Автономный дыхательный аппарат

Пожарный, использующий дыхательный аппарат (Торонто)

Автономный дыхательный аппарат, или Дыхательный Аппарат, ДА — изолирующий респиратор, который часто используется при проведении спасательных работ, тушении пожаров и в других ситуациях, когда вдыхание окружающего воздуха может представлять мгновенную опасность для жизни и/или здоровья. Подобные устройства могут использоваться и под водой. Дыхательные аппараты являются Изолирующими респираторами (то есть они не используют окружающий воздух для дыхания после очистки) и они не зависят от внешнего источника чистого воздуха (как шланговые респираторы). См. Классификация респираторов Конструкция и принцип действия дыхательных аппаратов могут быть различными.

Обычно в автономных дыхательных аппаратах есть переносной источник пригодного для дыхания воздуха, регулирующее устройство и лицевая часть, предотвращающая попадание в органы дыхания окружающего воздуха.

Существуют дыхательные аппараты с замкнутым контуром и с открытым контуром^[1][2].

Дыхательные аппараты с закрытым контуром

В дыхательном аппарате с закрытым контуром выдыхаемый воздух фильтруется, обогащается кислородом и снова используется для дыхания. Такие дыхательные аппараты используются тогда, когда требуется выполнение длительной непрерывной работы — во время горноспасательных работ^[3], в длинных туннелях и тогда, когда нужно работать в ограниченном пространстве, где трудно использовать дыхательный аппарат с открытым контуром с большими громоздкими баллонами. До того, как были разработаны дыхательные аппараты с открытым контуром, в промышленности использовали такие устройства, как Siebe Gorman Proto, Siebe Gorman Savox, или Siebe Gorman Salvus.

Старинный дыхательный аппарат (шахтёрский) Siebe Gorman

У дыхательного аппарата с закрытым контуром есть недостаток. При очистке воздуха от углекислого газа с помощью химического поглотителя выделяется тепло^[2], и температура вдыхаемого воздуха повышенная. Это создает дополнительную физиологическую нагрузку на рабочего.

Известен случай, когда работа в течение 3,5 часов в изолирующем дыхательном аппарате повлекла последующую смерть горноспасателя (при возвращении с работы, из-за инфаркта междужелудочной перегородки сердца). Изучение СИЗОД не обнаружило никаких неисправностей, имелся неизрасходованный запас воздуха; признаков воздействия монооксида углерода и других вредных веществ не было. Оказалось, что спасатель скрыл на медкомиссии то, что у него гипертоническая болезнь и значительный коронарокардиосклероз^[4]. В сочетании с большой физиологической нагрузкой, создаваемой и самим дыхательным аппаратом, и выполняемой работой, это привело к его смерти.

Дыхательные аппараты с открытым контуром

В промышленности дыхательные аппараты с открытым контуром чаще используют сжатый очищенный воздух, а не сжатый кислород. У такого типичного дыхательного аппарата есть 2 регулятора; Первый уменьшает давление до величины, позволяющей подавать его к лицевой части, а второй снижает его почти до атмосферного, перед подачей под маску. Для подачи воздуха под маску используют клапан, который обеспечивает или «подачу по потребности», или «подачу по потребности под давлением». В первом случае воздух подаётся тогда, когда при вдохе давление под маской становится ниже атмосферного, а во втором — когда избыточное давление под маской снижается ниже заданной величины (то есть даже при вдохе оно выше наружного). Постоянное избыточное давление предотвращает просачивание неотфильтрованного воздуха под маску через зазоры, и значительно повышает ожидаемую степень защиты респиратора. Но при неплотном прилегании к лицу маски дыхательного аппарата с подачей воздуха по потребности под давлением может произойти быстрое выдувание чистого воздуха, которое сильно сократит запас воздуха в баллонах и продолжительность работы. Это может произойти, например, при снимании и надевании маски.

