Die Atmosphäre besteht normalerweise zu 20.93 % aus Sauerstoff. Der menschliche Körper ist von Natur aus angepasst, atmosphärischen Sauerstoff bei einem Druck von ungefähr 160 Torr auf Meereshöhe zu atmen. Bei diesem Druck ist Hämoglobin, das Molekül, das Sauerstoff zum Gewebe transportiert, zu etwa 98 % gesättigt. Höhere Sauerstoffdrücke verursachen eine kaum nennenswerte Erhöhung des Oxyhämoglobins, da seine Konzentration von Anfang an praktisch 100 % beträgt. Allerdings können erhebliche Mengen an unverbranntem Sauerstoff im Blutplasma physikalisch in Lösung gehen, wenn der Druck ansteigt. Glücklicherweise kann der Körper zumindest kurzfristig eine ziemlich breite Palette von Sauerstoffdrücken ohne nennenswerte Schäden tolerieren. Längerfristige Expositionen können zu Sauerstofftoxizitätsproblemen führen.
Wenn ein Job das Einatmen von Druckluft erfordert, wie beim Tauchen oder bei Caisson-Arbeiten, ist Sauerstoffmangel (Hypoxie) selten ein Problem, da der Körper mit steigendem absoluten Druck einer zunehmenden Menge an Sauerstoff ausgesetzt wird. Durch Verdoppeln des Drucks verdoppelt sich die Anzahl der pro Atemzug eingeatmeten Moleküle beim Atmen von Druckluft. Somit beträgt die eingeatmete Sauerstoffmenge tatsächlich 42 %. Mit anderen Worten, ein Arbeiter, der Luft bei einem absoluten Druck von 2 Atmosphären (ATA) oder 10 m unter dem Meer atmet, atmet eine Sauerstoffmenge ein, die der Atmung von 42 % Sauerstoff durch eine Maske an der Oberfläche entspricht.
Sauerstofftoxizität
An der Erdoberfläche kann der Mensch 100 bis 24 Stunden lang gefahrlos 36 % Sauerstoff atmen. Danach kommt es zur pulmonalen Sauerstofftoxizität (Lorrain-Smith-Effekt). Die Symptome der Lungentoxizität bestehen aus substernalem Brustschmerz; trockener, unproduktiver Husten; ein Abfall der Vitalkapazität; Verlust der Tensidproduktion. Ein Zustand, bekannt als fleckige Atelektase ist bei der Röntgenuntersuchung zu sehen, und bei fortgesetzter Exposition entwickeln sich Mikroblutungen und schließlich die Bildung einer permanenten Fibrose in der Lunge. Alle Stadien der Sauerstofftoxizität durch den Zustand der Mikroblutung sind reversibel, aber sobald die Fibrose einsetzt, wird der Vernarbungsprozess irreversibel. Wenn 100 % Sauerstoff bei 2 ATA (ein Druck von 10 m Meerwasser) eingeatmet wird, werden die frühen Symptome der Sauerstoffvergiftung nach etwa sechs Stunden sichtbar. Es sollte beachtet werden, dass das Einfügen von kurzen fünfminütigen Atempausen alle 20 bis 25 Minuten die Zeitdauer verdoppeln kann, die erforderlich ist, bis Symptome einer Sauerstoffvergiftung auftreten.
Sauerstoff kann bei Drücken unter 0.6 ATA ohne nachteilige Auswirkungen eingeatmet werden. Beispielsweise kann ein Arbeiter zwei Wochen lang ununterbrochen 0.6 Atmosphären Sauerstoff vertragen, ohne dass es zu einem Verlust der Vitalkapazität kommt. Die Messung der Vitalkapazität scheint der empfindlichste Indikator für eine frühe Sauerstofftoxizität zu sein. Taucher, die in großen Tiefen arbeiten, können Gasgemische einatmen, die bis zu 0.6 Atmosphären Sauerstoff enthalten, wobei der Rest des Atemmediums aus Helium und/oder Stickstoff besteht. Sechs Zehntel einer Atmosphäre entsprechen dem Atmen von 60 % Sauerstoff bei 1 ATA oder auf Meereshöhe.
Bei Drücken über 2 ATA wird die pulmonale Sauerstofftoxizität nicht länger zum Hauptanliegen, da Sauerstoff als Folge der zerebralen Sauerstofftoxizität Krampfanfälle verursachen kann. Neurotoxizität wurde erstmals 1878 von Paul Bert beschrieben und ist als Paul-Bert-Effekt bekannt. Wenn eine Person viel länger als drei Stunden ununterbrochen 100 % Sauerstoff bei einem Druck von 3 ATA einatmet, wird sie sehr wahrscheinlich a erleiden großartig mal Krampfanfall. Trotz über 50 Jahren aktiver Forschung zum Mechanismus der Sauerstofftoxizität von Gehirn und Lunge ist diese Reaktion immer noch nicht vollständig verstanden. Es ist jedoch bekannt, dass bestimmte Faktoren die Toxizität verstärken und die Krampfschwelle senken. Bewegung, CO2-Retention, Einnahme von Steroiden, Vorhandensein von Fieber, Schüttelfrost, Einnahme von Amphetaminen, Hyperthyreose und Angst können eine Sauerstofftoleranzwirkung haben. Ein Versuchsobjekt, das ruhig in einer Trockenkammer unter Druck liegt, hat eine viel größere Toleranz als beispielsweise ein Taucher, der aktiv in kaltem Wasser unter einem feindlichen Schiff arbeitet. Ein Militärtaucher kann unter Kälte, harter Anstrengung, wahrscheinlicher CO2-Ansammlung bei Verwendung einer Sauerstoffanlage mit geschlossenem Kreislauf und Angst leiden und innerhalb von 10 bis 15 Minuten einen Anfall erleiden, wenn er in einer Tiefe von nur 12 m arbeitet, während ein Patient ruhig liegt in trockener Kammer ohne große Fressgefahr 90 Minuten bei einem Druck von 20 m problemlos vertragen. Sporttaucher können kurzzeitig bis zu 1.6 Minuten lang einem Sauerstoffpartialdruck von bis zu 30 ATA ausgesetzt werden, was dem Einatmen von 100 % Sauerstoff in einer Tiefe von 6 m entspricht. Es ist wichtig zu beachten, dass niemand 100 % Sauerstoff bei einem Druck von mehr als 3 ATA oder länger als 90 Minuten bei diesem Druck ausgesetzt werden sollte, selbst wenn eine Person ruhig liegt.
Es gibt beträchtliche individuelle Schwankungen in der Anfälligkeit für Anfälle zwischen Individuen und überraschenderweise auch innerhalb derselben Person von Tag zu Tag. Aus diesem Grund sind „Sauerstoff-Toleranz“-Tests im Grunde bedeutungslos. Die Gabe von anfallsunterdrückenden Medikamenten wie Phenobarbital oder Phenytoin verhindert Sauerstoffanfälle, trägt aber nicht dazu bei, dauerhafte Hirn- oder Rückenmarksschäden zu lindern, wenn Druck- oder Zeitlimits überschritten werden.
Kohlenmonoxid
Kohlenmonoxid kann eine ernsthafte Verunreinigung der Atemluft von Tauchern oder Caisson-Arbeitern sein. Die häufigsten Quellen sind Verbrennungsmotoren, die verwendet werden, um Kompressoren anzutreiben, oder andere Betriebsmaschinen in der Nähe der Kompressoren. Es sollte darauf geachtet werden, dass die Lufteinlässe des Kompressors frei von jeglichen Quellen von Motorabgasen sind. Dieselmotoren produzieren normalerweise wenig Kohlenmonoxid, aber große Mengen an Stickoxiden, die eine ernsthafte Lungenvergiftung hervorrufen können. In den Vereinigten Staaten beträgt der aktuelle Bundesstandard für Kohlenmonoxidwerte in der eingeatmeten Luft 35 Teile pro Million (ppm) für einen 8-Stunden-Arbeitstag. Beispielsweise würden an der Oberfläche selbst 50 ppm keinen nachweisbaren Schaden verursachen, aber in 50 m Tiefe würden sie komprimiert und die Wirkung von 300 ppm erzeugen. Diese Konzentration kann im Laufe der Zeit einen Gehalt von bis zu 40 % Carboxyhämoglobin erzeugen. Die tatsächlich analysierten Teile pro Million müssen mit der Anzahl der Atmosphären multipliziert werden, mit denen sie an den Arbeiter geliefert werden.
