Sich zu lange erhöhtem Sauerstoff- Partialdruck auszusetzen kann zu Sauerstoff- Vergiftungs- (Hyperoxie-) Problemen führen, daher gibt es Tiefen Grenzen (genauer gesagt O2-Partialdruck-Limits) und Partialdruck- Zeit Limits.
Einen der Epilepsie vergleichbaren Krampfanfall unter Wasser zu bekommen, während man durch ein Mundstück atmet, ist viel gefährlicher als in der sicheren Umgebung einer Druckkammer, daher unterscheiden sich die Grenzwerte für unterschiedliche Situationen so sehr. CO2, sprich Anstrengung, erhöht obendrein das Risiko von ZNS- (engl.: CNS-) Problemen beim Atmen von Gasen mit erhöhtem Sauerstoff- Teildruck (ppO2). Das Risiko einen Sauerstoffkrampf zu erleiden wächst mit ppO2, Einwirkungszeit, Körperlicher Belastung, Streß, Angst und Unwohlsein.
- Maximalwert für Langzeit- Tauchgänge (24h),
- erste Symptome des "Liorraine Smith Effekts"
1,0 bar
- übliche Einstellung für das Magnetventil bei Hobby CCR-Tauchgängen
1,4 bar
- RAB: kaltes Wasser / Anstrengung
1,6 bar
- RAB: warmes Wasser / einfache Bedingungen
2,0 bar
- Marine (nur unter Ausnahmebedingungen)
- Decompressionskammer, max 3h
3,0 bar
- im IDA71-Manual als kurze Passage-Einwirkung gefunden
- Dekompressionskammer, max 2h
4,0 bar
- Dekompressionskammer, max 40min.
Mit Sauerstoff- Teildrücken oberhalb von 0,5bar zu tauchen bedeutet zwei Uhren zu beachten die den Tauchgang durch die Gefahr toxischer Effekte begrenzen.
Bei Sauerstoff Teildrücken oberhalb 1,7bar kommt es innerhalb relativ kurzer Zeit zu Kampfanfällen, die man am besten mit denen der Epilepsie vergleichen kann. Dies ist extrem gefährlich wenn es bedeutet sein Mundstück zu verlieren und Wasser einzuatmen ! Je höher der Sauerstoff- Partialdruck ist, desto kürzer ist die Zeitspanne bis das Risiko den akzeptierten Rahmen überschreitet.
Die Anfälle beginnen zumeist mit Zuckungen im Bereich des Mundes und der Augenlieder, zuvor können schnellerer Puls, Übelkeit, Schwindelgefühl und Röhrensehen als erste Signale auftreten. Atemprobleme die sich in einer schnellen, flachen Atmung äußern, verbunden mit Erstickungsgefühlen und Beklemmungen bilden dann die Überleitung bis es sehr schnell zu tonischen Krämpfen des ganzen Körpers und Bewußtseinsverlust kommt.
U.S. Navy Diving Manual (1973):
Normale Umstände
Im Notfall
Zeit/min
ppO2-max/bar
Zeit/min
ppO2-max/bar
30
1,6
30
2,0
40
1,5
40
1,9
50
1,4
60
1,3
60
1,8
80
1,2
80
1,7
120
1,1
120
1,5
180
1,4
240
1,0
240
1,3
NOAA Limits unter Arbeitsbedingungen (1990):
ppO2/bar
Zeit/Tag [min]
Zeit/Tg[min]
Zeit/Tg[min] im Notfall
0,6
720
720
0,7
570
570
0,8
450
450
0,9
380
380
1,0
330
300
1,1
270
240
1,2
240
210
1,3
210
180
240
1,4
180
150
180
1,5
180
120
150
1,6
150
45
120
1,7
75
1,8
60
1,9
45
2,0
30
Oberflächenpause (ppO2=0,21bar) zwischen zwei Tauchgängen: mindestens 45 Minuten.
