Die atmosphärische Luft enthält unter normalen Bedingungen 21 Vol.-% Sauerstoff. Diesem Volumenanteil entspricht ein Partialdruck von 213 mbar. Der Organismus kann sich an erhöhten oder erniedrigten Sauerstoffpartialdruck nur in begrenztem Umfang anpassen.Sinkt der Sauerstoffpartialdruck ab, so tritt Sauerstoffmangel (Hypoxie) ein. Atmet ein Taucher ein Gasgemisch, das einen O2 - Partialdruck von weniger als 160 mbar (oder 16 Vol.-%,umgerechnet auf normalen Druck) aufweist, dann tritt Sauerstoffmangel ein.Wird der Sauerstoffpartialdruck erhöht, sowirkt der Sauerstoff ab etwa 0,5 bar als Gift mit Zeit- und Konzentrationswirkung. Sauerstoff darf also unter erhöhtem Partialdruck nur innerhalb bestimmter Grenzbereiche geatmet werden. Werden die Grenzbereiche über schritten, treten Zell- Stoffwechselstörungen ein, die zu schwersten Krankheitsbildern und zum Tode führen können.

Eine langsame Verminderung der normalen Sauerstoffspannung kann durch Anpassungsreaktionenbis zu einem gewissen Grad ausgeglichen werden . Dur ch Vertiefung und Beschleunigung der Atmung,durch Zunahme des Hämoglobingehalts der roten Blutkörperchen, durch Vermehrung der Blutkörperchenzahl und der Gesamtblutmenge erfolgt eine Anpassung an erniedrigte O2 - Partialdruck. Derartige Vorgänge sp ie len sich dann ab, wenn sich beispielsweise Menschen bei langdauernden Hochgebirgsexpeditionen allmählich, über Tage undWochen, an den Aufenthalt in immer größeren Höhen gewöhnen. In etwa 5500 m Höhe liegt die Anpassungsgrenze für menschlichen Daueraufenthalt.

Sauerstoffmangel kann beim Atmen aus Sauerstoffgeräten vom Typ der Kreislauf- oder Pendelatemgeräte oder beim Tauchen mit diesen Geräten eintreten. Das ist dann der Fall, wenn der Sauerstoffgehalt oder -partialdruck im System Tauchgerät-Lunge zu gering ist oder sehr schnell absinkt. Um den Sauerstoffgehalt im System Tauchgerät-Lunge zu erhöhen, müssen Kreislauf- oder Pendelatemgeräte mit geschlossenem Atemsystem gespült werden, d. h.: im System Gerät-Lunge muß das vorhandene Atemgas entfernt und durch reine n Sauerstoff aus der Vorratsflasche ersetzt werden. Der Spülvorgang geht folgendermaßen vor sich:

- Gerät leer atmen

- Tief in die Umgebungsluft oder ins Wasser ausatmen

- Zusatzknopf betätigen

- über den Lungenautomaten tief aus dem Gerät einatmen

- Tief in das Gerät ausatmen

- Tief aus dem Atemsack einatmen

- Tief in die Umgebungsluft oder ins Wasser ausatmen

Dieser Spülvorgang muß vor dem Abtauchen dreimal durchgeführt werden. Nach dreimaligen Spülen ist der Stickstoff weitgehend aus dem Atemkreislauf ausgewaschen, der O2-Anteil beträgt annähernd 85%. Durchweitere Spülungen während des Tauchens bleibt dieser O2- Anteil erhalten oder steigt sogar auf 90% an. Der gesamte Spülvorgang während eines Tauchgangs umfaßt:

1. Dreimaliges Spülen vor dem Abtauchen

2. Periodisches, einmaliges Spülen während des Tauchens in Abständen von etwa 10 bis 20 min

Wird nicht richtig gespült, wird Luft in den Atembeutel vorgeatmet oder wird die Dosiermengenicht richtig eingestellt, kann es sehr schnell zum Sauerstoffmangel kommen, wie aus folgender Tabelle hervorgeht:

