高海拔地区潜水
DANCHINA
年11月，高湖项目（HLP）对玻利维亚南部的安第斯山脉进行了一次考察，包括在00英尺（米）的利坎卡布尔火山口湖的潜水作业。该小组的目标是检索生物和沉积物样本，并记录独特的水下栖息地。由于潜水点的偏远位置和极端海拔高度带来了独特的安全挑战，为了应对这些挑战并保持高标准的安全性，我们制定了一个高度专业化的潜水计划。
接上期
01
装备
每个潜水员都配备了循环呼吸器、干衣、底衣、氯丁橡胶头套、手套、面镜、脚蹼，以及由浮标、系绳和配重带组成的悬挂系统。与取样和记录有关的其他装备根据潜水员的角色分配给他们，包括装有取样瓶的网袋、一台数码相机、一台摄像机、一台GPS装置和一把卷尺。在集结地的安全装备包括抛绳、医用纯氧、医疗急救包、Gamow袋、帐篷和炉子。所有潜水相关装备的完整检查清单在装备运输之前就已经完成并开始使用，在到达潜水地点时也是如此。
1.CODE循环呼吸器
CODE（紧凑型纯氧潜水装备，CompactOxygenDivingEquipment）循环呼吸器是一种极其简单、紧凑、轻便和耐用的密闭式纯氧循环呼吸器装置，主要用于*事用途。氧气由一个需求阀注入肺袋，二氧化碳由一个含有钠石灰吸收剂的吸附罐从系统中去除。在使用之前，呼吸环路必须排清除氧气和二氧化碳以外的气体。密闭式纯氧循环呼吸器在登山运动中有着辉煌的历史，年希拉里的珠穆朗玛峰登顶队就曾使用过它，并取得了巨大的成功（Hunt，）。
准确了解呼吸气体的成分是安全使用任何密闭式呼吸系统的基础。为此，事先从智利圣地亚哥的一家机构获得了一小瓶经过认证的氧气。经认证的纯氧瓶用于校准手持式气体分析仪，使用该分析仪对潜水地点附近使用的大量纯氧进行测试。
虽然CODE是潜水安全的重要装备，但使用它也有一些缺点。由于该系统是完全封闭的，所以没有气泡，使得潜水员很难从水面或在能见度低的情况下被发现。另外，氧气瓶只含有少量的气体，0.6升/psi（磅/平方英寸），所以需要一个单独的气瓶给浮力补偿器（BC）充气，来控制深度。这些问题和其他与CODE使用无关的问题都由下面描述的潜水员悬挂系统来解决。
表2.CODE循环呼吸器优点的基本原理摘要优势
?缓解高海拔缺氧
?避免身体组织吸收惰性气体
?氧气适用于任何潜水或高原疾病
?结构紧凑、重量轻缺点
?不利于BC使用（BC充气用气不足）
?无气泡–可能很难找到失踪的潜水员
?在呼吸回路阀门不切换的情况下，无法出水或讲话
?设备故障或不当使用的后果
3.潜水悬挂系统
为了保持安全的上升速度以及工作时需要在软质湖底上方悬浮，我们开发了一套全新的潜水员悬挂系统（DiverSuspensionSystem，DSS），它允许潜水员在任何深度进行悬停（图2）。DSS由一个浮标、可调节的系绳和改良的配重带组成，用铝制卡宾锁扣（lockingaluminumcarabiners）连接起来。浮标是用内胎和尼龙绳制作的，而系绳是由20英尺（6米）的现成带扣绑带组成。在配重带上有一条从左臀到右臀的调整绳，使潜水员能够从左到右调整他的旋转角度。潜水员在水中的重力约为10磅，每个潜水员需要40至60磅的铅。潜水员腰部均匀分布的重量使其很容易保持理想的旋转角度。
除了实现精确的深度控制外，DSS还解决了其他几个安全问题和技术挑战。架空浮标可以作为从岸上跟踪潜水员的标志、提供给跟踪采样位置的GPS一个安装平台、作为深度测量的参考、作为装备的连接点和用作紧急浮标。配重带和系绳的配置有助于减轻配重带意外释放后快速上升和AGE的风险。尽管释放配重带会使潜水员脱离DSS，但配重带和系绳仍将保持连接，仍将提供可行的上升/下降参考绳。在意外释放的情况下，潜水员可以抓住系绳来阻止不受控制的上升，或者在之后用它来快速返回某一深度。这些优点被认为大大超过了表3中所列的缺点。
