CO2 nel subacqueo: un serio pericolo per tutti!

La CO2 è il vero nemico dei subacquei? 

L’accumulo di anidride carbonica potrebbe essere la base della maggior parte degli incidenti subacquei fatali. La CO2 risulta essere infatti venti volte più narcotica dell’azoto e spiegherebbe perché spesso, piccoli problemi, hanno creato comportamenti irrazionali nei subacquei fino a creare i presupposti di un incidente subacqueo dagli esiti catastrofici. E’ intenzione di questo articolo spiegare quindi come evitare l’accumulo di CO2 nel corpo di un subacqueo, le accortezze che ci potranno aiutare in tal senso e il pericolo assoluto del monossido di carbonio (CO) se presente nelle miscele respiratorie.

Perché abbiamo la CO2 nel corpo?

 

L’anidride carbonica (CO2) è un prodotto di scarto della respirazione: mentre inspirando trasportiamo ossigeno ai nostri tessuti, espirando eliminiamo la CO2. L’eliminazione della CO2 avviene attraverso i nostri polmoni e viene trasportata attraverso tre sistemi differenti: 

Il 70% attraverso la formazione di acido carbonico. H2O+CO2–>H2CO3 Essendo un acido si scomporrà in H2CO3–>H+ + HCO2-

Il 20% attraverso il legame con l’emoglobina che è stato anche il mezzo per il trasporto dell’ossigeno

Il 10% dissolto nel plasma

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La CO2 è molto narcotica, circa venti volte più dell’azoto. Come subacquei abbiamo sempre riposto particolare attenzione alla narcosi di azoto, ma quella dovuta all’accumulo della CO2 è senz’altro più insidiosa. Recenti studi mostrerebbero che molti degli incidenti anche nella subacquea ricreativa siano stati proprio causati dalla CO2 e dal suo forte potere narcotico. Il subacqueo quando deve affrontare un problema a cui è stato addestrato a rispondere correttamente, perde la testa e agisce in modo irrazionale andando incontro ad esiti fatali. Da sempre abbiamo letto che le cause più frequenti di incidenti subacquei sono relative alla perdita del compagno, alla fine della scorta d’aria o a problemi di assetto in superficie anche se durante i corsi veniamo ripetutamente addestrati a risolvere queste evenienze. Vediamo quindi come evitare che il carico di CO2 all’interno del nostro corpo possa raggiungere livelli allarmanti 

Cosa succede quando la CO2 aumenta nel corpo di un subacqueo

I tipici sintomi di accumulo di CO2 nel subacqueo includono: cefalee, difficoltà respiratorie, nausea, vomito, rossore, perdita di coscienza. Se il subacqueo non respira lentamente e profondamente e trattiene il respiro, esce dall’acqua spesso con forti cefalee che indicano l’intossicazione da anidride carbonica. Quando la concentrazione di CO2 nel sangue aumenta, i recettori cerebrali aumentano la respirazione al fine di eliminare questo eccesso. Questo è ciò che avviene se corriamo per un breve tratto e ci ritroviamo con il fiato corto. Come abbiamo visto sopra, la CO2 viene trasportata per il 70% in forma di acido carbonico e il Ph del sangue ( il grado di acidità ) è il meccanismo che fa capire al nostro cervello di aumentare il ritmo respiratorio. Aumentandolo la respirazione, in condizioni normali, siamo in grado di eliminare l’eccesso di CO2 dal nostro corpo. Può anche succedere che l’aumento del ritmo respiratorio in aggiunta all’attività fisica che sto svolgendo sott’acqua mi possa fare andare in affanno.

In tal caso il mio respiro sarà più frequente, ma superficiale e continuare a respirare aria dagli spazi aerei morti non migliorerà la mia situazione. In caso di affanno è importante fermarsi, afferrare qualcosa (cima, una roccia, etc) e cercare di respirare profondamente al fine di eliminare l’anidride carbonica fino a che possa riprendere il controllo della respirazione. Non è una cosa che avviene immediatamente quindi bisogna stare tranquilli e aspettare cercando di concentrarsi solo sul ritmo respiratorio. 