Пожарный дыхательный аппарат с открытым контуром состоит из полнолицевой маски, регулятора подачи воздуха, баллонов со сжатым воздухом, манометра, регулируемых ремней для переноски и предупредительной сигнализации, предупреждающей о том, что осталось мало воздуха. Продолжительность использования зависит от запаса воздуха в баллонах и интенсивности его расходования, которая зависит от выполняемой работы.

Схема дыхательного аппарата.

В дыхательном аппарате могут использоваться баллоны из стали, алюминия или из композиционных материалов (обычно — углепластика). Баллоны из композиционных материалов самые лёгкие, и поэтому более предпочтительные. Так как использование дыхательного аппарата создает сильную физиологическую нагрузку на пожарного/рабочего (значительно увеличивается частота сердечных сокращений, потребление кислорода и т.д.), желательно использовать более удобные СИЗОД^[5].

Применение

Дыхательные аппараты широко используются в промышленности^[1], при тушении пожаров^[6], и спасателями.

В пожарных дыхательных аппаратах основное внимание уделяется тепло- и огнестойкости, а не стоимости. Поэтому пожарные дыхательные аппараты обычно стоят дороже — в них используются специальные материалы. Кроме того, в новые пожарные дыхательные аппараты в развитых странах устанавливается специальные системы безопасности, которые подают сигнал бедствия, если пожарный не двигается какое-то время (15-30 секунд). Конструкция пожарного дыхательного аппарата не должна препятствовать выполнению спасательных работ (выносу пострадавшего и тому подобное).

Полнолицевая маска после воздействия огня

Другой областью применения дыхательных аппаратов является промышленность. Исторически дыхательные аппараты широко использовали при добыче полезных ископаемых, и это оставило след — в Европе требуется, чтобы металлические детали дыхательных аппаратов были искро-безопасны. Дыхательные аппараты используются в нефтяной, химической и атомной промышленности. Конструкция промышленных дыхательных аппаратов разнообразна — как и предъявляемые к ним требования (от предельно дешёвых до максимально надёжных, в которых дыхательный аппарат является частью защитного костюма, который может подвергаться дезактивации). При использовании дыхательного аппарата в промышленности для подачи воздуха часто используют шланги, а запас воздуха в баллонах используют для эвакуации и при переходе от одного шланга к другому.

Из-за различий в условиях применения респираторов в промышленности и при тушении пожаров, при сертификации в США до пожарных дыхательных аппаратов предъявляют более строгие требования^[7], чем в промышленности^[8] (два независимых датчика, предупреждают о снижении запаса сжатого воздуха, подача воздуха под полнолицевую маску так, чтобы под ней было избыточное давление при мгновенном потреблении воздуха свыше 230 литров в минуту и др.).

Таблица 1. Технические характеристики некоторых из автономных дыхательных аппаратов с открытым контуром (со сжатым воздухом)^[9].

Характеристика	СИЗОД
	ИВА-24М	АП-96М	АП-98 (АП-98-7К)	АП-2000	АВХ-324 НТ	ДАСВ
Масса, кг	14,0	11,5	16 (17)	13,2	14,5	16
Количество баллонов, шт	2	2	2 (1)	1	2	1-2
Объём сжатого воздуха в баллоне, л	4,0	4,0	4,7 (7,0)	9,0	4,0	7-14
Рабочее давление в баллонах, МПа	20	20	29,4	29,4	29	-
Время работы при нагрузке средней тяжести (30 л/мин), мин	45	80	60 (80)	80	60	60

Таблица 2. Технические характеристики некоторых из автономных дыхательных аппаратов^[10]

