Dwutlenek węgla (CO2) w nurkowaniu

mieszanki oddechowe

Dwutlenek węgla - (CO2) - bezbarwny, bez zapachu, niepalny. Jest wynikiem procesów spalania (w tym przemiany materii). Nadmiar dwutlenku węgla w organizmie może prowadzić do śmierci. Masa cząsteczkowa 44,01 gęstość (0C, 1013hPa) 1,977g/dm3 czyli znacznie cięższy od powietrza (1,52 raza)

Zatrucie dwutlenkiem węgla

Zatrucie dwutlenkiem węgla może nastąpić w dwóch przypadkach:

  1. Zbyt duża ilość CO2 w mieszance oddechowej wynikająca z niewłaściwego napełniania butli. W trakcie pracy sprężarka zasysała spaliny z silnika spalinowego, ogniska czy innego źródła ognia. Taki przypadek właściwie nie powinien nigdy mieć miejsca.
  2. Mała wentylacja płuc wywołana zbyt płytkim lub zbyt wolnym oddychaniem. Sytuacja pierwsza ma miejsce, kiedy wpadniemy w zadyszkę, sytuacja druga występuje, kiedy wstrzymujemy oddech, w celu zmniejszenia zużycia czynnika oddechowego. Wzrost CO2 może więc wystąpić na skutek zwiększenia wysiłku oddechowego jak i niedostatecznego usuwania CO2 z organizmu. Niedostateczne usuwanie CO2 to zły cykl oddechowy, spotęgowany większą gęstością gazu oddechowego na danej głębokości. Gęstość gazu jest wprost proporcjonalna do ciśnienia, na głębokości 40m gdzie panuje ciśnienie 5at gęstość gazu jest 5-cio krotne większa niż na powierzchni wody.

Nadmierny wzrost CO2 powoduje bardzo szybka utratę przytomności. Utrata przytomności powoduje niedotlenienie, migotanie komór serca i zawał. W takich przypadkach sekcja zwłok jako przyczynę zgonu podaje " utonięcie na skutek zawału mięśnia sercowego".

W innym przypadku może spowodować wypadniecie automatu oddechowego z ust i utonięcie. Organizm człowieka jest bardzo wrażliwy na wahania poziomu CO2 zarówno w pęcherzykach płucnych jak i we krwi oraz tkankach. Z tego powodu wartość CO2 utrzymuje się na stałym poziomie niezależnie od wartości CO2 w wdychanej mieszance. Co ciekawe nie zmienia się również ciśnienie parcjalne CO2 w organizmie wraz ze wzrostem ciśnienia zewnętrznego (zanurzanie).

Działanie dwutlenku węgla na organizm człowieka w normobarii.

Normalnie stężenie CO2 w powietrzu wynosi 0,03% (objętościowo) i dla prawidłowego funkcjonowania organizmu człowieka nie powinno być większe. Organizm ludzki ma pewne możliwości adaptacyjne i po pewnym czasie może przyzwyczaić się do stężenia 0,15%. Ogólnie należy powiedzieć, że dwutlenek węgla w większych stężeniach jest szkodliwy:

  1. wdychany w stężeniach powyżej 5% przez dłuższy czas zwiększa stopniowo stopień niedotlenienia organizmu i po 30minutach wdychania gazu występuje duszność zaburzenia świadomości, drgawki,
  2. stężenie 8-10% pojawia się pogłębienie oddechu, duszność, tachykardia, bóle głowy, pobudzenie a następnie zawroty głowy, uczucie słabości, drgawki a na końcu utrata świadomości,
  3. stężenie ok. 15% wywołuje bóle i zawroty głowy, uczucie ucisku w klatce piersiowej, stan pobudzenia psychoruchowego oraz utratę przytomności. Tętno i oddech ulegają zwolnieniu, występują duszności i drgawki a następnie śmierć,
  4. stężenie w granicach 30-40% wywołuje natychmiastową śmierć w skutek porażenia ośrodkowego układu oddechowego.

