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今天你做气体分析了么?

意大利的技术潜水教练,数字气体分析仪制造商TEMC DE-OX的创始人Eugenio Mongelli,分享了一个军事潜水员在使用纯氧循环呼吸器时发生缺氧的故事,并且告诉我们为什么分析呼吸气体如此至关重要,即使你往气瓶里充的是100%的氧气!

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一个纯氧循环呼吸器中的缺氧案例

by Eugenio Mongelli

2019年,欧洲中部,一场汇聚了来自世界各地的军事潜水员的路演。我作为团队的一员参与其中。在这个国际性的大会上,你有机会使用目前世界上最先进的战术装备,包括特种干衣、循环呼吸器、高科技的防弹装备、头盔、夜视系统、军用水下推进器(Advanced Diving Vehicles,简称ADV,也叫diver propulsion vehicles,简称DPV),以及其他许多动作片电影可以看到的 “真玩具”。

某天下午,一名军事潜水员准备用一组轻量化配置进行潜水,这一配置包括完全密闭的纯氧循环呼吸器,干衣,潜水电脑表,和其他标准配件。潜水前的检查非常顺利,氧气瓶已经充满,碱石灰过滤器也更换了新的吸附剂。气氛相当轻松愉快,就仿佛是和一群好友去休闲潜水似的。

湖水一片宁静,水温15摄氏度,清澈见底 ——对于本次潜水来说环境条件非常棒。而我,则主要为团队提供必要的协助。潜水刚开始,一切顺利,潜水前检查没有问题,同时清了清肺袋回路以保证空气被隔绝在外部。所有的潜水员都保持着一个稳定的呼吸速率,循环呼吸器的肺袋(lung)正在逐渐的膨胀,氧气被手动地添加进来,最大深度保持在5米/16英尺,有条连着浮球的绳做参考。

20分钟后,一名队员开始出现不适的迹象,好像有点痛苦。 他突然浮出水面然后就失去了知觉。 他脸色发青,没有了呼吸。 我们立即将他带到湖岸,脱下干衣(实际上是切开的)并开始进行心肺复苏术。 值得庆幸的是,我们把他从鬼门关前拽了回来。 纯氧循环呼吸器的一个特点是,如果潜水员在潜水时发生意外事故,要么死亡,要么存活下来而且没有任何后遗症,不会有中间态。 这次潜水也就被彻底叫停了。



这名潜水员幸运地活了下来。他被架上了直升机,送到了最近的一家医院,在那里接受了医疗检查并住了一晚上。第二天他屁颠屁颠地笑着就回来了。但是我们还是希望能够搞清楚问题到底出在什么地方。我推测很可能是由于水进入到吸附剂中导致了caustic cocktail(腐蚀性碱水)的发生,影响了他的肺部以至于失去知觉。逻辑上没有其他可能的原因了,潜水员都接受过纯氧循环呼吸器的培训,知道使用时需要特别小心。

为了搞清楚事故的原因,团队决定立即采取以下步骤深入调查:首先,打开循环呼吸器,取出吸附剂罐(canister),发现没有任何进水的迹象。吸附剂是干的,呼吸的肺袋和带波纹管的咬嘴也是干的。然后我们猜测是否可能由于二氧化碳中毒引起的,但吸附剂之前从未使用过而且是最近才刚换的。那么会不会是一氧化碳中毒引起的呢?为了验证这个想法,我们把氧气罐连接到了一台DE-OX的多气体分析仪上。结果令我们意想不到:没有一氧化碳,没有二氧化碳,没有氦气,只有80%的氧气。 这看起来完全不合理啊。

将检验合格的纯氧从大瓶中导到小瓶中,怎么会产生只有80%的氧气? 一开始我们认为一定是氧气传感器有故障,所以我换了另外两个氧气分析仪测试了一下。 结论是相同的:80%的氧气。所以当氧分压降至低于维持生命所必须的值时,潜水员就出现了缺氧的症状。当他浮出水面时,氧分压更低了,导致他失去了意识。

