Parachutespringen en duiken, een riskante
mix II. Nitrox / EANx
Door: Kjeld van Druten (maart 2005)
WAARSCHUWING!
Parachutespringen en duiken zijn gevaarlijke sporten. De
informatie die hier verstrekt wordt dient alleen als achtergrondinformatie.
Ga niet zomaar experimenteren met de hier verstrekte informatie,
maar vraag om goede begeleiding en scholing van gekwalificeerde
instructeurs.
Dit artikel is een vervolg op "Parachutespringen en duiken I". Dit artikel is gepubliceerd in de Sport Parachutist van februari 2005 en leverde voldoende reacties op van professionele duikers voor een vervolgartikel. Om dit vervolg artikel te kunnen lezen is het verstandig om eerst het eerste artikel te lezen.
Kunnen we anders dan ons duikprofiel aanpassen en de tijd tussen duiken en parachutespringen verlengen nog iets doen om het risico op decompressieziekte te voorkomen tijdens parachutespringen na het duiken? Ja, dat kan inderdaad, al verschillen de mogelijkheden.
1. Extra Safety Stop / Deep stop
De gangbare safety stop wordt gehouden op 5 meter diepte voor een duur van 3 minuten. Dit wordt gedaan ongeacht het profiel van de duik. Als we tijdens een duik naar 30 meter diepte zijn geweest zouden we zo in een keer naar 5 meter diepte kunnen gaan, daar onze safety stop houden en dan naar de oppervlakte. Het drukverschil tijdens deze 25 meter verschil is 2.5 Bar en bij een snelle opstijging is het dan mogelijk dat de M-waarde wordt overschreden, waardoor het opgeloste stikstof gasvormig kan worden in het lichaam. Door langzamer op te stijgen dan de maximaal geadviseerde snelheid van 18 meter/minuut zal de M-waarde minder snel bereikt worden, maar bij te langzaam opstijgen nemen de weefsels weer meer stikstof op dan bij een snelle opstijging. De blootstelling aan de verhoogde druk is immers niet voorbij. Recent onderzoek heeft laten zien dat het optimum lijkt te liggen bij een stijgsnelheid van 10 meter/minuut en dan een safety stop te houden op de helft van de maximaal bereikte diepte gedurende 5 minuten en een safety stop op 5 meter gedurende 3-5 minuten. Door deze richtlijn aan te houden worden de weefselcompartimenten met een halwaardetijd van 5 en 10 minuten relatief het minst gevuld en de M-waarde het minst bereikt, waardoor de kans op DCS vermindert. Met name het ruggemerg blijkt met zijn halfwaardetijd van 12.5 minuten extra gevoelig te zijn voor DCS na een diepe duik en het risico hierop zou dus extra kunnen worden vermindert met de genoemde richtlijn.
Anders dan veel duikers denken blijkt een langzame opstijging met 3 meter/minuut en een veiligheidsstop op 5 meter verre van ideaal te zijn. 2. Een ander duikgas gebruiken
De beste manier om decompressieziekte te voorkomen zou zijn als we ervoor konden zorgen dat er helemaal geen stikstof werd opgenomen. Bijvoorbeeld door stikstof te vervangen voor een ander, niet reactief gas. Alle elementen die in ons heelal voorkomen staan in onderstaande tabel, die het Periodiek Systeem wordt genoemd. Zuurstof (8) en stikstof (9) zijn in gasvorm twee aan elkaar gebonden atomen respectievelijk O2 en N2. Een heleboel elementen komen per definitie niet in aanmerking: ze zijn reactief, of komen niet in gasvorm voor bij 37° C, wat wel noodzakelijk is om in te kunnen ademen. De gassen die hier het best voor in aanmerking komen zijn de zogenaamde edelgassen en (de elementen in groep 18) en waterstof (element 1). Deze gassen mogen ook niet een sterk narcotisch effect hebben, zoals stikstof ook narcotisch begint te worden onder de 30 meter. We zullen een voor een deze gassen eens bekijken op de bruikbaarheid ervan:
Waterstof
Waterstof is ongeveer half zo narcotisch als stikstof, maar zeer licht ontvlambaar. Waterstof wordt vooral gebruikt in combinatie met helium en zuurstof. Het huidige wereldrecord uit 1992 naar 701 meter diepte door duikbedrijf COMEX werd bereikt met zo'n mengsel. Als het zuurstofpercentage meer dan 4-5% wordt levert het een explosief mengsel op, zodat het alleen gebruikt kan worden onder de 30 meter om hypoxia op geringere diepte te voorkomen. Door de brandbaarheid ervan valt er moeilijk mee te werken en zal het voorbehouden blijven voor commercieel en experimenteel duiken. Door de goede geleiding van warmte koelen duikers ook snel af.
