2007救捞学会征文-交通运输部

2007年潜水救捞论坛征文 潜水员呼吸用气体的相关安全规范 荆岩林（上海交通大学海科院，200231） 摘要：潜水员潜水时需呼吸与环境静水压压力相等的高压气体。潜水呼吸气体的气量和卫生学要求，对保障潜水作业的安全和潜水员的健康至关重要。自上世纪80年代，我国先后颁布了三项与潜水员呼吸用气体安全有关的国家标准，即《潜水呼吸气体》（GBn256-1985）、《潜水员呼吸用气体成分的检验方法》（GBn265－1987）和《潜水员供气量》（GBn268－1987），强化了潜水呼吸气体的卫生学质量意识，从而为潜水作业的安全和潜水员的健康提供了保障，也为高气压生命维持系统的设计和制造提供了科学依据。二十年来随着科学技术的发展，潜水技术也有了长足的发展。潜水作业技术的进步和潜水装具的改进，对潜水用呼吸气体的质量和供气量有了更高的要求。国内外对有关气体成分的方法也有了不少新的改进和提高。有些气体成分如CO、NH3、SO2等的检验方法更先进、更灵敏、更易操作、更少污染和更具抗干扰能力。这都使得二十年前颁布和实施的上述三项标准的修订工作更具迫切性和必要性。 近年来，先行修订了《潜水呼吸气体》（GB18435-2001），对氧气、氮气和氦气气源的技术要求进行了修改，并修改了压缩空气中油雾与颗粒物的检测方法。之后笔者主编修订了《潜水员供气量》（GB18985－2003），保留了原标准中的四种潜水装具的供气量和用轻、中、重三种劳动强度对供气量划分的方法，规定了使用不同潜水装具和采用不同潜水方法进行潜水作业的最大安全深度，规定了氮氧饱和时和氦氧饱和时饱和居住舱的加压方法，规定了氦氧饱和巡回潜水时潜水钟的加压方法，规定了氦氧饱和潜水备用的治疗用氦氧混合气的数量。标准修订时还对原标准使用字母、换算系数和计算公式进行了一些删改，删除了一些实际使用价值不大的计算公式。 2005年，对《潜水员呼吸用气体检验方法检验方法》（GBn265-87）进行了修订。标准修订时参考了《潜水呼吸气体》（GB18435-2001）规定的压缩空气、氧气、氮气、氦气的纯度指标和饱和潜水舱室环境气体主要污染成分的最大容许值，增加了氧含量的测氧仪测定方法，规定了测定精度要求；规定了一氧化碳含量和二氧化碳含量的不分光红外线气体仪测定的最低检出含量要求；油雾与颗粒物测定修改为滤膜采样称量法；规定了水分含量露点测定方法；增加了气味的测定方法；氨含量测定修改为次氯酸钠—水杨酸分光光度法或纳氏试剂比重法；二氧化硫含量测定修改为甲醛吸收—副玖瑰苯胺分光光度法；丙酮含量测定修改为硅胶管采样水解吸气相色谱法；苯含量测定修改为二硫化碳解吸或热解吸气相色谱法。 2006年初，根据国家标准清理整顿的结果要求，《潜水呼吸气体》（GB18435－2001）和修订后的《潜水呼吸气体检验方法》合并，标准名称为《潜水呼吸气体及检测方法》，合并后标准为强制性标准。两个标准编写组成员遵照交通部救助与水下工程标准技术委员会的要求，按合并标准的结构对标准前言、范围等进行了修改，对全文进行了编辑性修改，并完成了征求和送审程序。2006年6月，完成了合并后的标准《潜水呼吸气体及检测方法》报批稿上报交通部救捞与水下工程标准化技术委员会。笔者主编修订的《潜水呼吸气体及检测方法》（GB18435－2007）已于日前颁布。 《潜水呼吸气体》（GB18435－2001）中对压缩空气水分（露点）的规定仍采用GBn256-1985中规定的-43℃。参阅国外的有关资料并听取生产商、使用单位和有关专家的意见，均认为该指标要求过高，且没有必要。上海乐用压缩机公司会同上海市机电产品质量检测中心对该公司生产的潜水呼吸用高压压缩机的压缩空气进行水分 （露点）测试，水分（露点）为 -31℃。查阅最新版美国国家海洋大气局潜水手册（NOAA Diving Manual ,4 th Ed . ,2001）,其对不同用途的压缩空气中水分的要求不尽相同，但对潜水员呼吸用压缩空气中的水分并无特殊的规定。美国海军潜水手册中对潜水员呼吸用压缩空气中水分的描述也与美国国家海洋大气局潜水手册相似。为此，合并标准建议将压缩空气水分（露点）修改为-21℃（相当于0.7g/m3）。 