La CO₂ è il vero nemico dei subacquei?

Sembra che l’accumulo di anidride carbonica (CO₂) possa essere la base della maggior parte degli incidenti subacquei fatali. Infatti, la CO₂ è 20 volte più narcotica dell’azoto e ciò spiegherebbe perché spesso, piccoli problemi, hanno creato comportamenti irrazionali nei subacquei fino a creare i presupposti di un incidente subacqueo dagli esiti fatali.
E’ intenzione di questo articolo spiegare quindi come evitare l’accumulo di CO₂ nel corpo di un subacqueo, le accortezze che possono aiutare in tal senso e il pericolo assoluto del monossido di carbonio (CO) se è 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 in tre modi differenti: 

a)    il 70% attraverso la formazione di acido carbonico: H₂O+CO₂–>H₂CO₃ che essendo un acido si scomporrà in H₂CO₃–>H+ + HCO₂-

b)    il 20% attraverso il legame con l’emoglobina che è anche il mezzo per il trasporto dell’ossigeno;

c)    il 10% è dissolta nel plasma sanguigno.

Per avere maggiori informazioni su come avviene il trasporto della CO₂ leggi questo articolo:

http://www.marpola.it/Tecnica%20e%20Medicina/143.htm

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 causati proprio dalla CO₂ e dal suo forte potere narcotico. Il subacqueo carico di CO₂ 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 il ritmo della respirazione al fine di eliminare questo eccesso. Questo ad esempio 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 (H₂CO₃) e il Ph del sangue (cioè il suo grado di acidità) è il meccanismo che fa capire al nostro cervello di aumentare il ritmo respiratorio.

Aumentando 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 (una cima, una roccia, ecc.) 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”

Gli esseri umani non sono tutti uguali. Purtroppo ci sono categorie di persone che hanno una maggiore tolleranza ad alti livelli di anidride carbonica: si chiamano “CO₂ retainers”. Queste persone sono 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 da questi soggetti con macroscopici errori e con esiti catastrofici.

Nel primo grafico a sinistra si vede quanto è differente la risposta di diversi soggetti all’aumentare della CO₂ nel sangue.

Nel secondo grafico a sinistra si nota quanto diminuisce la capacità di ventilazione con l’aumentare della profondità, infatti la capacità di ventilazione del subacqueo si dimezza già a 30 metri di profondità.

Per comprendere meglio come la CO₂ può influenzare le immersioni si può guardare questo interessante filmato: https://www.youtube.com/watch?v=QBajM3xmOtc&feature=youtu.be

Cause dell’accumulo della CO₂ nel subacqueo

La CO₂ si accumula 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). L’importante sott’acqua è fare meno sforzi possibile per scongiurare questo problema.

Sono molteplici le cause dell’accumulo di CO₂ nel corpo del subacqueo:

L'ASSETTO NEGATIVO

Se abbiamo un assetto negativo dovremo fare maggiore sforzo per rimanere alla quota d’immersione pianificata. Oltre a ciò, la nostra posizione in acqua non sarà idrodinamica e l’avanzamento nell’acqua richiederà maggiore sforzo. E’ importante stabilire la quantità corretta di zavorra secondo l’attrezzatura usata facendo una rapida prova di controllo della pesata in superficie.

IL 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 a una posizione poco idrodinamica.

Per trovare il giusto trim è necessario pensare a una corretta distribuzione dei pesi sul corpo, 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-estendendo la testa e posizionando le braccia estese verso l’avanti.

Stare in posizione di trim non è sicuramente comodo all’inizio, ma con un po' di pratica rende il subacqueo capace di muoversi molto meglio in acqua. Oltre alla minore resistenza idrodinamica si otterrà anche un minore carico statico dovuto al diverso livello dell’erogatore rispetto ai nostri polmoni: più essi saranno allineati e più la respirazione sarà agevole.

Un corretto trim permette una maggiore idrodinamicità

e diminuisce l'accumulo di anidride carbonica nel corpo

LO Sforzo inspiratorio dell’erogatore (WOB)

Ogni erogatore ha uno sforzo inspiratorio (Work Of Breath) che viene testato dall’azienda produttrice, la quale crea un grafico che è 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 questa caratteristica.
 