Характеристика	СИЗОД (в скобках указаны разные исполнения - если есть)
	ИП-4М	КИП-8	АП-96М (1/2)	АСВ-2 (407103п/407103пс)	ИВА-24М	ПТС Профи (Профи-168А/Профи-168М)	АП-98-7К (407120/407120а)	АП Омега (407114а/407114б)	АИР-300СВ (407111а/407111б)	PA 94PLUs BASIC (407124/407124б)
Масса, кг	до 4	10	15/14	15,5/15	-	15,4/12,3	16/13	16/14,8	16/13	15,6/10
Количество баллонов, шт	Неизвестно	1	2/1	2	2	1	1	1/2	1	2/1
Объём баллонов, л	-	1	4/6	4,5/4	4	6,8	7	7/4,7	6,8	4,5/6,8
Рабочее давление в баллонах (кислород - К, воздух - В), МПа	-	20к	19,6в	20,6в/19,6в	20в	29,4в	29,4в	29,4в	29,4в	29,4в
Время защитного действия, мин	30-180	90-100	45/32	60/53	40	60	60	60/80	60	60
Габаритные размеры, мм	340×165×290	450×345×160	660×300×175 / 660×300×190	650×295×150	710×305×165	680×290×220	710×280×240	700×320×220	700×320×220	700×320×220 / 700×280×240
Тип маски	-	-	ПМ-88	ППМ-88 или ШМП	ПМ-88	Panorama-nova	«Пана сил»	ПМ-200	МП-01	Panorama-nova
Возможность подключения спасательного устройства	-	-	Есть	Нет	Нет	Есть	Есть	Есть	Есть	Есть

Эффективность СИЗОД

Как и у всех остальных СИЗОД, защитные свойства автономных дыхательных аппаратов зависят от их конструкции и от правильного выбора и применения. На основании большого числа научных исследований эффективности, проведённых в промышленно-развитых странах во второй половине 20-го века как в лабораторных условиях, так и на рабочих местах прямо во время работы, были разработаны границы допустимого применения для СИЗОД разных конструкций (включая дыхательные аппараты).

Также проводилось изучение степени воздействия вредных веществ на работников, применявших СИЗОД. Например, по данным источника (цитируется по^[11]), при кратковременном использовании новых и исправных автономных дыхательных аппаратов пожарными, значительная часть из них подвергалась чрезмерному воздействию монооксида углерода:

Содержание карбоксигемоглобина в крови у пожарных Денвера после тушения пожаров
Максимальное содержание карбоксигемоглобина в крови, %	Количество пожарников (из одной группы; в каждой группе было 24 человека), у которых был указанный уровень карбоксигемоглобина
	СИЗОД
от 0 до 4	Автономный дыхательный аппарат с подачей воздуха по потребности	Противогаз с фильтром для защиты от СО	Не использовался
от 0 до 4	17	12	0
от 5 до 9	5	8	3
от 10 до 14	2	3	7
от 15 до 19	0	1	8
от 20 до 39	0	0	6
Длительность воздействия монооксида углерода:	20-25 минут	20-25 минут	5-8 минут
Первоисточник: Gordon, G.S. and Rogers, R.L.: "Project Monoxide – A Medical Study of an Occupational Hazard of Fire Fighters". Report of Findings, 32 pp, Published by International Association of Fire Fighters, Washington, D.C. (1969) В общей сложности, люди участвовали в тушении 6 пожаров. Концентрация карбоксигемоглобина в крови в норме у не-курящих: от 1,5 до 3,1%. Таким образом, при использовании дыхательных аппаратов, которые не поддерживают избыточное давление в маске, даже при кратковременном тушении пожаров, у значительной доли пожарников имелись признаки отравления разной степени.

Результаты этого и других аналогичных исследований^[12]; а также учёт результатов испытаний на рабочих местах аналогов (СИЗОД точно такой же конструкции (лицевая часть), но с подачей в маску воздуха не из изолированного источника, а отфильтрованного - без избыточного давления в маске^[13]) заставили сделать вывод: отсутствие избыточного давления в маске во время вдоха не обеспечивает защиту работника от просачивания неотфильтрованного воздуха.