Safety standards of breathing gases for divers Jing Yanlin (Underwater Technology Institute of Shanghai Jiao Tong University) Abstract of dissertation:The volume of breathing gases as well as the hygiene requirement is essential to ensure the safety of diving and the health of divers. The diving technology has had substantial development over the past twenty years. The improvement in diving technology and diving apparatus placed higher requirement for the quality and amount of breathing gases. Recently, the three national standards regarding safety in breathing gases for divers have been revised accordingly.The revised “Breathing gases for diving” (GB18435-2001) amended the technology requirements of gas sources for oxygen, nitrogen, helium, and the examining methodology of oily mist and particulate substance in compressed air. The revised “Amount of gases required for divers” (GB18985－2003) stipulated the maximal safety diving depths using different diving apparatuses and under different diving techniques; the ways of raising pressure in living chamber under nitrox saturation diving and heliox saturation diving; the methods of putting pressure on diving bells when excursion during heliox saturation diving; and the amount of heliox required for medical treatment. “The examining method of breathing gases for divers” (GBn265-87) was revised in 2005. The modified standards prescribed the purity standards of breathing gases and the maximal allowed amount of main pollutions in saturation diving chamber, and also recommended the determination methods of contamination. The trace water in compressed air was originally determined as -43℃ according to the “Breathing gases for diving”(GB18435－2001). The normal value of the modified standard is suggested to be -21℃ (0.7g/m3) using the dew point examining method. Key words: diver; breathing gas; hygiene quality; supply amount;determination method 荆岩林，男，教授（享政府特殊津贴）、所长，上海交通大学海科院，上海龙吴路1500号，邮政编码200231，电话：021********－3532（0），138********（手机）。 Resume: Jing Yanlin, Male, Professor (enjoys special government subsidy). Graduated from the Peking Union Medical College (PUMC, Beijing, China) in 1970, Director of the Department of Special Environment Medicine and Physiology, Shanghai Jiao Tong University (No.1500, Long Wu Road, Shanghai 200231, Tel: 86-21-54097875*3532, Fax: 86-21-54095404) 潜水员呼吸用气体的相关安全规范 荆岩林（上海交通大学海科院，200231） 潜水员潜水时需呼吸与环境静水压压力相等的高压气体。