Działanie dwutlenku węgla na organizm człowieka w hiperbarii.

Reakcja organizmu na podwyższony poziom CO2 w wdychanej mieszance oddechowej możemy podzielić na trzy etapy:

  1. Okres wzmożonej wentylacji - ciśnienie parcjalne CO2 na poziomie 7,6-53mmHg (1-7%) nurek zwiększa wentylację puc do wartości 80-100litrów/min, zaczyna odczuwać bóle i zawroty głowy, spada jego sprawność fizyczna i psychiczna. Tętno przyśpiesza a następnie zwalnia poniżej stanu wyjściowego
  2. Okres drgawek - ciśnienie parcjalne CO2 w wdychanej mieszance oddechowej 53-76mmHg (7-10%) wszystkie wcześniejsze objawy nasilają się, mogą wystąpić nudności i wymioty. Częstotliwość tętna spada, występuje stan apatii i osłabienia, spada sprawność fizyczna. Nurek nie zdaje sobie sprawy ze swojego stanu, do wykonania najprostszej czynności potrzebuje skupić wszystkie siły. Dalsze przebywanie w takich warunkach powoduje dyskoordynację ruchową i drgawki przy każdym wdechu. Dalsze oddziaływanie CO2 prowadzi do utraty przytomności.
  3. Okres utraty przytomności - ciśnienie parcjalne CO2 powyżej 76mmHg (>10%) nurek traci przytomność w ciągu kilku minut, drgawki przeważnie ustają a oddech staje się bardzo głęboki. Po dłuższym przebywaniu w tych warunkach obserwujemy pojedyncze, wydłużone wdechy, jeden na 2-3minuty. Stan ten prowadzi do zatrzymania ośrodka oddechowego i śmierci.

Stężenie dwutlenku węgla jest szczególnie ważne, w trakcie nurkowania na rebreatherze.

Tempo oddychania

Czy można zwolnić tempo oddychania pod wodą? To często zadawane pytanie, wynika ono z faktu, że wszyscy wiemy o wzroście ciśnienia parcjalnego tlenu wraz z zanurzanie. Rozumowanie jest proste, więcej tlenu daje możliwość wydłużenia czasu jednego oddechu. Oczywiście jest to prawda, ale nurkując musimy zwrócić uwagę na drugi element zwolnienia tempa oddychania, a mianowicie retencję CO2. Myślę, że nie muszę już nikogo przekonywać o niebezpieczeństwie z tym związanym.

Do retencji dojdzie jeśli prężność CO2 w pęcherzyku płucnym będzie za wysoka. Najszybciej do tego doprowadzimy wstrzymując (technika niedopuszczalna) lub zwalniając wydychanie (oddech składa się z fazy wdechu i wydechu). Jednak, jeżeli mimo zwolnienia rytmu oddychania utrzymamy właściwą jakość wydechu do retencji CO2 nie dojdzie. Wydech powinien być więc głęboki, bez fazy wstrzymania. Jak widać zwolnienie akcji oddechowej nie oznacza automatycznie zwiększenia retencji CO2, jednak zagrożenie zawsze istnieje. Techniki zwolnienia akcji oddechowej są stosowane przez doświadczonych nurków technicznym i przekładają się na tzw. SAC (Surface Air Consumption) - wskaźnik powierzchniowego zużycia gazu. SAC oczywiście zależy od wagi nurka i pracy jaką wykonuje pod wodą. Większa waga, większa praca - większy SAC. Np. jeżeli nurek walczy z pływalnością jego praca będzie większa a jego SAC może poszybować ostro w górę. Każdy nurek może prosto określić swój SAC, jest to opisane na w/w stronie. Normalny SAC to wartość z przedział od 15-20l/min. Wyższy świadczy o zbyt dużej akcji oddechowej.

Warto również zapoznać się z tematem poziomu CO2 w naszym organizmie przy okazji tematu dotyczącego okienka tlenowego (Oxygen Window).