{"id":11409532,"date":"2024-03-26T12:32:47","date_gmt":"2024-03-26T11:32:47","guid":{"rendered":"https:\/\/alertdiver.eu\/?p=11409532"},"modified":"2024-03-26T12:37:16","modified_gmt":"2024-03-26T11:37:16","slug":"kohlendioxid-die-nemesis-teil-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/alertdiver.eu\/de_DE\/artikel\/kohlendioxid-die-nemesis-teil-2\/","title":{"rendered":"Kohlendioxid \u2013 die Nemesis (Teil 2)"},"content":{"rendered":"

Dies ist der zweite Teil einer dreiteiligen Artikelreihe zum Thema Kohlendioxid und Tauchen. <\/em>Den ersten Teil findest du hier<\/em><\/a>. Teil drei wird in einer zuk\u00fcnftigen Ausgabe von Alert Diver erscheinen.<\/em><\/p>\n

Warum ist zuviel Kohlendioxid gef\u00e4hrlich?<\/h3>\n

Der Fachausdruck f\u00fcr einen \u00fcberm\u00e4\u00dfig hohen Kohlendioxidgehalt im K\u00f6rper lautet Hyperkapnie. <\/em>Hyperkapnie verursacht eine Reihe eskalierender Symptome, beginnend mit leichtem kognitiven und motorischen Beeintr\u00e4chtigungen. Diese Effekte k\u00f6nnen recht subtil sein, so dass der Betroffene sie selbst nicht bemerkt.<\/p>\n

CO2<\/sub> ist etwa 20 mal so narkotisch wie Stickstoff<\/a>. Erh\u00f6hte Konzentrationen dieses Gases in der Blutbahn haben starke psychologische Auswirkungen und verursachen Verwirrung und irrationales Verhalten. Hyperkapnie kann au\u00dferdem Beklemmungen, Erregbarkeit, den Flucht-Kampf-Reflex und sogar Panik ausl\u00f6sen. Kurz gesagt macht Hyperkapnie gleichzeitig dumm und \u00e4ngstlich \u2013 eine ung\u00fcnstige Kombination. Schwere Hyperkapnie macht handlungsunf\u00e4hig und f\u00fchrt letztlich zu Bewusstlosigkeit.<\/p>\n

Hyperkapnie verursacht au\u00dferdem eine Weitung der Blutgef\u00e4\u00dfe oder Vasodilation<\/em>. Im Kopf befinden sich sehr viele Blutgef\u00e4\u00dfe, und unserem Sch\u00e4del mangelt es an der F\u00e4higkeit, sich mit diesen auszudehnen. Daher f\u00fchrt eine erh\u00f6hte Blutzufuhr im Kopf dazu, dass der Sch\u00e4delinnendruck steigt. Bei Kopfschmerzen nach dem Tauchen ist Kohlendioxid als m\u00f6gliche Ursache in Betracht zu ziehen. Erh\u00f6hte Blutzufuhr zum Gehirn und zum zentralen Nervensystem bedeutet au\u00dferdem, dass diese Organe mit mehr Sauerstoff versorgt werden, was Taucher anf\u00e4lliger f\u00fcr Sauerstoffvergiftungen macht.<\/p>\n

Da die Gegenwart von Kohlendioxid den Atemreflex ausl\u00f6st, \u00fcberrascht es wenig, dass Atemnot (Dyspnoe<\/em>) ein h\u00e4ufig auftretendes Symptom von Hyperkapnie ist. Die Toleranz gegen\u00fcber diesem Effekt variiert jedoch stark von Individuum zu Individuum, so dass die Abwesenheit von Dyspnoe keine Garantie daf\u00fcr darstellt, dass andere Auswirkungen, beispielsweise kognitive Einschr\u00e4nkungen, nicht vorliegen.<\/p>\n

Wenn Hyperkapnie einsetzt, h\u00e4lt die Wirkung f\u00fcr eine Dauer von wenigen Minuten in leichten F\u00e4llen bis zu mehreren Stunden in schweren F\u00e4llen an.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Unter Wasser wird es komplizierter<\/h3>\n

Es liegt auf der Hand, dass die oben genannten Symptome unter Wasser folgenschwerer und noch weniger w\u00fcnschenswert sind als an Land. Bewusstlosigkeit bringt ein hohes Risiko zu ertrinken mit sich, w\u00e4hrend kognitive Einschr\u00e4nkungen und andere psychologische Effekte wie Angstzust\u00e4nde und Panik zu schlechten Entscheidungen verleiten k\u00f6nnen. Schon milde Dyspnoe, und die durch diese ausgel\u00f6ste erh\u00f6hte Atemt\u00e4tigkeit, kann die Gasvorr\u00e4te eines Tauchers schnell zur Neige bringen \u2013 neben anderen Folgen, die wir weiter unten besprechen werden. Und unser Flucht-Kampf-Reflex ist beim Tauchen grunds\u00e4tzlich wenig hilfreich.<\/p>\n