Taucher und Druckluftarbeiter sollten sich der frühen Symptome einer Kohlenmonoxidvergiftung bewusst sein, zu denen Kopfschmerzen, Übelkeit, Schwindel und Schwäche gehören. Es ist wichtig sicherzustellen, dass der Kompressoreinlass immer in Windrichtung vom Auspuffrohr des Kompressormotors angeordnet ist. Diese Beziehung muss ständig überprüft werden, wenn sich der Wind ändert oder sich die Schiffsposition ändert.
Viele Jahre lang wurde allgemein angenommen, dass sich Kohlenmonoxid mit dem körpereigenen Hämoglobin verbinden würde, um Carboxyhämoglobin zu produzieren, was seine tödliche Wirkung hervorruft, indem es den Sauerstofftransport zu den Geweben blockiert. Neuere Arbeiten zeigen, dass dieser Effekt zwar eine Gewebehypoxie verursacht, aber an sich nicht tödlich ist. Die schwerwiegendsten Schäden treten auf zellulärer Ebene aufgrund der direkten Toxizität des Kohlenmonoxidmoleküls auf. Die Lipidperoxidation von Zellmembranen, die nur durch hyperbare Sauerstoffbehandlung beendet werden kann, scheint die Hauptursache für Tod und Langzeitfolgen zu sein.
Kohlendioxid
Kohlendioxid ist ein normales Stoffwechselprodukt und wird durch die normale Atmung aus der Lunge ausgeschieden. Verschiedene Arten von Atemgeräten können jedoch seine Ausscheidung beeinträchtigen oder dazu führen, dass sich in der Atemluft des Tauchers hohe Konzentrationen aufbauen.
Aus praktischer Sicht kann Kohlendioxid auf drei Arten schädliche Wirkungen auf den Körper ausüben. Erstens kann es in sehr hohen Konzentrationen (über 3%) zu Fehleinschätzungen führen, die zunächst zu einer unangemessenen Euphorie führen können, gefolgt von Depressionen, wenn die Exposition verlängert wird. Dies kann natürlich schwerwiegende Folgen für einen Taucher unter Wasser haben, der sein gutes Urteilsvermögen bewahren möchte, um sicher zu bleiben. Wenn die Konzentration ansteigt, führt CO2 schließlich zu Bewusstlosigkeit, wenn die Werte weit über 8 % steigen. Eine zweite Wirkung von Kohlendioxid ist die Verschlimmerung oder Verschlimmerung der Stickstoffnarkose (siehe unten). Bei Partialdrücken über 40 mm Hg beginnt Kohlendioxid diese Wirkung zu haben (Bennett und Elliot 1993). Bei hohen PO2-Werten, wie sie beim Tauchen auftreten, wird der Atemantrieb aufgrund des hohen CO2-Gehalts gedämpft, und es ist unter bestimmten Bedingungen möglich, dass Taucher, die dazu neigen, CO2 zurückzuhalten, ihren Kohlendioxidgehalt so weit erhöhen, dass sie bewusstlos werden. Das letzte Problem mit Kohlendioxid unter Druck besteht darin, dass, wenn das Subjekt 100 % Sauerstoff bei Drücken von mehr als 2 ATA einatmet, das Risiko für Krampfanfälle stark erhöht wird, wenn der Kohlendioxidgehalt steigt. U-Boot-Besatzungen haben das zweimonatige Einatmen von 1.5 % CO2 problemlos toleriert, ohne dass es zu funktionellen Beeinträchtigungen kam, eine Konzentration, die das Dreißigfache der normalen Konzentration in atmosphärischer Luft ist. 0.5 ppm oder das Zehnfache des in normaler Frischluft gefundenen Werts gelten im Sinne der Industriegrenzwerte als sicher. Aber selbst 2 % CO100, das zu einer Mischung aus XNUMX % Sauerstoff hinzugefügt wird, prädisponiert eine Person für Krampfanfälle, wenn mit erhöhtem Druck geatmet wird.
Stickstoff
Stickstoff ist im Hinblick auf den normalen menschlichen Stoffwechsel ein inertes Gas. Es geht keinerlei chemische Verbindung mit Verbindungen oder Chemikalien im Körper ein. Es ist jedoch für eine schwere Beeinträchtigung der geistigen Funktion eines Tauchers verantwortlich, wenn es unter hohem Druck geatmet wird.
Stickstoff verhält sich wie ein aliphatisches Anästhetikum, wenn der atmosphärische Druck zunimmt, was dazu führt, dass auch die Stickstoffkonzentration zunimmt. Stickstoff passt gut in die Meyer-Overton-Hypothese, die besagt, dass jedes aliphatische Anästhetikum eine anästhetische Potenz in direktem Verhältnis zu seinem Öl-Wasser-Löslichkeitsverhältnis zeigt. Stickstoff, der in Fett fünfmal besser löslich ist als in Wasser, erzeugt genau im vorhergesagten Verhältnis eine anästhetische Wirkung.
In der Praxis kann mit Pressluft bis zu einer Tiefe von 50 m getaucht werden, wobei sich die Wirkung der Stickstoffnarkose erst zwischen 30 und 50 m bemerkbar macht. Die meisten Taucher können jedoch innerhalb dieser Parameter angemessen funktionieren. In Tiefen über 50 m werden üblicherweise Helium/Sauerstoff-Gemische verwendet, um die Auswirkungen einer Stickstoffnarkose zu vermeiden. Lufttauchen wurde bis in Tiefen von etwas über 90 m durchgeführt, aber bei diesen extremen Drücken waren die Taucher kaum in der Lage zu funktionieren und konnten sich kaum daran erinnern, zu welchen Aufgaben sie hinabgeschickt worden waren. Wie bereits erwähnt, verschlechtert jede überschüssige CO2-Ansammlung die Wirkung von Stickstoff weiter. Da die Atmungsmechanik durch die Gasdichte bei hohen Drücken beeinflusst wird, kommt es aufgrund von Änderungen der laminaren Strömung in den Bronchiolen und der Verringerung des Atemantriebs zu einem automatischen CO2-Aufbau in der Lunge. Daher kann das Lufttauchen tiefer als 50 m extrem gefährlich sein.
Stickstoff entfaltet seine Wirkung durch seine einfache physische Präsenz, gelöst in neuralem Gewebe. Es bewirkt eine leichte Schwellung der neuronalen Zellmembran, die sie durchlässiger für Natrium- und Kaliumionen macht. Es wird angenommen, dass eine Störung des normalen Depolarisations-/Repolarisationsprozesses für die klinischen Symptome einer Stickstoffnarkose verantwortlich ist.
Dekompression
Dekompressionstabellen
Eine Dekompressionstabelle legt den Zeitplan, basierend auf Tiefe und Zeit der Exposition, für die Dekompression einer Person fest, die hyperbaren Bedingungen ausgesetzt war. Über Dekompressionsverfahren lassen sich einige allgemeine Aussagen treffen. Kein Dekompressionstisch kann garantiert werden, um eine Dekompressionskrankheit (DCI) für alle zu vermeiden, und tatsächlich wurden, wie unten beschrieben, viele Probleme mit einigen derzeit verwendeten Tabellen festgestellt. Es muss daran erinnert werden, dass bei jeder normalen Dekompression Blasen entstehen, egal wie langsam. Obwohl gesagt werden kann, dass je länger die Dekompression dauert, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit von DCI, aus diesem Grund wird DCI im Extremfall der geringsten Wahrscheinlichkeit zu einem im Wesentlichen zufälligen Ereignis.
Gewöhnung
Gewöhnung oder Akklimatisierung tritt bei Tauchern und Druckluftarbeitern auf und macht sie nach wiederholter Exposition weniger anfällig für DCI. Die Akklimatisierung kann nach etwa einer Woche täglicher Exposition erreicht werden, geht aber nach einer Abwesenheit von der Arbeit zwischen 5 Tagen und einer Woche oder durch einen plötzlichen Druckanstieg verloren. Leider haben sich Bauunternehmen auf Akklimatisierung verlassen, um mit den als völlig unzureichend angesehenen Dekompressionstabellen arbeiten zu können. Um den Nutzen der Akklimatisierung zu maximieren, werden neue Arbeiter oft mitten in der Schicht eingestellt, damit sie sich daran gewöhnen können, ohne DCI zu bekommen. Beispielsweise verwendet die vorliegende japanische Tabelle 1 für Druckluftarbeiter die geteilte Schicht, mit einer morgendlichen und nachmittäglichen Exposition gegenüber Druckluft mit einem Oberflächenintervall von einer Stunde zwischen den Expositionen. Die Dekompression bei der ersten Exposition beträgt etwa 30 % der von der US Navy geforderten und die Dekompression bei der zweiten Exposition beträgt nur 4 % der von der Navy geforderten. Dennoch macht die Gewöhnung diese Abweichung von der physiologischen Dekompression möglich. Arbeiter mit sogar normaler Anfälligkeit für Dekompressionskrankheiten wählen sich selbst aus der Druckluftarbeit aus.