表3.潜水员悬挂系统原理总结
优势
?精确控制深度和上升速率
?能够在作业点上方悬停，无上下漂移
?易于从水面跟踪潜水员
?减轻配重带意外释放的危险
?对采样位置进行GPS定位
?提供一个悬挂和保存装备的地方
?为深度测量提供参考
?浮标可作为应急浮标
?材料价格便宜，几乎在任何地方都能买到
缺点
?在BC使用和/或固定上升线参考绳时增加了一些复杂性
?增加了缠绕的风险
?无法在冰下潜水
?现场运输负担变重
使用DSS需要一些培训以提高效率，但其他方面都很简单。向下的深度调整可以通过按下锁扣上的按钮，让系绳延伸来完成。这可以用一只手轻松完成，同时保持朝下的方向，另一只手能够继续工作。向上的调整是通过拉动系绳的尾部进行的，并且由于该配置中固有的2:1的机械优势而得到了便利（图2）。由于向下移动相对容易，潜水曲线是计划为由浅水到深水。在潜水结束时，潜水员将缓慢上升，当他们到达水面时将释放他们的配重带。整个系统，包括挂在浮标下面的腰带，然后可以被拖回岸上，或留待回收。
图2.潜水员悬挂系统（拍摄：ClaytonWoosley和ChristianTambley）。所有照片都来自于High-Lakes项目。NAI/SETICSC/NASA艾姆斯研究中心（AmesResearchCenter）
02
潜水安全限制
HLP潜水团队的可量化潜水限制包括上升速率（表4）、氧气潜水表格（表5）和安全使用循环呼吸器的限制。上升速率是从现有的海*表格中推断出来的，公式为：
高海拔上升速率=海平面上升速率×exp(-0.×海拔高度/英尺)
表5给出了单一深度潜水的氧气暴露极限。尽管这些限制对绝大多数潜水员来说是安全的，但一部分人即使保持这些限制也会出现氧气中*[美国海*部，]。由于偏远的环境和极高的海拔，HLP计划了非常保守的潜水路线，将潜水时间限制在45分钟或更短。
安全使用循环呼吸器需要航空级的氧气（99.5%的氧气），以避免杂质在肺袋中堆积而导致缺氧。HLP在选择所使用的二氧化碳吸附剂品牌时主要考虑到其额定的储存温度范围（-30°C至50°C）。不应使用暴露在推荐温度范围之外的吸附剂材料。根据工作负荷和潜水环境的不同，单个吸附罐的使用寿命估计约为60-90分钟。
表4
表5
03
采样技术
潜水队由一名负责从湖底采集样本的领队潜水员、一名采样助手组成，其工作是在采集样本之前拍摄样本点和（带编号的）样本瓶，第三名潜水员使用摄像机记录潜水过程和环境。在潜水前，将一个设置为跟踪模式的GPS装置放置在一个防水容器中，并夹在领头潜水员的浮标上。通过同步GPS和助手使用的数码相机的内部时钟，可以确定拍摄特定照片时领队潜水员的位置（数字图像文件包含时间戳）。使用该技术获得了每个采样点的纬度和经度。
在第一次和第二次潜水中，确定采集样品的深度是不同的。第一次潜水的样本点的大致深度是通过将GPS位置与潜水前通过声纳获得的湖泊测深图对比而得的。在第二次潜水时，将事先标好的卷尺系在头顶的浮标上，用来在精确的深度间隔内取样。
为了获取样品，领队潜水员将指示所需采样的位置并从他/她的袋子里取出一个空的采样瓶。在采样助手拍下瓶子顶部的编号和未受干扰的采样位置后，领队潜水员会将瓶子倒置，并小心地取下瓶盖，防止里面的空气溢出。然后将瓶口向下插入湖底物质中，然后慢慢回正，湖底物质被有效的吸进瓶子中。然后重新盖好瓶盖，放回袋子里。