Waterstof
Dichtheid:
0.0899 g/liter
Warmtegeleiding:
0.1805 Wm-1K-1
Narcotische factor (H2/N2)
0.55
Geschatte prijs 10L/200Bar
?
Bijzonderheden:
Zeer licht ontvlambaar en daarom een moeilijk hanteerbaar gas.
Narcotische factor, wat is dat?
De narcotische factor zoals die hier wordt gebruikt geeft aan hoe verdovend / narcotisch het gas is ten opzichte van stikstof. Hierbij wordt uit gegaan van de hoeveelheid stikstof in lucht (79%). Lucht heeft dus een narcotische factor van 1, net als stikstof in dit geval. Als voorbeeld nemen we waterstof zoals hierboven staat. De narcotische factor van waterstof is 0.55, wat betekent dat het ongeveer half zo narcotisch is als stikstof als het 79% van het mengsel bevat.
Helium
Helium wordt veel gebruikt bij diepe duiken ter vervanging van stikstof en zuurstof. Het grote voordeel van helium is het geringe narcotische effect, en het feit dat het niet brandbaar is. Maar decompressieproblemen blijven bestaan. Ook is de warmtegeleiding van helium beter dan dat van bijvoorbeeld lucht, waardoor duikers sneller afkoelen. Een ander nadeel van helium is de vervorming van de stem, waardoor duikers als Donald Duck gaan klinken en communicatie bemoeilijkt wordt. Helium wordt in verschillende concentraties gebruikt in mengsels als: heliox heliair en trimix. Hoewel niet goedkoop is helium nog betaalbaar, zeker voor beroepsduikers.
Neon heeft een grotere dichtheid dan stikstof en helium, waardoor het minder snel wordt opgenomen in het lichaam. Het werkt nauwelijks narcotiserend tot 360 meter diepte en heeft niet het vervormen van de stem tot gevolg zoals bij helium. Maar door de grotere dichtheid wordt het moeilijker te ademen onder grote druk, waardoor het zelden dieper dan 180 meter gebruikt. Decompressie van neon gaat erg langzaam en neon is erg duur, waardoor het nauwelijks als duikgas gebruikt wordt. Door de geringe absorptie van de weefsels wordt het wel gebruikt voor snelle diepe duiken.
Neon
Dichtheid:
0.853 g/liter
Warmtegeleiding:
0.0491 Wm-1K-1
Narcotische factor (H2/N2)
0.28
Geschatte prijs 10L/200Bar
€2000
Bijzonderheden:
Duur maar weinig narcotiserend.
Argon
Argon is een erg narcotisch gas en heeft een hoge dichtheid, waardoor het onbruikbaar is bij diepe duiken. Voordeel is wel dat er geen vervorming van de stem optreedt, het redelijk goedkoop is en slecht warmte geleidt. Om deze laatste reden wordt het vaak gebruikt als isolerend gas voor in de drysuit tijdens duiken met heliummengsels. Argon wordt wel gebruikt als decompressiegas na een diepe duik tijdens de decompressiestops.
Argon
Dichtheid:
1.662 g/liter
Warmtegeleiding:
0.01772 Wm-1K-1
Narcotische factor (H2/N2)
2.33
Geschatte prijs 10L/200Bar
€10 - €30
Bijzonderheden:
Goed isolerend maar sterk narcotiserend.
Krypton
Krypton is net als neon een erg narcotisch gas en heeft een hoge dichtheid, waardoor het onbruikbaar is bij diepe duiken. Het veroorzaakt vrij snel duizeligheid en door zijn enorme prijs is er ook verder weinig onderzoek naar gedaan. Door zijn slechte warmtegeleiding zou het goed als isolerend gas in drysuits kunnen dienen, maar argon is een veel goedkoper alternatief.
Krypton
Dichtheid:
3.553 g/liter
Warmtegeleiding:
0.00943 Wm-1K-1
Narcotische factor (H2/N2)
7.14
Geschatte prijs 10L/200Bar
€8000
Bijzonderheden:
Goed isolerend maar extreem duur.
Warmetegeleiding duikgassen
Warmtegeleiding gassen als percentage van de warmtegeleiding van lucht bij een druk van 1 Bar en 27° C
Zoals te zien is geleiden waterstof en helium warmte erg goed ten opzichte van lucht, waardoor duikers eerder onderkoelingsproblemen zullen krijgen. Argon en kooldioxide (CO2) kunnen dan in een drysuit als isolerend gas worden gebruikt.
GAS
Nitrox
(0%-100%)
H2
He
Ar
CO2
KGAS / KLUCHT
100%
695%
563%
67%
62%
Xenon
Van alle genoemde gassen hier is xenon het meest narcotische gas en daarom dus niet bruikbaar voor toepassingen in het duiken. Net als krypton zou het door zijn slechte warmtegeleiding goed als isolerend gas in drysuits kunnen dienen, maar argon is een veel goedkoper alternatief.