如果这个就是事故根源,我们决定要弄清楚到底发生了什么。首先测了一下大氧气储气罐,100%氧气没问题。然后我就怀疑有可能是由把氧气压入小气瓶的增压泵引起的。因为增压泵是由低压的压缩空气驱动的,如果压缩气体泄漏到氧气增压室就可能导致空气混入到氧气中。虽然不能拍胸脯打保票,但在检查排除了其他所有可能的原因之后,我们觉得这是最有可能的了。

80%氧含量的高氧,怎么可能引起一个潜水员缺氧呢?这是由纯氧循环呼吸器没有氧气传感器这一自然属性造成的。加入到呼吸器回路(loop)中的氧气量是在流体静力压上的一个增量所决定的,这个增量可以手动或者自动地调整。所以,在一个恒定的深度,潜水员消耗的氧气和吸附剂吸收的二氧化碳,会由阀门控制添加80%高氧的等量气体来做补偿平衡。因此,在肺袋(couterlung) 和回路(loop)中的氧含量和氧分压会逐渐稳定地降低(回路中会逐渐充满高氧)直到气体会导致潜水员缺氧。

在经历过这个事件之后,我强烈推荐所有的潜水员,不管是什么何种潜水,使用何种气体混合,都要分析一下瓶子里的气体。气体分析虽然不是什么高大上,却有可能挽救一条生命!

编辑注:GUE标准操作流程:每次都要分析并标记你的气体。这可能会救你一命。


Eugenio Mongelli 1965年生于意大利罗马,从小就痴迷于大海,潜水,和水肺装备技术。1982年开始学习水肺潜水,1984年第一次使用密闭氧气循环呼吸器,并在九十年代中期开始使用电子密闭循环呼吸器。Mongelli 1991年成为潜水教练,目前是自由潜水和水肺潜水的名仕潜水教练,FIPSAS, CMAS and TDI的循环呼吸器教练和三混气教练。

Mongelli在90年代初的时候阅读到了aquaCORPS杂志并被深深吸引,这个杂志不仅打开了他潜水世界的另一个大门,并成为了他未来生活的一条道路。1996年,作为一个管理工程学博士和海军退役军官的他,创立了TEMC DE-OX公司,旨在为极限运动潜水员、军事和商业等潜水员社区提供专门设计的数字气体分析仪。在此之后,他一直紧跟技术潜水各方面的发展脚步,包括训练,教学,新装备设计等,也是全球潜水社群以为活跃的贡献者。

Translator: Chun Li (GUE Diver China)

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挑战封印的极限:30个深度最大的技术沉船潜水

供潜水员使用的混合气体的出现– 也就是所谓的“技术潜水革命” -在九十年代初期极大地扩大了水下的可达范围,也可以说提高了潜水的安全性。

为了能够更直观地感受一下现在能下多深,我想对比下九十年代技术潜水刚刚开始的时候与目前的最深的技术沉船潜水。

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原文发表于GUE Indepth,链接:Extending The Envelope Revisited: The 30 Deepest Tech Shipwreck Dives by Michael Menduno

图片摄影Barry McGill

供潜水员使用的混合气体的出现– 也就是所谓的“技术潜水革命” -在九十年代初期极大地扩大了水下的可达范围,也可以说提高了潜水的安全性。

为了能够更直观地感受一下现在能下多深,我想对比下九十年代技术潜水刚刚开始的时候与目前的最深的技术沉船潜水。

时间回到上世纪90年代中。技术潜水先驱Billy Deans,Key West 潜水中心的老板,发现混气可以让我们“在水下的游乐场扩大一倍”。Deans将当时的休闲潜水极限,即免减压停留可下至130英尺/ 40 m,与使用含有氦气的底部气体可以达到的技术潜水新极限进行了对比,同时还分析出使用氮氧混合气体或者氧气都会相对更快地帮助减压(decompression)。在那时候,深度(超过40米)和减压(decompression)之类的词语,被很多休闲潜水机构认为就是地狱。

