 5,2 мл), метан (СН4 , 2,2 мл), криптон (Кr, 1,0 мл), диоксид азота (NO² , 1,0 мл), водород (Н² 0,5 мл), ксенон (Хе, 0,08 мл) и озон (О³ , 0,01 мл). Кроме того, в 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 (N² ) с молекулярной массой 28,016. 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, 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: О² ("обычный" кислород) и О³ (озон). О² - бесцветный 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.

В организме человека имеются полости, содержащие воздух (среднее ухо и придаточные пазухи носа, легкие, желудочно-кишечный тракт), которые при нормальных условиях сообщаются с окружающей воздушной средой.

Разность давления в этих полостях с окружающим давлением может приводить к баротравме уха и придаточных пазух носа, баротравме легких и баротравме внутренних органов.

При уменьшении объема воздуха в скафандре может возникнуть общий обжим верхней части тела, а также появляется вероятность падения водолаза на глубину, причем падение на малых глубинах представляет большую опасность в связи с большим перепадом давления, т. к. на этих глубинах объемные изменения газов более значительны, чем на больших глубинах.

В сжатом воздухе физические параметры воздуха, такие как плотность, теплоемкость, теплопроводность, скорость распространения звуковой волны и т. д., изменяются пропорционально величине давления. В процессе погружений под воду и тренировочных спусков в барокамере развивается тот или иной уровень адаптации организма человека к этим необычным для существования человека условиям.

3. Насыщение и рассыщение организма азотом

При спусках водолазов под воду или в барокамере с использованием для дыхания воздуха парциальное давление содержащихся в них газов увеличивается пропорционально величине абсолютного давления. В табл. 2 представлены величины парциальных давлений азота и кислорода в сжатом воздухе на различных глубинах (при различных величинах повышенного давления в барокамере).

Таблица № 2.

ПАРЦИАЛЬНЫЕ ДАВЛЕНИЯ АЗОТА И КИСЛОРОДА (ОКРУГЛЕННО) В СЖАТОМ ВОЗДУХЕ НА РАЗЛИЧНЫХ ГЛУБИНАХ (ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЛИЧИНАХ ПОВЫШЕННОГО ДАВЛЕНИЯ В БАРОКАМЕРЕ)

Примечание. При расчете парциального давления азота воздуха обычно учитывается суммарное процентное содержание газов в воздухе за вычетом кислорода (,9 приблизительно 79,0%).

В наземных условиях жидкости и ткани организма насыщены азотом, кислородом, диоксидом углерода (углекислым газом) и в меньшей степени другими газами. При нормальном атмосферном давлении во всех тканях организма человека со средней массой кг) содержится около 1000 куб. см (1 л) растворенного азота. При повышении окружающего давления, сопровождающемся ростом парциального давления того или иного индифферентного газа (в частности, азота), этот газ начинает растворяться в жидких средах организма, а затем в различных тканях. Растворение газа, иначе называемое процессом насыщения, будет происходить до тех пор, пока не установится динамическое равновесие между парциальным давлением данного индифферентного газа в альвеолярном воздухе и напряжением этого газа в растворенном состоянии в тканях организма. Основу процесса насыщения составляют физические законы растворимости газа в жидкости, т. е. коэффициент растворимости, скорость диффузии, разность (или отношение) между величиной парциального давления данного газа над жидкостью и напряжением его в растворе, а также условия контакта газа с жидкостью.

Путь, который проделывают молекулы индифферентного газа из внешней среды в организм при компрессии, может быть разбит на следующие этапы: альвеолярный воздух -> кровь (капилляры и вены алого круга) > левое сердце > кровь (артерии и капилляры большого круга) -> межтканевая жидкость -> клеточные элементы. При декомпрессии этот процесс идет в обратном направлении: клеточные элементы -> межтканевая жидкость -> кровь (капилляры и вены большого круга) -> правое сердце -> кровь (артерии и капилляры малого круга) -> альвеолярный воздух.

Схематично процесс насыщения организма протекает в определенной последовательности. Вдыхаемый индифферентный газ, парциальное давление которого превышает его напряжение в тканях, поступает в легкие, диффундирует через стенки альвеол, растворяется в артериальной крови, транспортируется кровью к тканям и через капиллярную стенку диффундирует в ткань. Освобожденная от избыточно растворенного индифферентного газа кровь по венозной системе возвращается в легкие, где вновь насыщается индифферентным газом. Весь процесс насыщения идет путем диффузии индифферентного газа из зоны более высокого парциального давления в легких в зону более низкого напряжения в тканях. С каждым новым кругооборотом крови ткани сильнее насыщаются индифферентным газом, и постепенно их насыщение становится равным парциальному давлению индифферентного газа во вдыхаемой газовой смеси. Процесс насыщения организма индифферентным газом, как и обратный процесс рассыщения, весьма продолжителен. Считается, что сроки полного насыщения организма могут достигать 2 - 3 сут.

В целях предупреждения декомпрессионной болезни подъем водолазов с глубины на поверхность производится по специальным режимам декомпрессии.

При неадекватно быстрой декомпрессии в организме может возникнуть декомпрессионная болезнь - комплекс патологических процессов в результате образования свободного газа в тканях из-за их пересыщения индифферентными газами.

4. Насыщение организма кислородом

При спусках водолазов под воду или в барокамере с использованием для дыхания воздуха на организм водолаза помимо повышенного парциального давления азота действует также повышенное парциальное давление кислорода (см. табл. 2).