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 dell’erogatore.

A questo proposito bisogna anche osservare 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 però in commercio erogatori che vengono già venduti con la frusta lunga e hanno ricevuto la certificazione CE con quella configurazione.

LO 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 è ancora più importante, dato che spesso la configurazione comprende bombole decompressive, torce e bibombola.

Bisognerebbe considerare anche l’acquisto di uno scooter subacqueo per minimizzare gli sforzi sul fondo e nella fase decompressiva.

LA 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.
 

Si è calcolato che quando la densità del gas supera il limite massimo raccomandato di 6 gr/lt, aumenta del 100% la possibilità di un incidente subacqueo. Questo dato è veramente impressionante e solo recentemente è stato 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 scelta 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.

Per approfondire come la densità della miscela influenzi la respirazione puoi guardare questo filmato intitolato “Respiratory Failure In Technical Diving”:

https://www.youtube.com/watch?v=QBajM3xmOtc&feature=youtu.be

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 manuali 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 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, eccetera. Questa condizione sembra facilitata da un alto livello di CO₂ nel sangue che, a causa della sua caratteristica di vasodilatatore, darebbe la possibilità a una gran quantità di radicali liberi di ossigeno di raggiungere il cervello danneggiandone le cellule.

Considerazioni per l’utilizzo del rebreather CCR

Con l’uso dei rebreather si sono raggiunti limiti di profondità e tempi d’immersione impensabili fino a qualche decennio fa. L’evoluzione dei CCR ha fatto passi da gigante e la sicurezza e l’affidabilità oggi 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 una miscela umida e calda, rendono i CCR un’alternativa interessante ai sistemi in circuito aperto.

Se vuoi sapere di più sul perché passare ad un CCR leggi questo articolo:  http://www.ymecarsana.com/perche-passare-al-ccr/

Ora vediamo a quali aspetti bisogna porre particolare attenzione se si utilizza un CCR:

·   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 di queste macchine è di ridurre lo sforzo affinchè questo sia il più basso possibile, ma questo non sarà mai paragonabile allo sforzo inspiratorio di un erogatore del circuito aperto. 

·    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 il materiale assorbente non può essere riutilizzato. 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 altri componenti del rebreather sono sigillati attraverso degli O-ring; il loro malfunzionamento o danneggiamento possono far trafilare pericolosamente miscela ricca di CO₂ e non ancora depurata dal filtro.

·   Filtro troppo compattato o bagnato. Se il materiale filtrante è stato troppo compresso durante la preparazione, oppure se il filtro si è bagnato, lo sforzo inspiratorio potrebbe salire sensibilmente facendo accumulare la CO₂ 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 una miscela dalla quale non è stata eliminata la CO₂.

·   Controlli di sicurezza. Come con l’attrezzatura in circuito aperto, anche con i CCR il controllo pre-immersione assume un’importanza fondamentale. Il rebrather è un’attrezzatura più complessa che 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  procedura aggiuntiva di sicurezza che permette al subacqueo di verificare che l’unità funzioni perfettamente prima di entrare in acqua.

Questo articolo contiene il report di un incidente subacqueo sfiorato che dimostra quanto sia necessario eseguire bene un controllo pre-immersione con  un rebreather CCR: http://www.marpola.it/Tecnica%20e%20Medicina/180.htm

 

·   PPO₂. Si è stabilito che la capacità di trasporto della CO₂ nel subacqueo tramite l’emoglobina diminuisce 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. 

CO un nemico fatale

Il monossido di carbonio è un nemico particolarmente insidioso per il subacqueo perché è inodore e insapore. Esso si genera dalla combustione incompleta di composti contenenti carbonio e 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 per evitare che nel circuito entrino i gas di scarico del motore.

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 a fare il minor sforzo sott’acqua e scegliere la miscela con un corretto grado di densità per sfuggire all’insidia dell’accumulo della CO₂ che ha un altissimo potere narcotico.