Найтрокс - Nitrox

Типовая маркировка баллонов найтроксом

Найтрокс относится к любому газовая смесь состоит (за исключением следовых газов) из азот и кислород. Это включает атмосферные воздуха, что составляет примерно 78% азота, 21% кислорода и 1% других газов, в основном аргон.^[1][2][3] В обычном приложении подводное плавание Нитрокс обычно отличается от воздуха и с ним обращаются иначе.^[3] Чаще всего смеси найтрокса, содержащие кислород в более высоких пропорциях, чем атмосферный воздух, находятся в подводное плавание с аквалангом, где приведенная частичное давление азота полезен для снижения поглощения азота в ткани тела, тем самым продлевая практическое время подводного погружения за счет уменьшения декомпрессия требование или снижение риска декомпрессионная болезнь (также известный как изгибы).^[4]

Найтрокс в меньшей степени используется в подводное плавание, поскольку эти преимущества уменьшаются из-за более сложных логистических требований к найтроксу по сравнению с использованием простых компрессоров низкого давления для подачи дыхательного газа. Найтрокс также можно использовать при гипербарическом лечении декомпрессионная болезнь, обычно при давлениях, при которых чистый кислород был бы опасен.^[5] Найтрокс не является более безопасным газом, чем сжатый воздух во всех отношениях; хотя его использование может снизить риск декомпрессионной болезни, оно увеличивает риск кислородное отравление и огонь.^[6]

Хотя обычно это не называется нитрокс, обогащенная кислородом воздушная смесь обычно подается при нормальном поверхностном давлении окружающей среды как кислородная терапия пациентам с нарушением дыхания и кровообращения.

Физиологические эффекты под давлением

Смотрите также: Физиология человека при подводном плавании

Преимущества декомпрессии

Смотрите также: Декомпрессия (дайвинг), Теория декомпрессии, и Декомпрессионная практика

Уменьшение доли азота за счет увеличения доли кислорода снижает риск декомпрессионной болезни для того же профиля погружения или позволяет увеличить время погружения без увеличения потребности в декомпрессионные остановки за тот же риск.^[6] Важным аспектом увеличения продолжительности безостановочного режима при использовании смесей найтрокса является снижение риска в ситуации, когда подача дыхательного газа затруднена, поскольку дайвер может совершить прямое всплытие на поверхность с приемлемо низким риском декомпрессионной болезни. Точные значения увеличенного времени безостановочного режима варьируются в зависимости от модели декомпрессии, используемой для построения таблиц, но в качестве приближения она основана на парциальном давлении азота на глубине погружения. Этот принцип может использоваться для расчета эквивалентной воздушной глубины (EAD) с тем же парциальным давлением азота, что и используемая смесь, и эта глубина меньше фактической глубины погружения для смесей, обогащенных кислородом. Эквивалентная воздушная глубина используется в таблицах декомпрессии для расчета декомпрессионных обязательств и времени без остановок.^[6] В Модель декомпрессии Гольдмана прогнозирует значительное снижение риска при использовании найтрокса (в большей степени, чем предполагают таблицы PADI).^[7]

Азотный наркоз

Основная статья: Азотный наркоз

Контролируемые тесты не показали, что вдыхание нитрокса снижает эффект азотного наркоза, поскольку кислород, по-видимому, обладает такими же наркотическими свойствами под давлением, как и азот; таким образом, не следует ожидать снижения наркотических эффектов только за счет использования найтрокса.^{[8][9][примечание 1]} Тем не менее, есть люди в дайвинг-сообществе, которые настаивают на том, что они чувствуют снижение наркотического воздействия на глубинах, дышащих найтроксом. Это может быть связано с диссоциацией субъективных и поведенческих эффектов наркоза.^[10] Хотя кислород кажется химически более наркотическим на поверхности, относительные наркотические эффекты на глубине никогда не изучались подробно, но известно, что разные газы производят разные наркотические эффекты по мере увеличения глубины. Гелий не обладает наркотическим действием, но вызывает HPNS при дыхании под высоким давлением, чего не происходит с газами, обладающими большей наркотической активностью. Однако из-за рисков, связанных с кислородное отравление, дайверы обычно не используют найтрокс на больших глубинах, где более выражены симптомы наркоза. Для глубокого погружения, тримикс или же гелиокс обычно используются газы; эти газы содержат гелий для уменьшения количества наркотических газов в смеси.

Кислородная токсичность

Основная статья: Кислородная токсичность

Погружения с найтроксом и обращение с ним создают ряд потенциально смертельных опасностей из-за высокой частичное давление кислорода (ppO₂).^[2][3] Найтрокс не является газовой смесью для глубоких погружений из-за повышенной доли кислорода, который становится токсичный при дыхании под высоким давлением. Например, максимальная рабочая глубина найтрокса с 36% кислорода, популярная любительский дайвинг смеси, составляет 29 метров (95 футов) для обеспечения максимального ppO₂ не более 1,4 бар (140 кПа). Точное значение максимально допустимого ppO₂ и максимальная рабочая глубина варьируется в зависимости от таких факторов, как учебное агентство, тип погружения, дыхательное оборудование и уровень поддержки на поверхности. профессиональные дайверы иногда позволяется дышать выше ppO₂ чем рекомендовано дайверы-любители.

Чтобы безопасно нырять с найтроксом, дайвер должен хорошо научиться плавучесть контроль, важная часть подводного плавания сам по себе, и дисциплинированный подход к подготовке, планированию и выполнению погружения, чтобы гарантировать, что ppO₂ известно, и максимальная рабочая глубина не превышена. Многие дайв-центры, дайв-операторы и газовые смесители (люди, обученные смешивать газы) требуют, чтобы дайвер предъявил сертификационную карту найтрокса перед продажей найтрокса дайверам.^{[нужна цитата ]}

Некоторые обучающие агентства, такие как PADI и Международный технический дайвинг, научите использовать два предела глубины для защиты от кислородного отравления. Меньшая глубина называется «максимальной рабочей глубиной» и достигается, когда парциальное давление кислорода в дыхательном газе достигает 1,4 бара (140 кПа). Более глубокая глубина, называемая «глубиной непредвиденного обстоятельства», достигается, когда парциальное давление достигает 1,6 бар (160 кПа).^{[нужна цитата ]} Погружение на этом уровне или выше подвергает дайвера большему риску отравления кислородом центральной нервной системы (ЦНС). Это может быть чрезвычайно опасно, поскольку его начало часто происходит без предупреждения и может привести к утоплению, поскольку регулятор может выплюнуть во время судорог, которые возникают в сочетании с внезапной потерей сознания (общий припадок, вызванный кислородным отравлением).

