Nurkowanie na Nitroksie

 

Zatrucie tlenem

Zatrucie tlenowe? Niemożliwe oddycham tlenem od urodzenia i nic mi się nie dzieje! Tam może powiedzieć przeciętna osoba zapytana na ulicy.

Prawda jest jednak inna, najlepiej wiedzą to nurkowie nitroksowi, tlen pod zwiększonym ciśnieniem parcjalnym jest toksyczny. Następuje zatrucie organizmu powodujące konwulsje podobne do napadu epilepsji co w wodzie prowadzi do utonięcia, tylko właściwe postępowanie w trakcie napadu drgawek tlenowych pod wodą może doprowadzić do uratowania płetwonurka.

Ludzie posiadają różną tolerancję tlenową, ale ogólnie uznaje się, że dopuszczalne ciśnienie parcjalne tlenu to:

• w trakcie nurkowania 1,4at, co pozwala nurkować na powietrzu do 56m (1,4at/0,21=6,6at a to jest 56m)
• w trakcie dekompresji 1,6at co pozwala wykonywać dekompresje na " gorących nitroksach" oraz dekompresję na czystym tlenie do głębokości 6m.

 

Zatrucie tlenem może również wystąpić nawet przy niższym ciśnieniu parcjalnym jeżeli czas ekspozycji jest długi. Z fizycznego punktu widzenia nurkowanie na powietrzu to w rzeczywistości nurkowanie na nitroksie, wynika to z faktu że tylko na powierzchni wody ciśnienie parcjalne tlenu wynosi 0,21at , głębiej rośnie. Dobrze przedstawia to poniższa tabelka.

Głębokość [m]	Powietrze 21	Nitroks 32	Nitroks 36
0	0,21	0,32	0,36
10	0,42	0,64	0,72
20	0,63	0,96	1,08
30	0,84	1,28	1,44
40	1,05	1,60	1,80
50	1,26	-	-
60	1,47	-	-
70	1,68	-	-

 

Dwie postacie zatrucia tlenowego

Wyróżniamy dwie postacie zatrucia tlenowego:

1. zatrucie ostre nazwane efektem Paula Berta - postać mózgowa (CNS). Taki rodzaj zatrucia najbardziej interesuje nurków nitroksowych oraz używających innych mieszanek oddechowych o zwiększonej ilości tlenu.
2. zatrucie przewlekłe nazwane efektem Lorrain Smitha - jest to postać płucna (OTU).

 

Zatrucie ostre nazwane efektem
Paula Berta lub CNS postać mózgowa

Zatrucie ostre nazwane efektem Paula Berta  albo zatruciem mózgowym typu CNS - przyczyną jest oddychaniu tlenem pod wysokim ciśnieniem parcjalnym (większym od 1at). Tlen odziaływuje toksycznie na centralny układ nerwowy a dokładniej na mózgowie. Objawy zatrucia występują bardzo szybko. W nurkowaniu praktycznie mamy do czynienia tylko z takim zatruciem tlenowym.

Tlen to bezlitosny gaz

Atak toksyczności tlenowej typu CNS występuje w większości przypadków bez ostrzeżenia. Objawia się wystąpieniem drgawek podobnych do ataku padaczki i prowadzi do śmierci w wyniku utonięcia. Nurek nie jest w stanie kontrolować swoich odruchów.

Oznaki i symptomy ostrzegawcze, jeżeli występują, mogą być następujące:

• CONvulsion - konwulsje,
• Vision - zaburzenia wzroku, widzenie tunelowe,
• Ears - dzwonienie w uszach,
• Nausea - nudności,
• Twitchging - niekontrolowane skurcze mięśni, zwłaszcza twarzy,
• Irritability - irytacja
• Dizziness - zawroty głowy

Niektórzy nurkowie zapamiętują to jako CONVENTID. jeżeli odczuwasz którykolwiek z powyższych symptomów, natychmiast wynurz się i zakończ nurkowanie. Zobacz stronę postępowanie przy zatruciu tlenem w wodzie.

W trakcie nurkowania na nitroksie należy śledzić toksyczność tlenową CNS. Wykorzystuje się do tego tzw. zegar tlenowy. W trakcie nurkowania maksymalne nasycenie  nie powinno przekraczać 100%. Wyższa wartość to zbyt duże ryzyko zatrucia tlenem. Zaleca się aby w trakcie nurkowania rekreacyjnego nie przekraczać 80%CNS.

Jak obliczyć CNS?