04
程序
随着潜水计划逐步完善，我们制定了高度详细的书面程序和检查表。这些文件在培训期间作为讲稿，然后在现场再次作为参考，以防止在缺氧的高海拔环境中出现错误和疏忽。表6说明了程序性规划的详细程度。书面程序涵盖了潜水准备、水中活动、潜水后活动、紧急情况和其他突发事件，以及操作管理的某些方面。
表6
05
训练
所有潜水队成员都在美国国际潜水协会（USIA）潜水教练的指导下接受了32小时的CODE循环呼吸器培训。所有队员都获得了医用氧气管理（medicaloxygenadministration）证书。
大量的泳池训练是如何制定潜水计划和确保潜水员安全的一个重要因素。在确定程序、技术和装备的过程中，泳池是一个极佳的试验平台。综合测试是以模拟两种计划潜水的形式进行的。
06
潜水执行
远征队遭受的唯一重大挫折发生在出发前往南美洲的前一天，当时团队中的一名关键成员在医学层面被取消了潜水和在大本营海拔以上攀登的资格。经批准的潜水计划包括针对此类事件的应急计划，并要求重新分配山上的角色和责任。这又需要额外的培训和泳池模拟，以使队员们熟悉这些变化。
团队很幸运地在智利找到了泳池设施，并在那里完成了训练。三次20分钟的模拟潜水，使用的装备和程序与山顶处潜水所使用的完全相同。对原潜水计划的修改包括重新分配角色和责任，并为每个潜水员分配一名助手，协助他/她着装并下水。
在部署上山之前，在现场制定了一个完整的撤离计划。该计划是基于以前对该地区的非潜水探险的经验，以及当地联络点的建议，包括玻利维亚国家公园管理局（SERNAP）和签约的国内物流经理。该计划包括确定当地和区域的医疗服务。在潜水员警报网络（DAN）的帮助下，为潜水员的专业医疗服务做了规定，包括再压舱的识别和使用。安排了全套运输物流，包括提供可以容纳担架的全轮驱动车辆。利用该地区预期的当地资源，制定了一个配套的通信计划。
对撤离计划进行了修订和改进，以考虑到未曾预料到的复杂情况，涉及到车辆的使用和非现有服务和能力，例如获得全天候的先进医疗服务和通信设备。没想到的是，某些类型的持照车辆在越境时出现了问题。最近的医疗设施是当地的一家诊所，营业时间不固定。所以，需要依靠60英里（公里）医院来治疗任何严重或非工作时间的医疗紧急情况。使用的再压舱是来自当地的一家矿业公司，该公司的运作时间有限。我们未能与DAN所提供的当地潜水医疗官员建立联系。通讯计划包括使用已确定的当地无线电，但事实证明这并不可靠。我们的卫星电话被证明是唯一可靠的通信手段。
所有装备将在大本营组装好，然后准备搬运到潜水点。大部分的货物被分配给了8名雇佣的搬运工，他们每天都会去山顶，在团队登顶前将大部分的装备会预先被放置好。其余的装备，包括二氧化碳吸附剂、照相机和其他精密的电子设备，由探险队成员随身携带带上山顶。吸附剂由潜水队成员携带，他们确保吸附剂不会暴露在低于规定阈值-30℃的温度下。
按照适应性训练计划，队员们于11月16日从00英尺（米）的大本营上升到英尺（米）的过渡营区。11月17日，他们登上了位于19,英尺（5,米）的山顶营地。11月18日，他们在火山口架设设备并进行科学考察。第一次和第二次潜水分别在11月19日和20日进行。团队于11月21日返回到大本营。
07
潜水日I