Дайверы, обученные использованию найтрокса, могут запомнить акроним VENTID-C или иногда ConVENTID (что означает Vision (размытость), Eарс (звонкий звук), NАусея Тколдовство яраздражительность, Dголовокружение и Cонвульсии). Однако данные о нефатальных кислородных конвульсиях показывают, что большинству судорог вообще не предшествуют какие-либо предупреждающие симптомы.^[11] Кроме того, многие из предлагаемых предупреждающих знаков также являются симптомами азотного наркоза и могут привести к неправильному диагнозу дайвера. Решение любого из них - подняться на меньшую глубину.

Удержание углекислого газа

Использование найтрокса может вызвать снижение респираторной реакции, а при вдыхании плотного газа в более глубоких пределах допустимого диапазона это может привести к задержке углекислого газа при высоких уровнях физической нагрузки с повышенным риском потери сознания.^[6]

Прочие эффекты

Существуют отдельные свидетельства того, что использование найтрокса снижает утомляемость после погружения,^[12] особенно у пожилых дайверов или дайверов с ожирением; однако двойное слепое исследование, чтобы проверить это, не обнаружило статистически значимого снижения сообщаемой усталости.^[1][13] Однако было высказано предположение, что усталость после погружения вызвана субклинической декомпрессионной болезнью (ДКБ) (т.е. микропузырьками в крови недостаточно, чтобы вызвать симптомы ДКБ); Тот факт, что упомянутое исследование проводилось в сухой камере с идеальным профилем декомпрессии, мог быть достаточным для уменьшения субклинического DCS и предотвращения усталости как у дайверов с найтроксом, так и у дайверов. В 2008 году было опубликовано исследование с участием водолазов на той же глубине, статистически значимого снижения сообщаемой усталости не наблюдалось.^[14]

Для полного изучения этой проблемы потребуются дальнейшие исследования с несколькими различными профилями погружений, а также с разными уровнями нагрузки. Например, есть гораздо более убедительные научные доказательства того, что вдыхание газов с высоким содержанием кислорода повышает переносимость физической нагрузки во время аэробных нагрузок.^[15] Хотя даже умеренное напряжение при дыхании с помощью регулятора является относительно редким явлением в рекреационном подводном плавании, поскольку дайверы обычно стараются минимизировать его, чтобы сохранить газ, эпизоды напряжения во время дыхания с регулятором иногда случаются при любительском дайвинге. Примерами являются плавание на поверхности на расстоянии до лодки или пляжа после всплытия, где остаточный «безопасный» баллонный газ часто используется свободно, поскольку остаток будет потрачен впустую в любом случае, когда погружение будет завершено, а также незапланированные непредвиденные обстоятельства из-за течений или проблем с плавучестью. Вполне возможно, что эти до сих пор неизученные ситуации способствовали некоторой положительной репутации найтрокса.

Исследование 2010 года с использованием критическая частота слияния мерцаний и критерии воспринимаемой усталости показали, что бдительность дайвера после погружения на найтроксе была значительно лучше, чем после погружения на воздухе.^[16]

Использует

Таблицы для погружений с обогащенным воздухом найтроксом, показывающие скорректированное бездекомпрессионное время.

Подводное плавание

Основная статья: Подводное плавание

Обогащенный воздух Nitrox, найтрокс с содержанием кислорода выше 21%, в основном используется в подводное плавание с аквалангом для уменьшения доли азота в дыхательной газовой смеси. Основное преимущество - снижение риска декомпрессии.^[6] В значительно меньшей степени он также используется при погружении с поверхности, где логистика относительно сложна, как и при использовании других газовых смесей для дайвинга, таких как гелиокс и тримикс.

Лечебная рекомпрессия

Дальнейшая информация: Графики гипербарического лечения и Лечебная рекомпрессия

Nitrox50 используется как один из вариантов на первых этапах терапевтической рекомпрессии с использованием стола Comex CX 30 для лечения вестибулярной или общей декомпрессионной болезни. Найтроксом дышат на 30 м и 24 м и восхождения с этих глубин до следующей остановки. На 18 м газ переключается на кислород для остальной части лечения.^[5]

Медицина, альпинизм и негерметичные самолеты

Использование кислорода на больших высотах или в качестве кислородная терапия может представлять собой дополнительный кислород, добавляемый к вдыхаемому воздуху, что технически представляет собой использование найтрокса, смешанного на месте, но это обычно не упоминается как таковой, поскольку газ, предоставляемый для этой цели, является кислородом.

Терминология

Nitrox известен под многими названиями: Enriched Air Nitrox, Oxygen Enriched Air, Nitrox, EANx или Safe Air.^[3][17] Поскольку это слово является составным сокращением или придуманным словом, а не аббревиатурой, его не следует писать заглавными буквами как «NITROX»,^[3] но вначале можно использовать заглавные буквы, когда речь идет о конкретных смесях, таких как Nitrox32, который содержит 68% азота и 32% кислорода. Когда указывается одна цифра, она относится к процентному содержанию кислорода, а не процентному содержанию азота. Первоначальное соглашение, Nitrox68 / 32, было сокращено, так как первая цифра является избыточной.^{[нужна цитата ]}

