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Estratto dell'articolo pubblicato su Alert Diver 4/97

ATTIVITA’ SUBACQUEA SPORTIVA AVANZATA:
ALCUNI PERICOLI DELLE IMMERSIONI TECNICHE & Nitrox

D. H Elliott

(Nota del Redattore: il presente articolo è stato ridotto ai concetti basilari ai fini della traduzione. Data la complessità delle tematiche ivi trattate, invitiamo coloro che sono particolarmente interessati all’argomento a leggere l’articolo originale nella sua completezza)

Molte scuole di immersione subacquea sportiva insegnano ai sommozzatori ad effettuare solo immersioni con aria compressa entro la curva di sicurezza ed incoraggiano gli allievi ad immergersi in sicurezza e non a profondità eccessive. Negli ultimi anni, è stato introdotto l’uso di aria arricchita di ossigeno ("nitrox", EANx) nelle bombole.
Ciò può implicare l’utilizzo di attrezzature professionali ma senza dimenticare che si tratta di subacquei sportivi e non professionisti, con tutte le libertà che ciò comporta.
Al fine di stabilire un confine fra l’immersione convenzionale, avanzata e tecnica nell’ambito di questa analisi, si adotterà la definizione secondo cui un subacqueo tecnico è un subacqueo sportivo che respira più di una miscela di gas durante una singola immersione. Per cui, tale definizione copre sia quei subacquei che cambiano erogatore per diverse miscele durante l’immersione (comprese le tappe di decompressione ad ossigeno) e coloro che utilizzano gli autorespiratori ad ossigeno, ossia versioni a circuito chiuso o semichiuso di autorespiratori.

IMMERSIONI ESTREME AD ARIA
I pericoli comprendono la narcosi da azoto, la neurotossicità dell’ossigeno, la ritenzione di anidride carbonica e la sindrome da "deep water blackout", che rappresenta una particolare combinazione dei primi tre.

Effetti dell’Azoto
Le manifestazioni della narcosi da azoto sono proporzionate alla pressione parziale dell’ossigeno inalato e possono cominciare a verificarsi intorno ai 30 m. La narcosi aumenta al punto di una "perdita parziale di coscienza" con autorespiratore ad aria ad una profondità di circa 107 m. Il meccanismo della narcosi è lo stesso degli anestetici gassosi e dell’intossicazione da alcool: l’individuo passa attraverso ognuna delle fasi che si verificherebbero in tali casi, dall’eccitazione al sonno.

Effetti dell’Ossigeno
Le caratteristiche polmonari e neurologiche della tossicità dell’ossigeno sono abbastanza note (es. Donald, 1992), ma l’ossigeno in quanto gas "inerte" (ossia narcotico) è stato finora poco studiate (Paton, 1967). Tanto maggiore sarà la profondità a cui viene respirato l’ossigeno tanto maggiore sarà la rilevanza delle sue proprietà, tant’è vero che l’ossigeno contribuisce anche ad amplificare la narcosi da azoto, fatto di cui non bisogna sorprendersi. (Bennett, 1993).

Effetti dell’Anidride Carbonica
E’ stato ipotizzato da Case & Haldane (1941) che la narcosi da azoto sia potenziata dalla ritenzione di anidride carbonica, così come dimostrato da Hesser et al (1971). Tuttavia la ritenzione di anidride carbonica non è la causa della narcosi da profondità (Bennett & Blenkarn, 1969). Il fattore CO2 può diventare più preponderante nel caso di sommozzatori ad aria che presentano una particolare tendenza alla "ritenzione di CO2 " (Lanphier 1955).
Sono stati studiati gli effetti delle alte concentrazioni di anidride carbonica nel caso in cui non vi sia carenza di ossigeno nei soggetti che effettuano immersioni con ossigeno puro(Barlow & McIntosh, 1944). Tali studi hanno evidenziato una compromissione o perdita di coscienza sotto sforzo pesante con ossigeno puro respirato attraverso uno spazio morto esterno di 800 ml.

"Deep Water Blackout"
Data l’interazione fra CO2, ossigeno ed azoto a pressioni iperbariche, il concetto del Deep Water Blackout si basava su alcuni casi ben studiati (Elliott 1996a). Sono stati osservati numerosi casi di perdita di coscienza da parte di subacquei.
Rispetto alla definizione di "Immersione Tecnica", che consiste in un cambio di miscela respirata durante l’immersione, l’immersione profonda non è considerata un’immersione tecnica. L’immersione estrema con autorespiratori ad aria risulta pertanto essere una pratica semplicemente stupida.