I “ritentori di CO2” 

Purtroppo ci sono categorie di persone che hanno una maggiore tolleranza ad alti livelli di anidride carbonica: si chiamano i “CO2 retainers”. Queste persone risultano essere particolarmente insensibili agli innalzamenti di CO2 nel corpo e non attivano, o attivano in ritardo il meccanismo elaborato dal cervello di aumento della respirazione. I “CO2 retainers” sono quindi incapaci di reagire in modo adeguato e possono accumulare pericolose quantità di CO2 nel corpo con un alto livello di narcosi. Anche le più semplici operazioni , a questo punto, possono essere eseguite con macroscopici errori e con esiti catastrofici.

Diversa reazione all’incremento della CO2 nel subacqueo

Nel primo grafico possiamo vedere quanto differente è la risposta di diversi soggetti all’aumentare della CO2 nel sangue. Nel secondo grafico colpisce quanto venga a diminuire la capacità di ventilazione con la profondità. 

Cause dell’accumulo della CO2 nel subacqueo

Si accumula CO2 nel nostro corpo quando c’è sforzo inspiratorio oppure quando la respirazione è affannosa e superficiale facendoci respirare in continuazione l’aria degli spazi aerei morti (trachea e bronchi). Importante sott’acqua è fare meno sforzi possibile per scongiurare questo problema.

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• Trim. Questo termine che deriva dall’aeronautica significa “livellamento” e indica quanto l’aereo è livellato rispetto al suolo. Nella subacquea moderna sappiamo quanta enfasi è stata messa sul trim tanto che esistono didattiche e istruttori che insegnano questa abilità insieme all’assetto neutro prima di iniziare ad insegnare qualsiasi altro esercizio. Avere un buon trim significa ridurre al massimo l’attrito dovuto ad una posizione poco idrodinamica. Per trovare il giusto trim è necessario pensare ad una corretta distribuzione dei pesi dato che, spesso, la cintura di zavorra non corrisponde al migliore posizionamento della zavorra essendo lontana dal centro di massa. La maggior parte dei moderni GAV hanno un sistema di zavorra integrata e delle tasche per controbilanciare la rotazione del corpo in acqua in modo da azzerare il momento rotazionale. La posizione di trim non è però solamente una questione di distribuzione corretta della zavorra. Anche il subacqueo deve avere una posizione corretta “attiva” inarcando la schiena, tirando verso l’alto le gambe in modo che siamo parallele al fondo, iper-estendere la testa e posizionare le braccia estese verso l’avanti. Stare in posizione di trim non è comodo all’inizio, ma con un po’ di pratica rende il subacqueo capace di muoversi molto meglio in acqua. Oltre alla minore resistenza idrodinamica otterremo anche un minore carico statico dovuto fra il diverso livello dell’erogatore rispetto ai nostri polmoni. Più essi saranno allineati e più la respirazione sarà agevole.    

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Sforzo inspiratorio dell’erogatore. Ogni erogatore ha uno sforzo inspiratorio che viene testato dall’azienda produttrice che crea un grafico inserito nella confezione al momento dell’acquisto. Noi abbiamo più forza nell’espirazione piuttosto che nell’inspirazione e gli erogatori sono studiati prendendo in considerazione queste caratteristiche.
E’ fondamentale fare un’accurata manutenzione dei propri erogatori, una volta all’anno per verificare che lo sforzo inspiratorio che farebbe crescere il livello di CO2 all’interno del nostro corpo non aumenti oltre il livello riportato sul grafico delle istruzioni.

A questo proposito bisogna anche comprendere che sostituire una frusta normale con una frusta lunga per ottenere una configurazione “Hogartiana”comporta sia un aumento dello sforzo inspiratorio che l’annullamento della certificazione CE e può in caso di incidenti, aprire un contenzioso legale. Esistono erogatori che vengono già venduti con la frusta lunga e hanno ricevuto la certificazione CE con quella configurazione.  

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• Sforzi sott’acqua. Bisognerebbe evitare il più possibile di sforzarsi sott’acqua evitando immersioni controcorrente. L’attrezzatura dovrà essere mantenuta fissata agli appositi ganci in modo che nulla dondoli, si possa impigliare e crei eccessivo attrito. Nel caso si facciano immersioni tecniche questa considerazione risulta essere ancor più importante dato che spesso la configurazione comprende bombole decompressive, torce e bibombola. Bisognerebbe considerare l’acquisto di uno scooter subacqueo per minimizzare gli sforzi sul fondo e nella fase decompressiva.