Der Mechanismus der Gewöhnung oder Akklimatisierung ist nicht verstanden. Aber auch wenn der Arbeiter keine Schmerzen hat, können Gehirn, Knochen oder Gewebe geschädigt werden. Auf MRT-Aufnahmen der Gehirne von Druckluftarbeitern sind bis zu viermal so viele Veränderungen sichtbar wie bei untersuchten gleichaltrigen Kontrollen (Fueredi, Czarnecki und Kindwall 1991). Diese spiegeln wahrscheinlich lakunäre Infarkte wider.
Dekompression tauchen
Die meisten modernen Dekompressionspläne für Taucher und Senkkastenarbeiter basieren auf mathematischen Modellen, die denen ähneln, die ursprünglich von JS Haldane im Jahr 1908 entwickelt wurden, als er einige empirische Beobachtungen zu zulässigen Dekompressionsparametern machte. Haldane beobachtete, dass eine Druckreduzierung um die Hälfte bei Ziegen toleriert werden konnte, ohne Symptome hervorzurufen. Unter Verwendung dieses Ausgangspunkts stellte er sich dann aus mathematischen Gründen fünf verschiedene Gewebe im Körper vor, die Stickstoff mit unterschiedlichen Raten laden und entladen, basierend auf der klassischen Halbzeitgleichung. Seine gestuften Dekompressionstabellen wurden dann entworfen, um zu vermeiden, dass ein Verhältnis von 2: 1 in einem der Gewebe überschritten wird. Im Laufe der Jahre wurde Haldanes Modell empirisch modifiziert, um es an das anzupassen, was Taucher tolerierten. Allerdings sind alle mathematischen Modelle für das Laden und Entfernen von Gasen fehlerhaft, da es keine Dekompressionstabellen gibt, die mit zunehmender Zeit und Tiefe so sicher bleiben oder sicherer werden.
Die wahrscheinlich zuverlässigsten Dekompressionstabellen, die derzeit für das Lufttauchen verfügbar sind, sind die der kanadischen Marine, die als DCIEM-Tabellen (Defence and Civil Institute of Environmental Medicine) bekannt sind. Diese Tabellen wurden gründlich von nicht gewöhnten Tauchern unter einer Vielzahl von Bedingungen getestet und ergeben eine sehr geringe Rate an Dekompressionskrankheiten. Andere Dekompressionspläne, die in der Praxis gut getestet wurden, sind die French National Standards, die ursprünglich von Comex, dem französischen Tauchunternehmen, entwickelt wurden.
Die Luftdekompressionstabellen der US Navy sind unzuverlässig, insbesondere wenn sie an ihre Grenzen stoßen. In der Praxis dekomprimieren Master Divers der US Navy routinemäßig für eine Tiefe von 3 m (10 ft) tiefer und/oder ein Expositionszeitsegment länger als für den eigentlichen Tauchgang erforderlich, um Probleme zu vermeiden. Die Luftdekompressionstabellen für außergewöhnliche Belastungen sind besonders unzuverlässig, da sie bei 17 % bis 33 % aller Testtauchgänge zu Dekompressionskrankheiten geführt haben. Im Allgemeinen sind die Dekompressionsstopps der US Navy wahrscheinlich zu flach.
Tunnelbau und Caisson-Dekompression
Keine der derzeit weit verbreiteten Luftdekompressionstabellen, die während der Dekompression Luftatmung fordern, scheint für Tunnelarbeiter sicher zu sein. In den Vereinigten Staaten haben die aktuellen bundesstaatlichen Dekompressionspläne (US Bureau of Labor Statuties 1971), die von der Occupational Safety and Health Administration (OSHA) durchgesetzt werden, gezeigt, dass sie bei einem oder mehreren Arbeitern an 42 % der Arbeitstage DCI erzeugen bei Drücken zwischen 1.29 und 2.11 bar eingesetzt. Bei Drücken über 2.45 bar führten sie nachweislich zu 33 % zu einer aseptischen Nekrose des Knochens (dysbarische Osteonekrose). Auch die britischen Blackpool Tables sind fehlerhaft. Während des Baus der U-Bahn in Hongkong klagten 83 % der Arbeiter, die diese Tische benutzten, über DCI-Symptome. Es wurde auch gezeigt, dass sie bei relativ geringem Druck eine Inzidenz von dysbarischer Osteonekrose von bis zu 8 % hervorrufen.
Die von Faesecke 1992 entwickelten neuen deutschen Sauerstoff-Dekompressionstabellen wurden mit gutem Erfolg in einem Tunnel unter dem Nord-Ostsee-Kanal eingesetzt. Auch die neuen französischen Sauerstofftabellen scheinen bei der Inspektion hervorragend zu sein, wurden aber noch nicht bei einem großen Projekt eingesetzt.
Unter Verwendung eines Computers, der 15 Jahre lang Daten von erfolgreichen und erfolglosen kommerziellen Tauchgängen untersuchte, entwickelten Kindwall und Edel 1983 Dekompressionstabellen für Druckluftbehälter für das US National Institute for Occupational Safety and Health (Kindwall, Edel und Melton 1983) unter Verwendung eines empirischen Ansatzes wodurch die meisten Fallstricke der mathematischen Modellierung vermieden wurden. Die Modellierung wurde nur verwendet, um zwischen realen Datenpunkten zu interpolieren. Die Forschung, auf der diese Tabellen basierten, ergab, dass beim Atmen von Luft während der Dekompression der Zeitplan in den Tabellen kein DCI erzeugte. Die verwendeten Zeiten waren jedoch unerschwinglich lang und daher für die Bauindustrie unpraktisch. Als eine Sauerstoffvariante der Tabelle berechnet wurde, wurde jedoch festgestellt, dass die Dekompressionszeit auf Zeiten verkürzt werden konnte, die ähnlich oder sogar kürzer als die oben zitierten aktuellen OSHA-erzwungenen Luftdekompressionstabellen waren. Diese neuen Tabellen wurden anschließend von nicht daran gewöhnten Probanden unterschiedlichen Alters bei Drücken im Bereich von 0.95 bar bis 3.13 bar in Schritten von 0.13 bar getestet. Während der Exposition wurden durchschnittliche Belastungsniveaus durch Gewichtheben und Gehen auf dem Laufband simuliert. Die Expositionszeiten waren so lang wie möglich, entsprechend der kombinierten Arbeitszeit und Dekompressionszeit, die in einen achtstündigen Arbeitstag passen. Dies sind die einzigen Zeitpläne, die in der Praxis für Schichtarbeit verwendet werden. Während dieser Tests wurde kein DCI gemeldet, und Knochenscan und Röntgenbild zeigten keine dysbarische Osteonekrose. Bis heute sind dies die einzigen laborgeprüften Dekompressionspläne für Druckluftarbeiter.
Dekompression des Druckkammerpersonals
Die Luftdekompressionspläne der US Navy wurden entwickelt, um eine DCI-Inzidenz von weniger als 5% zu erreichen. Dies ist für das operative Tauchen zufriedenstellend, aber viel zu hoch, um für Überdruckarbeiter, die in klinischen Umgebungen arbeiten, akzeptabel zu sein. Dekompressionspläne für Überdruckkammerbegleiter können auf Marine-Luftdekompressionsplänen basieren, aber da Expositionen so häufig sind und daher normalerweise an den Grenzen der Tabelle liegen, müssen sie großzügig verlängert werden und Sauerstoff sollte die Druckluftatmung während der Dekompression ersetzen. Als vorsichtige Maßnahme wird empfohlen, einen zweiminütigen Stopp einzulegen, während Sie Sauerstoff einatmen, mindestens drei Meter tiefer als es der gewählte Dekompressionsplan erfordert. Während die US-Marine zum Beispiel einen dreiminütigen Dekompressionsstopp bei drei Metern, Atemluft, nach einer 101-minütigen Exposition bei 2.5 ATA verlangt, wäre ein akzeptabler Dekompressionsplan für einen Überdruckkammer-Begleiter, der sich der gleichen Exposition unterzieht, ein zweiminütiger Stopp bei 6 m Atemsauerstoff, gefolgt von zehn Minuten bei 3 m Atemsauerstoff. Wenn diese wie oben modifizierten Zeitpläne in der Praxis verwendet werden, ist DCI bei einem Innendienstmitarbeiter eine extreme Seltenheit (Kindwall 1994a).
