1.4. Человек в системе "человек - подводная среда"

Человек, непосредственно участвующий в проведении подводных работ, может быть специалистом-водолазом, водолазом-оператором какого-либо технического средства или оператором-наладчиком автоматизированной установки. Различие состоит в способе воздействия на объект и в характере условий труда. Поскольку различие в способах воздействия определяется только уровнем технического оснащения и не носит принципиального характера, имеет смысл выделить именно существенные условия труда, которые представляется возможным разделить на 1) работу при нормальном атмосферном давлении^*, когда человек находится выше или ниже уровня воды (в последнем случае он может находиться в камерах, имеющих связь с атмосферой, в подводном аппарате, в нормобарической глубоководной камере), и 2) работу при повышенном давлении, равном или близком давлению среды в месте ее проведения^**, когда человек может находиться в кессоне, в подводном жилище, в любой гипербарической камере или непосредственно в воде с использованием водолазного снаряжения.

^* (Соответствует английскому термину "man out the sea".)

^** (Соответствует термину "man in the sea".)

Последний случай наиболее интересен в смысле необходимости учета воздействия водной среды на человека. В свою очередь, эти воздействия можно разделить на два класса: соматические (физиологические) и психические. Естественно, что такое разделение условно, поскольку "физиологическое" и "психическое" - два аспекта единого процесса жизнедеятельности. Кроме того, ряд психологов определяет "психическое" как проявление "физиологического".

В наземных условиях человек может позволить себе некоторую небрежность в регулировании параметров внешнего воздействия, так как обладает в этой среде значительными физиологическими резервами и большим опытом адаптации к изменениям внешних условий. Существуют довольно четкие рекомендации по обеспечению комфорта и наилучших условий работы (рис. 1.7), за пределами которых как в наземных, так и в подводных условиях вначале возникает чувство дискомфорта, а затем, в случае перехода определенных физиологических границ, могут наступить серьезные нарушения в организме человека. Если поддержание зоны комфорта в наземных условиях сравнительно несложно, то в подводных по ряду параметров оно затруднено. Это - первое, с чем сталкивается человек, погружаясь в воду как непосредственно, так и с помощью технических средств. Здесь необходимо учитывать не только отклонения заданных параметров, но также продолжительность и повторяемость дискомфортного воздействия, - а при выполнении технологических операций под водой мы сталкиваемся именно с продолжительными и повторяющимися воздействиями среды на организм человека.

Рис. 1.7. Диаграмма зон и норм комфорта человека, работающего под водой

Обеспечение жизнедеятельности под водой сводится к решению нескольких основных проблем: спуск человека на глубину, длительное пребывание и активная деятельность в условиях повышенного гидростатического давления и повышенной теплоотдачи, возвращение из глубины на поверхность, т. е. переход от повышенного давления к нормальному. Все эти проблемы взаимосвязаны, и их решение является основополагающим как при создании подводной техники и снаряжения, так и при разработке методов ее применения. Следует отметить, что решение ряда вопросов и сложность стоящих задач во многом зависят от вида и характера конкретных работ, выполняемых под водой. Так, при работах с дыхательными смесями, содержащими гелий, приходится иметь дело со сверхинтенсивной потерей тепла у водолазов и акванавтов, с резким изменением тембра голоса и разборчивости речи, а на глубинах, лежащих ниже 300-метровой отметки, - с действием гелия на центральную нервную систему человека, проявляющимся в форме так называемого "нервного синдрома высоких давлений". Обладая высокой проникающей способностью, гелий создает и чисто технические трудности [41].

Особый отпечаток на человека накладывает фактор длительного проживания в подводных домах или базах. Помимо проблем, встречающихся при создании и использовании индивидуального подводного снаряжения и оборудования, здесь приходится решать ряд новых задач, касающихся объема воздушного пространства, влажности, ионного состава атмосферы, микробной загрязненности, уровня шума, освещенности, предметного и цветового оформления и т. д.