• Densità dei gas. Questo è un tema a molti sconosciuto, ma che risulta essere sempre più determinante nella scelta della giusta miscela per le nostre immersioni. La maggior parte dei subacquei pensa che la causa principale della narcosi nelle immersioni profonde sia dovuta all’azoto: questo non è vero. Lo sforzo inspiratorio dovuto alla densità dell’aria a 40 metri, per esempio, è tale da far accumulare notevoli quantità di CO2 nel subacqueo con effetti deleteri e pericolosi. Ricordo, infatti, che la CO2 nel subacqueo ha un effetto venti volte più narcotico dell’azoto. Dal grafico sottostante si può capire facilmente come la densità del gas, quando supera il limite massimo raccomandato di 6gr/lt, aumenti del 100% la possibilità di un incidente subacqueo. Questo dato è veramente impressionante e solo recentemente considerato nei moderni software decompressivi e nei testi di subacquea tecnica. Molti dei più aggiornati istruttori di subacquea tecnica ritengono che sia inutile insegnare il concetto di EAND (Equivalent Air Narcotic Depth) per la selezione della giusta miscela respiratoria e della quantità di elio da aggiungere perché il calcolo della densità del gas è l’unico parametro ragionevole da considerare.  Vediamo come si può facilmente calcolare la densità di un gas partendo dal presupposto che non deve essere superiore a 6 gr/Lt alla massima profondità. 

Calcolo della densità

Densità dell O2 = 1,48 gr/Lt

Densita dell’N2 =1,25 gr/Lt

Densità dell’He = 0,18 gr/Lt            

Nel caso dell’aria che contiene 79% di N2 e 21% di O2

Profondità dell’immersione: 40mt (5Bar)

N2 = 0,79×1,25gr/Lt = 0,98gr/Lt

O2 = 0,21×1,48gr/Lt = 0,31gr/Lt

TOT = 1,29gr/Lt x 5bar (pressione assoluta a 40mt) = 6,45gr/Lt

L’aria come miscela a 40mt supera i 6gr/Lt 

Se ti interessa approfondire come la densità della miscela influenzi la respirazione clicca qui (in inglese)

CO2 e convulsioni da intossicazione da ossigeno

Come sappiamo l’intossicazione da ossigeno è un importante parametro da tenere in considerazione quando scegliamo la giusta miscela per l’immersione. Le regole studiate sui libri di subacquea ci impongono di usare una pressione parziale massima di 1,4 bar per le miscele di fondo e 1,6 bar per le miscele decompressive. A questi limiti vengono anche accoppiati dei tempi massimi di esposizione, per esempio il tempo massimo a cui un subacqueo può esporsi ad una pressione parziale di 1,6 bar di PPO2 è di massimo 45 minuti. La domanda che sorge spontanea è : ”perchè in fase decompressiva posso usare 1,6 bar di PPO2 e sul fondo solamente 1,4 bar di PPO2?”. La risposta sta nel fatto che in decompressione è probabile che il subacqueo non faccia sforzi e non accumuli CO2. Sappiamo che uno degli effetti più pericolosi dell’intossicazione da ossigeno sott’acqua è la possibilità di avere forti convulsioni che possono fare sputare l’erogatore al subacqueo facendolo annegare. Segni premonitori (spesso inesistenti..) possono essere: disturbi visivi, acufene, spasmi ai muscoli facciali, nausea, etc.. Questa condizione sembra facilitata da un alto livello di CO2 nel sangue che, a causa della sua caratteristica di vasodilatatore, darebbe la possibilità ad una gran quantità di radicali liberi di ossigeno di raggiungere il cervello danneggiandone le cellule.

Considerazioni per l’utilizzo del Rebreather

Con l’uso dei rebreather si sono raggiunti limiti di profondità e penetrazione impensabili fino a qualche decennio fa. L’evoluzione dei CCR ha fatto passi da gigante e la sicurezza e l’affidabilità sono veramente aumentate. La lunga permanenza sott’acqua, il risparmio sull’uso delle miscele, la silenziosità che permette di avvicinare la vita marina come mai è stato possibile, la respirazione di miscela umida e calda, rendono i CCR un’alternativa interessante ai sistemi di circuito chiuso.