Neben der Bereitstellung eines fünffach größeren „Sauerstofffensters“ für die Stickstoffelimination bietet die Sauerstoffatmung weitere Vorteile. Es wurde gezeigt, dass die Erhöhung des PO2 in venösem Blut die Blutschlammbildung verringert, die Klebrigkeit weißer Blutkörperchen verringert, das Phänomen des Nicht-Rückflusses verringert, rote Blutkörperchen flexibler beim Durchgang durch Kapillaren macht und der enormen Abnahme der Verformbarkeit und Filtrierbarkeit weißer Blutkörperchen entgegenwirkt Druckluft ausgesetzt waren.
Selbstverständlich müssen alle Arbeiter, die mit Sauerstoffdekompression arbeiten, gründlich geschult und über die Brandgefahr informiert werden. Die Umgebung der Dekompressionskammer muss frei von brennbaren Stoffen und Zündquellen gehalten werden, ein Überbord-Entleerungssystem muss verwendet werden, um ausgeatmeten Sauerstoff aus der Kammer zu leiten, und es müssen redundante Sauerstoffmonitore mit einem Alarm für hohen Sauerstoffgehalt vorhanden sein. Der Alarm sollte ertönen, wenn der Sauerstoffgehalt in der Kammeratmosphäre 23 % übersteigt.
Die Arbeit mit Druckluft oder die Behandlung klinischer Patienten unter Überdruckbedingungen kann manchmal eine Arbeit leisten oder eine Krankheitsremission bewirken, die andernfalls unmöglich wäre. Wenn die Regeln für die sichere Anwendung dieser Modalitäten eingehalten werden, müssen die Arbeiter keinem signifikanten Risiko für dysbare Verletzungen ausgesetzt sein.
Senkkastenarbeiten und Tunnelbau
In der Bauindustrie ist es von Zeit zu Zeit erforderlich, Erdreich auszuheben oder zu durchbohren, das entweder vollständig mit Wasser gesättigt ist, unterhalb des örtlichen Grundwasserspiegels liegt oder einem Verlauf folgt, der vollständig unter Wasser liegt, wie z. B. ein Fluss- oder Seeboden. Eine bewährte Methode zur Bewältigung dieser Situation bestand darin, den Arbeitsbereich mit Druckluft zu beaufschlagen, um Wasser aus dem Boden zu drücken und es ausreichend zu trocknen, damit es abgebaut werden kann. Dieses Prinzip wurde sowohl auf Caissons angewendet, die für den Bau von Brückenpfeilern als auch für den Tunnelbau in weichem Boden verwendet werden (Kindwall 1994b).
Caissons
Ein Caisson ist einfach eine große, umgedrehte Kiste, die nach den Abmessungen des Brückenfundaments hergestellt wird, das normalerweise in einem Trockendock gebaut und dann an Ort und Stelle geschwommen wird, wo es sorgfältig positioniert wird. Es wird dann geflutet und abgesenkt, bis es den Boden berührt, wonach es weiter nach unten getrieben wird, indem Gewicht hinzugefügt wird, während der Brückenpfeiler selbst gebaut wird. Der Zweck des Senkkastens besteht darin, ein Verfahren zum Schneiden durch weichen Boden bereitzustellen, um den Brückenpfeiler auf festem Fels oder einer guten geologischen, tragfähigen Schicht zu landen. Wenn alle Seiten des Senkkastens in den Schlamm eingebettet sind, wird das Innere des Senkkastens mit Druckluft beaufschlagt und Wasser wird herausgedrückt, wodurch ein Schlammboden zurückbleibt, der von Männern, die innerhalb des Senkkastens arbeiten, ausgehoben werden kann. Die Kanten des Senkkastens bestehen aus einem keilförmigen Schneidschuh aus Stahl, der weiter absinkt, wenn die Erde unter dem absteigenden Senkkasten entfernt wird und beim Bau des Brückenturms Gewicht von oben aufgebracht wird. Beim Erreichen des Grundgesteins wird die Arbeitskammer mit Beton verfüllt und bildet so die dauerhafte Basis für das Brückenfundament.
Caissons werden seit fast 150 Jahren verwendet und waren erfolgreich beim Bau von Fundamenten mit einer Tiefe von bis zu 31.4 m unter dem mittleren Hochwasser, wie am Brückenpfeiler Nr. 3 der Harbour Bridge in Auckland, Neuseeland, im Jahr 1958.
Die Konstruktion des Senkkastens sieht normalerweise einen Zugangsschacht für Arbeiter vor, die entweder über eine Leiter oder einen mechanischen Aufzug absteigen können, und einen separaten Schacht für Eimer zum Entfernen des Abraums. Die Schächte sind an beiden Enden mit hermetisch abgedichteten Luken versehen, die es ermöglichen, dass der Senkkastendruck gleich bleibt, während Arbeiter oder Material aus- oder eintreten. Die obere Luke des Mistschachts ist mit einer druckdichten Stopfbuchse versehen, durch die das Hubseil für den Mistkübel gleiten kann. Bevor die obere Klappe geöffnet wird, wird die untere Klappe geschlossen. Je nach Ausführung können aus Sicherheitsgründen Lukenverriegelungen erforderlich sein. Der Druck muss auf beiden Seiten jeder Luke gleich sein, bevor sie geöffnet werden kann. Da die Wände des Senkkastens im Allgemeinen aus Stahl oder Beton bestehen, gibt es wenig oder keine Leckage aus der Kammer, wenn sie unter Druck steht, außer unter den Rändern. Der Druck wird schrittweise auf einen Druck erhöht, der nur geringfügig höher ist als zum Ausgleich des Seedrucks an der Kante des Schneidschuhs erforderlich ist.
Menschen, die im Druckbehälter arbeiten, sind Druckluft ausgesetzt und können viele der gleichen physiologischen Probleme haben, mit denen Tiefseetaucher konfrontiert sind. Dazu gehören Dekompressionskrankheit, Barotrauma der Ohren, Nebenhöhlen und Lungen und bei unzureichenden Dekompressionsplänen das langfristige Risiko einer aseptischen Nekrose des Knochens (dysbare Osteonekrose).
Es ist wichtig, dass eine Belüftungsrate eingerichtet wird, um CO2 und Gase, die aus dem Dreckboden (insbesondere Methan) austreten, und jegliche Dämpfe, die beim Schweißen oder Schneiden in der Arbeitskammer entstehen können, abzutransportieren. Als Faustregel gilt, dass jedem Arbeiter im Caisson sechs Kubikmeter Freiluft pro Minute zur Verfügung stehen müssen. Es muss auch Luft berücksichtigt werden, die verloren geht, wenn die Schleuse und die Personenschleuse für den Durchgang von Personal und Material verwendet werden. Da das Wasser genau auf gleicher Höhe mit dem Schneidschuh nach unten gedrückt wird, ist Belüftung erforderlich, da der Überschuss unter den Rändern heraussprudelt. Eine zweite Luftversorgung mit der gleichen Kapazität wie die erste, mit einer unabhängigen Stromquelle, sollte für Notfälle im Falle eines Kompressor- oder Stromausfalls verfügbar sein. In vielen Bereichen ist dies gesetzlich vorgeschrieben.
Wenn der abzubauende Boden homogen ist und aus Sand besteht, können manchmal Blasrohre an die Oberfläche errichtet werden. Der Druck im Senkkasten wird dann den Sand aus der Arbeitskammer herausziehen, wenn sich das Ende des Blasrohrs in einem Sumpf befindet und der ausgegrabene Sand in den Sumpf geschaufelt wird. Treten grober Kies, Steine oder Geröll auf, müssen diese zerkleinert und mit herkömmlichen Kübeln abtransportiert werden.