Термин «нитрокс» первоначально использовался для обозначения дыхательного газа в среде обитания на морском дне, где содержание кислорода должно быть ниже, чем в воздухе, чтобы избежать длительного использования. кислородное отравление проблемы. Позже он был использован доктором Морганом Уэллсом из NOAA для смесей с долей кислорода выше, чем воздух, и стал общим термином для бинарных смесей азота и кислорода с любой долей кислорода,^[3] а в контексте рекреационного и технического дайвинга теперь обычно относится к смеси азота и кислорода с содержанием кислорода более 21%.^[3] «Enriched Air Nitrox» или «EAN» и «Oxygen Enriched Air» используются, чтобы подчеркнуть более богатые, чем воздушные смеси.^[3] В «EANx» «x» изначально означал x для найтрокса,^[2] но пришел, чтобы указать процентное содержание кислорода в смеси, и заменяется числом, когда процент известен; например, смесь с содержанием кислорода 40% называется EAN40. Две самые популярные смеси - EAN32 и EAN36, разработанные NOAA для научного дайвинга, также называемые Nitrox I и Nitrox II, соответственно, или Nitrox68 / 32 и Nitrox64 / 36.^[2][3] Эти две смеси были впервые использованы для достижения пределов глубины и кислорода для научных погружений, установленных NOAA в то время.^[18]

Термин «воздух, обогащенный кислородом» (OEN) был принят (американским) научным дайвинг-сообществом, но, хотя это, вероятно, самый однозначный и просто описательный термин, который был предложен, сообщество любителей дайвинга сопротивлялось, иногда в пользу менее подходящей терминологии. .^[3]

В первые дни своего использования для нетехнических дайверов найтрокс иногда также назывался недоброжелателями менее приветливыми терминами, такими как «дьявольский газ» или «вуду-газ» (термин, который сейчас иногда используется с гордостью).^[19]

American Nitrox Divers International (ANDI) использует термин «SafeAir», который они определяют как любую смесь воздуха, обогащенного кислородом с O₂ концентрации от 22% до 50%, которые соответствуют их требованиям к качеству газа и обращению, и конкретно заявляют, что эти смеси безопаснее, чем обычно производимый воздух для дыхания.^[20] Принимая во внимание сложности и опасности смешивания, обращения, анализа и использования воздуха, обогащенного кислородом, это название считается неуместным теми, кто считает, что оно не является «безопасным» по своей сути, а просто имеет преимущества декомпрессии.^[3]

Процентное содержание составляющего газа - это то, что газовый смеситель стремится, но конечная фактическая смесь может отличаться от спецификации, поэтому небольшой поток газа из баллона должен быть измерен с помощью анализатор кислорода, прежде чем баллон будет использоваться под водой.^[21]

MOD

Основная статья: Максимальная рабочая глубина

Максимальная рабочая глубина (MOD) - это максимальная безопасная глубина, на которой можно использовать данную смесь найтрокса. MOD зависит от допустимого парциального давления кислорода, которое связано со временем воздействия и допустимым риском кислородного отравления центральной нервной системы. Допустимый максимальный ppO₂ варьируется в зависимости от приложения:^[3]

• 1.2 часто используется в ребризерах с замкнутым контуром.
• 1.4 рекомендуется несколькими агентствами по обучению обычному дайвингу.
• 1.5 разрешено для коммерческого дайвинга в некоторых юрисдикциях.
• 1.6 разрешено для технических погружений с декомпрессионными остановками и является рекомендуемым максимумом согласно NOAA.^[2]

Более высокие значения используются коммерческими и военными водолазами в особых обстоятельствах, часто когда дайвер использует дыхательный аппарат с поверхностным питанием, или для лечения в камере, где дыхательные пути относительно безопасны.

Оборудование

Дальнейшая информация: Кислородная очистка и Кислородная совместимость

Выбор смеси

Смотрите также: Планирование подводного газа

Технические водолазы подготовка к смешанному газу декомпрессионное погружение в Бохол, Филиппины. Обратите внимание спинка и крыло установка с сбоку сценические танки содержащий EAN50 (слева) и чистый кислород (правая сторона).

Два самых распространенных любительский дайвинг смеси найтрокс содержат 32% и 36% кислорода, которые имеют максимальная рабочая глубина (MOD) 34 метра (112 футов) и 29 метров (95 футов) соответственно при ограничении максимального парциального давления кислорода 1,4бар (140 кПа). Дайверы могут рассчитать эквивалентная воздушная глубина для определения их требований к декомпрессии или может использовать найтрокс столы или способный к найтроксу подводный компьютер.^{[2][3][22][23]}

Найтрокс с содержанием кислорода более 40% - редкость для любительского дайвинга. Для этого есть две основные причины: первая состоит в том, что все части оборудование для дайвинга которые вступают в контакт со смесями, содержащими более высокую долю кислорода, особенно при высоком давлении, нуждаются в специальной очистке и обслуживании, чтобы снизить риск Огонь.^[2][3] Вторая причина заключается в том, что более богатая смесь продлевает время, в течение которого дайвер может оставаться под водой без необходимости декомпрессионные остановки намного больше, чем продолжительность, разрешенная мощностью типичного баллоны для дайвинга. Например, согласно рекомендациям PADI nitrox, максимальная рабочая глубина для EAN45 будет 21 метр (69 футов), а максимальное время погружения, доступное на этой глубине даже с EAN36, составляет почти 1 час 15 минут: дайвер с частотой дыхания При 20 литрах в минуту при использовании сдвоенных 10-литровых баллонов на 230 бар (около двух 85 кубических футов) баллоны полностью опустошились бы через 1 час 14 минут на этой глубине.

Смеси найтрокса, содержащие от 50% до 80% кислорода, распространены в технический дайвинг как декомпрессионный газ, который благодаря более низкому парциальному давлению инертных газов, таких как азот и гелий, позволяет более эффективно (быстрее) удалять эти газы из тканей, чем более бедные кислородные смеси.

В глубине разомкнутая цепь технический дайвинг, где гипоксический газы вдыхаются во время нижней части погружения, смесь Nitrox с содержанием кислорода 50% или меньше, называемая «смесь для путешествий», иногда вдыхается в начале спуска, чтобы избежать гипоксия. Обычно, однако, для этой цели используется наиболее бедный кислородом декомпрессионный газ дайвера, поскольку время спуска, затрачиваемое на достижение глубины, на которой донная смесь больше не является гипоксической, обычно мало, и расстояние между этой глубиной и MOD любого Декомпрессионный газ найтрокс, вероятно, будет очень коротким, если это вообще произойдет.