Психологическая сторона воздействия гидросферы на человека так же важна, как и физиологическая. Море вообще, а подводный мир в частности, оказывают особое влияние не только на жизнедеятельность организма человека, как таковую, но и на психику, на его поведение. Первое и, пожалуй, самое главное, что испытывает человек под водой, - это чувство опасности. Оно вызывается не только враждебностью окружающей человека стихии, но и рядом других факторов: сверхзависимостью от действия приборов и автоматики, от правильности поведения других людей, обеспечивающих и гарантирующих безопасность при погружениях, обманчивостью впечатлений от окружающего подводного мира, и т. п. Например, в подводных станциях "Пре-континент-3", где использовался газовый состав гелиокс (смесь гелия с кислородом), всем акванавтам было известно, что отклонение в газовом составе концентрации кислорода всего на один процент уже может оказаться губительным. Очевидно, что это было постоянным угрожающим психическим фактором, так как акванавты знали, что их самочувствие, а может быть, и жизнь зависят от работы автоматов, обеспечивающих подачу газовой смеси. К тому же, как и во многих других случаях, акванавты не могли рассчитывать на быструю помощь извне.

Большое нервное напряжение возникает у водолазов и акванавтов перед выходом на поверхность, которое называют по-разному: финишный эффект, интеллектуальная форма страха, псевдофизиологическая паника и т. п. Это нервное напряжение обусловлено ожиданием предстоящего подъема, связанного с длительной декомпрессией - самого ответственного и опасного этапа при глубоководных погружениях. Психическая нагрузка в данном случае усугубляется еще и тем, что в большинстве случаев жизнь и безопасность водолаза (акванавта), как мы уже говорили, зависит в значительно большей степени от действия приборов и автоматики (и от других людей), чем от его собственного поведения, и человек понимает это.

На поведение человека под водой большое влияние оказывают особенности окружающей среды, где прежде всего отсутствуют привычные ориентиры и в ряде случаев возникает путаница в отношении даже таких относительно устойчивых и привычных представлений, как "верх" и "низ". На определенных глубинах водолаз (акванавт) еще не видит дна, но уже перестает видеть и поверхность воды. Возникает ощущение, почти тождественное невесомости; человек теряет пространственную ориентировку, что особенно опасно при использовании аппаратов с замкнутой системой газообмена (отсутствует выход газовой смеси в виде устремляющихся вверх пузырей). В чистой и прозрачной воде с хорошо видимым дном возможно возникновение иллюзии свободного парения с появлением симптомов "болезни высоты" - страха падения, паники и т. п.

Длительное пребывание под водой из-за ограниченности внешних воздействий может вызвать так называемый сенсорный голод - патологическое состояние, приводящее к утомлению, апатии, потере заинтересованности в работе, повышенной раздражимости. Жесткая сенсорная изоляция, в частности звуковая, может нарушить интеллектуальную деятельность, вызвать иллюзии, псевдогаллюцинации.

В ряде случаев водная среда изменяет некоторые ощущения. Работающий под водой человек лишен возможности ощущать запах или вкус. Он обладает ограниченными слуховыми возможностями не только с точки зрения ощущения направления звука, но и восприятия речи. Как правило, под водой связь осуществляется с помощью технических средств или знаков, так как в случае использования для дыхания гелиевых и других смесей резко меняется не только тембр и окраска голоса, но и разборчивость речи.

При работах под водой человек не ощущает опоры - его масса не создает реакции. Осязание под водой, притуплённое рукавицами гидрокомбинезонов, как правило, резко ограничено. Видимость также ухудшена из-за низкой прозрачности воды, сужения обзора в водолазном шлеме. Под водой человек постоянно ощущает сопротивление дыханию, что тоже очень утомляет, заставляет перенапрягаться. Если погружение водолаза связано еще и с напряженным трудом, то после 3-4 часов работы под водой у него снижается эффективность мышления: рассеивается внимание, уменьшается скорость переработки информации, ухудшается кратковременная память и результативность выполнения арифметических и логических операций. Наконец, изменяется субъективное ощущение времени: все акванавты говорят о том, что оно идет быстрее, чем на самом деле. Можно отметить еще ряд психических отклонений и явлений, возникающих у человека под воздействием гидросферы. Можно было бы рассмотреть и особенности поведения коллектива людей, находящихся в относительной изоляции в ограниченном объеме подводного дома с особыми условиями жизни, и просто реакцию человека-оператора буровой установки, удаленной на сотни километров от суши среди штормового моря.

В описанных условиях очевидно, что вопросы медицинского обеспечения подводных работ должны играть первостепенную роль. Большое значение имеет изучение самой физиологии пребывания человека под воздействием повышенного давления. Этим вопросам посвящена специальная литература (см., например, [17]).