Sollte der Senkkasten trotz des zusätzlichen Gewichts oben nicht sinken, kann es manchmal notwendig sein, die Arbeiter aus dem Senkkasten herauszuziehen und den Luftdruck in der Arbeitskammer zu verringern, damit der Senkkasten fallen kann. Innerhalb der Pfeilerstruktur, die die Luftschächte über dem Caisson umgibt, muss Beton eingebracht oder Wasser in die Brunnen eingelassen werden, um die Belastung der Membran an der Oberseite der Arbeitskammer zu verringern. Wenn Sie gerade mit dem Senkkastenbetrieb beginnen, sollten Sicherheitsbetten oder -stützen in der Arbeitskammer aufbewahrt werden, um zu verhindern, dass der Senkkasten plötzlich herunterfällt und die Arbeiter erdrückt. Praktische Überlegungen begrenzen die Tiefe, bis zu der luftgefüllte Caissons getrieben werden können, wenn Männer verwendet werden, um den Dreck von Hand abzubauen. Ein Überdruck von 3.4 kg/cm2 (3.4 bar oder 35 m Süßwasser) ist aufgrund von Dekompressionsüberlegungen für die Arbeiter ungefähr die maximal tolerierbare Grenze.
Die Japaner haben ein automatisiertes Senkkasten-Aushubsystem entwickelt, bei dem ein ferngesteuerter, hydraulisch angetriebener Tieflöffel, der alle Ecken des Senkkastens erreichen kann, zum Ausheben verwendet wird. Der Löffelbagger lässt unter Fernsehsteuerung von der Oberfläche aus den ausgegrabenen Dreck in Eimer fallen, die entfernt von dem Caisson hochgezogen werden. Mit diesem System kann der Caisson bis auf nahezu unbegrenzte Drücke heruntergefahren werden. Arbeiter müssen die Arbeitskammer nur betreten, um die Aushubmaschine zu reparieren oder große Hindernisse zu beseitigen oder abzureißen, die unter dem Schneidschuh des Senkkastens erscheinen und die nicht durch den ferngesteuerten Bagger entfernt werden können. In solchen Fällen treten die Arbeiter für kurze Zeit wie Taucher ein und können entweder Luft oder Mischgas mit höherem Druck atmen, um eine Stickstoffnarkose zu vermeiden.
Wenn Personen lange Schichten unter Druckluft bei Drücken von mehr als 0.8 kg/cm2 (0.8 bar) gearbeitet haben, müssen sie schrittweise dekomprimieren. Dies kann entweder durch Anbringen einer großen Dekompressionskammer an der Oberseite des Mannschafts in den Caisson oder, wenn die Platzanforderungen oben so groß sind, dass dies unmöglich ist, durch Anbringen von „Blisterschlössern“ am Mannschaft erreicht werden. Dies sind kleine Kammern, in denen jeweils nur wenige Arbeiter stehend Platz finden. Die vorläufige Dekompression erfolgt in diesen Blisterschlössern, wobei der Zeitaufwand relativ kurz ist. Dann dekomprimieren die Arbeiter mit beträchtlichem überschüssigem Gas, das in ihren Körpern verbleibt, schnell an die Oberfläche und begeben sich schnell zu einer Standard-Dekompressionskammer, die sich manchmal auf einem benachbarten Lastkahn befindet, wo sie für die anschließende langsame Dekompression wieder unter Druck gesetzt werden. Bei Druckluftarbeiten ist dieser Vorgang als „Dekantieren“ bekannt und war in England und anderswo ziemlich verbreitet, ist aber in den Vereinigten Staaten verboten. Ziel ist es, die Arbeiter innerhalb von fünf Minuten wieder unter Druck zu setzen, bevor die Blasen so groß werden, dass sie Symptome verursachen. Dies ist jedoch aufgrund der Schwierigkeiten, eine große Gruppe von Arbeitern von einer Kammer in eine andere zu bewegen, von Natur aus gefährlich. Wenn ein Arbeiter während der Druckbeaufschlagung Probleme hat, seine Ohren freizubekommen, ist die gesamte Schicht in Gefahr. Es gibt für Taucher ein viel sichereres Verfahren namens „Oberflächendekompression“, bei dem nur einer oder zwei gleichzeitig dekomprimiert werden. Trotz aller Vorsichtsmaßnahmen beim Projekt Auckland Harbour Bridge vergingen gelegentlich bis zu acht Minuten, bis die Brückenarbeiter wieder unter Druck gesetzt werden konnten.
Drucklufttunnelbau
Tunnel werden mit wachsender Bevölkerungszahl immer wichtiger, sowohl für die Abwasserentsorgung als auch für die ungehinderte Verkehrsader und den Schienenverkehr unter großen Ballungszentren. Oft müssen diese Tunnel durch weiches Gelände weit unterhalb des örtlichen Grundwasserspiegels aufgefahren werden. Unter Flüssen und Seen gibt es möglicherweise keine andere Möglichkeit, die Sicherheit der Arbeiter zu gewährleisten, als den Tunnel mit Druckluft zu beaufschlagen. Diese Technik, bei der ein hydraulisch angetriebener Schild mit Druckluft das Wasser zurückhält, wird als Plenum-Verfahren bezeichnet. Unter großen Gebäuden in einer überfüllten Stadt kann Druckluft erforderlich sein, um ein Absinken der Oberfläche zu verhindern. Wenn dies auftritt, können große Gebäude Risse in ihren Fundamenten bekommen, Bürgersteige und Straßen können herunterfallen und Rohre und andere Versorgungsleitungen können beschädigt werden.
Um Druck auf einen Tunnel auszuüben, werden Schotte über dem Tunnel errichtet, um die Druckbegrenzung bereitzustellen. Bei kleineren Tunneln mit einem Durchmesser von weniger als drei Metern wird eine Einzel- oder Kombinationsschleuse verwendet, um den Zugang für Arbeiter und Material zu ermöglichen und den Aushub zu entfernen. Abnehmbare Gleisabschnitte sind bei den Türen vorgesehen, so dass sie ohne Störung durch die Gleise des Muck-Trains betrieben werden können. In diesen Schotten sind zahlreiche Durchbrüche für den Durchgang von Hochdruckluft für die Werkzeuge, Niederdruckluft zur Druckbeaufschlagung des Tunnels, Feuerlöschleitungen, Manometerleitungen, Kommunikationsleitungen, Stromleitungen für Beleuchtung und Maschinen sowie Saugleitungen für die Belüftung vorgesehen und Entfernung von Wasser in der Sohle. Diese werden oft als Blasleitungen oder „Moppleitungen“ bezeichnet. Die Niederdruck-Zuluftleitung, die je nach Tunnelgröße 15-35 cm Durchmesser hat, sollte bis zur Ortsbrust reichen, um eine gute Belüftung der Arbeiter zu gewährleisten. Ein zweites Niederdruckluftrohr gleicher Größe sollte sich ebenfalls durch beide Schotte erstrecken und direkt innerhalb des inneren Schotts enden, um im Falle eines Bruchs oder einer Unterbrechung der Primärluftversorgung Luft bereitzustellen. Diese Rohre sollten mit Klappenventilen ausgestattet sein, die sich automatisch schließen, um eine Druckentlastung des Tunnels zu verhindern, wenn das Versorgungsrohr bricht. Das Luftvolumen, das erforderlich ist, um den Tunnel effizient zu belüften und den CO2-Gehalt niedrig zu halten, hängt stark von der Porosität des Bodens und davon ab, wie nahe die fertige Betonschale an den Schild herangebracht wurde. Manchmal produzieren Mikroorganismen im Boden große Mengen an CO2. Offensichtlich wird unter solchen Bedingungen mehr Luft benötigt. Eine weitere nützliche Eigenschaft von Druckluft besteht darin, dass sie dazu neigt, explosive Gase wie Methan von den Wänden weg und aus dem Tunnel zu drücken. Dies gilt für Bergbaugebiete, in denen verschüttete Lösungsmittel wie Benzin oder Entfettungsmittel den Boden gesättigt haben.
Eine von Richardson und Mayo (1960) entwickelte Faustregel besagt, dass das erforderliche Luftvolumen normalerweise berechnet werden kann, indem die Fläche der Ortsbrust in Quadratmetern mit sechs multipliziert und sechs Kubikmeter pro Mann addiert werden. Dies ergibt die Anzahl der pro Minute benötigten Kubikmeter freier Luft. Wenn diese Zahl verwendet wird, deckt sie die meisten praktischen Eventualitäten ab.