Лучший микс

Состав смеси найтрокс можно оптимизировать для заданного запланированного профиля погружения. Это называется «Лучшая смесь» для погружения и обеспечивает максимальное бездекомпрессионное время, совместимое с допустимым воздействием кислорода. Приемлемое максимальное парциальное давление кислорода выбирается на основе глубины и запланированного времени на дне, и это значение используется для расчета содержания кислорода в лучшей смеси для погружения:^[24]

${\displaystyle f_{{\text{O}}_{2},{\text{max}}}={\frac {p_{{\text{O}}_{2},{\text{max}}}}{p}}={\frac {\text{Maximum acceptable partial pressure of oxygen}}{\text{Maximum ambient pressure of the dive}}}}$

Производство

Смотрите также: Смешивание газов

Есть несколько способов производства:^[3][19][25]

• Смешивание парциальным давлением: измеренное давление кислород переливается в цилиндр, и цилиндр «доливается» воздухом из воздушный компрессор для дайвинга. Этот метод очень универсален и требует относительно небольшого дополнительного оборудования при наличии подходящего компрессора, но он трудоемок, а высокие парциальные давления кислорода относительно опасны.
• Декантирование предварительной смеси: поставщик газа предоставляет большие баллоны с популярными смесями, такими как 32% и 36%. Их можно дополнительно разбавить воздухом, чтобы получить более широкий диапазон смесей.
• Смешивание путем непрерывного перемешивания: измеренное количество кислорода вводится в воздух и смешивается с ним, прежде чем он достигнет входа компрессора. Концентрацию кислорода обычно контролируют как парциальное давление с помощью кислородная ячейка. Компрессор и особенно компрессорное масло должны подходить для этой службы. Если полученная доля кислорода меньше 40%, может не потребоваться очистка баллона и клапана для работы с кислородом. Относительно эффективно и быстро по сравнению со смешиванием при парциальном давлении, но требует подходящего компрессора, а диапазон смесей может быть ограничен спецификацией компрессора.
• Смешивание по массовой доле: кислород и воздух или азот добавляются в цилиндр, который точно взвешивается, пока не будет достигнута требуемая смесь. Для этого метода требуются довольно большие и высокоточные весы, в остальном он аналогичен смешиванию парциального давления, но нечувствителен к колебаниям температуры.
• Смешивание путем разделения газов: а азот проницаемая мембрана используется для удаления некоторых молекул азота из воздуха до тех пор, пока не будет достигнута необходимая смесь. Полученный нитрокс низкого давления затем закачивается в цилиндры компрессором.
  Возможен ограниченный диапазон смесей, но оборудование быстрое, простое в эксплуатации и относительно безопасное, поскольку никогда не используется кислород с высоким парциальным давлением. Для получения стабильных результатов требуется подача чистого воздуха низкого давления и постоянной температуры. Он может подаваться от компрессора низкого давления или регулируемого источника от хранилища высокого давления или компрессора. Воздух не должен содержать загрязняющих веществ, которые могут забить мембрану, и при постоянных температуре и давлении на входе, чтобы обеспечить постоянное парциальное давление кислорода. Воздух должен быть пригодным для дыхания, другие загрязнения должны отфильтровываться самостоятельно. Давление входящего воздуха регулируется, а давление над мембраной регулируется для регулирования фракции кислорода в продукте. Качество воздуха CGA класса D или E подходит для подачи газа и обычно нагревается до постоянной температуры на входе. Нагревание также снижает вероятность увлажнения мембраны из-за высокой влажности. В типичной системе приточный воздух входит в тысячи полых волокон мембраны на одном конце, и кислород предпочтительно проникает через стенки волокон, оставляя в основном азот на выпускном конце, который удаляется из системы как отходы.^[26]

• Адсорбция при переменном давлении требует относительно сложного оборудования, в остальном преимущества аналогичны мембранной сепарации. PSA - это технология, используемая для отделения газов от смеси под давлением в соответствии с молекулярными характеристиками и сродством к адсорбент материал газов при температурах, близких к температуре окружающей среды. В качестве ловушки используются специальные адсорбирующие материалы, которые предпочтительно адсорбируют целевые газы при высоком давлении. Затем процесс переходит на низкое давление, чтобы десорбировать адсорбированный материал и промыть контейнер адсорбента.

Маркировка баллонов для идентификации содержимого

Любой баллон для дайвинга содержащие смесь газов, отличных от стандартного воздуха, требуется большинством учебных заведений для дайверов и правительствами некоторых стран,^[27] иметь четкую маркировку для обозначения текущей газовой смеси. На практике обычно используют напечатанную наклейку для обозначения типа газа (в данном случае найтрокс) и добавляют временную этикетку для определения анализа текущей смеси.

Стандарты обучения для сертификации найтрокса предполагают, что состав должен быть проверен дайвером с помощью анализатора кислорода перед использованием.

Региональные стандарты и конвенции

Евросоюз

На территории ЕС клапаны с выходной резьбой M26x2 рекомендуются для баллонов с повышенным содержанием кислорода.^[28] Регуляторы для использования с этими баллонами требуют совместимых разъемов и не могут напрямую подключаться к баллонам для сжатого воздуха.

Германия

Согласно немецкому стандарту, любая смесь с содержанием кислорода выше атмосферного воздуха должна рассматриваться как чистый кислород.^{[нужна цитата ]} Баллон найтрокса проходит специальную очистку и идентификацию.^[24] Цвет цилиндра в целом белый с буквой N на противоположных сторонах цилиндра.^{[нужна цитата ]} Доля кислорода в баллоне проверяется после наполнения и маркируется на баллоне.

Южная Африка

Южноафриканский национальный стандарт 10019: 2008 определяет цвет всех баллонов акваланга как золотисто-желтый с французским серым плечом. Это относится ко всем газам для дыхания под водой, кроме медицинского кислорода, который должен перевозиться в баллонах черного цвета с белым плечом. Баллоны с найтроксом должны быть обозначены прозрачной самоклеящейся этикеткой с зелеными буквами, расположенной ниже плеча.^[27] Фактически это зеленая надпись на желтом цилиндре с серым выступом. Состав газа также должен быть указан на этикетке. На практике это делается с помощью небольшой дополнительной самоклеящейся этикетки с содержанием кислорода, которая изменяется при заливке новой смеси.

