Zatrucie tlenem

mieszanki oddechowe

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:

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:

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:

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 dół 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 33min.

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:

CNSpo_przerwie= CNS * e-kt

gdzie:

CNSpo_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:

CNSpo_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.