Атмосферное давление

Производственная деятельность людей на поверхности земли протекает обычно при атмосферном давлении, близком к среднему атмосферному давлению над уровнем моря, равном 1000 гПа. Оно равномерно распределяется по всему телу и уравновешивается давлением газов изнутри организма, содержащихся в крови, полостных органах и тканях.

Однако в ряде случаев, например при производстве работ под водой или в водонасыщенных грунтах, работающие находятся в условиях повышенного атмосферного давления, а при подъеме в горы, поднятии над землей в летательных аппаратах люди, наоборот, пребывают в условиях пониженного атмосферного давления.

Нормальное атмосферное давление у поверхности моря составляет 1000 - 1013 гПа. В связи с тем что в течение длительного времени нормальное атмосферное давление служило единицей измерения давления и в разных областях знаний за 1 атмосферу принимались различные величины, необходимо дать ряд метрологических пояснений.

С 1 января 1980 г. в странах-членах СЭВ в законодательном порядке (СТ СЭВ 1052 - 78) в качестве единственной единицы измерения давления в народном хозяйстве и в договорно-правовых отношениях принят паскаль (1 Па = 0,01 гПа = 0,001 кПа). До этого времени в метеорологии за нормальное давление принималась величина 1000 мбар = 1000 гПа = 750 мм рт. ст. В физике за нормальную атмосферу принималось давление 760 мм рт. ст. В настоящее время нормальная атмосфера при физических измерениях (ГСССД – 1 - 76) составляет 101325 Па = 1013,25 гПа. Кроме того, в старых системах единиц существовала техническая атмосфера, равная 10 000 мм вод. ст. = 735,561 мм рт. ст. = 980, 66163 гПа; торр, равный 1 мм рт. ст. = 133,322 гПа; килограмм-сила на квадратный сантиметр и килопонд на квадратный сантиметр, равные 98066,5 Па.

Необходимо отметить что существуют 2 способа отсчета: в абсолютных величинах - обозначается «ата»; в приросте к атмосферному давлению - обозначается «ати».

Повышенное атмосферное давление

Организм человека сталкивается с условиями повышенного давления газовой среды в процессе водолазных спусков и кессонных работ, при подводном плавании в аквалангах, при лечении сжатым воздухом или кислородом в камерах повышенного давления и барокамерах, предназначенных для проведения хирургических операций.

В нашей стране ежегодно работают под водой или пребывают в условиях повышенного давления газовой среды несколько сотен тысяч человек. Причем число лиц, систематически пребывающих под повышенным атмосферным давлением, непрерывно растет. Наряду с профессионалами-водолазами, акванавтами, кессонными рабочими влияние гипербарии испытывают спортсмены-аквалангисты, подводные гидрологи, археологи, а также медицинский персонал, обеспечивающий лечение больных в этих условиях.

Кессонные работы

Кессонные работы применяются при сооружении опор мостов, фундаментов гидротехнических сооружений, при проходке стволов шахт, туннелей, в портовом и доковом строительстве. Они выполняются под водой или под землей в сильно насыщенных водой грунтах.

Сущность кессонного способа ведения работ заключается в вытеснении воды из замкнутого пространства путем нагнетания в это пространство сжатого воздуха. Избыточное давление воздуха должно уравновешивать гидростатическое давление, которое возрастает по мере углубления в грунт. На каждые 10 м погружения давление возрастает на 1000 гПа. Так, например, на глубине 40 м, (предельной глубине, допустимой правилами безопасности для кессонных работ) давление воздуха составляет 5000 гПа. При этом, исходя из процентного содержания кислорода в воздухе (21%), его парциальное давление на этой глубине будет не 210 гПа, как на поверхности, а 1050 гПа. Объем же легких соответственно в 5 раз уменьшится и силы дыхательной мускулатуры оказывается недостаточно, чтобы произвести вдох. В связи с этим работа на глубине требует поддержания повышенного давления с помощью специального снаряжения или оборудования, в частности кессонов.

На рис. 6 представлен разрез кессона. В нем различают рабочую камеру, выполненную из массивного железа или железобетона; шахту для подъема и спуска людей, материалов или оборудования; шлюзовую (центральную) камеру. С двух сторон к шлюзовой камере примыкают прикамерки шлюза, сообщающиеся с наружной атмосферной и центральной камерой тяжелыми пневматически закрывающимися дверьми.

Заданное избыточное давление поддерживается с помощью компрессора, управляемого специально обученным лицом (сигнальщиком). Рабочие входят в кессон и выходят из него через людской прикамерок (шлюз). При входе в шлюз давление медленно повышается и при выравнивании его с давлением внутри центральной камеры возможен вход в кессон. При выходе давление в людском шлюзе также медленно снижается до выравнивания с наружным.

В зависимости от назначения кессоны могут быть вертикальные и горизонтальные. Последние находят применение в туннелестроении. Существенное отличие с гигиенической точки зрения заключается в том, что в опускном вертикальном кессоне давление воздуха по мере углубления непрерывно увеличивается, в горизонтальных кессонах оно, как правило, стабильное.

Условия труда в кессонах. Определяющим фактором на кессонных работах является повышенное атмосферное давление, в действии которого на работающих различают 3 периода: период увеличивающегося давления от нормального к повышенному (компрессии), затем период максимально повышенного давления, которое поддерживается определенное время на стабильном уровне и, наконец, стадия постепенно снижающегося от максимального до нормального давления (декомпрессия). Кроме повышенного атмосферного давления, условия труда в кессонах характеризуются своеобразием метеорологических условий и загрязнением воздушной среды. Воздух и в кессонах всегда обладает высокой относительной влажностью, что связано с работой в водообильных грунтах, а также насыщением его водяными парами в результате сжатия.

Температура, воздуха в кессоне зависит от времени года, глубины работ и возможности подогрева сжатого воздуха, она может быть пониженной или повышенной, что в сочетаний с высокой влажностью как в том, так и в другом случае неблагоприятно сказывается на состоянии теплообмена кессонных рабочих. Сжатый влажный воздух, как среда более плотная, обладает повышенной теплоёмкостью и теплопроводностью, что при низких температурах приводит к быстрому переохлаждению организма; при повышенных температурах имеет место затруднение теплоотдачи путем испарения, что в сочетании с тяжелой физической работой может приводить к перегревам организма.

Воздушная среда в кессонах может быть загрязнена аэрозолями смазочных масел, используемых в компрессорах; при прохождении илистых слоёв породы в воздух возможно попадание метана и углекислоты; при выполнении технологических операций, таких, как сварка, взрывные работы, в воздух рабочей зоны могут поступать оксиды азота, оксид углерода и другие вредные газы и пыль.

Используемые для выемки грунта ручные механизированные инструменты являются источниками интенсивного шума и локальной вибрации. Щитовая проходка также сопровождается шумом.