IMMERSIONI NITROX
La miscela nitrox è utilizzata in attrezzature subacquee convenzionali dedicate per tale tipo di miscela ed alcune parti, soprattutto per quel che concerne l’impianto di ricarica, devono essere "libere da ossigeno" per evitare la combustione.
Per gli autorespiratori nitrox a circuito aperto può essere utilizzato qualsiasi livello di ossigeno superiore al 21%, ma nell’uso comune si premiscela l’ossigeno nell’azoto al 28%, 32% e 36%.
I vantaggi derivanti dall’uso delle miscele nitrox per gli utenti consistono in un tempo prolungato d’immersione in curva di sicurezza rispetto alla "profondità equivalente con aria" (EAD) oppure, se si mantiene il rispetto delle tabelle di decompressione, una decompressione più sicura. Non è possibile ottenere i due vantaggi contemporaneamente. Quando si respira una miscela d’aria arricchita con ossigeno, si riduce l’assorbimento di azoto in profondità, ottenendo le condizioni equivalenti della respirazione dell’aria a quote più basse, "profondità equivalente con aria" (EAD). L’EAD può essere calcolata per ogni livello della percentuale di ossigeno:

Il tempo più lungo d’immersione senza tappe di decompressione utilizzando l’EAD è in realtà illusorio, almeno per la prima immersione, poiché a quote al di sopra dei 25 m la durata dell’immersione sarà comunque limitata dalla capacità della bombola e non dal tempo d’immersione in curva di sicurezza. I limiti massimi di sicurezza per l’ossigeno in immersioni nitrox sono intorno ai 36 m.
Ignorando la Profondità Equivalente con Aria durante le immersioni nitrox e utilizzando le tabelle di decompressione per l’aria all’effettiva profondità d’immersione, i rischi di malattia da decompressione risultano essere notevolmente ridotti.
Gli svantaggi vanno dai rischi di esplosione derivanti dall’utilizzo dell’ossigeno alla possibilità di commettere errori nel miscelare l’ossigeno con l’aria per ottenere una miscela con la giusta percentuale. Probabilmente la preoccupazione maggiore consiste nel rischio di annegamento, soprattutto se si utilizza un erogatore di tipo standard con boccaglio, in caso di un attacco epilettico sott’acqua dovuto a neurotossicità acuta dell’ossigeno. I limiti massimi di sicurezza raccomandati per l’ossigeno variano da pO2 1.4 a 1 per mansioni eccezionali. Le immersioni nitrox con un massimo di pO2 1.5 bar sono normalmente effettuate dall’industria subacquea commerciale ma solo con un controllo molto più attento dei subacquei.

IMMERSIONI CON MISCELE DI GAS
Il subacqueo tecnico rientra normalmente in una delle due seguenti categorie: immersioni in relitti e immersioni in grotta. Le immersioni in relitti sono tendenzialmente effettuate individualmente e i subacquei tendono a portare tutta la miscela di gas con sé: ossigeno-elio o trimix (aria-elio) per le profondità massime, nitrox e ossigeno per le decompressioni in corrente. Nelle immersioni in grotta i subacquei utilizzano le stesse miscele ma tendono a lavorare in squadra, disponendo le bombole lungo il percorso di esplorazione durante una serie di immersioni precedenti. Sia nel caso che sia utilizzato ossigeno-elio che aria-elio (trimix) durante le fasi profonde di un’immersione, il pericolo di una Sindrome Neurologica da Alta Pressione (HPNS; Bennett & Rostain 1993) continuerà ad essere in agguato.

AUTORESPIRATORI AD OSSIGENO

Ossigeno a Circuito Chiuso
Questo tipo di autorespiratore è dotato di un filtro per l’anidride carbonica e di un semplice sacco-polmone riempito di ossigeno da cui respira il sommozzatore. Man mano che l’ossigeno viene consumato, deve essere immesso più ossigeno nel sacco polmone erogandolo dalla bombola. Tale immissione può essere fatta "su richiesta" ogniqualvolta che il subacqueo sente l’esigenza di ripristinare il livello di ossigeno nel sacco polmone. Si tratta di una procedura potenzialmente pericolosa poiché, durante l’immersione, l’azoto disciolto viene lavato via dall’organismo attraverso il circuito chiuso dell’ARO. Man mano che il volume del sacco si riduce con il consumo dell’ossigeno, l’azoto conterrà una percentuale crescente del contenuto del sacco. A meno che non sia immessa per tempo un’ulteriore quantità di ossigeno all’interno del sacco polmone, si potrà raggiungere il punto in cui il sacco polmone fornisce al subacqueo una miscela ipossica. Allora il subacqueo potrebbe inavvertitamente perdere i sensi a causa di "ipossia da diluizione" con possibili conseguenze letali.

Autorespiratori a Circuito Semichiuso
Il sistema a circuito semichiuso è un sistema dinamico. Il sacco-polmone fornisce al subacqueo la miscela di gas, la cui composizione è soggetta a cambiare durante l’immersione.
La maggior parte degli autorespiratori nitrox a circuito semichiuso, che sono adesso commercializzati rivolti ad un pubblico di subacquei sportivi, si basano sull’erogazione di un gas premiscelato a portata costante.