В результате, применение дыхательных аппаратов с подачей воздуха по потребности строго ограничили низкой степенью загрязнённости воздуха (США - до 50 ПДК^[14], Великобритания - до 40 ПДК^[15]); а при наличии избыточного давления в маске во время вдоха (подача воздуха по потребности под давлением) - разрешили применение при значительно большей загрязнённости воздуха (до 10 000 и до 2000 ПДК соответственно). В Австралии, с 2003 г. сертификация изолирующих СИЗОД, не поддерживающих избыточное давление в полнолицевой маске, прекращена полностью (по данным из^[16]).

В дыхательных аппаратах с закрытым контуром выдыхаемый воздух очищается от углекислого газа, обогащается кислородом и вдыхается повторно, что (по сравнению с СИЗОД с открытым контуром) увеличивает время защитного действия при равном весе. Поэтому такие СИЗОД нашли широкое применение там, где возможности дозаправить баллоны нет - при горноспасательных работах. Однако существенное отличие подходов к выбору СИЗОД в РФ и развитых странах^[17][18] проявилось и здесь. По данным^[19] в СССР и в РФ выпускали и продолжают выпускать и применять такие изолирующие автономные дыхательные аппараты с полнолицевыми масками (для горноспасателей, и для использования при авариях и ЧС), которые не поддерживают избыточное давление в лицевой части во время вдоха (например: Р-30, Р-34, Р-12М, ИП-4М, ИП-6, ПДА-3М). Более того, некоторые модели дыхательного аппарата с открытым контуром (АСВ-2) тоже изготавливаются с подачей воздуха "по потребности".

Поэтому можно ожидать, что среди большого числа людей, использовавших такие СИЗОД, часть была недостаточно хорошо защищена^[20] (в 2016 г. только горноспасатели проработали в СИЗОД 2649 человеко-часа). К сожалению, в РФ с 1930-х устойчиво сохраняется тенденция не регистрировать большую часть профессиональных заболеваний^[21] и несчастных случаев без смертельного исхода^[22]. На этом фоне, и при отсутствии адекватных требований законодательства к выбору и применению СИЗОД, а также с учётом эффекта здорового рабочего, игнорирование современного уровня науки остаётся незамеченным. Но при неблагоприятном сочетании обстоятельств использование дыхательных аппаратов с закрытым контуром при большой загрязнённости воздуха может привести и к острым отравлениям.

См. также

• Аппарат Кенига
• Самоспасатель
• Законодательное регулирование выбора и организации применения респираторов
• Ожидаемые коэффициенты защиты респираторов
• Способы проверки изолирующих свойств респираторов

• 
  Автономный дыхательный аппарат. Изготовитель - MSA.
• 
  Автономный дыхательный аппарат. Изготовитель - MSA. Опущен светозащитный щиток на каске.
• 
  Автономный дыхательный аппарат. Изготовитель - Драгёр.
• 
  Включение подачи воздуха из баллона
• 
  Автономный дыхательный аппарат. Изготовитель - Scott.
• 
  Пожарные с автономными ДА
• 
  Тренировка пожарных с автономными ДА
• 
  Тренировка пожарных подразделений ВВС США с использованием автономных ДА