Die Feuerlöschleitung muss auch bis zur Ortsbrust reichen und alle sechzig Meter mit Schlauchanschlüssen für den Einsatz im Brandfall versehen sein. An den mit Wasser gefüllten Feuerlöschhauptauslässen sollten XNUMX Meter verrottungsfester Schlauch angeschlossen werden.
In sehr großen Tunneln mit einem Durchmesser von mehr als vier Metern sollten zwei Schleusen vorgesehen werden, eine sogenannte Muck-Schleuse für die Durchfahrt von Muck-Zügen und die Personenschleuse, die normalerweise über der Muck-Schleuse angeordnet ist, für die Arbeiter. Bei großen Projekten besteht das Mannschloss oft aus drei Abteilungen, damit Ingenieure, Elektriker und andere sich an einer Arbeitsschicht, die einer Dekompression unterzogen wird, ein- und ausschließen können. Diese großen Mannschleusen werden normalerweise außerhalb des Hauptbetonschotts gebaut, damit sie der äußeren Druckkraft des Tunneldrucks nicht widerstehen müssen, wenn sie zur Außenluft geöffnet sind.
Bei sehr großen Unterwassertunneln wird ein Sicherheitsgitter errichtet, das die obere Hälfte des Tunnels überspannt, um einen gewissen Schutz zu bieten, falls der Tunnel nach einem Ausbruch plötzlich überflutet wird, während er unter einem Fluss oder See tunnelt. Der Schutzschirm wird normalerweise so nah wie möglich an der Ortsbrust platziert, um die Aushubmaschinen zu vermeiden. Zwischen dem Schirm und den Schleusen wird eine fliegende Gangway oder ein hängender Laufsteg verwendet, wobei die Gangway nach unten abfällt, um mindestens einen Meter unter der Unterkante des Schirms zu verlaufen. Dies ermöglicht den Arbeitern im Falle einer plötzlichen Überschwemmung den Ausstieg zur Personenschleuse. Das Sicherheitssieb kann auch verwendet werden, um leichte Gase einzufangen, die explosiv sein können, und eine Moppleitung kann durch das Sieb angebracht und mit einer Saug- oder Blasleitung verbunden werden. Wenn das Ventil geknackt ist, hilft dies, alle leichten Gase aus der Arbeitsumgebung zu entfernen. Da das Sicherheitsschild fast bis zur Tunnelmitte reicht, beträgt der kleinste Tunnel, in dem es eingesetzt werden kann, etwa 3.6 m. Es sollte beachtet werden, dass die Arbeiter gewarnt werden müssen, sich vom offenen Ende der Moppschnur fernzuhalten, da schwere Unfälle verursacht werden können, wenn Kleidung in das Rohr gesaugt wird.
Tabelle 1 ist eine Liste von Anweisungen, die Druckluftarbeitern gegeben werden sollten, bevor sie zum ersten Mal die Druckluftumgebung betreten.
Es liegt in der Verantwortung des beauftragten Arztes oder Arbeitsmediziners für das Tunnelprojekt sicherzustellen, dass die Luftreinheitsstandards eingehalten werden und alle Sicherheitsmaßnahmen wirksam sind. Die Einhaltung der festgelegten Dekompressionspläne durch regelmäßige Überprüfung der Druckaufzeichnungsdiagramme aus dem Tunnel und den Personenschleusen muss ebenfalls sorgfältig überwacht werden.
Tabelle 1. Anweisungen für Druckluftarbeiter
- Verkürzen Sie niemals die von Ihrem Arbeitgeber vorgeschriebenen Dekompressionszeiten und den offiziellen verwendeten Dekompressionscode. Die eingesparte Zeit ist das Risiko einer Dekompressionskrankheit (DCI), einer möglicherweise tödlichen oder lähmenden Krankheit, nicht wert.
- Sitzen Sie während der Dekompression nicht in einer verkrampften Position. Dadurch können sich Stickstoffbläschen ansammeln und in den Gelenken konzentrieren, wodurch das DCI-Risiko erhöht wird. Da Sie auch nach der Heimkehr noch Stickstoff aus Ihrem Körper ausscheiden, sollten Sie auch nach der Arbeit auf Schlafen oder verkrampfte Ruhe verzichten.
- Zum Duschen und Baden sollte bis zu sechs Stunden nach der Dekompression warmes Wasser verwendet werden; Sehr heißes Wasser kann tatsächlich eine Dekompressionskrankheit hervorrufen oder verschlimmern.
- Starke Müdigkeit, Schlafmangel und starkes Trinken in der Nacht zuvor können ebenfalls zu einer Dekompressionskrankheit beitragen. Das Trinken von Alkohol und die Einnahme von Aspirin sollten niemals als „Behandlung“ für Schmerzen bei einer Dekompressionskrankheit verwendet werden.
- Fieber und Krankheiten, wie zum Beispiel starke Erkältungen, erhöhen das Risiko einer Dekompressionskrankheit. Zerrungen und Verstauchungen in Muskeln und Gelenken sind ebenfalls „beliebte“ Orte für den Beginn von DCI.
- Wenn Sie außerhalb der Arbeitsstelle von einer Dekompressionskrankheit betroffen sind, wenden Sie sich sofort an den Arzt des Unternehmens oder an einen Arzt, der sich mit der Behandlung dieser Krankheit auskennt. Tragen Sie immer Ihr Identifikationsarmband oder -abzeichen.
- Lassen Sie Rauchwaren in der Umkleidekabine. Hydrauliköl ist brennbar und sollte ein Feuer in der geschlossenen Umgebung des Tunnels ausbrechen, könnte dies zu erheblichen Schäden und einem Stillstand der Arbeit führen, was Sie arbeitslos machen würde. Da die Luft im Tunnel aufgrund der Kompression dicker ist, wird die Wärme an den Zigaretten heruntergeleitet, so dass sie zu heiß werden, um sie zu halten, wenn sie kürzer werden.
- Bringen Sie keine Thermosflaschen in Ihre Lunchbox, es sei denn, Sie lösen den Stopfen während des Komprimierens; Andernfalls wird der Stopfen tief in die Thermosflasche gedrückt. Beim Dekomprimieren muss auch der Stopfen gelöst werden, damit die Flasche nicht explodiert. Sehr zerbrechliche Thermosflaschen aus Glas können unter Druck implodieren, auch wenn der Stopfen locker ist.
- Wenn die Schleusentür geschlossen ist und Druck ausgeübt wird, werden Sie feststellen, dass die Luft in der Schleuse warm wird. Dies wird als „Kompressionswärme“ bezeichnet und ist normal. Sobald sich der Druck nicht mehr ändert, wird die Wärme abgeführt und die Temperatur normalisiert sich wieder. Während der Kompression werden Sie als erstes eine Fülle Ihrer Ohren bemerken. Wenn Sie Ihre Ohren nicht „reinigen“, indem Sie schlucken, gähnen oder sich die Nase zuhalten und versuchen, „die Luft durch Ihre Ohren auszublasen“, werden Sie während der Kompression Ohrenschmerzen verspüren. Wenn Sie Ihre Ohren nicht frei bekommen, benachrichtigen Sie sofort den Schichtführer, damit die Kompression gestoppt werden kann. Andernfalls können Sie Ihr Trommelfell brechen oder einen starken Druck auf die Ohren entwickeln. Sobald Sie den maximalen Druck erreicht haben, treten für den Rest der Schicht keine weiteren Probleme mit Ihren Ohren auf.
- Sollten Sie nach der Kompression Ohrensausen, Ohrensausen oder Taubheit verspüren, die länger als ein paar Stunden anhält, müssen Sie sich zur Abklärung an den Druckluftarzt wenden. Unter extrem schweren, aber seltenen Bedingungen kann ein anderer Teil der Mittelohrstruktur als das Trommelfell betroffen sein, wenn Sie große Schwierigkeiten hatten, Ihre Ohren zu reinigen, und in diesem Fall muss dies innerhalb von zwei oder drei Tagen chirurgisch korrigiert werden, um eine dauerhafte Erkrankung zu vermeiden Schwierigkeit.
- Wenn Sie eine Erkältung oder einen Heuschnupfenanfall haben, versuchen Sie am besten nicht, die Luftschleuse zu komprimieren, bis Sie darüber hinweg sind. Erkältungen machen es Ihnen oft schwer oder unmöglich, Ihre Ohren oder Nebenhöhlen auszugleichen.
