Нитрокс (дайвинг)

Нитрокс, или Найтрокс (англ. Nitrox, от Nitrogen — азот и Oxygen — кислород); российское название — КАС (кислородно-азотная смесь) или ВКС (воздушно-кислородная смесь) — это название газовых смесей для подводных погружений, содержащих кислорода больше, чем в обычном воздухе. Предназначен для расширения бездекомпрессионного лимита (увеличения времени, в течение которого возможно всплытие без прохождения декомпрессионных процедур); уменьшения (за счёт снижения количества азота в смеси) риска возникновения декомпрессионной болезни; риска возникновения азотного наркоза; увеличения эффективности декомпрессии, а также сокращения времени декомпрессии.

Двумя стандартными смесями, используемыми дайверами, являются нитрокс-32 (нитрокс-I, EAN32 — 32 % кислорода) и нитрокс-36 (нитрокс-II, EAN36 — 36 % кислорода). Для этих двух смесей существуют декомпрессионные таблицы. Использование газовых смесей с иным содержанием кислорода возможно при использовании декомпрессионного компьютера или таблицы эквивалентных воздушных глубин вместе с декомпрессионными таблицами для воздуха.

Используемые обозначения

• CNS, англ. Central Nervous system — центральная нервная система (ЦНС). Имеется в виду токсичность кислорода для центральной нервной системы.
• EAD, англ. Equvalent Air Depth — эквивалентная воздушная глубина
• EANx — это сокращённое обозначение нитрокса, Enriched (обогащенный) + Air (воздух) + Nitrox + x-процент кислорода в смеси.
• MOD, англ. Maximum Operation Depth — максимальная глубина погружения

Таблица эквивалентных воздушных глубин

При погружении на нитроксе поглощается меньше азота, чем при погружении на воздухе на ту же глубину и время. Формула EAD используется для того, чтобы пересчитать действительную максимальную глубину погружения в азотный эквивалент воздушной глубины, который, в свою очередь, используется для расчётов режимов декомпрессии.

$EAD=(FN_{2}/0,79)\times (D_{msw}+10)-10$, где

• $FN_{2}$ — фракция (часть) азота в газовой смеси
• D_msw — действительная глубина, в метрах солёной воды

Таблица эквивалентных воздушных глубин.

кислород, % глубина, м	21	22	24	26	28	30	32	34	36	38	40
12	12	12	11	11	10	9	9	8	8	7	7
13	13	13	12	12	11	10	10	9	9	8	7
14	14	14	13	12	12	11	11	10	9	9	8
15	15	15	14	13	13	12	12	11	10	10	9
16	16	16	15	14	14	13	12	12	11	10	10
17	17	17	16	15	15	14	13	13	12	11	11
18	18	18	17	16	16	15	14	13	13	12	11
19	19	19	18	17	16	16	15	14	13	13	12
20	20	20	18	18	17	17	16	15	14	14	13
21	21	21	19	19	18	17	17	16	15	14	14
22	22	22	20	20	19	18	18	17	16	15	14
23	23	23	22	21	20	19	18	18	17	16	15
24	24	24	23	22	21	20	19	18	18	17	16
25	25	25	24	23	22	21	20	19	18	17	17
26	26	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17
27	27	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18
28	28	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19
29	29	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20
30	30	29	29	27	26	25	24	23	22	21
31	31	30	30	28	27	26	25	24	23	22
32	32	31	31	29	28	27	26	25	24	23
33	33	32	32	30	29	28	27	26	25
34	34	33	33	31	30	29	28	27	26
35	35	34	34	32	31	30	29	28
36	36	35	35	33	32	31	30	28
37	37	36	36	34	33	32	30	29
38	38	37	37	35	34	33	31
39	39	38	37	36	35	33	32
40	40	39	38	37	36	34	33

Красным отмечены глубины, на которых парциальное давление кислорода превышает 1,4 ата, а пустые ячейки — означают глубины, на которых парциальное давление кислорода превышает 1,6 ата.

Таблица максимальных рабочих глубин

Данная таблица иллюстрирует, как процентное содержание кислорода в нитроксе может влиять на максимальную рабочую глубину погружения. Расчёты велись по формуле $MOD=(PO_{2}/FO_{2})\times 10-10$, где

• $PO_{2}$ — парциальное давление кислорода, допустимое при данных условиях погружения
• $FO_{2}$ — фракция (часть) кислорода в газовой смеси

Таблица максимальных рабочих глубин, м.

