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大深度饱和潜水 精选

已有 5114 次阅读 2013-4-18 18:01 |个人分类:潜水医学|系统分类:科普集锦| 深度, 潜水

刚才写了关于潜水和水温的问题,接着这个介绍一下最近比较重要的一项潜水技术,以引起科学家们关注此技术。

Saturation Diving

地球总面积的70.8%是海洋,海洋的平均深度为3800米,最深的地方是马利亚纳海沟,深达11034米。当今海洋已经不再是令人望而生畏、敬而远之的地方,而成为兵家必争之地。因为海洋不仅是一个巨大的宝库,水产、石油等矿产等资源极为丰富。而且也具有十分重要的军事战略意义。

呼吸、低温等都潜水遇到十分重要的关键医学问题,但最重要的一个问题是高气压带来的减压问题。潜水为什么需要减压?因为气体在液体中溶解的量和环境压强有关,压强越大,溶解的越多,所以在水下,如果呼吸高压空气,则氮气在血液和组织中溶解的就比较多,如果潜水一段时间迅速返回水面,由于被溶解的气体不能马上释放,就会在血液中形成气泡,就产生了潜水减压病。所以潜水的时候,进入水的过程可以很快,但返回就需要进行减压。所谓减压就是按照一定程序,缓慢上升出水的过程。这个过程和潜水时间和深度有关,如果深度比较小,可以不停留直接出水,如果深度很大,这个时间会很长。这导致一个很大的问题,就是潜水作业的效率随着深度的增大而而降低,超过100米的常规潜水作业效率已经十分低下。为了解决这个问题,上个世纪50年美国海军军医邦德(不是007)提出一种新的概念,就是饱和潜水。

所谓饱和潜水,是指潜水员在水下某一深度或者相当于该深度水压的高气压环境中,持续停留到惰性气体在机体各类组织中达到完全饱和(24小时以上),然后无论停留多久,减压时间并不会因为潜水时间延长而再增加,这样的潜水方式,叫做饱和潜水。

饱和潜水由于解决了水下持续作业的问题,巨大地提高了潜水作业效率,一提出就受到国际同行的重视,并很快进入了实际应用。现在,饱和潜水技术仍是大深度潜水打捞的标准技术。

饱和潜水不是Bond上校凭空想象出来的,而是根据惰性气体在体内的运行规律,是在Haldane理论的基础上提出来的。根据Haldane理论,惰性气体一旦在体内达到完全饱和,体内的惰性气体的量就不再增加,因而不管在相同的深度再停留多久,减压时间也不再延长。这就是饱和潜水的理论依据。比如100米深度的饱和潜水,在100米处停留24小时需要的减压时间为5000分钟(约83.3小时);如果在100米处连续停留一周、或者一个月,其减压时间仍然为5000分钟。虽然减压时间很长,但潜水效率却很高,而且作业效率随着水下停留时间的延长而增高。

饱和潜水的实施方法。根据饱和潜水的基本原理和水下作业的具体情况,人们曾经设计了许多种饱和潜水设备,提出了相应的实施方法。归纳起来主要有两大类:水下居住舱饱和潜水(underwaterhabitat saturation diving)和下潜式加压舱-甲板加压舱饱和潜水(SCC-DCCsaturation diving)。第一种技术本质上就是让潜水员在海底居住的技术,由于对水面保障的要求非常高,而且存在许多缺点,目前已经被淘汰。SCC-DCC是现代饱和潜水采用的标准方案。实际上就是让潜水员在水面工作船上高压居住舱内长时间生活,需要作业时候,用特殊的运载工具(潜水钟)把他们送到水下,工作休息时返回水面的居住舱内。整个工作结束后,一次按照规定减压返回正常压力环境。

饱和潜水特殊的医学问题。高压神经综合征(highpressure nervous syndrome, HPNS),实际上是高压本身的效应,潜水员机体受高压(>150米)作用时出现的一系列的神经系统功能障碍,称为高压神经综合征。

HPNS主要表现为运动障碍(震颤、肌肉抽搐、惊厥)以及眩晕、恶心、呕吐、嗜睡等,其症状和体征的出现和严重程度,与所加压力值和加压速度有密切关系。当深度>150~250米时,以手震颤为主;当深度>300米时,可出现脑电图异常和嗜睡。提高加压速度,可使症状出现得更快更重;而降低加压速度,并分阶段加压(在加压过程中设置若干驻留站),则可使症状减轻,从而可达到较大深度。这一问题产生的原因是压力造成,但对产生的原理仍不清楚。目前比较有效果的预防措施主要是采用降低加压速度,设置加压停留。

 作为一项重要技术,上个世纪虽然许多学者做出了很大贡献,但中国一直没有实现实际应用,2006年上海打捞局给这个局面画上句号,最近他们建造了一造价打7亿元的打捞母船,具备300米潜水技术,已经从过去长期垄断中国大深度潜水打捞作业的国外竞争对手中抢回50%以上的生意。相信随着中国大深度饱和潜水技术的不断进步,中国的深水潜水技术将走出亚洲,占领国际市场。




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