Überdruckkammerarbeiter
Die hyperbare Sauerstofftherapie wird in allen Regionen der Welt immer häufiger eingesetzt, wobei derzeit etwa 2,100 Überdruckkammeranlagen in Betrieb sind. Viele dieser Kammern sind Mehrplatzeinheiten, die mit Druckluft auf einen Überdruck von 1 bis 5 kg/cm2 komprimiert werden. Den Patienten wird 100 % Sauerstoff zum Atmen bei einem Druck von bis zu 2 kg/cm2 Überdruck verabreicht. Bei höheren Drücken können sie Mischgas zur Behandlung von Dekompressionskrankheiten atmen. Die Kammerwärter atmen jedoch typischerweise Druckluft, und daher ist ihre Exposition in der Kammer derjenigen ähnlich, die ein Taucher oder Druckluftarbeiter erfährt.
Typischerweise ist der Kammerwärter, der in einer Mehrplatzkammer arbeitet, eine Krankenschwester, ein Atemtherapeut, ein ehemaliger Taucher oder ein Überdrucktechniker. Die körperlichen Anforderungen für solche Arbeiter sind denen für Senkkastenarbeiter ähnlich. Es ist jedoch wichtig, sich daran zu erinnern, dass eine Reihe von Kammerwärtern, die im Überdruckbereich arbeiten, weiblich sind. Frauen erleiden mit Ausnahme der Frage der Schwangerschaft nicht häufiger Beeinträchtigungen durch Druckluftarbeit als Männer. Stickstoff wird über die Plazenta transportiert, wenn eine schwangere Frau Druckluft ausgesetzt wird, und diese wird auf den Fötus übertragen. Bei jeder Dekompression bilden sich im Venensystem Stickstoffbläschen. Dies sind stille Bläschen und richten, wenn sie klein sind, keinen Schaden an, da sie vom Lungenfilter effizient entfernt werden. Es ist jedoch zweifelhaft, ob es sinnvoll ist, diese Bläschen in einem sich entwickelnden Fötus erscheinen zu lassen. Welche Studien durchgeführt wurden, weisen darauf hin, dass unter solchen Umständen fetale Schäden auftreten können. Eine Umfrage deutete darauf hin, dass Geburtsfehler häufiger bei Kindern von Frauen auftreten, die während der Schwangerschaft Sporttauchen betrieben haben. Es sollte vermieden werden, schwangere Frauen Druckkammerbedingungen auszusetzen, und es müssen geeignete Richtlinien entwickelt werden, die sowohl medizinischen als auch rechtlichen Erwägungen entsprechen. Aus diesem Grund sollten weibliche Arbeitnehmer über die Risiken während der Schwangerschaft informiert werden und geeignete Personalarbeits- und Gesundheitserziehungsprogramme sollten eingeführt werden, damit schwangere Frauen nicht den Bedingungen einer Überdruckkammer ausgesetzt werden.
Es sollte jedoch darauf hingewiesen werden, dass schwangere Patientinnen in der Überdruckkammer behandelt werden können, da sie 100 % Sauerstoff atmen und daher keiner Stickstoffembolisation unterliegen. Frühere Bedenken, dass der Fötus einem erhöhten Risiko für eine retrolentale Fibroplasie oder Retinopathie des Neugeborenen ausgesetzt wäre, haben sich in großen klinischen Studien als unbegründet erwiesen. Ein weiterer Zustand, der vorzeitige Verschluss des offenen Ductus arteriosus, wurde ebenfalls nicht mit der Exposition in Verbindung gebracht.
Andere Gefahren
Körperliche Verletzungen
verschiedene
Im Allgemeinen sind Taucher anfällig für die gleichen Arten von körperlichen Verletzungen, die jeder Arbeiter bei der Arbeit im Schwerbau erleiden kann. Brechende Kabel, herabfallende Lasten, Quetschverletzungen durch Maschinen, drehende Kräne und so weiter können an der Tagesordnung sein. In der Unterwasserumgebung ist der Taucher jedoch anfällig für bestimmte Arten von einzigartigen Verletzungen, die anderswo nicht zu finden sind.
Verletzungen durch Saugen/Einklemmen sind etwas, vor dem besonders gewarnt werden muss. Arbeiten in oder in der Nähe einer Öffnung in einem Schiffsrumpf, einem Senkkasten, der auf der dem Taucher gegenüberliegenden Seite einen niedrigeren Wasserstand hat, oder einem Damm können für diese Art von Missgeschick ursächlich sein. Taucher bezeichnen diese Art von Situation oft als in „schwerem Wasser“ eingeschlossen.
Um gefährliche Situationen zu vermeiden, in denen der Arm, das Bein oder der ganze Körper des Tauchers in eine Öffnung wie einen Tunnel oder ein Rohr gesaugt werden können, müssen strenge Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um Rohrventile und Schleusentore an Dämmen zu kennzeichnen, damit sie nicht geöffnet werden können Taucher ist im Wasser in der Nähe von ihnen. Dasselbe gilt für Pumpen und Rohrleitungen innerhalb von Schiffen, an denen der Taucher arbeitet.
Verletzungen können Ödeme und Hypoxie einer eingeklemmten Extremität umfassen, die ausreichen, um Muskelnekrose, dauerhafte Nervenschäden oder sogar den Verlust der gesamten Extremität zu verursachen, oder es kann zu einer groben Quetschung eines Teils des Körpers oder des gesamten Körpers kommen, die zum Tod führen kann einfaches massives Trauma. Das Einschließen in kaltem Wasser über einen längeren Zeitraum kann dazu führen, dass der Taucher an der Einwirkung stirbt. Wenn der Taucher eine Tauchausrüstung verwendet, kann ihm die Luft ausgehen und ertrinken, bevor seine Freilassung bewirkt werden kann, es sei denn, es können zusätzliche Tauchflaschen bereitgestellt werden.
Propellerverletzungen sind unkompliziert und müssen verhindert werden, indem die Hauptantriebsmaschine eines Schiffes markiert wird, während sich der Taucher im Wasser befindet. Es muss jedoch daran erinnert werden, dass dampfturbinenbetriebene Schiffe, wenn sie im Hafen liegen, ihre Schrauben ständig sehr langsam drehen, wobei sie ihr Vortriebsgetriebe verwenden, um ein Abkühlen und Verziehen der Turbinenschaufeln zu vermeiden. Daher muss sich der Taucher bei der Arbeit an einem solchen Blatt (z. B. beim Versuch, es von verwickelten Kabeln zu befreien) bewusst sein, dass das sich drehende Blatt vermieden werden muss, wenn es sich einer engen Stelle in der Nähe des Rumpfes nähert.
Ganzkörperquetschung ist eine einzigartige Verletzung, die bei Tiefseetauchern auftreten kann, die den klassischen Kupferhelm tragen, der mit dem flexiblen gummierten Anzug verbunden ist. Wenn dort, wo die Luftleitung mit dem Helm verbunden ist, kein Rückschlagventil oder Rückschlagventil vorhanden ist, führt das Durchtrennen der Luftleitung an der Oberfläche zu einem sofortigen relativen Unterdruck im Helm, der den gesamten Körper in den Helm ziehen kann. Die Auswirkungen davon können sofort und verheerend sein. Beispielsweise werden in 10 m Tiefe etwa 12 Tonnen Kraft auf den weichen Teil der Taucherkleidung ausgeübt. Diese Kraft treibt seinen Körper in den Helm, wenn die Druckbeaufschlagung des Helms verloren geht. Ein ähnlicher Effekt kann erzeugt werden, wenn der Taucher unerwartet versagt und die Ausgleichsluft nicht einschaltet. Dies kann zu schweren Verletzungen oder zum Tod führen, wenn es in der Nähe der Oberfläche auftritt, da ein 10-Meter-Sturz von der Oberfläche das Volumen des Kleides halbiert. Ein ähnlicher Sturz zwischen 40 und 50 m ändert das Anzugsvolumen nur um etwa 17 %. Diese Volumenänderungen entsprechen dem Gesetz von Boyle.
Caisson- und Tunnelarbeiter
Tunnelarbeiter sind den üblichen Arten von Unfällen im Schwerbau ausgesetzt, mit dem zusätzlichen Problem einer höheren Häufigkeit von Stürzen und Verletzungen durch Einstürze. Es muss betont werden, dass bei einem verletzten Druckluftarbeiter mit möglicherweise gebrochenen Rippen bis zum Beweis des Gegenteils der Verdacht auf einen Pneumothorax bestehen sollte und daher bei der Dekompression eines solchen Patienten große Sorgfalt walten muss. Wenn ein Pneumothorax vorhanden ist, muss er vor dem Dekompressionsversuch auf Druck in der Arbeitskammer entlastet werden.