При водолазном спуске поступление кислорода в организм происходит не только с помощью оксигемоглобина, но также за счет значительного дополнительного физического растворения кислорода в плазме крови. Этот процесс осуществляется в зависимости от

величины парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе (закон Генри - Дальтона). Таким образом, дополнительное поступление кислорода в организм в гипербарических условиях происходит так же, как и транспорт кровью индифферентных газов. Однако главным и весьма существенным отличием динамики распределения кислорода в организме является тот факт, что кислород постоянно потребляется в клеточных структурах организма и обратно из них в кровь не поступает (исключение из этого правила возможно в условиях снижения давления).

Процесс проникновения кислорода из внешней среды в организм человека физиологически организован посредством систем внешнего дыхания, кровообращения, крови и тканевого дыхания так, чтобы избежать кислородного голодания при возможных условиях и формах деятельности организма. Кислород под давлением 2 - 3 кгс/кв. см оказывает не только рефлекторное, но и прямое угнетающее влияние на дыхательный центр. В итоге всех воздействий снижается уровень функционирования внешнего дыхания (урежение и углубление дыхания, снижение легочной вентиляции), общей гемодинамики (брадикардия, снижение сердечного выброса, сужение сосудов, повышение периферического сопротивления, уменьшение скорости кровотока, депонирование крови), регионарной гемодинамики (сужение мозговых сосудов и замедление кровотока) и системы крови (эритропения, лимфопения). Все эти сдвиги, а также наступающая артериализация венозной крови приводят к затруднению выведения диоксида углерода, росту его напряжения, а также содержания водородных ионов в крови, тканях и органах, в том числе в дыхательном центре. Гиперкапния, в свою очередь, активизирует функцию внешнего дыхания и гемодинамики, способствуя частичному восстановлению этих функций.

Эту реакцию следует рассматривать как приспособительную, компенсаторную, направленную на то, чтобы уменьшить действие избыточно растворенного кислорода.

При водолазных спусках с использованием для дыхания воздуха патологическая реакция организма при действии повышенного парциального давления кислорода, как правило, не наступает.

Заболевание может возникнуть в барокамере при дыхании сжатым воздухом, искусственной дыхательной газовой смесью или кислородом при его парциальном давлении более 0,5 кгс/кв. см. В водолазной практике отравление кислородом наиболее часто встречается при использовании для спусков под воду кислородного снаряжения.

5. Влияние сжатого воздуха на функции анализаторов и речеобразование

В гипербарической воздушной среде в связи с увеличением ее плотности изменяется скорость распространения звуковой волны. Кроме того, при изменении плотности среды происходит смещение звука по высоте.

Функции слухового анализатора, связанные с изменением акустических свойств гипербарической газовой среды, зависят в первую очередь от ее плотности и проявляются в форме обратимого повышения порогов воздушной проводимости. Эти пороги изменяются пропорционально величине давления. В воздушной среде при давлении 10 кгс/кв. см максимальное понижение слуха на средних частотах составляетдБ. При спусках в вентилируемом снаряжении отрицательно сказывается на деятельности слухового анализатора также постоянный шум подаваемого в скафандр воздуха, что затрудняет речевое общение и может привести к хроническим заболеваниям. Большинство водолазов со значительным стажем работы в вентилируемом снаряжении в возрастелет страдают тугоухостью III степени и невритом слухового нерва.

Ухудшение слухового восприятия при пребывании человека в гипербарической среде может быть связано не только с изменением ее акустических свойств, но и с ощущением заложенности в ушах вследствие затрудненного выравнивания давления или катарального воспаления верхних дыхательных путей, включая отечность тканей в районе глоточных отверстий евстахиевых труб.

Изменение плотности и других свойств гипербарической газовой среды сказывается также на артикуляции. Разборчивость речевых сигналов по мере увеличения давления понижается на 50% на каждые 6 кгс/кв. см. Резонансная частота голосового тракта, равная в нормальных условиях Гц, возрастает как корень квадратный из плотности газа, достигая 350 Гц при 5 кгс/кв. см и Гц при 10 кгс/кв. см.

Сохранение речевого общения лиц, находящихся в условиях гипербарической газовой среды, требует функциональной перестройки работы речевого аппарата и определенных навыков. При пребывании в воздушной среде требуется овладеть артикуляцией с более активными движениями речевого аппарата для образования привычных звуков, их распространения и создания резонанса. Опытные водолазы стараются не употреблять лишних слов, четко их произносить, предпочтительно пользуясь стандартным набором команд и докладов. Функции зрительного анализатора не претерпевают выраженных изменений в гипербарической воздушной среде, а после двухнедельного пребывания под давлением отмечено существенное повышение порогов периферического зрения.

Отмечалось изменение вкусовых порогов: их повышение к сладкому и понижение к кислому. Отдельные случаи проявления угнетения обонятельного анализатора в гипербарической среде обычно связаны с гиперемией и воспалением слизистой оболочки носа.

6. Влияние сжатого воздуха на центральную нервную систему

Азот воздуха при повышенном давлении обладает наркотическим действием, клиническая картина которого определяется величиной его парциального давления и временем воздействия. Начальные изменения функций центральной нервной системы проявляются при давлении воздуха 3 - 4 кгс/кв. см, характеризуются слабовыраженной эйфорией и снижением внимания без существенного нарушения умственной и физической работоспособности. С увеличением давления воздуха до 6 кгс/кв. см наркотическое действие азота становится более выраженным, но водолазы обычно продолжают сохранять общее хорошее самочувствие и почти нормальную работоспособность. При более высоких величинах давления отмечаются значительное снижение объема и устойчивости внимания, увеличение времени сенсомоторных реакций и увеличение числа ошибочных действий, уменьшение количества точных ответов, снижение объема кратковременной и долговременной памяти, увеличение размашистости движений. Выраженность симптомов в значительной мере зависит также от индивидуальной чувствительности, тренированности к азотному наркозу, функционального состояния организма и т. д.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7