Соединенные Штаты Америки

Цилиндр с лентой Nitrox и наклейкой с надписью MOD и O2%

На каждом баллоне найтрокса также должна быть наклейка с указанием, кислород чистый и подходит для смешивания при парциальном давлении. Любой очищенный от кислорода баллон может содержать любую смесь, содержащую до 100% кислорода. Если по какой-либо причине очищенный от кислорода баллон заполняется на станции, которая не подает газ в соответствии со стандартами очистки от кислорода, он считается загрязненным и должен быть повторно очищен, прежде чем снова будет добавлен газ, содержащий более 40% кислорода.^[29] Баллоны, помеченные как «не очищенные от кислорода», могут быть заполнены только воздушными смесями, обогащенными кислородом, из мембранных или стержневых смесительных систем, где газ смешивается перед добавлением в баллон, и до содержания кислорода не более 40% по объему.

Опасности

Неправильная газовая смесь

Использование газовой смеси, которая отличается от запланированной, увеличивает риск декомпрессионной болезни или повышенный риск кислородного отравления, в зависимости от ошибки. Можно просто пересчитать план погружения или соответствующим образом настроить подводный компьютер, но в некоторых случаях запланированное погружение может оказаться невозможным.

Многие обучающие агентства, такие как PADI,^[30] CMAS, SSI и НАУИ Обучайте своих дайверов лично проверять процентное содержание кислорода в каждом баллоне с найтроксом перед каждым погружением. Если процентное содержание кислорода отклоняется более чем на 1% от запланированной смеси, дайвер должен либо пересчитать план погружения с фактической смесью, либо прервать погружение, чтобы избежать повышенного риска кислородного отравления или декомпрессионной болезни. Под IANTD и И Я правила использования найтрокса, которым следуют большинство дайв-курортов по всему миру,^{[нужна цитата ]} заполненные баллоны найтроксом регистрируются лично в журнале учета газового смесителя, который содержит для каждого баллона и заправки номер баллона, измеренный процентный состав кислорода, подпись принимающего дайвера (который должен был лично измерить долю кислорода перед взятием доставка), а рассчитанный максимальная рабочая глубина для этой смеси. Все эти шаги минимизируют опасность, но увеличивают сложность операций, так как каждый дайвер должен использовать определенный баллон, который он проверил. В Южной Африке национальный стандарт обращения и наполнения переносных баллонов сжатыми газами (SANS 10019) требует, чтобы баллон был маркирован с наклейкой, на которой указано содержание найтрокса и указана доля кислорода.^[27] Подобные требования могут применяться в других странах.

Пожар и токсичное загрязнение баллонов в результате кислородных реакций

Смешивание при частичном давлении с использованием чистого кислорода, декантированного в цилиндр перед добавлением воздуха, может включать очень высокие фракции кислорода и парциальные давления кислорода во время процесса декантации, что представляет собой относительно высокую опасность возгорания. Эта процедура требует осторожности и мер предосторожности со стороны оператора, а также оборудования для слива и баллонов, чистых для работы с кислородом, но оборудование относительно простое и недорогое.^[19] Смешивание при частичном давлении с использованием чистого кислорода часто используется для получения найтрокса на борту дайв-бота, но оно также используется в некоторых магазинах и клубах для дайвинга.

Любой газ, который содержит значительно больший процент кислорода, чем воздух, является пожароопасным, и такие газы могут реагировать с углеводородами или смазочными материалами и уплотнительными материалами внутри системы наполнения с образованием токсичных газов, даже если пожар не очевиден. Некоторые организации освобождают оборудование от стандартов очистки от кислорода, если доля кислорода ограничена 40% или менее.^[31]

Среди рекреационных тренинговых агентств только ANDI придерживается директивы о необходимости очистки кислородом оборудования, которое используется с содержанием кислорода более 23%. USCG, NOAA, ВМС США, OSHA и другие агентства по рекреационной подготовке принимают предел в 40%, поскольку при правильном применении данного правила не было известно ни одного происшествия или инцидента. Ежегодно проходят обучение десятки тысяч дайверов-любителей, и подавляющее большинство этих дайверов обучаются «правилу более 40%».^[2][3][30] Большинство заправочных станций найтрокса, которые поставляют предварительно смешанный найтрокс, будут заполнять баллоны смесями ниже 40% без сертификации чистоты для работы с кислородом.^[3] Баллоны Luxfer предусматривают очистку кислородом всех смесей с содержанием кислорода более 23,5%.^[32]

Следующие ниже ссылки на очистку кислородом конкретно ссылаются на рекомендацию "более 40%", которая широко используется с 1960-х годов, и консенсус на семинаре по обогащенному воздуху 1992 года заключался в том, чтобы принять эту рекомендацию и сохранить статус-кво.^[3]

• Свод федеральных правил, часть 1910.430 (i) - Коммерческие водолазные работы
• Спецификации кислорода OSHA 1910.420 (1)
• Технические характеристики кислорода NOAA (приложение D)
• Технические характеристики кислорода ВМС США MIL-STD-777E (SH) Примечание K-6-4, кат. K.6
• Спецификации кислорода береговой охраны США, глава 46: Доставка, с изменениями до 10-1-92. 197.452 Очистка кислородом 46 CFR 197.451

Большая часть путаницы, по-видимому, является результатом неправильного применения руководящих принципов PVHO (сосуды высокого давления для людей), которые предписывают максимальное содержание кислорода в окружающей среде 25%, когда человек запечатан в сосуде (камере) высокого давления. Здесь существует опасность возгорания для живого человека, который может оказаться в богатой кислородом среде горения.^[3]

Из трех обычно применяемых методов производства смесей обогащенного воздуха - непрерывное смешивание, смешивание при парциальном давлении и системы мембранного разделения - только смешивание при парциальном давлении потребовало бы очистки компонентов клапана и баллона кислородом для смесей с содержанием кислорода менее 40%. Два других метода гарантируют, что оборудование никогда не будет подвергаться воздействию кислорода более 40%.