кислород, % парциальное давление, атм	21	22	24	26	28	30	32	34	36	38	40	50	60	70	80	90	100
1,2	47	45	40	36	33	30	28	25	23	22	20	14	10	7	5	3	2
1,3	52	49	44	40	36	33	31	28	26	24	23	16	12	9	6	4	3
1,4	57	54	48	44	40	37	34	31	29	27	25	18	13	10	8	6	4
1,5	61	58	53	48	44	40	37	34	32	29	28	20	15	11	9	7	5
1,6	66	63	57	52	47	43	40	37	34	32	30	22	17	13	10	8	6
2,0	85	81	73	67	61	56	52	49	45	42	40	30	23	18	15	12	10
2,4	104	99	90	82	76	70	65	61	57	53	50	38	30	24	20	17	14
3,2	142	135	123	113	104	97	90	84	79	74	70	54	43	36	30	26	22

Оранжевым отмечены строки, на которых парциальное давление кислорода превышает 1,6 ата. Погружения при парциальном давлении кислорода более 1,6 ата проводятся в военных целях, например $PO_{2}$=2,4 ата используется в армии ФРГ, а $PO_{2}$=3,2 считается вполне безопасным в Российской армии. Однако военные — люди тренированные и специально отобранные по здоровью, поэтому настоятельно не рекомендуется превышать парциальное давление кислорода в 1,6 ата.

Таблица кислородных лимитов

«Платой» за использование нитрокса служит уменьшение глубин погружения и риск кислородного отравления. Впрочем, при соблюдении рекомендаций вероятность получить отравление кислородом незначительна.

Расчёт %CNS/мин ведётся по формуле:%CNS/мин = 100/(Время разовой экспозиции при выбранном парциальном давлении кислорода). Например, для парциального давления кислорода, равного 1,3, %CNS/мин будет равен: $100/180=0,5(5)$.

Таблица кислородных лимитов. Нормальная работа.

PO2, ата	Время разовой экспозиции, мин.	%CNS/мин	Время суточной экспозиции, мин.
1,6	45	2,22	150
1,5	120	0,83	180
1,4	150	0,67	180
1,3	180	0,56	210
1,2	210	0,48	240
1,1	240	0,42	270
1,0	300	0,33	300
0,9	360	0,28	360
0,8	450	0,22	450
0,7	570	0,18	570
0,6	720	0,14	720

Расчёт значения CNS: $CNS={\frac {Tdive\times 100\%}{TmaxO_{2}}}$ , где

• Tdive — время погружения при выбранном парциальном давлении кислорода, мин,
• TmaxO₂ — время разовой экспозиции при выбранном парциальном давлении кислорода, мин.
• Максимальным рекомендованным парциальным давлением для кислорода является Р_О2 в 1,6 ата.
• Рекомендованным парциальным давлением для кислорода является Р_О2 в 1,45 ата, при этом, если погружение проводится в сложных условиях (холодная вода, течение, интенсивная работа), то рекомендуется уменьшать парциальное давление кислорода в смеси на 0,05 ата за каждое из осложняющих условий.
• Настоятельно не рекомендуется превышать значение CNS в 80 %, как разовое, так и по сумме во всех погружениях серии.
• Каждые 90 минут пребывания на поверхности насыщение организма кислородом уменьшается вдвое.
• Через 24 часа после начала первого погружения считается, что весь избыточный кислород выведен из организма и можно начинать использование нитрокса «с чистого листа».

Следующая таблица показывает возможность использования найтрокса в исключительных ситуациях спасения или самоспасения в случае отказа оборудования.

Таблица кислородных лимитов. Исключительная ситуация.

PO2, ата	Время экспозиции, мин
2,0	30
1,9	45
1,8	60
1,7	75
1,6	120
1,5	150
1,4	180
1,3	240

Важные замечания по использованию газовых смесей

Стандартная наклейка, используемая на баллонах, содержащих нитрокс

• Все баллоны с нитроксом должны быть очищены и промаркированы в соответствии с существующими промышленными стандартами.
• Чтобы убедиться в безопасности погружения, водолаз должен лично проверить газоанализатором смесь, которую он собирается использовать, или должен наблюдать за анализом профессионального техника. Перед тем, как взять баллон, необходимо проверить его!
• Ярлыки, показывающие процентное содержание кислорода, дату проверки, максимальную рабочую глубину для смеси, должны быть прикреплены к каждому баллону с нитроксом.

