飽和艙內溫濕度對潛水員的影響及控制措施探討

付國舉，廖昌波，馮 磊，張 民，陳海庭，于國龍

飽和艙是飽和潛水過程中潛水員生活、休息和進行巡潛作業準備的場所，艙內環境的各種參數與潛水員身體健康和工作密切相關，如壓力、混合氣體成分、艙內溫度、濕度以及噪聲等。其中，溫度和濕度直接影響潛水員的健康和作業能力，保持艙內適宜的溫度和濕度是飽和潛水環境控制操作的重要內容。

1 飽和艙內溫度、濕度環境對潛水員的影響

根據飽和潛水使用的氣體不同，艙內的適宜溫度、濕度范圍也有所不同。如氮氧飽和潛水的艙內適宜溫度為20～26℃，氦氧飽和潛水艙內適宜溫度則為30～32℃。濕度一般均要求控制在50% ～70%較為適宜［1］，超過這一范圍，處于氦氧環境中，潛水員的不適感更強。艙內溫度、濕度對潛水員的影響主要集中在以下幾個方面。

1.1 對潛水員體感的影響增強 在高氣壓環境中，熱傳導和對流增強，熱蒸發減弱，加之飽和艙內潛水員一般穿著較少，體表與環境直接接觸，對環境溫度、濕度變化的敏感程度顯著增強，從而極易引發身體對超出舒適度范圍的溫度、濕度的不適感。如果艙內溫度長時間偏高或偏低，機體為對抗環境不適而加劇體能消耗，如不能及時得到緩解即會引發身體病理性反應。在氦氧飽和潛水過程中，當環境溫度下降時，呼吸氦氧混合氣時氧的消耗量比呼吸空氣增大，機體對熱散失的反應加劇。同時，由于氦氣的導熱系數是空氣的6.18倍，人體適宜溫度范圍明顯變窄，使得潛水員對冷、熱和潮濕的感覺更加敏感［2］。

1.2 潛水員易發皮膚、外耳道及呼吸道感染 在飽和艙內密閉不見陽光的環境中，潛水員體感舒適的溫度、濕度下特別適宜細菌等微生物的生長。如2010年海軍醫學研究所進行的模擬480 m氦氧飽和潛水實驗中，潛水員進艙第2天艙內微生物即超過污染限度，第3天達到生長濃度高峰，隨后維持較高的濃度波動生長，超過國家適居標準的3.9～8.4倍［3］。在這樣的環境條件下，潛水員皮膚、呼吸道黏膜和外耳道感染率增高，通常是細菌和霉菌的混合感染，對潛水員健康造成較大影響［4］。進行大深度、長時間的飽和潛水時，應將濕度控制在舒適范圍的下限，并盡量保持潛水員皮膚及易感染部位的干燥。

1.3 對潛水員巡潛作業造成直接影響 進行巡潛作業時，潛水員頻繁著裝、卸裝，身體直接暴露在艙內，體表熱傳導加快。如果過渡艙內溫度偏低，體表散熱過快，易導致潛水員輕度感冒發生，引發咽鼓管不通或鼻塞，造成無法進行巡潛作業。如果艙內溫度偏高，潛水員著裝時容易出汗或體表溫度升高，直接進入水中后，體表溫差大，易引起潛水員水下寒戰、發抖等，影響水下作業能力和身體健康。有時寒戰和發抖會導致潛水員呼吸頻率和吸氣幅度急劇變化，影響潛水裝具使用安全，引發潛水事故。

2 國內外部分飽和潛水艙內溫度、濕度控制及對潛水員的影響比較

世界各國在開展飽和潛水過程中都非常重視飽和艙內溫度、濕度指標的控制，特別是飽和潛水發展初期，大多采用水下加壓艙，水下環境對艙內溫、濕度影響更加明顯，對控制的措施及其有效性要求也就更高。國內外幾次大型飽和潛水中飽和艙內溫度、濕度情況見表1［5］。

表1 國內外部分飽和潛水艙內溫度、濕度情況

上述飽和潛水活動中，海底實驗室Ⅱ號、泰克蒂脫Ⅰ號和勘察一號200 m實驗艙內溫度、濕度控制較好，未對潛水員造成不利影響。勘察一號200 m實驗高壓停留過程中，雖然艙內細菌落總數比進艙前平均高出2520株/m2，但由于溫度、濕度控制較好，加之潛水員未進行水下巡潛，潛水員未出現皮膚感染等情況。但大陸架Ⅱ號實驗中，居住艙分上、下2個艙，下艙的溫度平均為33～34℃，高于正常要求，2個艙的濕度均接近100%。整個過程中，潛水員痱子、癤子、濕疹、化膿性皮炎、彌散性外耳道炎癥的發病率超過90%，對潛水員身體健康造成了較大影響［5］。

模擬65 m氦氧飽和潛水實驗在飽和深度下居住停留24 h的溫度變化曲線見圖1。從居住艙內溫度變化曲線可以看出，艙內最高溫度雖然能夠達到實驗要求，但達標時間點較少，大部分時間內均低于舒適溫度的范圍。根據潛水員反映要求，夜間每人加蓋2條毛巾被以增加保暖，但由于艙內濕度超過83%，毛巾被潮氣較重，潛水員睡眠質量仍然受到了影響。巡潛過程中，潛水員也反映了過渡艙溫度較低引起的不適，由于巡潛時間較短和巡潛次數較少，未對潛水員身體健康造成重大影響，但隨著時間持續，這種影響必然會加劇。