在那时我们认为对使用混气的技术潜水来说,在260英尺/79米的深度进行15~25分钟底部时间的开放水域减压潜水是一个比较合理的安全极限,也因此才有了Dean那句“水下的游乐场扩大了一倍”的名言。由于能够在洞穴环境中更简单地放置逃生瓶和减压瓶,所以人们认为极限可能更深/更久。这并不是说高手们的潜水深度不能够超过260 ft / 79 m并且停留的时间更长,而是当时我们认为这种潜水是“例外”,需要特殊的方式方法。

九十年代深度最大的沉船潜水

下面第一张表格列举了1989-1999年间十大最深沉船技术潜水,包括位置,深度,潜水资料,使用技术和存有争议的第一位进入沉船的技术潜水员。这些潜水中的绝大多数都第一时间在我的杂志aquaCORPS Journal报道过。

其中深度最大的技术沉船是埃德蒙·菲茨杰拉德(Edmund Fitzgerald)号,位于苏必利尔湖530英尺(162米)的淡水中,相当于514英尺/ 157 m的海水。 最浅的是爱尔兰金塞尔附近的RMS Lusitania号,深度为310英尺/ 95米。

需要注意的是下面两个表中列出的深度都应视为相对度量。 在大多数情况下,深度表示沉船底部的深度。 因为在某些情况下,潜水员实际会潜到沉船的底部。 但在某些情况下,深度表示潜水员实际到达的深度。 换句话说,深度数字有点模糊。

表1

从表中我们可以观察到一些东西。首先,所有的潜水仅有一个不是使用开放式水肺呼吸器。当时只有少数技术潜水员使用过循环呼吸器,当时的循环呼吸器要么是经过改进的Carleton Mk 15.5,或者是Bill Stone博士手工制造的Cis-Lunar呼吸器,或是Halcyon PVR-BASC半封闭式呼吸器(又名“冰箱”), 是RB80的上一代,或是各种原型机。而全球首款量产的循环呼吸器,AP Diving的Inspiration,是在1997年才发布。对RMS Niagara号(392英尺/ 120 m)进行的沉船潜水, Tim Cashman和Dave Apperly使用的是Apperly制造的循环呼吸器。 尽管混合气体技术是必不可少的先驱,但循环呼吸器在未来十年内不会到达被广泛使用的阶段。

表格中的另外两次潜水,1994年的SMS Frankfurt号沉船潜水(420英尺/129米)和1990年的Ostfriesland号沉船潜水(380英尺/117米),是由沉船潜水的先驱Ken Clayton 和Gary Gentile使用氦氧混合气体(heliox)完成的。在Ostfriesland号沉船的最后一潜中,Clayton还使用实验性的氖氧混合气体Neox(氧气和氖气Ne),最大深度340 英尺 / 104 米,底部时间20分钟。

Clayton、Gentile和他们的团队在1989年还用空气进行了一次大深度减压潜水 – 你能想象么?- USS Washington 号沉船(290英尺/89米),在表格中可以排到第11位。   具有讽刺意味的是,尽管洞穴潜水员很快采用了“特殊混气”技术,但是大多数活跃在美国东北的沉船潜水员采用混合气体来代替用空气下大深度的步伐却很慢,尽管他们确实加入了氧气和/或氮氧混气作减压。

关于潜水员方面,现为国家水下教练员协会(NAUI)训练总监的Terrence Tysall在1995年进行了两次深度最大的潜水,第一名是在1995年与Mike“ Zee” Zlatopolsky一起在SS Edmund Fitzgerald号沉船上创造的,其次是在USS Atlanta号沉船上与澳大利亚先驱Kevin Denlay一起创造的。

1999年,Jarrod Jablonski, Todd Kincaid博士, 和Richard Lundgren正在做HMS Britannic号的潜水计划。

尽管有传言称Tysall和Zee对Fitzgerald号的探索是一次“秘密的潜水”,因为这个沉船其实就是一块墓地,然而实际上他们两人都获得了许可证,但不允许他们在沉船上系绳结。 他们最终将照相机的挂带作为带子,在Fitzgerald号上留了一块铭牌,以纪念逝去的水手们。 但是,由于天气原因,他们只进行一次潜水。