Lärm
Lärmschäden für Druckluftarbeiter können schwerwiegend sein, da Luftmotoren, Drucklufthämmer und Bohrer nie richtig mit Schalldämpfern ausgestattet sind. Lärmpegel in Caissons und Tunneln wurden mit über 125 dB gemessen. Diese Ebenen sind körperlich schmerzhaft und verursachen dauerhafte Schäden am Innenohr. Echo innerhalb der Grenzen eines Tunnels oder Senkkastens verschlimmert das Problem.
Viele Druckluftarbeiter scheuen sich, einen Gehörschutz zu tragen, da es gefährlich wäre, das Geräusch eines herannahenden Mistzuges zu blockieren. Dieser Glaube ist wenig begründet, da Gehörschutz Schall bestenfalls nur dämpft, aber nicht eliminiert. Darüber hinaus ist ein fahrender Mistzug für einen geschützten Arbeiter nicht nur nicht „leise“, sondern gibt auch andere Hinweise wie sich bewegende Schatten und Vibrationen im Boden. Ein echtes Problem ist die vollständige hermetische Okklusion des Gehörgangs, die durch einen eng sitzenden Ohrenschützer oder -schützer bereitgestellt wird. Wenn während der Kompression keine Luft in den äußeren Gehörgang eingelassen wird, kann es zu einer äußeren Ohrmuschelquetschung kommen, da das Trommelfell durch Luft, die über die Eustachische Röhre in das Mittelohr eintritt, nach außen gedrückt wird. Der übliche Schallschutzkapselgehörschutz ist jedoch meist nicht vollständig luftdicht. Beim Einfedern, das nur einen winzigen Bruchteil der gesamten Schaltzeit ausmacht, kann die Muffe leicht gelockert werden, falls der Druckausgleich ein Problem darstellt. Gehörschutzstöpsel aus geformten Fasern, die so geformt werden können, dass sie in den äußeren Gehörgang passen, bieten einen gewissen Schutz und sind nicht luftdicht.
Ziel ist es, einen zeitgewichteten durchschnittlichen Geräuschpegel von mehr als 85 dBA zu vermeiden. Alle Druckluftarbeiter sollten vor der Einstellung über Grundlinienaudiogramme verfügen, damit Hörverluste, die sich aus der lauten Umgebung ergeben können, überwacht werden können.
Überdruckkammern und Dekompressionsschleusen können mit effizienten Schalldämpfern an der in die Kammer eintretenden Luftzufuhrleitung ausgestattet werden. Es ist wichtig, darauf zu bestehen, da sonst die Arbeiter durch das Lüftungsgeräusch erheblich belästigt werden und es unter Umständen vernachlässigen, die Kammer ausreichend zu lüften. Eine kontinuierliche Belüftung kann mit einer schallgedämpften Luftzufuhr aufrechterhalten werden, die nicht mehr als 75 dB erzeugt, was ungefähr dem Geräuschpegel in einem durchschnittlichen Büro entspricht.
Feuer
Feuer ist bei Drucklufttunnelarbeiten und bei Operationen in klinischen Überdruckkammern immer von großer Bedeutung. Man kann sich in trügerischer Sicherheit wiegen, wenn man in einem Senkkasten mit Stahlwänden arbeitet, dessen Dach und Boden nur aus nicht brennbarem, nassem Dreck besteht. Aber selbst unter diesen Umständen kann ein elektrisches Feuer die Isolierung verbrennen, was sich als hochgiftig erweist und ein Arbeitsteam sehr schnell töten oder arbeitsunfähig machen kann. In Tunneln, die vor dem Betonieren mit Holzverschalung aufgefahren werden, ist die Gefahr noch größer. In einigen Tunneln können zum Abdichten verwendetes Hydrauliköl und Stroh zusätzlichen Brennstoff liefern.
Feuer unter Überdruckbedingungen ist immer intensiver, da mehr Sauerstoff zur Unterstützung der Verbrennung zur Verfügung steht. Eine Erhöhung des Sauerstoffanteils von 21 % auf 28 % verdoppelt die Brenngeschwindigkeit. Wenn der Druck erhöht wird, steigt die zum Verbrennen verfügbare Sauerstoffmenge. Die Erhöhung entspricht dem Prozentsatz des verfügbaren Sauerstoffs multipliziert mit der Anzahl der Atmosphären in absoluten Zahlen. Beispielsweise würde bei einem Druck von 4 ATA (entspricht 30 m Meerwasser) der effektive Sauerstoffanteil in Druckluft 84 % betragen. Es muss jedoch daran erinnert werden, dass, obwohl das Brennen unter solchen Bedingungen sehr stark beschleunigt wird, es nicht dieselbe ist wie die Geschwindigkeit des Brennens in 84 % Sauerstoff bei einer Atmosphäre. Der Grund dafür ist, dass der in der Atmosphäre vorhandene Stickstoff eine gewisse Löschwirkung hat. Acetylen kann wegen seiner explosiven Eigenschaften nicht bei Drücken über einem bar verwendet werden. Es können jedoch auch andere Brennergase und Sauerstoff zum Schneiden von Stahl verwendet werden. Dies wurde bei Drücken bis zu 3 bar sicher durchgeführt. Unter solchen Umständen muss jedoch äußerste Sorgfalt walten, und jemand muss mit einem Feuerwehrschlauch bereitstehen, um jedes Feuer, das entstehen könnte, sofort zu löschen, falls ein fehlgeleiteter Funke mit etwas Brennbarem in Kontakt kommt.
Ein Feuer benötigt drei Komponenten: Brennstoff, Sauerstoff und eine Zündquelle. Fehlt einer dieser drei Faktoren, entsteht kein Feuer. Unter Überdruckbedingungen ist es fast unmöglich, Sauerstoff zu entfernen, es sei denn, das betreffende Gerät kann in die Umgebung eingebracht werden, indem es mit Stickstoff gefüllt oder umgeben wird. Wenn Kraftstoff nicht entfernt werden kann, muss eine Zündquelle vermieden werden. Bei klinischen Überdruckarbeiten wird penibel darauf geachtet, dass der Sauerstoffanteil in der Mehrplatzkammer nicht über 23 % ansteigt. Darüber hinaus müssen alle elektrischen Geräte in der Kammer eigensicher sein und dürfen keinen Lichtbogen erzeugen. Das Personal in der Kammer sollte mit Flammschutzmitteln behandelte Baumwollkleidung tragen. Ein Wassersprühsystem muss vorhanden sein, ebenso wie ein Handfeuerlöschschlauch, der unabhängig betätigt werden kann. Wenn in einer klinischen Überdruckkammer mit mehreren Plätzen ein Feuer auftritt, gibt es kein sofortiges Entkommen und daher muss das Feuer mit einem Handschlauch und mit dem Sprühflutsystem bekämpft werden.
In Monoplace-Kammern, die mit 100 % Sauerstoff unter Druck stehen, ist ein Feuer für jeden Insassen sofort tödlich. Der menschliche Körper selbst unterstützt die Verbrennung in 100% Sauerstoff, insbesondere unter Druck. Aus diesem Grund trägt der Patient in der Monoplace-Kammer einfache Baumwollkleidung, um statische Funken zu vermeiden, die durch synthetische Materialien erzeugt werden könnten. Es besteht jedoch keine Notwendigkeit, diese Kleidung feuerfest zu machen, da die Kleidung im Falle eines Brandes keinen Schutz bieten würde. Die einzige Methode zur Vermeidung von Bränden in der sauerstoffgefüllten Monoplace-Kammer besteht darin, jede Zündquelle vollständig zu vermeiden.
Beim Umgang mit Hochdrucksauerstoff, bei Drücken über 10 kg/cm2 Überdruck, muss die adiabatische Erwärmung als mögliche Zündquelle erkannt werden. Wenn Sauerstoff bei einem Druck von 150 kg/cm2 über einen schnell öffnenden Kugelhahn schlagartig in einen Verteiler geleitet wird, kann der Sauerstoff schon bei geringsten Verschmutzungen „dieseln“. Dies kann zu einer heftigen Explosion führen. Solche Unfälle sind vorgekommen und aus diesem Grund sollten schnell öffnende Kugelhähne niemals in Hochdruck-Sauerstoffsystemen verwendet werden.