 Se vuoi sapere di più su perché dovresti passare ad un CCR clicca qui. 

Ora vediamo a quali dettagli bisogna porre particolare attenzione se sei un utilizzatore di CCR Rebreather:

• Sforzo inspiratorio. A differenza degli erogatori che devono modulare la pressione positiva proveniente dalle bombole, in un CCR il gas circola seguendo un senso unico mosso dalla nostra espirazione. La sfida dei costruttori è quella di rendere lo sforzo affinchè questo sia il più basso possibile, ma non sarà mai paragonabile allo sforzo inspiratorio di un erogatore.   
• Filtro con materiale esausto. I filtri dei CCR servono per fissare la CO2 prodotta dalla respirazione. Il materiale fissante si lega chimicamente alla CO2 prodotta dal subacqueo modificandosi. Per questa ragione la durata del materiale fissante è limitata alle indicazioni del produttore e non può essere riutilizzata. Se il materiale fissante è esaurito il filtro non sarà più in grado di fare il proprio lavoro e il subacqueo non riuscirà a smaltire la CO2 prodotta 
• O-ring. Il filtro e altre componenti del rebreather sono sigillati attraverso degli O-ring; il loro malfunzionamento o danneggiamento possono far trafilare miscela ricca di CO2 e non ancora depurata dal filtro pericolosamente.
• Filtro troppo compattato o bagnato. Se il materiale filtrante è stato troppo compresso durante la preparazione oppure il filtro si è bagnato, lo sforzo inspiratorio potrebbe salire sensibilmente facendo accumulare l’anidride carbonica nel corpo del subacqueo. 
• Valvole a fungo. Le valvole a fungo costringono la miscela a circolare in un senso unico (loop) e sono posizionate in prossimità del boccaglio. Se dovessero essere danneggiate o mal posizionate potrebbero impedire la circolazione della miscela in modo ottimale facendo respirare al subacqueo miscela dalla quale non è stata eliminata la CO2. 
• Controlli di sicurezza. Come con l’attrezzatura in circuito aperto, anche con i CCR Rebreathers il controllo pre-immersione assume un’importanza fondamentale. Il CCR è un’attrezzatura più complessa e può contenere una parte di controllo elettronico e la procedura di assemblaggio e di controllo pre-immersione sono facilitate dalla presenza di liste di controllo. La pre-respirazione è un’aggiuntiva procedura di sicurezza che permette di verificare che l’unità funzioni perfettamente prima di entrare in acqua. 
• PPO2. Si è stabilito che la capacità di trasporto della CO2 nel subacqueo tramite l’emoglobina viene diminuita se la pressione parziale dell’ossigeno è alta. Questo potrebbe essere dovuto al fatto che l’emoglobina non si de-ossigenizza a causa dell’eccesso di concentrazione di ossigeno nel sangue. Se l’emoglobina non perde le molecole di ossigeno non avrà la possibilità di trasportare la CO2 del subacqueo verso i polmoni. 

Per leggere un significativo esempio di come è necessario eseguire bene un controllo pre-immersione con un CCR clicca qui 

CO un nemico fatale

Il monossido di carbonio è un nemico particolarmente insidioso per il subacqueo perché inodore ed insapore. Esso si genera dalla combustione incompleta di composti contenenti carbonio. Esso si lega 200 volte più intensamente all’emoglobina rispetto all’ossigeno portando all’ipossia e alla morte. È di fondamentale importanza che la presa d’aria del compressore che carica le bombole sia lontano da gas di scarico di qualsiasi motore. Per i rebreather, oltre a questo, è importante che il boccaglio sia chiuso durante il trasporto in barca.

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Considerazioni finali

L’immersione subacquea è uno sport meraviglioso ma necessita di particolari attenzioni. Oltre ai doverosi controlli pre-immersione e alla perfetta manutenzione dell’attrezzatura, bisogna mettere in atto tutte quelle strategie volte al minor sforzo sott’acqua e scegliere la miscela con un corretto grado di densità per sfuggire all’insidia dell’accumulo della CO2 nel subacqueo che ha un altissimo potere narcotico.