Sauerstoffbedarf beim Tauchen 1200 ml

Gewählte Dosiermenge             900 ml

                                                ------------

                                                  300 ml Sauerstoffdefizit

Wegen des hohen Stickstoffanteiles im Atemkreislauf wird der Taucher nicht durch das Zusammenfallen des Atembeutels gewarnt. Er atmet in der vierten Minute 300 ml Sauerstoff plus 1000 ml Stickstoff, in der fünften Minute reinen Stickstoff, der zur Hypoxie und zum Tode führt. Das Besondere bei dieser Form des Sauerstoffmangels ist das Fehlen jeglicher Warnsymptome, wie sie bei anderen Taucherkrankheiten beobachtet werden. Es tritt plötzliche Bewußtlosigkeit ein; oft werden Krämpfe beobachtet. Der Verunglückt e kann sich, wenn er das Bewußtsein wiedererlangt, nicht an das Vorgefallene erinnern (retrograde Amnesie). Erleidet ein Taucher mit nicht richtig gespültem Gerät einen Sauerstoffmangelunfall im Wasser, ist in vielen Fällen der Tod die Folge.

Man nennt di e se Form des Sauerstoffmangels superakute Hypoxie, weil sie so außerordentlich schnell verläuft und so tiefgreifende Folgen hat. Unter Bedingungen normalen Luftdrucks treten bei O2- Partialdruckwerten unter 130 mbar in der Einatmungsluft die ersten Sauer s to ffmangelzeichen auf. Partialdrücke unter 90 mbar führen bei den meisten Personen zur Bewußtlosigkeit, Partialdrücke unter 50 mbar lassen beim Menschen nach kurzer Zeit den Tod eintreten.

Der Sauerstoffmangel gilt aus diesem Grund als die gefährlichste U nfa llmöglichkeit beim Tauchen mit Sauerstoffkreislauf- oder Pendelatemtauchgeräten.

Unter einem Partialdruck von 0,5 bar kann Sauerstoff unbegrenzt lange ohne Schäden geatmet werden. Wird der Partialdruck des Sauerstoffs auf 0,8 bar erhöht, kann man 42 h ohne schädliche Folgen atmen.

Das Atmen reinen Sauerstoffs unter normalen atmosphärischen Druck wird 24 h schadlos ertragen. Wird unter diesen Bedingungen reiner Sauerstoff länger als 24 h geatmet, treten Hustenreiz, Schmerzen hinter dem Brustbein und Atemnot auf. Nach 40 h reiner Sauerstoff Atmung bei 1 bar kommt es zur Bronchitis, zur Lungenentzündung und zum Lungenödem (Flüssigkeitsansammlung in den Lungenbläschen). Das Krankheitsbild kann lebensbedrohliche Formen annehmen.

Diese Angaben gelten für junge, gesunde und trainierte Menschen. Wird in der Druckkammer bei 2 bar reinen Sauers t of f geatmet, so können bereits nach 8 h

ernste und lebensbedrohliche Symptome auftreten. Da sich die Krankheitssymptome vorwiegend als Lungenentzündung und als Lungenödem manifestiert, wird diese Erkrankung Lungenform der Sauerstoffvergiftung genannt. B ei de r Atmung von reinem Sauerstoff unter einem Partialdruck von mehr als 2 bar beobachtet man eine andere Form der Sauerstoffvergiftung. Da bei dieser Erkrankung Krampfanfälle im Vordergrund stehen, wird von der Krampfform der Sauerstoffvergiftung gespro ch en. Hierbei stellen sich in sehr viel kürzerer Zeit toxische Erscheinungen ein. Die Vergiftungszeichen manifestieren sich nicht an den Atmungsorganen, sondern am Zentralnervensystem. Diese Form der Sauerstoffvergiftung nimmt folgenden Verlauf: Im Vorstadium werden Einengungen des Gesichtsfeldes, Flimmern vor den Augen, Klingen in den Ohren, Einschränkung des Bewusstseins, Übelkeit, Zuckungen in einzelnen Muskelgruppen, insbesondere in den durch das Halten des Mundstücks beanspruchten Gesichtsmuskeln, tonische Kontraktionen der Hals-, Rücken- und Extremitätenmuskulatur und des Zwerchfells sowie schnell eintretende Bewusstseinstrübung beobachtet. Oft wird auch ein lang gezogener Schrei ausgestoßen. Im Vorstadium ist eine Selbstrettung möglich. Das folgende Stad ium is t charakterisiert durch allgemeine (epileptiforme) Krampfanfälle, die mit völligem Bewusstseinsverlust und nachfolgender Erinnerungslücke einhergehen. Im zweiten Stadium ist eine Rettung durch Tauchpartner möglich. Das erste und das zweite Stad ium der Sauerstoffvergiftung laufen innerhalb weniger Minuten ab. Wird der Verunglückte nicht rechtzeitig genug geborgen, so kommt es im dritten Stadium, nach dem Abklingen der Krämpfe, zu einem tiefschlafähnlichen Zustand (Koma). In diesem Stadium ist eine Rettung kau m noch möglich.