W trakcie każdego nurkowania nitroksowego należy monitorować poziom ekspozycji CNS. Można to zrobić na kilka sposobów:

• sposób najprostszy to używać komputera nitroksowego, który zliczy nam nasycenie CNS w trakcie nurkowania. Oczywiście należy pamiętać aby przed nurkowaniem przełączyć komputer w tryb nurkowanie na nitroksie i wpisać prawidłową wartość frakcji O2. Pamiętajmy, że komputer nurkowy nie zwalnia nas z wcześniejszego zaplanowania nurkowania i sprawdzenia naszych limitów, w tym przypadku maksymalnej głębokości i czasu nurkowania.

• sposób drugi to użycie komputera PC z odpowiednim programem. W sieci jest sporo takich programów.

• obliczenia naszego nasycenia ręcznie korzystając z tabel lub wykresów. W obu przypadkach niezbędne będzie wyliczenie ciśnienia parcjalnego PO2 na największej głębokości. Możemy zastosować tu dwie metody:

  • metoda pierwsza - z tabel i wzorów -  metoda  dokładniejsza ale jednocześnie trudniejsza

  • metoda druga - tylko z tabel 

Metoda pierwsza - z tabel i wzorów

Zaczynamy od  obliczenia ciśnienia parcjalnego tlenu PPO2 na maksymalnej głębokości nurkowania D. Można posłużyć się wzorem:

PPO2 = (D/10 + 1) * FO2

Oczywiście należy wiedzieć jakim nitroksem dysponujemy. Frakcja tlenu jest bardzo ważna bo to ona decyduje o toksyczności typu CNS.

Znając PPO2 możemy odczytać w tabelce (poniżej)  jaki procent dawki CNS jest akumulowany podczas minuty nurkowania (%CNS/min). Łączną dawkę oblicza się mnożąc czas spędzony na danej głębokości przez %CNS/min.

CNS = t * %CNS/min [%]

 Przykład: jeżeli nurkujemy przez 30minut na głębokość 24m na EAN 32 to mamy:
PPO2 = (D/10 + 1) * F = (24/10 + 1) * 0,32 = 3,4 *0,32 = 1,09
W tabeli nie ma wartości 1,09 więc należy skorzystać z pierwszej większej PPO2 = 1,10 i dla tej wartości %CNS/min = 0,42. Jeżeli pomnożymy to przez czas nurkowania otrzymamy

CNS = t * %CNS/min = 30 * 0,42 = 12,6%

Tabela toksyczności tlenowej CNS 
w zależności od ciśnienia PPO2

 

Jeżeli profil nurkowania jest wielopoziomowy to należy całe nurkowanie rozbić na poszczególne głębokości, dzięki takiemu zabiegowi uzyskamy dużo dokładniejszy wynik.

Poniżej została przedstawiona powyższa tabelka w postaci wykresy. Na wykresie widać że procentowe nasycenie tlenem  rośnie prawie liniowo do ciśnienia parcjalnego tlenu 1,40 powyżej krzywa zdecydowanie zaczyna rosnąć wykładniczo. Przy wartości ciśnienia parcjalnego tlenu 1,60 już posiada wartość 2,22 i bardzo szybko rośnie ze wzrostem ciśnienia parcjalnego (dane w tabelce powyżej).

Powyższy wykres pokazuje jak bardzo wzrasta toksyczność tlenowa typu CNS,
 kiedy ciśnienie parcjalne tlenu przekroczy 1,6at
 (czerwona linia wykresu - dla ciśnienia parcjalnego tlenu 1,87at jedno minutowy CNS wynosi 100%)

Metoda druga - tylko z tabel 

Tabela 1 DSAT

Dostępne są również tabele, w których można bardzo szybko określić nasze nasycenie zależnie od ciśnienia parcjalnego tlenu. Nazywane są tabelami ekspozycji tlenowej. Posługiwanie się nimi jest niezmiernie proste, w górnym wierszu znajdujemy ciśnienie parcjalne tlenu dla naszej mieszanki na największej głębokości, jeżeli nie ma dokładnie takiego ciśnienia jakie wyliczyliśmy bierzemy pierwsze większe. Zjeżdżamy w duł i znajdujemy czas naszego nurkowania, jeżeli nie ma dokładnego czasu to bierzemy pierwszy większy. Teraz posuwając się w prawo do skrajnej kolumny znajdujemy nasze nasycenie.

Przykład: Ciśnienie parcjalne tlenu (at) na maksymalnej głębokości dla stosowanego nitroksu wynosi 1,18at, czas nurkowania 55min. 

Szukamy w górnym wierszu ciśnienia 1,18at, jednak nie ma takiej wartości, bierzemy więc pierwszą większą czyli 1,2at, posuwamy się w dół szukając czasu 33min, nie ma takiego czasu więc odczytujemy pierwszy większy czyli 42min. Przesuwamy się teraz w poziomie i w skrajnej kolumnie odczytujemy  naszą ekspozycję tlenową, wynosi ona 20%. Nasze nasycenie CNS będzie wynosiło 20%.