При пожаре давление в газовом баллоне поднимается прямо пропорционально своей абсолютной температуре. Если внутреннее давление превышает механические ограничения баллона и нет средств для безопасного выпуска сжатого газа в атмосферу, сосуд выйдет из строя механически. Если содержимое сосуда воспламеняется или присутствует загрязнитель, это может привести к возникновению «огненного шара».^[33]

История

В 1874 г. Генри Флёсс совершил, возможно, первое погружение на найтроксе, используя ребризер.^[6]

В 1911 г. Draeger Германии протестировали рюкзак с ребризером с инжекторным двигателем для стандартный дайвинг подходить. Эта концепция была произведена и продана как система кислородного ребризера DM20 и система ребризера найтрокса DM40, в которых воздух из одного баллона и кислород из второго баллона смешивались во время впрыска через сопло, которое обеспечивало циркуляцию дыхательного газа через скруббер и остальную часть. петля. DM40 рассчитан на работу на глубине до 40 метров.^[34]

Кристиан Дж. Ламбертсен предложены расчеты для добавления азота для предотвращения кислородного отравления у дайверов, ныряющих с кислородно-кислородным ребризером.^[35]

В Вторая Мировая Война или вскоре после этого британский коммандос пловцы и дайверы начал время от времени погружаться с кислородными ребризерами, адаптированными для погружений с полузамкнутым циклом найтрокса (который они называли «смесью»), устанавливая баллоны большего размера и тщательно устанавливая расход газа с помощью расходомера. Эти разработки держались в секрете до тех пор, пока гражданские лица не дублировали их самостоятельно в 1960-х годах.^{[нужна цитата ]}

Ламбертсон опубликовал статью о найтроксе в 1947 году.^[6]

В 1950-е гг. ВМС США (USN) задокументировал процедуры обогащения кислородом газа для военного использования того, что мы сегодня называем найтроксом, в Руководстве по дайвингу ВМС США.^[36]

В 1955 г. Э. Ланфье описал использование азотно-кислородных водолазных смесей, а эквивалентная воздушная глубина метод расчета декомпрессии по воздушным таблицам.^[6]

В 1960-е годы А. Галерн использовал он-лайн смешивание для коммерческого дайвинга.^[6]

В 1970 г. Морган Уэллс, который был первым директором Национальное управление океанографии и атмосферы (NOAA) Дайвинг-центр начал вводить дайвинг-процедуры для воздуха, обогащенного кислородом. Он представил концепцию эквивалентной глубины воздуха (EAD). Он также разработал процесс смешивания кислорода и воздуха, который он назвал системой непрерывного смешивания. На протяжении многих лет изобретение Уэллса было единственной практической альтернативой частичное давление смешивание. В 1979 году NOAA опубликовало процедуры Уэллса по научному использованию найтрокса в Руководстве NOAA по дайвингу.^[2][3]

В 1985 г. Дик Рутковски, бывший NOAA офицер по безопасности дайвинга, основал IAND (Международную ассоциацию дайверов на найтроксе) и начал обучать использованию найтрокса для любительского дайвинга. Некоторые сочли это опасным и встретили большой скептицизм со стороны дайвинг-сообщества.^[6]

В 1989 году на семинаре океанографического института Харбор-Бранч были рассмотрены вопросы смешивания, ограничения содержания кислорода и декомпрессии.^[6]

В 1991 году Бове, Беннетт и Skindiver Журнал выступил против использования найтрокса для любительского дайвинга. Ежегодный DEMA Шоу (проходившее в том году в Хьюстоне, Техас) запретило организаторам обучения найтроксу участвовать в шоу. Это вызвало негативную реакцию, и когда DEMA уступила, ряд организаций воспользовались возможностью, чтобы провести семинары по найтроксу вне выставки.^[6]

В 1992 году Группа ресурсов по подводному плаванию с аквалангом организовала семинар, на котором были установлены некоторые руководящие принципы и устранены некоторые заблуждения.^[6]

В 1992 г. BSAC запретил своим членам использовать найтрокс во время деятельности BSAC.^[37] Название IAND было изменено на International Association of Nitrox and Technical Divers (IANTD ), буква T была добавлена, когда Европейская ассоциация технических дайверов (EATD) объединилась с IAND.^{[нужна цитата ]} В начале 1990-х эти агентства обучали найтроксу, а основные агентства по подводному плаванию - нет. Дополнительные новые организации, включая American Nitrox Divers International (ANDI), которая изобрела термин «безопасный воздух» для маркетинговых целей - и Международный технический дайвинг (TDI) были начаты.^{[нужна цитата ]} НАУИ стала первым существующим крупным агентством по обучению дайверов-любителей, которое ввело в действие найтрокс.^[38]

В 1993 г. Sub-Aqua Association was the first UK recreational diving training agency to acknowledge and endorse the Nitrox training their members had undertaken with one of the tech agencies. The SAA's first recreational Nitrox qualification was issued in April 1993. The SAA's first Nitrox instructor was Vic Bonfante and he was certified in September 1993. ^[39]

Meanwhile, diving stores were finding a purely economic reason to offer nitrox: not only was an entire new course and certification needed to use it, but instead of cheap or free tank fills with compressed air, dive shops found they could charge premium amounts of money for custom-gas blending of nitrox to their ordinary, moderately experienced divers.^{[нужна цитата ]} With the new dive computers which could be programmed to allow for the longer bottom-times and shorter residual nitrogen times that nitrox gave, the incentive for the sport diver to use the gas increased.