Sauerstoff ist ein Gift mit Zeit- und Konzentrationswirkung. Geringe O2- Partialdrücke über lange Zeit führen ebenso wie hohe O2- Partialdrücke über kurze Zeiten zum selben Krankheitsbild.

Die folgende Tabelle faßt das bisher Gesagte zusammen.

Gefahrlos zulässige Zeit für die Atmung reinen Sauerstoffs in Druckkammern

0,5 unbegrenzt keine

0,8 bis 42,0 Lungenform der O2 -Vergiftung

1,0 bis 24,0 Lungenform der O2 -Vergiftung

1,2 bis 18,0 Lungenform der O2 -Vergiftung

1,4 bis 12,0 Lungenform der O2 -Vergiftung

1,6 bis 08,0 Lungenform der O2 -Vergiftung

1,8 bis 06,0 Lungenform der O2 -Vergiftung

1,9 bis 04,5 Lungenform der O2 -Vergiftung

2,0 bis 03,0 Krampfform der O2 -Vergiftung

2,5 bis 02,0 Krampfform der O2 -Vergiftung

3,0 bis 01,0 Krampfform der O2 -Vergiftung

Diese Tabelle muß in der Taucherpraxis berücksichtigt werden, wenn während der Heilrekompression und bei der Sauerstoffdekompression die Sauerstoffatmung angewandt wird. In der Medizin wird Sauerstoff unter erhöhtem Partialdruck zur Behandlung einer Reihe von Krankheiten (Wundstarrkrampf Gasbrand, CO-Vergiftung, Durchblutungsstörungen u. a.) eingesetzt. Diese sogenannte hyperbare Sauerstoffbehandlung hat in vielen Fällen ihre Wirksamkeit bewiesen. Die in der Tabelle angegebenen Werte für die gefahrlos zulässige Sauerstoffatmung gelten auch für die hyperbare Sauerstoffbehandlung. Ausreichenden Schutz vor der Sauerstoffvergiftung bieten die Festlegungen der zulässigen Tauchtiefe und der maximalen Tauchzeit, die aus der folgenden Abb. ersichtlich sind:

Die Atmung von Sauerstoff unter erhöhtem Partialdruck führt zu tief greifenden physiologischen Veränderungen im Organismus (Anpassung- und Schutzreaktionen). Zur Wiederherstellung einer normalen Stoffwechsellage nach dem Sauerstofftauchen ist längere Zeit ( min. 24 h) erforderlich.

Es muß besonders hervorgehoben werden, daß einige Umwelteinflüsse und physiologische Besonderheiten das Eintreten der Sauerstoffvergiftung begünstigen.

Diese sind:

Die angeführten Kriterien machen verständlich, daß die Empfindlichkeit des Organismus gegenüber erhöhtem Sauerstoffpartialdruck großen Schwankungen unterworfen ist. Die Disposition zur Sauerstoffvergiftung kann zu verschiedenen Tageszeiten, an verschiedenen Tagen und bei verschiedenen Menschen sehr unterschiedlich sein. Das Tauchen mit sauerstoffangereicherten Atemgemischen und Sauerstoffdekompression ab 15 m aufwärts setzen sich gegenwärtig immer mehr durch, weil sie einen hoffnungsvollen Weg zur Verkürzung der Dekompressionszeit und zur Prophylaxe der Dekompressionskrankheit darstellen.

Kohlendioxid ist ein geruch- und geschmackloses Gas, das als Verbrennungsprodukt bei der

vollständigen technischen und bei der biologischen Verbrennung anfällt.