Clayton, Gentile和他们的队友占了前十排行榜中的三个,而Gentile更是占据了十个沉船中的四个,另外Deans和他的团队则占了其中的两个。 还要注意的是,英国的女性科技探险队领导者之一Polly Tapson和她的团队Starfish Enterprise在1994年进行了充分的准备并成功地在Lucy 号上潜水,引起了社会的广泛关注。

三年后,英国技术潜水先驱、发明家Kevin Gurr与JJ CCR的创始人Dave Thompson,Al Wright,GUE Richard Lundgren,他的兄弟、摄影师Ingmar Lundgren,摄影师Dan Burton和英国潜水员John Thornton一起,开始了对Britannic号的首个技术探索活动。 当然,这艘沉船最早是由Jacques Cousteau及其团队于1976年发现并进行了潜水,具体可以参见脚注。

在深度方面,上世纪九十年代的平均最大深度389英尺/122米,平均底部时间16.7分钟,平均总潜水时间192分钟,略多于3个小时。

当代最深的沉船潜水

第二张表显示到今年为止深度最大的30次技术沉船潜水,确定了对这些沉船进行潜水探索的首支技术潜水队伍。注意到列表中只有其中的8次是在上世纪九十年代创造的。其中最深的一次是对躺在意大利的Maggiore湖里、深度774英尺(236米)的Milano号的探索,由Pim van der Horst、Mario Marconi、和Alessandro Scuotto 于2008年在潜水先锋Nuno Gumes的顾问指导和见证下完成。 

表1.2

排名第30的是SMS Ostfriesland号(380英尺/116 米),这一深度只比上世纪九十年代的平均最大深度略低了一点。而在上世纪九十年代排名第一的、深度达529英尺/162米的,俗称“the Fitz”的Edmund Fitzgerald号沉船仅排在列表的第11名。也就是说深度最大的沉船潜水的前十位都是在2000年以后创造的。

另外还可以看到表中有一个高海拔沉船潜水,是在深度471英尺/144米的淡水中进行的对SS Tahoe 号的探索,相当于457英尺/140米的海水,该沉船位于海拔6224英尺/1897米的Tahoe湖里。从减压知识的角度来说,这一海拔高度让SS Tahoe号变成了一座无人岛;几乎没有任何数据可以帮助验证在如此高海拔的水域进行潜水所需的流程。可能历史上也只有Sheck Exley 和Nuno Gomes 于1992-1996年间在南非5000英尺/1500米海拔的Boesmansgat污水坑中进行的一系列550英尺/153米以下的潜水比这个更激进了。

HMS Curacoa Bridge –  潜水员: Stewart Andrews, 摄影Barry McGill.

另一个有趣的是,当今排名前十的最深沉船潜水中(由于多个沉船深度相同,实际进入前十的有13个)有9个是用循环呼吸器完成的。而九十年代前十排名中,仅有一个是用循环呼吸器。排名前30的都是用trimix作为背气(back gas)或者稀释气体(diluent),除了两个特例,分别是由Clayton和Gentile及其团队对Frankfurt 号和Ostfriesland号进行的首次潜水。

密闭循环技术主要用于我们现在看到的大深度长时间的潜水。第二章节里提到的前十名的平均深度是576英尺/176米,同比九十年代深度增加了178英尺/75米。 虽然平均底部时间方面现在前十名是15分钟而九十年代则是16.7分钟,但是平均潜水时间则达到了316分钟(5小时多),同比九十年代则只有3小时多。

意大利潜水员Massimo Domenico Bondone和他的多产团队,在30个最深的沉船潜水的前20名中占据了6个! 哇! 紧随其后的是爱尔兰的高手和摄影师Barry McGill,他的同事Stewie Andrews,以及他们的各个团队,负责了表中列出的其中4个。 澳大利亚的Dave Bardi,Craig Challen,Richard“ Harry” Harris及其来自“Wet Mules”的同事(今年早些时候在泰国洞穴救援中表现突出)占据了其中的3个,达成同样成绩的还有Ken Clayton和Gary Gentile( 从1990年代开始)。 Tysall占据了排行榜的其中两次,分别是Fitzgerald 号和Atlanta号沉船.

