Факторы внешней среды

Классификация факторов обитаемости. Система "человек - подводная база - водная среда - орудие подводного труда", характеризующая отношения и связи акванавта с подводным миром, формирует условия подводной жизни, или факторы обитаемости. Понятие "обитаемость" (Ю. Г. Нефедов, С. Н. Залогуев, 1967; Н. А. Агаджанян, 1972) объединяет условия жизни и трудовой деятельности акванавтов, формирующиеся за счет действия окружающей подводной среды, работы разнообразных технических средств и их конструктивных особенностей, жизнедеятельности акванавтов, социально-психологического взаимодействия членов экипажа. Необычность для человека многих факторов обитаемости (пребывание под повышенным давлением, в воде и т. п.) в сочетании с чувством опасности, повышенной ответственности и дефицита времени могут вызвать изменения состояния организма человека, влияющие на его здоровье и работоспособность, закономерности развития которых и возможные последствия подлежат еще изучению.

Комплекс необычных и неблагоприятных условий обитаемости человека под водой, в которых протекает жизнедеятельность его организма, можно разделить на следующие четыре группы.

I. Физические факторы водной среды: 1. Низкая температура; 2. Повышенное давление; 3. Повышенная плотность; 4. Непригодность среды для дыхания; 5. Химическая агрессивность; 6. Измененные условия теплоотдачи; 7. Измененная зрительная, слуховая, вестибулярная эфферентация; 8. Ограниченная видимость и освещенность; 9. Подводные течения.

II. Экологические факторы систем жизнеобеспечения: 1. Повышенное давление газовой среды; 2. Повышенная плотность газовой среды; 3. Измененный газовый состав дыхательной среды; 4. Увеличение бактериальной загрязненности; 5. Измененные микроклиматические условия; 6. Ограниченность пространства; 7. Шум; 8. Сенсорная изоляция; 9. Измененный режим труда, отдыха и питания; 10. Проявление биологической несовместимости; 11. Нервно-психическая и эмоциональная напряженность.

III. Динамические факторы перехода человека в различные среды: 1. Компрессия; 2. Декомпрессия.

IV. Случайные факторы: 1. Аварийные отказы систем; 2. Заболевания; 3. Непредвиденные проявления окружающей среды и реакции людей; 4. Контакт с агрессивными и ядовитыми животными.

Все эти факторы, создающие определенную нагрузку на организм, могут быть постоянными на протяжении всего времени пребывания под водой либо переменными. Переменные факторы могут изменяться ступенчато (выход из подводной базы в воду), импульсно (аварийный выброс вредных примесей), по нарастающему закону - линейному, экспоненциальному и др. (бактериальная загрязненность), периодически (колебание давления в подводной базе при волнении на поверхности), по заданной программе (декомпрессия) либо в виде случайного процесса.

Отдельные компоненты комплекса факторов обитаемости взаимодействуют между собой, в результате чего может быть суммирование эффектов действия отдельных факторов на организм человека, усиление действия одного из факторов, снижение или уничтожение эффектов действия одного или нескольких факторов.

Физические факторы водной среды. Температурный фактор. Низкая температура и большое охлаждающее действие воды, обладающей теплопроводностью в 25, а теплоемкостью в 4 раза большей, чем воздух, ограничивают пребывание человека в этой среде и снижают производительность подводного труда. При пребывании человека под водой без изолирующей одежды основным способом теплоотдачи является теплопроведение. При этом физические свойства воды вызывают большие теплопотери организма, в результате чего зона теплового комфорта находится в пределах 33,5 - 36° С. При использовании водолазного снаряжения (скафандр, гидрокомбинезон), изолирующего организм от непосредственного соприкосновения с водой, теплопотери осуществляются главным образом путем теплоизлучения на охлажденную внутреннюю поверхность снаряжения, а также конвективного теплосъема более плотной газовой средой. При этом теплопотери увеличиваются за счет присутствия в газовой смеси гелия, теплопроводность которого в 6,1 раза больше воздуха.

Барометрическое давление. Механическое воздействие высокого барометрического давления при равномерном распределении его по всей поверхности организма не оказывает существенного влияния, поскольку оно полностью уравновешивается гидростатическим противодавлением в тканях организма и повышенным давлением газов, заполняющих легкие и другие воздухоносные полости. Лишь при неравномерном распределении повышенного давления на те или иные участки тела (перепад давления при спуске в 200 мм рт. ст. и более) и изменении давления со скоростью более 0,1 кгс/см² в 1 с могут возникать различные травматические повреждения - явления обжима, баротравмы. На глубинах более 500 м наступают начальные проявления механо-наркоза.