Xenon
Dichtheid:
5.59 g/liter
Warmtegeleiding:
0.00565 Wm-1K-1
Narcotische factor (H2/N2)
25.64
Geschatte prijs 10L/200Bar
€4500
Bijzonderheden:
Goed isolerend maar extreem duur en narcotiserend.
Radon
Radon zou theoretisch gezien een uitstekend gas zijn als isolatie en het is volkomen inert / niet reactief. Echter het is radioactief, waardoor zelfs niet is overwogen om er onderzoek naar te doen.
Radon
Dichtheid:
9.73 g/liter
Warmtegeleiding:
0.00361 Wm-1K-1
Narcotische factor (H2/N2)
?
Geschatte prijs 10L/200Bar
?
Bijzonderheden:
Door zijn radioactiviteit onbruikbaar.
Bij het onderzoek naar duikgassen heeft diepte altijd centraal gestaan. Het narcotiserend effect heeft hier altijd een belangrijke rol gespeeld. Een snelle decompressie is altijd minder belangrijk gevonden. De laatste jaren krijgt dit steeds meer aandacht door recreactieve technische duikers, die niet over de dure en technische hulpmiddelen kunnen beschikken die beroepsduikers wel hebben. Recreatieve duikers moeten hun decompressie in het water kunnen uitvoeren en afronden en dat beperkt de maximale duur van de decompressie per definitie. Als we hier naar gaan kijken dan blijkt bij duiken niet dieper dan 30 meter alleen Argon een mogelijk alternatief.
Maar door de narcotiserende werking van Argon zal het niet dieper gebruikt kunnen worden dan 10 meter. Is er dan geen ander bruikbaar en meer praktisch alternatief? Jawel, de hoeveelheid zuurstof in het mengsel vergroten als vervanging van stikstof. Met behulp van deze zogenoemde Nitrox of EAN (Enriched Air Nitrox) mengsels is het mogelijk om langer onder water te blijven binnen de decompressielimieten, of met minder inert residugas in het lichaam het water uit te komen.
Door een verhoogde concentratie zuurstof in het gasmengsel te hebben dan de gebruikelijke 21% kan er enerzijds minder stikstof worden opgenomen, waardoor de decompressielimtiet hoger komt te liggen en men dus a. langer onder water kan blijven voor dezelfde stikstofabsorptie als met lucht is bereikt, of b. bij eenzelfde duiktijd minder stikstof opnemen, waardoor het risico van decompressieziekte wordt verminderd, de veiligheidsmarge wordt vergroot. Vanzelfsprekend gaat het in dit verband om het terugdringen van het DCS risico. Anderzijds zorgt de verhoogde concentratie zuurstof voor een versnelde afgifte van stikstof tijdens het opstijgen.
In figuur 1 is te zien hoe de decompressietijden veranderen bij de verschillende Nitrox mengsels ten opzichte van lucht. Nitrox 32% en Nitrox 36% zijn zogenaamde standaard mengels in het recreatieve duiken en makkelijk verkrijgbaar en betaalbaar (ongeveer €10 per tank van 20L).
Figuur 1. No decompressielimieten bij verschillende Nitrox mengsels.
Behalve dat zuurstof nodig is om te kunnen leven en het helpt bij het tegen gaan van DCS heeft het wel als nadeel dat het in bepaalde hoeveelheden giftig kan zijn. De giftigheid is het gevolg van het sterk reactieve karakter van zuurstof: het wil graag reageren met alles wat het tegen komt. Deze giftigheid kan zich op 2 manieren uiten: 1. aantasting van het centrale zenuwstelsel (CNS Oxygen Toxicity of ook wel High Pressure Oxygen Toxicity) 2. via een irritatie van de longen (Pulmonary Oxygen Toxicity of ook wel Low Pressure Oxygen Toxicity)
CNS Oxygen Toxicity
Deze vorm van zuurstofvergiftiging kan snel optreden bij blootstelling aan een partiële zuurstofdruk hoger dan 1.6 Bar. In gewone lucht is 21% zuurstof aanwezig, dus als we zouden duiken met een normaal mengsel wordt deze waarde bereikt op 66.2 meter diepte (1.6/0.21=76.2 - 10 (1 atmosfeer aan de oppervlakte)). Dit betekent dat voor mengsels met een verhoogde concentratie zuurstof deze waarde van 1.6 eerder bereikt wordt. Daarom wordt in het recreatieve duiken een veiligheidsmarge ingebouwd door 1.4 Bar als grens te nemen. In stap 4 van figuur 1 kun je zien dat hierdoor de maximum diepte bij een mengsel met 32% zuurstof beperkt wordt tot 33 meter en bij 36% tot 27 meter. In figuur 2 kun je de relatie zien tussen de concentratie zuurstof in het mengsel en de maximaal toegestane diepte.