Примечания

1. Nancy Bollinger. NIOSH Respirator Selection Logic. — NIOSH. — Cincinnati, OH: National Institute for Occupational Safety and Health, 2004. — 32 p. — (DHHS (NIOSH) Publication No 2005-100). — doi:10.26616/NIOSHPUB2005100. Архивировано 23 июня 2017 года. Есть перевод: Руководство по выбору респираторов PDF Wiki
2. Nancy J. Bollinger, Robert H. Schutz et al. NIOSH Guide to Industrial Respiratory Protection. — NIOSH. — Cincinnati, Ohio: National Institute for Occupational Safety and Health, 1987. — 305 p. — (DHHS (NIOSH) Publication No 87-116). — doi:10.26616/NIOSHPUB87116. Архивировано 23 ноября 2017 года. Есть перевод (2014): PDF Wiki.
3. Утверждено Е. Ивановским. Изолирующие респираторы, кислородные насосы, их применение в горноспасательном деле. — Москва: Министерство цветной металлургии СССР, Управление ВОХР и ПВО, 1946. — 104 с. — (Инструкция - учебное пособие). — 1000 экз. Архивировано 29 октября 2021 года.
4. Громов АП. Из практики расследования причин скоропостижной смерти шахтёров // Гигиена и санитария. — Москва: Медицина, 1961. — № 1. — С. 109-112. — ISSN 0016-9900.
5. RG Love, JBG Johnstone et al. Study of the physiological effects of wearing breathing apparatus. — Research Report TM/94/05. — Edinburg, UK: Institute of Occupational Medicine, 1994. — 154 с. Архивировано 13 мая 2014 года. Архивированная копия  (неопр.). Дата обращения: 19 марта 2012. Архивировано 13 мая 2014 года.
6. Вассерман М. Дыхательные приборы в промышленности и пожарном деле. — Москва: Издательство НКВД, 1931. — 236 с. — 7000 экз.
7. Стандарт NFPA для пожарных дыхательных аппаратов с открытым контуром NFPA 1981 редакция 2013г Архивная копия от 29 сентября 2014 на Wayback Machine
8. Требования к автономным дыхательным аппаратам в США при сертификации US Standard 42 CFR 84 Архивировано 12 марта 2016 года. (перевод Архивная копия от 28 февраля 2021 на Wayback Machine)
9. ред. В.А. Пучков, ред. тома 3 - В.А. Владимиров. Энциклопедия «Гражданская защита». — 3 издание. — Москва: Центр стратегических исследований гражданской защиты МЧС РФ, 2015. — Т. III. — С. 254. — 657 с. — 300 экз. — ISBN 978-5-93790-129-7. Архивировано 2 февраля 2017 года. Архивированная копия  (неопр.). Дата обращения: 2 февраля 2017. Архивировано 2 февраля 2017 года.
10. Орехво Владимир Анатольевич. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. — Нижний Новгород: ФБОУ ВПО "ВГАВТ", 2014. — С. 60-68. — 98 с. — (учебно-методическое пособие для студентов очного и заочного обучения специальностей 180402 "Судовождение", 180403 "Эксплуатация СЭУ", 180404 "Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики"). — 370 экз.
11. Edwin C. Hyatt. Respirators: How Well Do They Really Protect? (англ.) // The Journal of the International Society for Respiratory Protection. — Livermore, California (USA): The International Society for Respiratory Protection, 1984. — January (vol. 2, iss. 1). — P. 6-19. — ISSN 0892-6298.. Архивировано 23 января 2019 года.
12. Marshal S. Levin. Respirator use and protection from exposure to carbon monoxide (англ.) // AIHA & ACGIH American Industrial Hygiene Association Journal. — Akron, Ohio: Taylor & Francis, 1979. — Vol. 40, no. 9. — P. 832-834. — ISSN 1542-8117. — doi:10.1080/15298667991430361.
13. Например, испытания сертифицированных фильтрующих СИЗОД с полнолицевыми масками в Великобритании в 1990 г. показали, что возможно проникание неотфильтрованного воздуха через зазоры до 9% от вдыхаемого, источник: Tannahill S.N., R.J. Willey and M.H. Jackson. Workplace Protection Factors of HSE Approved Negative Pressure Full-Facepiece Dust Respirators During Asbestos Stripping: Preliminary Findings (англ.) // The British Occupational Hygiene Society The Annals of Occupational Hygiene. — Oxford, UK: Oxford University Press, 1990. — Vol. 34, no. 6. — P. 541-552. — ISSN 1475-3162. — doi:10.1093/annhyg/34.6.547.