Tabela 2 CNS o OTU

Powyższa tabela pozwala łatwo dokonywać obliczeń, ale wymaga sporo zaokrągleń (nie ma wszystkich czasów). Znacznie dokładniejsze obliczenia można dokonać na tabeli zamieszczonej poniżej. Tabela ta pozwala na dokładne obliczenie zaabsorbowanych jednostek OTU i/lub % dawek CNS w odniesieniu do zmiennego ppO2 i czasu nurkowania. Zamieszczam krótką instrukcję obsługi

 

Znajdź wartość ppO2 (ciśnienia parcjalnego tlenu) w lewej kolumnie i odczytaj odpowiednią dawkę toksyczności tlenu zależnie od czasu. Dla czasów nie pokazanych w tabeli zsumuj cząstkowe dawki dla czasów uwzględnionych w tabeli. Np. dla 33 minut przy ppO2=1,18 sumuj: 

czas	OTU	%CNS
1 min	1,32	0,48
2 min	2,64	0,96
30 min	39,6	14,4
Razem	43,56	15,84

Tabela 3 CNS i OTU

Najprościej i najdokładniej można obliczyć CNS korzystając z tabel dedykowanych do danego rodzaju nitroksu. Poniżej tabela dla nitroksu EAN 32. W lewej kolumnie znajdujemy głębokość nurkowania, przesuwamy się w prawo do kolumny CNS% i odczytujemy wartość minutowej ekspozycji CNS. Teraz pozostaje pomnożyć odczytaną wartość przez czas nurkowania. Tego rodzaju tabel używają nurkowie techniczni - więcej tabel dedykowanych do danego rodzaju nitroksu znajdziesz na stronie - Jak zaplanować nurkowanie techniczne?

Przykład: Oblicz %CNS i OTU dla nurkowania na 27m przez 33minuty. Odczytujemy z tablicy odpowiednie wartosci i mnożymy przez czas nurkowania, w tym przypadku będzie to:
 %CNS  - 0,48 x 33min =15,84
OTU    - 1,30 x 33min = 42,9

Jak widać wyniki %CNS zależą od użytych tabel. Wyliczone zostały następujące wartości: 

czas	%CNS
tabela 1	20%
tabela 2	15,84%
tabela 3	15,84%

Tabela pierwsza daje najbardziej zaokrąglone wyniki, dwie pozostałe tablice pozwalają na uzyskanie bardzo dokładnego wyniku.

Pojedyncza ekspozycja i dawka dobowa

Często zanim zaczniemy liczyć naszą ekspozycję typu CNS warto sprawdzić czy w ogóle jesteśmy w stanie takie nurkowanie wykonać. Poniższa tabelka pokazuje przy danym ciśnieniu parcjalnym - maksymalny czas pojedynczej ekspozycji jak i dawkę dobową, której nie należy przekraczać. Wartości podawane w tabeli to oczywiście 100% CNS, zaleca się aby nie przekraczać 80%CNS.

 

Jak spada ekspozycja CNS?

Teraz można zadać sobie pytanie. A kiedy się odsycimy? Generalnie można powiedzieć, że w ciągu 1,5 godziny odsycimy się o połowę, dokładne wartości można odczytać w poniższej tabelce.

Posługiwanie się tabelką jest banalnie proste. W lewej kolumnie znajdujemy naszą ekspozycję CNS w procentach, w górnym wierszu czas przerwy powierzchniowej. Kratka na przecięciu obu tych wartości podaje nam nasze nasycenie CNS po przerwie. Oczywiście jeżeli w lewej kolumnie nie ma dokładnie takiego nasycenia CNS jakiego szukamy, bierzemy pierwsze większe.

Przykład: Nasze nasycenie CNS po nurkowaniu wynosi 35% (z wcześniejszego przykłady). Przerwa powierzchniowa 3:20 godziny. Szukamy w lewej kolumnie naszego nasycenia, niestety jest tylko 30% albo 40%, wybieramy większe czyli 40%. W górnym wierszu znajdujemy odpowiedni przedział czasowy, w tym przypadku 3:01 - 3:30. Wartość na przecięciu to 10%. Nasz nowy CNS wynosi 10%.

Wykres spadku CNS

Poniższy wykres przedstawia jak spada ekspozycja CNS w czasie. Po pół godzinie o 0,8 po godzinie do 0,63 po 1:30 godziny do 0,5; po 2:00 godzinach do 0,4; po 3:00 godzinach do 0,25; po 4:00godzinach do 0,16 aby po 9:00 godzinach spaść do zera.

