SUBACQUEA & SALUTE: Teoria della decompressione subacquea I
Pressione parziale dei gas‚ solubilità e la relazione con la pressione ambiente
Come fa il tuo computer subacqueo a sapere quando devi risalire?
"In base al mio profilo di immersione‚ determina i miei limiti di non decompressione."
Cosa determina i limiti di non decompressione?
"Esistono algoritmi di profondità temporale che lo calcolano"
Su cosa si basa l´algoritmo?
È stato così che ho iniziato a studiare la teoria della decompressione. Tutto inizia con delle semplici domande‚ che apre la strada a tante altre domande‚ finché non inizi a capire come funzionano i vari compartimenti tissutali esposti all’aumento della pressione dell’aria che respiriamo durante le nostre immersioni.
La fisica e la fisiologia subacquea‚ ci aiuteranno a comprendere meglio i concetti.
Vorrei portarvi con me attraverso questo meraviglioso viaggio della comprensione della teoria della decompressione subacquea. Voglio accompagnarvi attraverso questo processo un passo alla volta‚ dando ai nostri neuroni un po’ di tempo per lasciar che tutte le informazioni si depositino e vengano assimilate correttamente.
Sono convinta che comprendere meglio la teoria della decompressione subacquea vi darà più sicurezza e più controllo durante le vostre immersioni‚ ed infine anche più gioia e consapevolezza nel praticare questo splendido sport.
"La gioia nel guardare e comprendere è il dono più bello della natura." Albert Einstein
Cominciamo dall´inizio. Il nostro viaggio nella teoria della decompressione subacquea inizia con Paul Bert. Nella sua opera “La Pression Barometrique” ha studiato l´effetto fisiologico della pressione sull’essere vivente.
Gli esperimenti di Paul Bert hanno dimostrato che i cambiamenti nella pressione ambiente provocavano cambiamenti nelle proporzioni di ossigeno nel sangue; dove basse pressioni provocavano la privazione di ossigeno e alte pressioni risultavano in un sovraccarico di ossigeno e avvelenamento. La sua importante scoperta sull´effetto tossico dell´ossigeno sul sistema nervoso centrale (SNC) è ancora oggi nota come "effetto Paul Bert". Questo concetto è molto rilevante anche per le immersioni subacquee‚ in particolare per le immersioni tecniche‚ ma ne parleremo in un prossimo blog.
Per ora‚ concentriamoci sulla teoria della decompressione subacquea‚ in cui l´azoto è il gas su cui vogliamo concentrarci. Ciò che Paul Bert ha scoperto durante i suoi esperimenti‚ sono stati gli effetti dell´azoto respirato ad alta pressione.
In uno dei suoi esperimenti‚ sottopose 24 cani a respirare ad una pressione di 7-9 ATA‚ facendo poi seguire una rapida decompressione di 1- 4 minuti a 1 ATA. Il risultato fu che 21 cani purtroppo morirono‚ 2 avevano una grave morbilità e solo 1 sembrava stare bene. I cani che erano stati esposti alle pressioni elevate per periodi moderati e/o erano stati alleviati dalla pressione ambiente più gradualmente sembravano avere meno o nessun sintomo.
Ora‚ lo so‚ ogni amante degli animali come me ha un crampo allo stomaco mentre legge di tali esperimenti‚ ma ... questo ha portato Paul Bert a una scoperta interessante che ha posto le basi della teoria della decompressione subacquea.
Paul Bert determinò che un aumento della pressione parziale dell´azoto provoca la dissoluzione dell´azoto nei tessuti del corpo‚ e una diminuzione della pressione parziale dell´azoto invece causa la fuoriuscita dell´azoto dalla soluzione e la formazione di bolle.
Ha concluso inoltre che la decompressione lenta durante l´immersione ha comportato un rilascio più lento di azoto nel sangue ed una migliore eliminazione dal corpo senza formare bolle.
Ora proviamo a capire attraverso dei concetti di fisica.
Secondo la legge della fisica di Henry‚ a temperatura costante‚ la solubilità di un gas è direttamente proporzionale alla pressione che il gas esercita sulla soluzione.
Solubilità = (costante di Henry) * (pressione parziale gas)
Man mano che ci immergiamo in profondità‚ la pressione ambiente aumenta. Con un aumento della pressione ambiente‚ aumenta anche la pressione parziale dei gas che respiriamo durante la nostra immersione. Questo secondo la legge della fisica di Dalton. Questa legge afferma che la pressione totale di una miscela di gas è la somma di tutte le pressioni parziali del gas.