ppO2
[bar]
CNS O2%
[%/min]
Tauchzeit
[min]
ppO2
[bar]
CNS O2%
[%/min]
Tauchzeit
[min]
0,50
0,00
¥
1,22
0,48
208
0,60
0,14
714
1,24
0,51
196
0,64
0,15
667
1,26
0,52
192
0,68
0,17
588
1,28
0,54
185
0,70
0,18
556
1,30
0,56
179
0,74
0,19
526
1,32
0,57
175
0,76
0,20
500
1,34
0,60
167
0,78
0,21
476
1,36
0,62
161
0,80
0,22
455
1,38
0,63
159
0,82
0,23
435
1,40
0,65
154
0,84
0,24
417
1,42
0,68
147
0,86
0,25
400
1,44
0,71
141
0,88
0,26
385
1,46
0,74
135
0,90
0,28
357
1,48
0,78
128
0,92
0,29
345
1,50
0,83
120
0,94
0,30
333
1,52
0,93
108
0,96
0,31
323
1,54
1,04
96
0,98
0,32
313
1,56
1,19
84
1,00
0,33
303
1,58
1,47
68
1,02
0,35
286
1,60
2,22
45
1,04
0,36
278
1,62
5,00
20
1,06
0,38
263
1,65
6,25
16
1,08
0,40
250
1,67
7,69
13
1,10
0,42
238
1,70
10,0
10
1,12
0,43
233
1,72
12,5
8
1,14
0,43
233
1,74
20,0
5
1,16
0,44
227
1,77
25,0
4
1,18
0,46
217
1,79
31,25
3
1,20
0,47
213
1,80
50
2
Erholzeit [h:min]
0:30
1:00
1:30
2:00
2:30
3:00
3:30
4:00
4:30
5:00
6:00
9:00
Multiplikator
0,8
0,63
0,5
0,4
0,31
0,25
0,2
0,16
0,13
0,1
0,06
0
Beispiel 1:
1. TG 2h bei ppO2=1,3bar, 3h 15min Oberflächenpause bei ppO2=0,21bar,
2. TG 1h bei ppO2=0,7bar
120Minuten*0,56CNS%/min=67,2CNS%
67,2CNS%*0,25=16,8CNS%
16,8CNS% + 60Minuten*0,18CNS%/min=27,6CNS%
Beispiel 2:
Gas-Breaks, also Phasen mit einem ppO2 von etwa 0,21bar während des TG's:
5min Break => *0,963 , 8min => *0,941, 10min => *0,93 , 15min => *0,9
Die Symptome können in jeder beliebigen Reihenfolge auftreten: Husten ohne Auswurf, erhöhter Atemwiderstand, Schwierigkeiten tief einzuatmen, niedrigere Vitalkapazität, Engegefühl unter dem Brustbein, Schmerzen in den Bronchien, Ungeschicklichkeit und Koordinationsprobleme.
Als eine Ursache wird die zerstörende Wirkung hohen Sauerstoff- Partialdrucks auf die oberflächenaktive Substanz (Sufactant) in den Alveolen angesehen. Aufgrund der elastischen Struktur des Lungengewebes haben die Lalveolen die Tendenz bei der Ausatmung zusammenzufallen. In der ungeschädigten Lunge verhindert dies ein Oberflächenfilm aus Lipoproteinen indem er die Oberflächenspannung herabsetzt. Wird dieser Schutzfilm (Antiatelektasefaktor) durch über lange Zeit erhöhten O2-Partialdruck zerstört, oder aber auch beim Ertrinken ausgewaschen, kommt es zu Kollaps und Ödembildung der Alveole.
Beim Liorraine Smith Effect kommt es zunächst zu einer Verdickung / Schwellung der Alveolen sowie auch der Wandungen der Lungengefäße, dann zu Ödembildung und bei weiterem Fortschreiten zum Zusammenfall von Alveolen (Atelektasen Bildung).
In den frühen 60´er Jahren wurde eine Einheit zur Messung der Lungentoxizität definiert: UPTD (unit pulmonary toxic dose) = OTU (oxygen tolerance unit)= CPTD (cumulative pulmonary toxic dose)
1 OTU = 1bar-ppO2 * 1minute
ppO2/bar
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
OTU/min
0
0,285
0,49
0,658
0,881
1
1,18
1,32
1,47
1,62
1,77
ppO2/bar
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
OTU/min
1,92
2,01
2,2
2,34
2,48
2,61
2,74
2,88
3,0
3,14
Tauchtage
Mittelwert OTU/Tag
Summe OTU's
1
850
850
2
700
1400
3
620
1860
4
525
2100
5
460
2300
6
420
2520
7
380
2660
>7
300
Nitrox-/Rebreather-Tauchen bedeutet also 3 unabhängige Tauchtabellen beachten zu müssen:
1)
Kreislauftauchgeräte-Index