В 1993 г. Skin Diver magazine, the leading recreational diving publication at the time,^{[нужна цитата ]} published a three-part series arguing that nitrox was unsafe for sport divers.^{[заметка 2][нужна цитата ]} DiveRite manufactured the first nitrox-compatible подводный компьютер, called the Bridge,^[40] the aquaCorps TEK93 conference was held in San Francisco, and a practicable oil limit of 0.1 mg/m³ for oxygen compatible air was set. The Canadian armed forces issued EAD tables with an upper PO₂ of 1.5 ATA.^[6]

In 1994 John Lamb and Vandagraph launched the first oxygen analyser built specifically for Nitrox and mixed-gas divers, at the Birmingham Dive Show. ^[41]

In 1994 BSAC reversed its policy on Nitrox and announced BSAC nitrox training to start in 1995^[37]

В 1996 г. Профессиональная ассоциация инструкторов по дайвингу (PADI) announced full educational support for nitrox.^[30] While other mainline scuba organizations had announced their support of nitrox earlier,^[37] it was PADI's endorsement that established nitrox as a standard recreational diving option.^[42][6]

In 1999 a survey by R.W. Hamilton showed that over hundreds of thousands of nitrox dives, the DCS record is good. Nitrox had become popular with recreational divers, but not used much by commercial divers who tend to use surface supplied breathing apparatus. The OSHA accepted a petition for a variance from the commercial diving regulations for recreational scuba instructors.^[6]

The 2001 edition of the NOAA Руководство по дайвингу included a chapter intended for Nitrox training.^[6]

В природе

At times in the geological past, the Earth's atmosphere contained much more than 20% oxygen: e.g. up to 35% in the Верхний карбон период. This let animals absorb oxygen more easily and influenced their evolutionary patterns.^[43][44]

Смотрите также

• Другой breathing gases – Gas used for human respiration
  • Аргокс – Gas mixture occasionally used by scuba divers for dry-suit inflation
  • Heliox – A breathing gas mixed from helium and oxygen
  • Гидрелиокс – breathing gas mixture of helium, oxygen and hydrogen
  • Hydrox – Breathing gas mixture experimentally used for very deep diving
  • Тримикс – Breathing gas consisting of oxygen, helium and nitrogen
• Методы Смешивание газов – Producing special gas mixtures to specification
  • Мембранное разделение газов - Технология разделения определенных газов из смесей
• Баллон для дайвинга - Баллон со сжатым газом высокого давления, используемый для хранения и подачи дыхательного газа для дайвинга.
• Эквивалентная глубина воздуха - Метод сравнения требований к декомпрессии для воздуха и данной смеси найтрокса
• Частичное давление - Давление, относящееся к компоненту газа в смеси
• Максимальная рабочая глубина - Глубина морской воды, при которой заданная газовая смесь для дыхания будет иметь предельное максимальное парциальное давление кислорода
• Азотный наркоз - Обратимые наркотические эффекты дыхательного азота при повышенных парциальных давлениях
• Кислородная токсичность - Токсическое действие при вдыхании кислорода в высоких концентрациях