Ovvero:
Pressione totale = pressione parziale gas 1 + pressione parziale gas 2 + ecc. (Inclusi tutti i gas della miscela totale)
Vediamo in un esempio cosa significa tutto ciò per l´assorbimento di azoto nel nostro corpo durante le immersioni.
Prima di iniziare la mia immersione‚ mi trovo in superficie ad una pressione di 1 ATA.
Cominciamo scoprendo qual è la nostra pressione parziale di azoto in superficie utilizzando la legge di Dalton.
1 ATA di pressione ambiente in superficie significa che la pressione dell´aria che sto respirando è di 1 bar. L´aria che respiro è composta da circa il 21% di O2 e il 79% di N2. Date queste proporzioni‚ ciò significa che O2 esercita una pressione del 21% di 1 bar‚ che è 0‚21 bar. Questa è la pressione parziale di O2. La pressione parziale di N2 è del 79% di 1 ATA -> 0‚79 bar.
1 ATA (pressione totale) = 21% di 1 ATA (O2) + 79% di 1 ATA (N2) 1 ATA
= 0‚21 * 1 ATA + 0‚79 * 1 ATA
= 0‚21 bar (ppO2) + 0‚79 bar (ppN2)
Diamo un´occhiata a cosa significa per la solubilità dell´azoto in superficie utilizzando la legge di Henry e considerando che la costante di Henry per l´azoto è 6‚1 * 10-4 M / bar.
Solubilità azoto in superficie (1ATA) = 6‚1 * 10-4 M / bar * 0‚79 bar = 4‚8 * 10-4 M
Ora‚ non rimango in superficie‚ perché voglio andare a fare una bella immersione.
Inizio la mia immersione e scendo a 30 m di profondità. La pressione ambiente è 4 ATA. Ciò significa che la pressione dell´aria che respiro è di 4 bar.
Inseriamo queste modifiche nella nostra formula:
4 ATA (pressione totale) = 21% di 4 ATA (O2) + 79% di 4 ATA (N2)
= 0‚21 * 4 ATA + 0‚79 * 4 ATA
= 0‚84 bar (ppO2) + 3‚16 bar (ppN2)
Quindi la pressione parziale dell´azoto è aumentata da 0‚79 bar in superficie‚ a 3‚16 bar in profondità.
Ora‚ vediamo qual è l´effetto di quella maggiore pressione parziale dell´azoto sulla solubilità di questo gas nei tessuti del nostro corpo. Guardando di nuovo la legge di Henry e inserendo i dati che abbiamo nella situazione nuova di 30m di profondità sott’acqua:
Solubilità azoto a 30 m di profondità (4ATA) = 6‚1 * 10-4 M / bar * 3‚16 bar = 19‚3 * 10-4 M
Come vediamo‚ la solubilità dell’azoto nei nostri tessuti è aumentata da 4‚8 * 10-4M a 19‚3 * 10-4M. Questo aumento è paragonabile all´aumento della pressione ambiente di 4 volte‚ in superficie (1 ATA)‚ a 30 m di profondità a (4 ATA).
Perdonate i miei calcoli approssimativi (considerando la stessa temperatura in tutte le situazioni‚ considerando la saturazione‚ ecc.)‚ ma questi sono per semplicità e migliore comprensione.
Quindi‚ abbiamo calcolato che effettivamente la solubilità dell´azoto aumenta in profondità durante un´immersione. E una maggiore solubilità significa un maggiore assorbimento di azoto nei tessuti.
Ovviamente è vero anche il contrario‚ dove la solubilità dell´azoto diminuisce quando un subacqueo emerge dalla profondità durante un´immersione‚ quindi scarica più azoto dai tessuti.
Possiamo concludere che fare immersioni e andando in profondità‚ i nostri tessuti si caricheranno di azoto‚ una volta che iniziamo a risalire a profondità minori i nostri tessuti rilasceranno azoto.
Mi fermo qui. Penso che sia sufficiente come introduzione alla teoria della decompressione subacquea. Conoscere bene questi concetti di base‚ è fondamentale per capire come si sviluppa questa teoria.
Ci immergeremo più in profondità nella teoria nei prossimi articoli di teoria della decompressione subacquea.
E se tutto ciò può apparirvi ostico da comprendere‚ non preoccupatevi‚ perché più si va avanti e più tutto apparirà più comprensibile.
Alla prossima….
Esther