圖1 模擬65 m氦氧飽和潛水艙內24 h溫度變化曲線

3 飽和艙內溫度、濕度的有效控制

為保證潛水員在艙內正常生活和開展巡潛作業等工作，應根據飽和潛水醫學保障的要求，采取相應措施對飽和艙內溫、濕度環境進行有效控制，降低對潛水員的不利影響。

3.1 提高設備性能 飽和潛水系統環境控制機電設備的性能是決定飽和艙溫度、濕度控制效果的最重要因素。實踐證明，環控設備的性能應當在滿足飽和潛水系統極端工作環境和最大負荷要求的基礎上提高25%的冗余量。如配置除濕冷凝盤管時，必須能夠滿足艙內潛水員連續巡潛和熱水淋浴的情況下的濕度控制要求。而在環境溫度低于10℃時，由于管路熱損耗嚴重，只能按照最高水溫的75%決定熱交換器的流量和散熱面積。模擬65 m飽和潛水實驗過程中，飽和艙內溫度偏低的主要原因就在于熱交換器性能不能滿足要求。經過擴大熱交換器盤管內徑，改進排列方式，增加蒸發器散熱片數量等措施，提高了設備性能，控溫效果大大增強。后續兩個實驗階段中，艙內溫度始終處于適宜的范圍內。

3.2 綜合運用控溫除濕手段 飽和艙的溫度與濕度控制存在著非常密切的關聯。除濕大多是通過冷凝方式實現的，開啟除濕設備時一般也會相應使艙內溫度迅速下降，為保持艙內溫度的變化平穩，除濕操作一般應間斷進行，并同時提高溫控循環水的溫度以降低除濕對艙溫的影響。模擬65 m氦氧飽和潛水實驗中，潛水員淋浴后溫度、濕度同時大幅上升，盡管設備滿負荷運轉，但短時間內濕度降低不明顯，溫度控制也不穩定［6］，通過在實踐中積累操作經驗，最后一個階段中，艙內溫度和濕度都得到了有效控制。由于溫度對潛水員的影響更加明顯，因此，在溫度和濕度控制出現沖突時，一般應優先保證將溫度控制在要求范圍內。

3.3 正確選擇溫度、濕度控制設備的運轉時機 目前，飽和艙內溫度控制一般都采用冷熱水循環式艙溫調節裝置，需要提前啟動制冷機和水箱內電加熱器，溫度控制難度大，精確度較差［7］。冷凝除濕盤管靠近艙底，溫度、濕度調控產生效果都需要一個過程，實際工作中經常出現溫度、濕度調控滯后的情況，需要根據監控數據，估算設備運轉的提前量，合理選擇控制設備的運轉時機。這對環控設備操作人員的技術水平和工作經驗提出了很高的要求，需要根據設備性能在實踐中積累經驗。

3.4 合理安排潛水員的工作、生活 合理安排潛水員與艙內溫度、濕度變化關聯密切的活動，對于飽和艙內溫度、濕度的控制具有明顯的作用。一是要規范潛水員生活起居。潛水員洗浴、洗漱等用水量多的時段，艙內濕度會迅速升高，應在滿足生活需求的情況下盡量減少次數和用水時間，增加潛水員用水間隔時間，以利于艙內濕度的平穩控制。二是要提高巡潛效率。巡潛作業時，過渡艙與潛水鐘之間氣體流通會加快艙內熱量散失，潛水員出水后潛水服及裝具表面的水蒸發會增加艙內濕度。要通過縮短潛水員著、卸裝時間和合理調配巡潛人數等提高巡潛效率，降低對艙內溫度、濕度的影響。同時，進行巡潛時應當提高設備運轉荷載，避免溫度波動過大影響潛水員作業。三是根據潛水員的作息及時調整溫度、濕度控制時機。潛水員進行巡潛或艙內活動較多時，應根據實際情況加強溫度、濕度調控，以確保滿足艙內環境要求。而在夜間休息時，潛水員保暖較好，可適當降低艙溫優先滿足除濕要求，降低設備運轉負荷。

［1］ 陶恒沂.潛水醫學［M］.北京:高等教育出版社，2005:207.

［2］ 龔錦涵.潛水醫學［M］，北京:人民軍醫出版社，1985:459-462.

［3］ 陳雙紅，陳銳勇，肖存杰，等.模擬480 m氦氧飽和潛水實驗艙微生物污染監測及評價研究［J］.中華航海醫學與高氣壓醫學雜志，2012，19(2):73.

［4］ 楊德恭.科學技術潛水手冊［M］.北京:海洋出版社，1985:421-425.

［5］ 龔錦涵.現場飽和潛水實例介紹［J］.國外海軍軍事醫學，1977，13:60-71.

［6］ 馮磊，張民，張劍，等.模擬480 m氦氧飽和－493 m巡回潛水實驗研究的設備保障［J］.中華航海醫學與高氣壓醫學雜志，2011，18(6):329.

［7］ 俞海泉.醫用加壓系統［M］.北京:海洋出版社，1996:350.