Глубины применения нитроксов

Глубины, на которых возможно применять нитроксы, ограничены следующими значениями: рекомендованная глубина — 40 м, 29 % кислорода ($PO_{2}=1,45$ ата и $PN_{2}=3,6$ ата), EAD = 36 м; допустимая глубина — 51 м, 26 % кислорода ($PO_{2}=1,6$ ата и $PN_{2}=4,5$ ата), EAD = 47 м.

Проверка содержания кислорода в смеси при помощи газоанализатора

Кислородный анализатор

После включения газоанализатора необходимо откалибровать его, для чего обеспечить подачу воздуха к сенсору потоком 1 л/мин, например, от баллона со сжатым воздухом. После продувки в течение 1 минуты установить на приборе значение 20,9 %. Теперь можно приступать к проверке содержания кислорода в смеси. Для анализа смеси нужно обеспечить её подачу к сенсору потоком 1 л/мин в течение 30 секунд.

Пример расчёта серии бездекомпрессионных погружений на нитроксе

Условия:

• До первого погружения в серии считать, что организм полностью рассыщен от избыточного азота и кислорода
• Совершается погружение на глубину 40 метров с временем экспозиции 10 минут. Смесь — EAN32
• Поверхностный интервал после первого погружения — 80 минут.
• Совершается погружение на глубину 30 метров с временем экспозиции 20 минут. Смесь — EAN36
• Поверхностный интервал после второго погружения — 120 минут.
• Совершается погружение на глубину 25 метров с временем экспозиции 25 минут. Смесь — EAN40

Задача:

• определить группу по насыщению азотом тканей тела после крайнего погружения в серии.
• определить оставшийся лимит по кислороду

Решение:

Для решения используются таблицы эквивалентных воздушных глубин, кислородных лимитов и декомпрессионные таблицы NAUI для воздуха.

• Исходные данные:
  • Группа насыщения азотом — A
  • %CNS (насыщение кислородом) — 0 %
• Первое погружение:
  • Глубина — 40 метров.
  • Время погружения — 10 минут.
  • Эквивалентная глубина для погружения на EAN32 — 33 м.
  • После подъёма на поверхность группа насыщения азотом будет «D».
  • Парциальное давление кислорода в смеси EAN32 на глубине 40 метров — 1,6 ата
  • За время погружения насыщение кислородом составило: 10 минут × 2,22 %CNS/мин = 22,2 %
• После первого поверхностного интервала (80 минут) группа насыщения станет «C», рассыщение от избыточного кислорода не произошло.
• Второе погружение:
  • Глубина — 30 метров.
  • Эквивалентная глубина для погружения на EAN36 — 22 м.
  • Время погружения — 20 минут.
  • После подъёма на поверхность группа насыщения азотом будет «H».
  • Парциальное давление кислорода в смеси EAN36 на глубине 30 метров — 1,44 ата
  • За время погружения насыщение кислородом составило: 20 минут × 0,83 %CNS/мин + 22,2 % = 38,8 %
• После второго поверхностного интервала (120 минут) группа насыщения станет «E».
• CNS уменьшится вдвое (прошёл один 90-минутный интервал) CNS = 38,8/2 = 19,4 %
• Третье погружение:
  • Глубина — 25 метров.
  • Эквивалентная глубина для погружения на EAN40 — 17 м.
  • Время погружения — 25 минут.
  • После подъёма на поверхность группа насыщения азотом будет «I».
  • Парциальное давление кислорода в смеси EAN40 на глубине 25 метров — 1,4 ата
  • За время погружения насыщение кислородом составило: 25 минут × 0,67 %CNS/мин + 19,4 % = 16,75 % + 19,4 % = 36,15 %

Ответ:

• Группа насыщения по азоту после третьего погружения — «I»
• Процент насыщения кислородом после третьего погружения — 36,15 %

Ссылки

• Окстокс: если вы ныряете на нитроксе, вы должны знать о кислородном отравлении. (англ.)
• Калькулятор для расчёта нитроксных смесей