14. Стандарт США 29 CFR 1910.134 «Respiratory protection». Архивная копия от 24 сентября 2014 на Wayback Machine Есть перевод: PDF Архивная копия от 7 августа 2021 на Wayback Machine Wiki Архивная копия от 3 марта 2021 на Wayback Machine
15. 6. Limitations // Английский стандарт BS 4275:1997 «Guide to implementing an effective respiratory protective device programme». — London: BSI, 1997.
16. Joint Technical Committee SF-010, Occupational Respiratory Protection. 5.3 Supplied air RPE (5.3.1.3 Mode of air delivery) // Australian/New Zealand Standard AS/NZS 1715:2009 Selection, use and maintenance of respiratory protective equipment. — 5 ed. — Sydney (Australia) - Wellington (New Zealand): Standards Australia, 2009. — P. 28. — 105 p. — ISBN 0-7337-9000-3.
17. Кириллов В.Ф., Филин А.С., Чиркин А.В. Обзор результатов производственных испытаний средств индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) // ФБУЗ "Российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ" Роспотребнадзора Токсикологический вестник. — Москва, 2014. — № 6 (129). — С. 44-49. — ISSN 0869-7922. Архивировано 27 февраля 2019 года. Wiki PDF
18. Кириллов ВФ и др. О средствах индивидуальной защиты органов дыхания работающих (обзор литературы) (рус.) // НИИ медицины труда РАМН Медицина труда и промышленная экология. — Москва, 2013. — № 4. — С. 25-31. — ISSN 1026-9428. — doi:10.17686/sced_rusnauka_2013-1033. PDF JPG Wiki
19. Никулин В.В., Сидорчук В.К., Андрианов С.Н. Изолирующие дыхательные аппараты. Регенеративные дыхательные аппараты на сжатом и химически связанном кислороде. — Тула: ЗАО "Гриф и К", 2008. — Т. 1. — С. 100, 120, 125, 179, 193. — 246 с. — (Монография). — 100 экз. — ISBN 978-5-8125-1132-6.
20. Капцов В.А. и др. О применении автономных изолирующих респираторов (рус.) // Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор); Закрытое акционерное общество «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности» (ЗАО НТЦ ПБ) Безопасность труда в промышленности. — Москва: ЗАО "Алмаз-Пресс", 2018. — № 3. — С. 46-50. — ISSN 0409-2961. — doi:10.24000/0409-2961-2018-3-46-50. Архивировано 1 июля 2018 года. Текст статьи Архивная копия от 11 апреля 2021 на Wayback Machine
21. Измеров Н.Ф., Кириллов В.Ф. - ред. Гигиена труда. — Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2010. — С. 13-14. — 592 с. — 2000 экз. — ISBN 978-5-9704-1593-1.
22. Русак О.Н., Цветкова А.Д. О регистрации, расследовании и учёте несчастных случаев // Безопасность жизнедеятельности. — ООО "Новые технологии", 2013. — № 1. — С. 6-12. — ISSN 1684-6435. Архивировано 3 марта 2019 года.

Литература

• Очерк развития респиратора. Регенеративный респиратор Шванна. Глава из учебника "Горноспасательное дело"
• Б. Ф. Гриндер Что нужно знать всем работающим в респираторе 1916г
• Б. Дрегер Новый лёгочно-автоматический спасательный аппарат для горного дела 1923г Горный журнал 1923 N12 стр. 833-835
• А. Гармаш «Дрегеролит» (горноспасательный дыхательный аппарат с жидким кислородом) Горный журнал 1924 № 1 стр. 51-52.
• А. Гармаш Новые спасательные аппараты без инжектора (начало) Горный журнал 1924 № 3 стр. 330—335
• А. Гармаш Новые спасательные аппараты без инжектора (окончание) Горный журнал 1924 № 4-5 стр. 437—440.
• Инструкция по применению изолирующих респираторов 1938 68с
• Кислородный изолирующий противогаз КИП-5 1939г 33с
• Торопов С.А. Промышленные противогазы и респираторы 1940г 60с