Totraum<\/h3>\n

Der Austausch von Luft und Kohlendioxid zwischen Atemgas und Blutbahn findet in den Lungenbl\u00e4schen (Alveolen<\/em>) statt, die sich am hinteren Ende des Atemtrakts ganz unten in der Lunge befinden. Um den K\u00f6per g\u00e4nzlich zu verlassen, muss das CO2<\/sub> von den Alveolen durch die Bronchien, die Luftr\u00f6hre, und die Hohlr\u00e4ume im Kopf passieren, bevor es ausgeatmet wird.<\/p>\n

Diese Passagen werden kollektiv als Totraum<\/em> bezeichnet. Sie leisten keinen Beitrag zum Gasaustausch, und das nach dem Ausatmen in ihnen verbleibende Gas wird im n\u00e4chsten Atemzyklus wieder eingeatmet, einschlie\u00dflich des Kohlendioxids. Das durchschnittliche Volumen des anatomischen Totraums <\/a>liegt bei etwa 150 ml, w\u00e4hrend das Atemzugvolumen (d.h. das Luftvolumen, das pro Atemzug in die und aus den Lungen str\u00f6mt), im Ruhezustand bei etwa 500 ml liegt. Dies bedeutet, dass wir bei jedem Atemzug etwa 30% der kohlendioxidreichen Luft, die unsere Alveolen verlassen hat, wieder einatmen. Wenn wir tiefer atmen, entweder bewusst oder bei k\u00f6rperlicher Belastung, wird dieser Anteil geringer.<\/p>\n

Beim Tauchen vergr\u00f6\u00dfert sich der Totraum um das Volumen der Kammer der zweiten Stufe oder des Rebreather-Mundst\u00fccks. Dieser zus\u00e4tzliche Totraum reduziert die Menge Kohlendioxid, die wir bei jedem Atemzug tats\u00e4chlich auszusto\u00dfen in der Lage sind.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Atemarbeit, Gasdichte und dynamische Kompression der Atemwege<\/h3>\n

Ein zweiter, wichtigerer Faktor, der beim Tauchen ins Spiel kommt, ist die Atemarbeit. Atemarbeit ist die physikalische Arbeit, die unsere Muskeln verrichten m\u00fcssen, um Gas in die Lungen und wieder hinaus zu pumpen.<\/p>\n

Diese Arbeit ist eine Funktion des Gas-Massenstroms<\/em> \u2013 der physikalischen Masse der Gasmolek\u00fcle, die durch einen Querschnitt der Atemwege str\u00f6mt, pro Zeiteinheit. Dieser Massenstrom wiederum ergibt sich aus drei weiteren Gr\u00f6\u00dfen: der Atemfrequenz <\/em>(wie schnell wir atmen), dem Atemzugvolumen <\/em>(des je Atemzug ausgetauschten Gasvolumens), und der Gasdichte <\/em>(der Masse des Gases je Volumeneinheit).<\/p>\n

Unter normalen Umst\u00e4nden \u2013 wir atmen ungehindert unter Normaldruck an der freien Luft \u2013 verrichtet unser Zwerchfell diese Arbeit ohne M\u00fche. Wie auch beim Herzen handelt es sich beim Zwerchfell um einen effizienten und ausdauernden Muskel, der sehr wenig CO2<\/sub> produziert und ein ganzes Menschenleben lang ohne Pause seine Arbeit verrichtet. Hierin unterscheidet er sich von anderen Muskelgruppen: Wir k\u00f6nnen beispielsweise nicht unbegrezt lange gehen oder Liegest\u00fctze machen.<\/p>\n

Ungehindert unter Normaldruck an der freien Luft zu atmen beschreibt jedoch nicht unbedingt das, was wir beim Tauchen tun. Mit der Tiefe steigt der Umgebungsdruck, und somit die Gasdichte. Eine h\u00f6here Dichte bedingt einen h\u00f6heren Massenstrom, und somit mehr Atemarbeit. Wenn die Atemarbeit den Bereich verl\u00e4sst, f\u00fcr den das Zwerchfell optimiert ist, steigt die CO2<\/sub>\u2013Produktion durch die Muskulatur drastisch an, und mit ihr auch das Risiko einer Hyperkapnie.<\/p>\n