Wzór na spadek CNS

Ponieważ poziom CNS maleje zgodnie z rozkładem expotencjalnym, wzór do dokładnych obliczeń będzie miał postać:

CNS_{po_przerwie}= CNS * e^-kt

gdzie:

CNS_{po_przerwie} - CNS po przerwie powierzchniowej
CNS - CNS przed przerwą (po nurkowaniu)
t      - czas przerwy [min]
k      - wsp. k=ln2/T ponieważ ln2=0,693 a T=90 wiec po podstawieniu otrzymamy k= 0,0077
T      - okres półnasycenia

po podstawieniach wzór można zapamiętać jako:

CNS_{po_przerwie}= CNS * e^-0,0077*t

 

Pamiętajmy że %CNS dodaje się, czyli musimy %CNS z pierwszego nurkowania uwzględnić przy następnym. Zaleca się aby nie przekraczać 80%CNS.

Zatrucie przewlekłe nazwane efektem
Lorrain Smitha lub OTU postać płucna

Zatrucie przewlekłe nazwane efektem Lorrain Smitha - jest to postać płucna. Na skutek długotrwałego oddychania tlenem (kilka dni) pod zwiększonym ciśnieniem (poniżej 1at) występują zmiany płucne (zapalenie płuc). Ta postać w nurkowaniu nie występuje, może się pojawić w przypadku długotrwałego przebywania w komorze dekompresyjnej pod zwiększonym ciśnieniem.

Oddychając mieszankami o ciśnieniu parcjalnym tlenu powyżej 0.21ata należy monitorować ilość przyjętej dawki OTU, wraz z wielkością przyjętej dawki spada pojemność życiowa płuc.

Z definicji jedna jednostka OTU odpowiada jednominutowej ekspozycji tlenem przy ciśnieniu parcjalnym 1ata (PPO2=1ata). Dla innych wartości ciśnienia parcjalnego (PPo2) i czasu (t) można ją obliczyć z wzoru 

OTU = t * [(PPO2-0,5)*2]^0.83

lub odczytać z poniższego wykresu. Na osi Y należy znaleźć poszukiwaną wartość ciśnienia parcjalnego tlenu, następnie w poziomie należy przesunąć się do wykresu, po osiągnięciu wykresu poruszamy się pionowo w dół i na osi X odczytujemy przyjętą dawkę OTU w ciągu 1minuty (OTUmin). W celu określenia przyjętej dawki należy odczytany wynik pomnożyć przez czas ekspozycji t wyrażony w minutach.

OTU = t * OTUmin

Przykład: Jeżeli oddychamy na powierzchni czystym tlenem, ciśnienie parcjalne tlenu (O2) wynosi 1at to w ciągu minuty przyjmiemy 1 dawkę. Jeżeli będziemy czystym tlenem oddychać przez 1godzinę to przyjmiemy 1*60min=60OTU. Aby nastąpił spadek pojemności płuc o 2% czas oddychania czystym tlenem musiał by przekroczyć 10godzin (zobacz następny wykres). Pamiętajmy więc że zbyt długie oddychanie tlenem o zwiększonym ciśnieniu parcjalnym jest szkodliwe dla naszych płuc.

Przy nurkowaniach wielodniowych ważne jest aby nie przekraczać maksymalnej dawki dziennej. poszczególne wartości można znaleźć w tabelce poniżej.

 

 

Poniższy wykres przedstawia spadek pojemności życiowej płuc w zależności od przyjętej dawki OTU. Aby określić spadek pojemności życiowej płuc należy znać pochłoniętą dawkę OTU (oś Y), od danej wartości należy przesuwać się w poziomie do przecięcia z krzywą OTU, po przecięciu z krzywą należy poruszać się w dół do osi X, na której odczytujemy wartość spadku pojemności życiowej płuc. 

Przykład: Jeżeli pochłonięta dawka wynosi 1425 jednostek OTU to znaczy że pojemność życiowa płuc zmniejszyła się o 10% i jest to maksymalna dawka stosowana w trakcie leczenia ciężkich objawów DCS. Dla 850 jednostek OTU spadek pojemności życiowej płuc wynosi 4,5% i jest to maksymalna jednorazowa dawka, której nie należy przekraczać przy nurkowaniach pojedynczych. Przy nurkowaniach powtórzeniowych OTU nie powinna przekraczać 300OTU.

Przyjęcie zbyt wysokiej dawki prowadzi do uszkodzenia tkanki płucnej i objawia się oprócz spadku pojemności życiowej płuc:

• suchym kaszlem,
• zwiększonym wysiłkiem oddechowym,
• uczuciem braku wzięcia pełnego wdechu,
• bólem zlokalizowanym w okolicy mostka,
• dusznością,
• obrzękiem płuc,
• zwłóknieniem płuc.

Postępowanie w przypadku zatrucia tlenem w postaci płucnej jest następujące:

• natychmiastowe zaprzestanie dalszej ekspozycji,
• monitorowanie regenerowania tkanki płucnej.