我们是否已经达到了作为独立潜水员的深度极限了? 如果历史是位法官的话,那可能还没有。 我长期以来一直坚信,自供式大气潜水系统,也称为Exosuits或Hard Suits(译者注:一种能够在舱内或硬质潜水服内保持一个大气压力的潜水装置),例如由Nuytco Research的创始人兼首席执行官商业先驱Phil Nuytten率先开发的系统,代表着可以进一步扩大我们潜水范围的下一代新技术 。 但是,由于潜水技术发展缓慢(这是经济问题),因此潜水员可能需要一段时间才能买到售价仅10,000美元的可游泳的Exosuit。

即使如此,想象下2029年的十大最深技术沉船潜水列表,还是非常有趣的。

脚注

表1: 1990年代十大最深:平均深度398 英尺/122 米,平均底部时间:16.7分钟,平均潜水时间:192分钟

*注意Tysall 和 Zee的潜水不是一个“秘密的”潜水。两人获得了沉船潜水的许可,只是没有允许进入沉船

** Denlay 和 Tysall1995年第一次对USS Atlanta号的探索到达了361英尺/110米的船尾区域。1997/97年间他们又再次潜水,达到了最深的底部。

** Jacque Cousteau, Albert Falco (领队), Raymond Coll (摄像), Ivan Giacoletto (灯光) and Robert Pollio (摄影), 是第一批对Britannic号进行潜水的 (1976). 他们第一次侦查潜水使用空气完成的!!后续底部时间15分钟的潜水时用trimix 14/54完成的。团队的减压完成的非常漂亮。GUE一直到了1999 年才发起了自己的探索项目,参与者包括Lundgren兄弟 

表2: 30个最深的(1990-2018):平均深度576英尺/176米,平均底部时间15分钟,平均潜水时长374分钟

*Jolanda 号横卧于70-150米的深度。根据M. Ellyat的消息,Gregory ‘Banan’ Dominik在Mark Andrews 和Leigh Cunningham之前3年就已经发现并潜到了Jolanda号的最深处。

** 根据M. Ellyat的说法,当他在2004年发现维多利亚州时,它在156米处几乎完好无损。 随后的炸药捕鱼将内甲板吹到海底,使其看起来为144m。

*** Rizia Ortolani在这次潜水中创造了当时的Deep Wreck Female纪录。

**** 毁坏于日光行动(Operation Daylight)、舷窗行动(operation deadlight)类型七中

Scuttled in Operation Daylight, Operation Deadlight Type VII.

***** Denlay 和 Tysall1995年第一次对USS Atlanta号的探索到达了361英尺/110米的船尾区域。1997/97年间他们又再次潜水,达到了最深的底部。

****** Richie Stevenson,Chris Hutchison和Dave Greig曾在2000年9月对沉船进行了潜水,但仅在底部短暂停留2分钟。 随后底部时间为15分钟的潜水使用的是Trimix 14/54。 团队的减压非常完美。 希腊籍商业潜水员Kostas Thoctarides在1995年跟随Cousteau进行了20分钟的单人潜水,并于2001年带着潜水器再次进行了探索。

********Clayton在对Ostfriesland号的最后一次潜水中使用了氖氧混气Neox(氧气和氖),深度340英尺/104米,底部时间20分钟。

Michael Menduno是InDepth的执行编辑,他是一名获奖的记者和技术专家,30年来一直在撰写有关潜水和潜水技术的文章。他创造了“技术潜水”这个词。他的杂志“水上运动:技术潜水杂志”(1990-1996)帮助引领技术潜水进入主流运动潜水。他还组织了第一次Tek、EUROTek和ASIATek会议,并组织了密闭循环呼吸器研讨会1.0和2.0。2011年获得OZTEKMedia优胜奖,2012年获得EUROTek终身成就奖,2018年获得TEKDive美国媒体奖。

Translator: Chun Li (GUE Diver China)

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