Рекомендации

1. Brubakk, A. O.; T. S. Neuman (2003). Физиология и медицина дайвинга Беннета и Эллиотта (5th Rev ed.). United States: Saunders Ltd. p. 800. ISBN  0-7020-2571-2.
2. Joiner, J. T. (2001). NOAA Diving Manual: Diving for Science and Technology (Четвертое изд.). United States: Best Publishing. стр.660. ISBN  0-941332-70-5.
3. Lang, M.A. (2001). DAN Nitrox Workshop Proceedings. Durham, NC: Divers Alert Network. п. 197. Получено 2008-05-02.
4. Lambertsen, CJ (1994). "Safety Analysis of NOAA Nitrox I and NOAA Nitrox II Decompression Tables. Final Report, Related to NOAA Contract NA36 RU 4022". Environmental Biomedical Stress Data Center Technical Report. Получено 2015-12-31.
5. Berghage, T.E.; Vorosmarti, J.; Barnard, E.E.P. (July 25, 1978). Miner, W.F (ed.). Recompression treatment tables used throughout the world by government and industry (PDF). Bethesda, Maryland: Naval Medical Research Institute. Получено 2015-07-31.
6. Lang, Michael (2006). "A The state of oxygen-enriched air (nitrox)". Дайвинг и гипербарическая медицина. 36 (2): 87–93. Получено 2014-03-21.
7. Goldman, Saul (23 September 2013). "How SAUL relates to the PADI dive tables". Modern decompression. Получено 10 сентября 2014.
8. Hesser, CM; Fagraeus, L; Adolfson, J (1978). "Roles of nitrogen, oxygen, and carbon dioxide in compressed-air narcosis". Подводные биомедицинские исследования. Bethesda, Md: Undersea and Hyperbaric Medical Society. 5 (4): 391–400. ISSN  0093-5387. OCLC  2068005. PMID  734806. Получено 2008-04-08.
9. Brubakk, Alf O; Neuman, Tom S (2003). Физиология и медицина дайвинга Беннета и Эллиотта (5th Rev ed.). United States: Saunders Ltd. p. 304. ISBN  0-7020-2571-2.
10. Hamilton K, Laliberté MF, Fowler B (March 1995). "Dissociation of the behavioral and subjective components of nitrogen narcosis and diver adaptation". Undersea and Hyperbaric Medicine. Undersea and Hyperbaric Medical Society. 22 (1): 41–9. PMID  7742709. Получено 2009-01-27.
11. Кларк, Джеймс М; Thom, Stephen R (2003). "Oxygen under pressure". В Брубакке, Альф О; Нойман, Том С. (ред.). Физиология и медицина дайвинга Беннета и Эллиотта (5-е изд.). США: Сондерс. п. 375. ISBN  0-7020-2571-2. OCLC  51607923.
12. "How does nitrox make you feel?". ScubaBoard. 2007 г.. Получено 2009-05-21.
13. Harris RJ, Doolette DJ, Wilkinson DC, Williams DJ (2003). "Measurement of fatigue following 18 msw dry chamber dives breathing air or enriched air nitrox". Undersea and Hyperbaric Medicine. Undersea and Hyperbaric Medical Society. 30 (4): 285–91. PMID  14756231. Получено 2008-05-02.
14. Chapman SD, Plato PA. Brueggeman P, Pollock NW (eds.). "Measurement of Fatigue following 18 msw Open Water Dives Breathing Air or EAN36". In: Diving for Science 2008. Proceedings of the Американская академия подводных наук 27th Symposium. Получено 2009-05-21.
15. Owen Anderson, Ergogenic Aids: can increasing oxygen levels improve sports performance? Sports Performance Bulletin, «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2007-09-28. Получено 2008-01-04. accessed 27 July 2015
16. Lafère, Pierre; Balestro, Constantino; Hemelryck, Walter; Donda, Nicola; Sakr, Ahmed; Taher, Adel; Marroni, Sandro; Germonpré, Peter (September 2010). "Evaluation of critical flicker fusion frequency and perceived fatigue in divers after air and enriched air nitrox diving" (PDF). Дайвинг и гипербарическая медицина. 40 (3): 114–118.
17. Elliott, D (1996). "Nitrox". Журнал Южнотихоокеанского общества подводной медицины. 26 (3). ISSN  0813-1988. OCLC  16986801. Получено 2008-05-02.
18. Mastro, SJ (1989). "Use of two primary breathing mixtures for enriched air diving operations". In: Lang, MA; Jaap, WC (ed). Diving for Science…1989. Proceedings of the Американская академия подводных наук annual scientific diving symposium 28 September - 1 October 1989 Wood Hole Oceanographic Institution, Woods Hole, Massachusetts, USA. Получено 2013-05-16.
19. Harlow, Vance (2002). Oxygen Hacker's Companion (четвертое изд.). Warner, NH: Airspeed Press. ISBN  0-9678873-2-1.
20. Персонал (2015). "What is SafeAir". И Я. Получено 28 июля 2016.
21. Lippmann, John; Митчелл, Саймон Дж. (Октябрь 2005 г.). «28». Deeper into Diving (2-е изд.). Victoria, Australia: J.L. Publications. pp. 403–4. ISBN  0-9752290-1-X. OCLC  66524750.
22. Logan, JA (1961). "An evaluation of the equivalent air depth theory". Экспериментальное водолазное подразделение ВМС США Технический отчет. NEDU-RR-01-61. Получено 2008-05-01.
23. Berghage Thomas E, McCraken TM (December 1979). "Equivalent air depth: fact or fiction". Подводные биомедицинские исследования. 6 (4): 379–84. PMID  538866. Получено 2008-05-01.
24. Lothar Becker: Nitrox Handbuch, 2nd edition, Delius Klasing Verlag, Bielefeld 2007, ISBN  978-3-7688-2420-0
25. Millar IL, Mouldey PG (2008). "Compressed breathing air – the potential for evil from within". Дайвинг и гипербарическая медицина. Южнотихоокеанское общество подводной медицины. 38: 145–51. Получено 2009-02-28.
26. "Nitrox: How the nitrox membrane system works". www.nuvair.com. Получено 29 февраля 2020.
27. South African National Standard 10019:2008, Transportable containers for compressed, dissolved and liquefied gases - Basic design, manufacture, use and maintenance, Standards South Africa, Pretoria
28. EN144-3:2003 Respiratory protective devices - Gas cylinder valves - Part 3: Outlet connections for diving gases Nitrox and oxygen
29. Butler, Glen L; Mastro, Steven J; Hulbert, Alan W; Hamilton Jr, Robert W (1992). Cahoon, LB (ed.). "Oxygen safety in the production of enriched air nitrox breathing mixtures". In: Proceedings of the American Academy of Underwater Sciences Twelfth Annual Scientific Diving Symposium "Diving for Science 1992". Held September 24–27, 1992 at the University of North Carolina at Wilmington, Wilmington, NC. Американская академия подводных наук. Получено 2011-01-11.
30. Richardson, D & Shreeves, K (1996). "The PADI Enriched Air Diver course and DSAT oxygen exposure limits". Журнал Южнотихоокеанского общества подводной медицины. 26 (3). ISSN  0813-1988. OCLC  16986801. Получено 2008-05-02.
31. Rosales KR, Shoffstall MS, Stoltzfus JM (2007). "Guide for Oxygen Compatibility Assessments on Oxygen Components and Systems". NASA Johnson Space Center Technical Report. NASA/TM-2007-213740. Получено 2008-06-05.
32. Luxfer gas cylinders. "Why does Luxfer require cleaning for oxygen concentrations above 23.5%?". Luxfer. Получено 2 октября 2018.
33. "Incident Insights - Trust But Verify". Сеть оповещения дайверов.
34. Dekker, David L. "1889. Draegerwerk Lübeck". Chronology of Diving in Holland. www.divinghelmet.nl. Получено 14 января 2017.
35. Lambertsen, CJ (1941). "A diving apparatus for life saving work". JAMA. 116 (13): 1387–1389. Дои:10.1001/jama.1941.62820130001015.
36. Руководство по дайвингу ВМС США, 6-е издание. США: Командование военно-морских систем США. 2006 г.. Получено 2008-04-24.
37. Allen, C (1996). "BSAC gives the OK to nitrox". Diver 1995; 40(5) May: 35-36. reprinted in South Pacific Underwater Medicine Society Journal. 26 (3). ISSN  0813-1988. OCLC  16986801. Получено 2008-05-02.
38. "NAUI History". Национальная ассоциация подводных инструкторов. Получено 2015-12-31.
39. Rosemary E Lunn John Lamb - ‘Mr Oxygen’ - dies at 78 X-Ray Magazine
40. TDI, Nitrox Gas Blending Manual, at pages 9-11
41. Rosemary E Lunn John Lamb - ‘Mr Oxygen’ - dies at 78 X-Ray Magazine
42. "Nitrox History". 2002. Архивировано с оригинал 4 июля 2009 г.. Получено 28 июля 2015.
43. Berner, R.A.; Кэнфилд, Д. (1989). "A new model for atmospheric oxygen over Phanerozoic time". Американский журнал науки. 289: 333–361. Дои:10.2475/ajs.289.4.333. PMID  11539776.
44. Dudley, Robert. "Atmospheric oxygen, Giant Paleozoic Insects and the Evolution of Aerial Locomotor Performance" (PDF). Журнал экспериментальной биологии. 201: 1043–1050.

Сноски

1. Oxygen has the potential to be 1.7 times more narcotic than nitrogen - see relevant narcotic potency of gases
2. A position which it would formally maintain until in 1995 magazine editor Bill Gleason was reported to say that nitrox was "all right". Skin Diver would later go into bankruptcy.

внешняя ссылка

• NASA - Safety Standards for Oxygen and Oxygen Handling