Какие же выводы можно сделать на основании сказанного? Первое - производительность труда человека под водой всегда ниже, чем при аналогичной деятельности его в земных условиях. Второе - психофизиологическое воздействие водной среды на человека отражается практически на всех аспектах его деятельности как оператора и на восприятии всех его органов чувств как человеческого индивидуума. Третье - психофизиологические характеристики человека должны учитываться в обязательном порядке при организации работ в водной среде, конструировании технических средств и разработке методов их применения. Четвертое - человек в системе "человек - машина" в условиях гидросферы обладает значительно меньшей надежностью по сравнению с аналогичными наземными условиями, поскольку в ряде случаев он должен действовать в экстремальных условиях. И, наконец, пятое - необходимость тщательного отбора и подготовки специалистов, деятельность которых будет связана с гидросферой, и особенно водолазов-глубоководников, акванавтов - жителей подводных домов, подводных исследователей и т. п. Помимо медико-физиологического освидетельствования, при выборе лиц для подводной деятельности должны непременно выявляться характеристики психологического свойства, позволяющие оценивать интеллект, психологическую совместимость и быстроту реакции и мышления, организацию моторной деятельности кандидата в гидронавты. Последняя особенно важна для работы под водой, чреватой возникновением аварийных ситуаций. Благодаря ей действия человека-оператора при определенных условиях (раздражителях) происходят автоматически, почти рефлекторно, что позволяет ему сосредоточить внимание на цели действия, а не на способе его выполнения. Организация моторной деятельности сопровождается возникновением в центральной нервной системе комплекса временных связей или динамических стереотипов, являющихся основой навыка, и может быть достигнута либо в ходе практической деятельности при однообразии выполняемых работ, либо путем длительных тренировок под воздействием одних и тех же раздражителей. Как известно, организация моторной деятельности космонавтов при возникновении тех или иных аварийных ситуаций - один из важнейших аспектов их подготовки. В настоящее время считается целесообразным использовать этот опыт и в системе подготовки лиц, связанных по роду своей профессии с деятельностью в гидрокосмосе. О важности психологических проверок говорит и тот факт, выявленный инженерной психологией, что отдельные индивидуумы имеют предрасположение к созданию аварийных ситуаций.

Методики отбора неразрывно связаны и с системой обучения. Накопленный опыт подводных работ свидетельствует, что важнейшим фактором, обеспечивающим безопасность ведения работ под водой и их высокую эффективность, является отличная водолазная и профессиональная подготовка специалистов, высокие моральные качества. В современных условиях это может быть достигнуто лишь путем отбора, серьезного обучения и тренировок всех лиц, занятых работами в водной среде независимо от того, будут ли они заниматься научными исследованиями или выполнять промышленно-технические работы.

При проведении любых подводных работ существуют определенные элементы риска. Обычно принимаются во внимание такие из них, как опасность для здоровья и жизни людей, риск загрязнения окружающей среды, риск экономических потерь. Естественно, что первое и самое главное - это обеспечение подводных работ с минимально возможной степенью опасности для человека. В этом смысле наибольшую безопасность обслуживающего персонала обеспечивают необитаемые подводные аппараты. Несколько меньшую безопасность гарантируют обитаемые подводные аппараты, однако, согласно данным [16], современные подводные обитаемые аппараты все же обладают достаточно высокой надежностью. Так, за 11 лет эксплуатации 150 подводных аппаратов совершили несколько тысяч погружений. За это время 19 аппаратов имели только 30 поломок и аварий.

Из рассмотренных технических средств водолазное снаряжение, предусматривающее непосредственное пребывание человека в водной среде, отличается наибольшей степенью риска. В общем случае при глубоководных погружениях работа водолаза (акванавта) аналогична по степени риска работе космонавта в открытом космосе, а по ряду параметров и превосходит ее. Американский космонавт Скотт Карпентер, вернувшись на поверхность с глубины 61 м после месячного проживания в подводном доме "Силаб-2", сказал: "Подводный мир более враждебен человеку, чем космос". И действительно, изменение внешнего давления, действующее на акванавта уже через первые десять метров глубины, превосходит то, которое испытывает космонавт при выходе в открытый космос. Для дыхания космонавта требуется относительно простая газовая смесь, в то время как для дыхания акванавта необходима сложная газовая смесь, содержащая очень низкий процент кислорода, непривычный для человека гелий и т. п., причем пропорции составных компонентов этой смеси должны меняться при изменении глубины погружения. Космонавт гарантирован от кессонной болезни за исключением случая разрыва скафандра. Для акванавта, подвергшегося воздействию инертных газов под высоким давлением, практически нет защиты от кессонной болезни при быстром выходе на поверхность. Заметим, что, например, для возвращения с Луны на Землю и для перехода от давления на глубине 250 м до нормального требуется примерно одно и то же время.