CNS vergiftiging kan leiden tot o.a. stuiptrekkingen, tunnelvisie (een afname van het perifere gezichtsvermogen), misselijkheid en duizeligheid. Tijdens de stuiptrekkingen verliest de duiker het bewustzijn en is 15 tot 60 minuten van de wereld. Vanzelfsprekend is dit levensbedreigend wanneer je aan het duiken bent. Daarom is duiken met een buddy erg verstandig, die kan voorkomen dat je verdrinkt. Na een stuiptrekking ben je normaal gesproken binnen 24 uur volledig hersteld. De gevoeligheid voor CNS zuurstofvergiftiging verschilt sterk van persoon tot persoon en van dag tot dag. CNS zuurstofvergiftiging is te voorkomen door de grens van 1.6 Bar niet te overschrijden.
Figuur 2.De relatie tussen de concentratie zuurstof in het gasmengsel en de maximaal toegestane diepte met de verschillende partiële zuurstofdrukken.
Pulmonary Oxygen Toxicity
Bij pulmonaire zuurstofvergitiging treedt er een irritatie van de longen op door de hoge reactiviteit van de zuurstof met het longweefsel. Dit is het eerst te merken aan een branderig gevoel tijdens het ademen. Als dit gevoel genegeerd wordt zal de longfunctie verminderen en uiteindelijk kan er onomkeerbare schade aan de longen optreden. Normaal gesproken zal er geen blijvende schade zijn als er gestopt wordt met het ademen van een verhoogde concentratie zuurstof zodra de eerste symptomen optreden. Pulmonaire zuurstofvergitiging kan al optreden bij een partiële zuurstofdruk van 0.6 Bar (dus een mengsel van 60% zuurstof op zeeniveau) gedurende 24 uur. In figuur 3 is te zien hoe lang je zonder problemen aan een bepaalde zuurstofdruk kan worden blootgesteld.
Figuur 3. Maximum zuurstof-blootstellingslimieten.
Om een en ander te verduidelijken een rekenvoorbeeldje:
Stel: je duikt 4 x 1.5 uur op 6 meter diepte. Dat is dus een blootstelling van 360 minuten. Volgens figuur 3 mogen we dan maximaal met een partiële zuurstofdruk duiken van 0.9 Bar. De totale druk op 6 meter is 1.6 Bar. Dit betekent dat het gasmengsel dan maximaal 0.9 / 1.6 = 0.56 > 56% zuurstof mag bevatten.
3. Verhoogde concentratie zuurstof inademen tijdens het oppervlakte interval
Door een verhoogde concentratie zuurstof in te ademen na de duik kan het opgenomen stikstof versneld worden afgevoerd via de longen. Als dit bijvoorbeeld met pure zuurstof zou zijn wordt er totaal geen stikstof ingeademd, waardoor de diffusie van stikstof in de longen sneller zal verlopen door het grotere concentratieverschil. Anders dan als EHBO na een duikongeval wordt dit nog niet gebruikt.
Conclusie
De gasmengsels die diepe duiken (40+ meter) vereisen hebben zeker geen positieve werking voor wat betreft een versnelde decompressie, eerder het tegenovergestelde. Het mixen van diepe duiken en parachutespringen binnen 24 uur is dus zonder meer af te raden en een no fly time van meer dan 24 uur lijkt meer logisch als advies.
Nitrox mengsels kunnen zeer goed gebruikt worden om de veiligheidsmarge tijdens zowel recreatief duiken als beroepsmatig duiken te vergroten. Hierbij moet wel rekening worden gehouden met de giftigheid van zuurstof bij een verhoogde concentratie en de duur van de blootstelling hieraan.
Hoewel niet gebruikelijk is het ademen van een verhoogde concentratie zuurstof na de duik bevorderlijk voor het versnellen van de stikstofafgifte.
Over de schrijver:
Kjeld van Druten heeft Inspanningsfysiologie aan de Vrije Universiteit van Amsterdam gestudeerd en heeft een HBO/WO docentenbevoegdheid. Ook studeerde hij Lichamelijke Opvoeding aan de Hogeschool van Amsterdam. Naast deze kwalificaties is hij ook Padi Divemaster en heeft als duikgids in Thailand gewerkt.
In het seizoen werkt Kjeld op Paracentrum Texel als HI, tandemmaster en cameraman en heeft op het moment van publiceren van dit artikel ± 2000 sprongen.
Klik hier voor meer info.
Bronnen:
Literatuur: Peter Bennett and David Elliott The Physiology and Medicine of Diving 4th edition, 1993 W.B.Saunders Company Ltd, London.
Waterstof