Гидроневесомость. В условиях большой плотности водной среды человек находится в состоянии, близком к невесомости, в связи с чем для выполнения рабочих движений и перемещений требуются значительные физические усилия, освоение новых необычных приемов, выработка навыков и условнорефлекторных связей - формирование "схемы тела" в новых условиях.

Физические факторы водной среды приводят к существенным изменениям функций анализаторов организма человека. Так, в связи с низкой освещенностью, отличным от воздуха поглощением лучей спектра с различной длиной волны, измененным коэффициентом преломления уменьшается дальность видимости, изменяется окраска предметов, преломляющая сила глаза и, следовательно, уменьшается острота и поле зрения и нарушаются привычные представления о местоположении и величине предметов.

Акустическое сопротивление воды приближается к таковому тканей человеческого тела, в результате чего при нахождении человека в воде восприятие звуков осуществляется в основном посредством костной проводимости. Это явление, а также высокая скорость распространения звука в воде приводят к значительному нарушению условнорефлекторных связей бинаурального определения местоположения источника этого звука.

Уменьшение массы тела в водной среде приводит к исчезновению рефлексов позы и расслаблению антигравитационной мускулатуры, в результате чего утрачивается ощущение положения тела в пространстве. Наблюдается также понижение порога болевой чувствительности кожных анализаторов.

Перечисленные физические факторы водной среды, действующие на акванавта при выходе его за пределы подводного жилища, некоторый риск при каждом погружении обусловливают значительное нервно-эмоциональное напряжение, однако высокая пластичность нервной системы дает возможность организму после соответствующей тренировки приспособиться к изменившимся условиям.

Факторы водной среды и реакции организма на их воздействие при кратковременных погружениях достаточно полно описаны в литературе (А. П. Мясников, 1967; А. А. Аскеров, В. И. Кронштадтский-Карев, 1971; М. И. Гуревич и др., 1972; С. Майлс, 1971), однако эти данные нельзя экстраполировать на длительные экспозиции - 6 - 8 и более часов, которые во многих случаях определяют те или иные изменения функций организма и возникновение специфических заболеваний.

Случайные факторы. К случайным факторам обитаемости, под угрозой воздействия которых постоянно находится акванавт, можно отнести аварийные отказы систем комплекса жизнеобеспечения (всплытие подводного убежища, изменение состава дыхательной смеси, изменение температурного режима, выбросы вредных примесей и т. д.), заболевание членов экипажа подводного убежища, аварийные ситуации, встречи с агрессивными и ядовитыми морскими животными. Кратковременность действия случайных факторов не снижает опасности их влияния на организм человека, их нужно учитывать при объективном анализе подводного существования человека.

Экологические факторы среды обитания замкнутого пространства ограниченного объема представляют собой наиболее обширную и наименее изученную часть проблемы пребывания человека под водой и требуют более детального рассмотрения. Проблема замкнутых экологических систем герметичных помещений стала привлекать к себе внимание в связи с развитием подводного плавания, в частности атомных подводных лодок, и освоением космического пространства.

Экологические факторы среды обитания кабин космических кораблей, отсеков атомных подводных лодок и подводных домов имеют много общего. Соответствующими исследованиями были определены пределы допустимых концентраций веществ, встречающихся в экологических системах, а также количество антропотоксинов, выделяемых одним человеком за сутки.

Действие отдельных факторов на организм изучалось при водолазных погружениях и кессонных работах. Частично медико-физиологические исследования проводились в экспериментах с длительным пребыванием человека в подводных лабораториях. Подробно изучалось физико-химическое действие компонентов дыхательной смеси, в том числе токсическое - повышенного парциального давления кислорода,- и наркотическое - индифферентных газов-разбавителей: азота, гелия, водорода и других, действие углекислого газа, повышенной плотности газовой среды. Многочисленные работы посвящены оценке влияния отдельных экологических факторов обитания космических кораблей и атомных лодок, различных герметических кабин с длительным пребыванием в них человека.

Однако, несмотря на наличие успешно проведенных экспериментов с погружением подводных жилищ, в гипербарических устройствах, данных о комплексном воздействии факторов обитаемости на организм человека, взаимовлиянии отдельных факторов между собой и человеком, комплексной оценки обитаемости еще нет.