上午的医疗评估表明，所有潜水员都适合潜水。团队于9点到达火山口。在入口处卸下装备后，潜水员开始着装，大约在10：30入水。在潜水的最初几分钟，其中一名潜水员的浮力明显太大。潜水员回到岸上，做了必要的调整，然后重新下水。采样和记录工作按计划进行，尽管团队在受冻之前无法覆盖太多地方。最大深度约为2米，总底部时间为31分钟。潜水期间的平均耗氧量为58bar，使用0.6升的气瓶。
08
潜水日II
该小组于9点左右抵达火山口。潜水员在大约11点入水。在潜水开始时，领队潜水员在侧身翻滚后，由于冰冷的水对前庭的非平衡刺激，出现了一些眩晕和轻度恶心的症状。从1.5米开始，每隔0.5米进行一次采样，一直到4.5米的最深点。潜水员在湖中心附近浮出水面，与DSS分离并将其拖回岸上。所有潜水员都感到疲劳和寒冷，在过渡到医用氧气的过程中，有两名潜水员感到轻微的头痛。在潜水长的监督下，潜水员在帐篷里休整了大约一个小时。表7显示了氧气过渡和休整期间的平均医疗统计数据。每单位潜水时间的平均耗氧量与第一天相似（由于潜水长任务过重，没有记录实际数据，要吸取经验教训），潜水后的平均医疗耗氧量大约是每个潜水员两个D号尺寸气瓶。
表7.三位潜水员在第二次潜水后的平均医疗统计数据。时间从所有潜水员脱下干衣，在帐篷里使用医疗氧气开始。平均血压（BP）为平均收缩压与平均舒张压之比。人工测定呼吸频率，用数字腕式血压计测量血压和心率，用指尖脉搏血氧饱和度计测量血氧饱和度。注意，在停止呼吸医用氧气后，血氧饱和度急剧下降。
09
结论
在这一独特的高海拔地区人工采样的科学研究要求，需要开发独特的潜水装备、培训和对现有表格进行推断。通过HLP项目的经验，我们吸取了一些教训，从而为考虑类似限制和环境的项目提出了以下建议。
需要在极端环境下作业的潜水团队必须在正常潜水员培训以外接受专门培训，例如，高海拔适应技巧、先进医疗护理、长期一线工作的基本生存技术以及制定一套完整的计划和程序。
潜水计划的所有要素（装备、程序和技术）必须在尽可能高的保真模拟中进行测试。应急操作必须针对每项要素进行规划、定义、测试和实施。计划必须考虑到远程、到达和获得先进医疗服务的时间，并尽可能地变成自给自足。不得对当地支持可用性进行假设。通信计划必须提前进行。必须特别考虑确保提前联系应急操作所需的设施，并确认所有方面的可行性：操作时间、人员情况、服务限制、运输时间等。
任何在偏远地区探索的成功都取决于团队的训练和交叉训练。探险队必须有足够的空间来弥补失去某一成员的损失，所有人必须准备好履行他们正常技能范围以外的职能。当考虑到团队成员在极端环境下潜水所经历的多种压力时，这一点尤其重要。即便是训练有素的团队，即使计划充分，也必须考虑到个人对环境反应的可变性。到目前为止，还没有任何模型可以预测一个人对极端环境的生理或心理反应。在20,英尺（6,米）的情况下更是如此。
最后，任何探险队都不应该仅仅依靠团队内部成员的知识储备。让外部专家对推动数据收集、培训、规划和后勤的所有要素、科学要求进行审查，他们可以提供任务的关键性见解。
总结
最新版DANCHINA会员权益正式发布啦，详情可以点击图片进行阅读:
小编要告诉您一个好消息，DANChina的会员通道已经开通了！作为您的私人潜水医生和私人潜水管家的我们非常愿意为我们的会员服务。当您加入我们的会员，除了可以享受24/7一对一的医疗热线，还有线上和线下知识讲座以及国内水域周边医学信息总和和攻略。会员有关于潜水的问题都可以拨打我们的电话咨询。我们的宗旨就是onecallsforeverything~
—END—
DAN
长按