Dieser Effekt wird durch die so genannte dynamische Kompression der Atemwege <\/em>verst\u00e4rkt. <\/em>Unsere Atemwege sind keine steifen R\u00f6hren, sondern elastische Schl\u00e4uche. Aufgrund von Reibung an den Innenw\u00e4nden dieser Schl\u00e4uche erzeugt ein hoher Gas-Massenstrom ein Druckgef\u00e4lle, welches den Durchmesser der Atemwege verringert und somit den Luftstrom reduziert. In der Praxis \u00e4hnelt dieser Effekt einem Asthma-Anfall. In einer im Jahre 2003 ver\u00f6ffentlichten Studie haben die Forscher Enrico Camporesi and Gerardo Bosco gezeigt<\/a>, dass die maximale Gaszufuhr nach Volumen (bei Luft) auf einer Tiefe von 30 Metern etwa halb so hoch ist wie an der Oberf\u00e4che.<\/p>\n

Die Tauchausr\u00fcstung<\/h3>\n

Neben der internen Last <\/em>durch die Bewegung dichter Gase in unseren Atemwegen spielt beim Tauchen au\u00dferdem die durch die Ausr\u00fcstung erzeugte externe Last<\/em> ein Rolle. Unsere Atemmuskulator muss n\u00e4mlich nicht nur Gas hin- und herschieben, sondern au\u00dferdem die f\u00fcr die Bet\u00e4tigung der mechanischen Teile der zweiten Stufe ben\u00f6tigte Energie bereitstellen. Hinzu kommt, dass das Mundst\u00fcck buchst\u00e4blich einen Engpass darstellt: Luft durch eine kleine \u00d6ffnung zu saugen kostet mehr Energie als durch eine gro\u00dfe. Dies l\u00e4sst sich leicht \u00fcberpr\u00fcfen, indem man versucht, w\u00e4hrend eines gem\u00fctlichen Spaziergangs ein paar Minuten lang durch einen Strohhalm zu atmen.<\/p>\n

Beim Tauchen mit wiederum ist die bewegte Gasmenge deutlich gr\u00f6i\u00dfer als beim Tauchen mit offenem Ger\u00e4t: Nicht nur Lungen und Atemwege, sondern der gesamte Kreislauf des Rebreathers ist mit Gas gef\u00fcllt, das transportiert werden will. Der Gasw\u00e4scher fungiert als zus\u00e4tzliche Hemmschwelle, und die Lungen des Tauchers sind nach wie vor die einzige verf\u00fcgbare Pumpe. Die Minimierung der Atemarbeit ist daher ein wichtiges Ziel bei der Konstruktion von Rebreathern, und Taucher sind angehalten, in punkto Gasdichte noch konservativer zu sein, als die es mit offenem Ger\u00e4t w\u00e4ren.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Empfehlungen zur Begrenzung der Gasdichte<\/span><\/h3>\n

In Anbetracht der zus\u00e4tzlichen Atemarbeit empfehlen Gavin Anthony and Simon Mitchell in einer Studie<\/a> eine Begrenzung der Gasdichte auf 5 g\/l, mit einer harten Obergrenze von 6 g\/l. Dies entspricht Tauchtiefen von 29 bzw. 37 Metern f\u00fcr Luft und Nitrox. Diese Grenzwerte haben jedoch noch keinen allgemeinen Einzug in die Ausbildungsstandards der Verb\u00e4nde gefunden. Die g\u00e4ngige Maximaltiefe beim Sporttauchen liegt bei 40 Metern. Beim Dekompressionstauchen ziehen einige Verb\u00e4nde die Grenze noch tiefer, bei 55 Metern f\u00fcr Luft, wo eine Gasdichte von knapp 8,4 g\/l erreicht wird.<\/p>\n

Notf\u00e4lle<\/h3>\n

Im Normalbetrieb k\u00f6nnen die meisten der oben genannten Faktoren weitgehend unbemerkt bleiben. Wenn wir jedoch mehr Arbeit verrichten m\u00fcssen und der Bedarf des Stoffwechsels ansteigt, beispielsweise bei Str\u00f6mung auf Tiefe oder wenn wir einem Tauchpartner Hilfe leisten m\u00fcssen, k\u00f6nnen sie sich pl\u00f6tzlich bemerkbar machen und eine unter ansderen Umst\u00e4nden leicht zu bew\u00e4ltigende Situation zu einem echten Problem eskalieren lassen.<\/p>\n

Hier endet der zweite Teil unserer kleinen Reihe. Im dritten Teil wird es um Gegenma\u00dfnahmen gehen \u2013 Fertigkeiten und Verfahren, mit denen sich die CO2<\/sub>-Belastung im Rahmen halten l\u00e4sst. Bleibt dran, und bleibt sicher!<\/em><\/p>\n

\n

Der Autor<\/strong><\/p>\n

Tim Bl\u00f6meke<\/a> unterrichtet Tech- und Sporttauchen in Taiwan und auf den Philippinen. Er ist Autor und freier \u00dcbersetzer, sowie Mitglied des Redaktionsteams von Alert Diver. Er taucht einen Fathom CCR. Im Netz erreicht man ihn \u00fcber seinen Blog<\/a> und auf Instagram<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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