Меньшую, чем у водолазов и акванавтов, но достаточно высокую степень риска сохраняют работы, выполняемые на морских площадках, и связанные с подводной добычей различного сырья. Так, до конца 1976 г. только в британском секторе Северного моря при разработках морских месторождений нефти и газа в результате несчастных случаев на буровых и эксплуатационных платформах погибло 65 человек, а на обслуживающих судах - 12 человек. В результате оценки опасности смертных случаев установлено, что при разработке морских месторождений такая опасность для рабочих в 100 раз выше, чем для служащих обычных учреждений, в 25 раз выше, чем при общемашиностроительных работах, в 8 раз выше, чем при строительных работах на суше, и в 4 раза выше, чем при рыболовстве.

Взаимосвязь основных факторов, определяющих вероятность RB; несчастного случая (травмы или заболевания) с водолазом, работающим под водой, в общем виде может быть проанализирована с помощью соотношения [105]

(1.1)

где с - вероятность для человека вообще попасть в аварийную ситуацию исходя из опыта прошлого (для среднего человека, не связанного с опасным производством, вероятность попасть в аварийную ситуацию с тяжелым исходом, например в результате дорожно-транспортного происшествия, составляет примерно 1/8000); е - воздействие на человека факторов, обусловленных окружающей средой (очень существенно для водолаза, находящегося в необычных условиях, часто на грани физических возможностей и к тому же без возможности оказания немедленной медицинской помощи); р - психофизическая склонность некоторых людей к созданию аварийных ситуаций или неспособность их к адаптации в условиях длительного или кратковременного стресса, что влечет за собой не соответствующую ситуации реакцию, панические действия; r - уровень приемлемого риска при проведении подводных работ (во многом зависит от морально-волевых качеств водолазов); f - неблагоприятное физическое состояние водолаза (этот фактор для водолазов особенно важен, поскольку специфика их труда такова, что даже незначительное недомогание, которое на суше можно было бы оставить без внимания, может привести к самым серьезным последствиям); t - качество обучения, характеризующее тот общеизвестный факт, что хорошо обученный специалист работает более эффективно и менее подвержен угрозе травматизма; mв- готовность человека к действиям в аварийных ситуациях, определяемая опытом его предшествующей работы (подразумевается способность действовать в неожиданно возникшей ситуации хладнокровно и решительно с тем, чтобы выйти из нее оптимальным образом); ρ - предпринимаемые меры безопасности, характеризующие прежде всего подготовку и организацию подводных работ, уровень средств защиты, страховки, аварийного обеспечения.

Полезность этого соотношения заключается, в основном, в том, что оно позволяет наглядно охарактеризовать проблему обеспечения безопасности. Проведение же численных оценок с его помощью затруднено, так как определение коэффициентов требует статистического анализа аварийных ситуаций. Кроме того, при ближайшем рассмотрении некоторые из них оказываются взаимосвязанными, что также затрудняет выполнение расчетов.

Кроме риска, обусловленного собственно опасностью для здоровья и жизни людей в их деятельности на воде и под водой, при организации работ на море следует учитывать еще один элемент риска - опасность загрязнения окружающей среды и нарушения ее экологического равновесия. В ряде случаев, например при радиоактивном заражении воды, эта опасность не менее значительна и для человека, так как непосредственно угрожает его здоровью и жизни.

С интенсификацией подводно-надводных работ по освоению морских месторождений нефти и газа количество происшествий при бурении, добыче и транспортировании резко увеличилось, а, следовательно, увеличилась и степень риска при ведении операций подобного рода. Обычно под риском понимают вероятность того, что в период деятельности какая-либо опасность приведет к происшествию с определенными последствиями. Математическая вероятность риска R может быть определена по соотношению

(1.2)

где D - вероятность происшествия; Mt - количество опасных ситуаций за период деятельности; m - статическая или расчетная частота возникновения опасных ситуаций; n - количество периодов времени.

Приемлемое значение вероятности риска во многих случаях строго индивидуально и определяется также статистическими методами [111].