Ist der Atemkalk des Gerätes unbrauchbar geworden, und ist die CO2- Absorption nicht mehr

voll gewährleistet, so besteht für den Taucher die Gefahr der CO2-Vergiftung. Der Partialdruck

des Kohlendioxids in der normalen Luft beträgt entsprechend seinem Volumenanteil von 0,03%

0,3 mbar. Während eine Partialdrucksteigerung bis auf 20 mbar noch ohne Bee inträchtigung

der körperlichen und geistigen Leistungfähigkeit beschwerdelos vertragen wird, kommt es bei

einer Teildruckerhöhung auf 25 mbar zu den ersten Vergiftungserscheinungen in Form einer

bereits in Ruhe eintretenden vergrößerten Atmung. Bei weiter e m Anstieg des CO2-

Partialdruck bis zu 50 mbarwird die Beeinträchtigung der körperlichen und geistigen

Leistungsfähigkeit augenfällig; Schweißausbrüche, Angstgefühle, Ohrensausen und starke

Kopfschmerzen treten auf, die Atmung ist stark vertieft und müh e vo ll.Bis zu diesem Stadium

sind Kritik und Initiative noch soweit erhalten, daß der Taucher die drohende Lebensgefahr

abwenden kann. Erreicht der Teildruck des Kohlendioxids einen Wert von 90 mbar, so wird der

Taucher von Schwindel, Erbrechen, Apathie, Sc hlä frigkeit und schließlich Bewußtlosigkeit

überfallen, die trotz genügender Sauerstoffzufuhr in den Tod übergehen. Der Teildruck von 90

mbar entspricht an der Wasseroberfläche einem Volumenanteil von ca. 9% CO2 in der

Atemluft.

Aus der Kenntnis der Symptome erwächst dem Taucher die Chance, sich selbst aus dem

bedrohlichen Zustand zu befreien. Nach dem Eintritt der Bewußtlosigkeit ist der Zeitraum, in

dem die üblichen Wiederbelebungsmaßnahmen noch Erfolg haben, nicht mehr groß.

Es kann abschließend festgestellt werden, daß für die erfolgreiche Durchführung von

Tauchvorhaben mit Sauerstoffgeräten neben gründlicher Gerätekenntnis das Wissen um die

gesundheitliche Gefährdung von großer Wichtigkeit ist.

Atemkalk hat etwa folgende Zusammensetzung:

Kalziumhydroxid, Ca(OH)2 80%

Natriumhydroxid, NaOH 3% bis 4%

Wasser, H2O 15%

Verunreinigungen in Form von Eisen- und Aluminiumverbindungen 1% bis 2%

Atemkalk hat bei einer Korngröße von 5 mm bis 7 mm eine möglich st große Oberfläche.

Ungünstige Form eines

Atemkalkkörnchens (kleine

Oberfläche)

Günstige Form eines

Atemkalkkörnchens (große

Oberfläche)

Chemische Zusammensetzung

eines frischen Kalkkörnchens

Jedes Atemkalkkörnchen besteht aus einem Kern von Kalziumhydroxid. Dieser Kern ist mit einer dünnen Schicht vonwäßrigem Natriumhydroxid überzogen. Die drei Schemazeichnungen veranschaulichen das. Die Absorption des Kohlendioxids am Atemkalk kann man sich etwa

folgendermaßen vorstellen.

a) Reaktion an der Kalkoberfläche:

ZweiMoleküle Natriumhydroxid verbinden sich mit einem Molekül Kohlendioxid zu Natriumkarbonat unter Freisetzung von Wasser. In der chemischen Formel stellt sich dieser Prozeß

folgendermaßen dar:

b) Reaktion zwischen Oberfläche und Kern:

Das Natriumkarbonat reagiert mit dem Kalziumhydroxid. Dabei entstehen Kalziumkarbonat und Natriumhydroxid. Den Vorgang der Rückbildung des Natriumkarbonats nennt man

Regeneration

Wenn das regenerierte Natriumhydroxid durch Kohlendioxid abgesättigt in Form des Natriumkarbonats vorliegt und außerdem der gesamte Kern aus Kalziumkarbonat besteht, ist

der Kalk verbraucht, seine CO2-Bindungsfähigkeit ist erschöpft.

Atemkalk kann bezogen werden von der Firma Dräger unter dem Produktnamen

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