Teoria del Sacco-Polmone
Nella maggior parte degli autorespiratori ad ossigeno-azoto amatoriali, il gas premiscelato viene erogato ad una portata predeterminata nel sacco-polmone. Qui, il gas fresco si mescola con il gas già presente, la maggior parte del quale è stato appena espirato e depurato della CO2. In tal modo il subacqueo respira dal sacco polmone ed espira attraverso il filtro nuovamente nel sacco polmone da cui è scaricato il gas in eccesso praticamente allo stesso tasso con cui viene immesso il gas fresco. Il calcolo della percentuale di ossigeno nel sacco polmone si basa su una semplice formula indipendente dalla profondità. A condizioni costanti la percentuale di ossigeno immessa nel sacco polmone potrà essere calcolata in modo molto semplice, come qui di seguito indicato:

Questa percentuale è indipendente dalla profondità e, una volta che è stata impostata la portata di erogazione per una certa premiscela, l’unica variabile sarà il consumo di ossigeno. La percentuale di ossigeno è anch’essa indipendente dal volume del sacco polmone. Sarà inoltre possibile calcolare il tasso di ricambio del contenuto di ossigeno nel sacco polmone quando varia il carico di lavoro del subacqueo.
La suddetta formula potrà essere utilizzata per mantenere il quantitativo di ossigeno entro un range prevedibile. In tal modo la principale variabile durante l’immersione è quella del consumo di ossigeno che sarà determinata dal livello di attività a partire da uno sforzo muscolare minimo (come ad esempio quello richiesto per scattare delle fotografie) alla capacità respiratoria massima sostenibile (ad esempio in situazioni di emergenza).
Un consumo minimo di ossigeno di circa 0.25 l.min soltanto potrà essere utilizzato per determinare la più alta percentuale di ossigeno che potrebbe essere riscontrata nel sacco polmone. Il livello massimo ammissibile di pO2 potrà in seguito essere utilizzato per calcolare la profondità massima ammessa per quella data portata e miscela.
L’altro estremo, il consumo massimo sostenibile di ossigeno, sarà più difficile da prevedere. Per un subacqueo di corporatura media e con una preparazione fisica ragionevole, un O2 max di almeno 3 l.min-1 sarà universalmente accettato.
Un consumo di ossigeno di 2.5 l.min-1 potrà essere sufficiente con una premiscela al 40% di ossigeno con una portata costante impostata dalla casa produttrice di 9.2 l.min-1 per ridurre il contenuto di ossigeno del sacco polmone al 17,6%, rovesciando così i vantaggi derivanti dall’utilizzare una "profondità equivalente con aria" ai fini della decompressione.
Poiché le tabelle di decompressione devono essere rispettate tenendo conto della profondità massima d’immersione, com’è possibile valutare l’EAD massima d’immersione? E com’è possibile programmare una decompressione sicura?
Nel frattempo, il subacqueo attivo che utilizza un autorespiratore a circuito semichiuso potrà preferire di programmare l’uso delle tabelle di decompressione per l’aria all’effettiva profondità d’immersione raggiunta.
Quindi, immergersi con autorespiratori a circuito semichiuso implica numerosi rischi che invece non devono essere affrontati da subacquei che effettuano immersioni con bombole ad aria compressa a circuito aperto. Le possibili conseguenze comprendono l’ipossia da diluizione, l’iperossia e l’ipercapnia.

Miscele di gas a circuito chiuso
Molte delle versioni di autorespiratori a miscela a circuito chiuso sono state messe a punto negli ultimi 25 anni. Tali autorespiratori automiscelano il gas per la respirazione da due bombole, una di gas inerte, normalmente elio, e l’altra di ossigeno puro, con un ottimo livello di affidabilità. Una pressione parziale costante di ossigeno, intorno a 0.7 bar, potrà essere monitorata da sensori e mantenuta ad ogni profondità. La durata dell’immersione è limitata solo dalle capacità delle bombole e dalla durata del sistema di filtrazione. Questo tipo di autorespiratore offre buone caratteristiche di respirazione in acqua e dovrebbe mantenere il gas inspirato entro determinati limiti fisiologici.
Per il subacqueo sportivo un autorespiratore a circuito chiuso offre una lunga durata d’immersione a qualsiasi profondità senza la necessità di dover trasportare dei volumi eccessivi di gas. Tali autorespiratori dovrebbero essere fisiologicamente tanto sicuri quanto sarebbe auspicabile e solo in caso di un problema tecnico il subacqueo sarebbe esposto ai pericoli dell’ipossia, dell’iperossia e dell’ipercapnia. Solo altri problemi, quali l’HPNS e la decompressione sicura, che non sono direttamente correlati al tipo di autorespiratore, potranno limitare le loro potenzialità alle maggiori profondità d’immersione subacquea sportiva.

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