潜水呼吸气体的气量和卫生学要求，对保障潜水作业的安全和潜水员的健康至关重要。本文就我国新近修订颁布的、笔者主编的二项与潜水员呼吸用气体安全有关的国家标准，即《潜水员供气量》（GB18985－2003）和《潜水呼吸气体及检测方法》（GB  18435－2007）的技术，探讨实施该二项国家标准对强化潜水呼吸气体的卫生学质量意识的积极作用。宣贯该二项国家标准有利于保障潜水作业的安全和潜水员的健康，也可为高气压生命维持系统的设计和制造提供科学依据。 一、 潜水员供气量 用于潜水作业的呼吸气体包括压缩空气和配制潜水呼吸用气的氧气、氮气和氦气。《潜水员供气量》（GB18985－2003）规定了潜水呼吸气体的供气量要求。 供气流量要求视所用的潜水装具类型而定。《潜水员供气量》（GB18985－2003）规定了满足潜水员使用通风式装具、水面供气需供式潜水装具和自携式装具进行潜水作业所需的最低呼吸用气体流量。 1．通风式装具所需的供气流量 式中：Qv1为通风式潜水装具的供气流量，单位升每分（L/min）; d 为潜水深度，以米（m）计; d0 为静水压强每增加0.10 MPa时的水深，10 m; q1 为头盔中二氧化碳的混合速率，单位为升每分（L/min）;轻劳动强度：q1 ＝65，潜水员下潜或水下阶段减压过程中均视为从事轻劳动强度作业; 中劳动强度：q1 ＝100;重劳动强度：q1 ＝190; q 为常压下潜水员从事不同劳强度作业时的二氧化碳产量，单位为升每分（L/min），见常压下不同劳动强度时的氧耗量、二氧化碳产生量和通气量（表1）; Ca 为头盔中允许的二氧化碳浓度，单位为百分比（%），通常用Ca ＝1.5 %;Ce 为从贮气容器供给潜水员呼吸的压缩空气中所含二氧化碳浓度，单位为百分比（%），按规定Ce ≤0.05 % (v/v)。 常压下不同劳动强度时的氧耗量、二氧化碳产生量和通气量 （单位为升每分钟 ，L/min）            表 1 劳动强度等级 氧耗量 二氧产生量 通气量 静息 0.33 0.3 10.0 轻 1.0 0.9 30.0 中 1.5 1.4 40.0 重 3.0 2.7 65.0         2．水面供气需供式潜水装具的供气流量 使用水面供气需供式潜水装具的潜水员在水下从事不同劳动强度作业时所需供气流 量 ： 式中：Qv2  为使用水面供气需供式潜水装具的潜水员在水下从事不同劳强度作业时所需供气流量，单位为升每分（L/min）;d 、d0同式（1）; q2  为常压下潜水员从事给定劳动强度作业时的通气量，单位为升每分（L/min）;轻劳动强度：q1 ＝30，潜水员下潜或水下阶段减压过程中均视为从事轻劳动强度作业;  中劳动强度：q1 ＝重劳动强度：q1 ＝65。 3．自携式装具的供气流量 使用自携式装具的潜水员在水下从事不同劳动强度作业时所需供气流量同水面供气需供式潜水装具的供气流量。使用自携式水下呼吸器潜水时,潜水员的耗气量随工作强度的不同而变化。在使用自携式水下呼吸器潜水的准备阶段,一个重要的步骤是计算供气量,或从一定的储气量的气瓶计算在一定工作深度从事一定体力负荷的潜水员的水下适宜工作时间。要知道气瓶的气量可供潜水员在水下使用的时间,需先用测压表测知气瓶内的储气压力,再根据气瓶的容量、信号阀指示压力、潜水深度以及潜水员每分钟的耗气量进行计算。 4.气体总贮备量 空气常规潜水作业所需空气总贮备量取使用量的2倍。氧气总贮备量、氮气总贮备量和氦气总贮备量均取计划使用量的1.5倍。 5．建立氮氧饱和居住环境所需氮气量 按《氮氧饱和或空气饱和—空气巡回潜水减压程序》（GB/T17871—1999）规定，氮氧饱和时饱和居住舱先用空气加压到相当于6.7 m的相对压强，然后用氮气加压到相当于饱和深度的相对压强。计算建立氮氧饱和居住环境所需氮气量时，应考虑先用空气加压到相当于6.7 m所少用的氮气。 6．建立氦氧饱和居住环境所需氦气量 实施氦氧饱和—巡回潜水时，潜水员居住舱先用氧浓度20％的氦氧混合气加压到6.7 m，使舱内氧分压达35.0 kPa，然后用氦气加压到规定的饱和深度。计算建立氦氧饱和居住环境所需氦气量时，可先计算用氧浓度20％的氦氧混合气加压到6.7 m所用的氦气，然后计算用氦气加压到规定的饱和深度所用的氦气。