Cosa respirano i sub nelle bombole e perché la miscela di gas cambia in base alla profondità

I corpi dei cinque sub italiani morti durante un'immersione alle Maldive sono rientrati in Italia: oggi, lunedì 25 maggio, dovrebbe essere formalizzato l'incarico per svolgere le autopsie nell'obitorio dell'ospedale di Gallarate, in provincia di Varese. I medici legali potranno così chiarire le cause della morte: per ricostruire la dinamica completa dell'incidente, tuttavia, saranno fondamentali anche le analisi dei computer da polso, delle telecamere go-pro utilizzate dal team di soccorritori finlandesi e, soprattutto, dei gas contenuti nelle bombole, così da escludere con sicurezza l'ipotesi dell'intossicazione monossido di carbonio.

Ma, generalmente, che miscela di gas contengono le bombole dei sub? La composizione varia a seconda della profondità, mentre il numero di bombole può essere maggiore a seconda che si tratti di immersioni ricreative o tecniche: in entrambi i casi, comunque, le tappe di decompressione restano una fase fondamentale dell'immersione, per permettere al corpo di eliminare in sicurezza i gas inerti ed evitare gli incidenti da decompressione. 

Per comprendere più a fondo l'argomento, abbiamo chiesto il supporto del dott. Pasquale Longobardi, direttore sanitario del Centro Iperbarico di Ravenna e vicepresidente della Società Italiana di Medicina Subacquea e Iperbarica (SIMSI).

Che gas contengono le bombole: dipende dalla profondità

La prima cosa da chiarire è che il nostro corpo, sott'acqua, non è in grado di leggere la profondità. Come ha spiegato il dott. Longobardi a Geopop, quello che il corpo umano riconosce è la densità del gas che stiamo respirando. Il limite di tolleranza umana per la densità del gas è di 5,2 grammi per litro: superato questo valore, il corpo innesca una risposta infiammatoria.

Quella densità dipende dalla concentrazione e dalla pressione parziale dei singoli gas presenti nella miscela: per questo motivo, la miscela da mettere in bombola va scelta in base alla profondità che si vuole raggiungere.

Fino a 35/40 metri, si può utilizzare una miscela di aria arricchita in ossigeno chiamata Nitrox: normalmente l'aria contiene il 21% di ossigeno e il 79% di azoto. Con il Nitrox, invece, è possibile aumentare l'ossigeno (fino al 30% o 40%) e di conseguenza ridurre l'azoto, che è il responsabile del cosiddetto “incidente da decompressione”. Meno azoto significa anche meno rischi.

Il problema, tuttavia, è che non è possibile alzare troppo la percentuale di ossigeno, altrimenti si rischia la tossicità da ossigeno: un eccesso di questo elemento, infatti, aumenta l'attività elettrica nelle cellule, con il rischio di convulsioni.

Quando si scende oltre i 40 metri, invece, le cose cambiano: a queste profondità la miscela di Nitrix inizia ad essere pericolosa, perché la densità del gas potrebbe attivare facilmente la risposta infiammatoria. La soluzione in questi casi, quindi, è quella di alleggerire la miscela aggiungendo elio, creando quindi una miscela ternaria composta da azoto, ossigeno ed elio. Quest'ultimo elemento è fondamentale perché ha una densità molto bassa (0,18 g/l) e permette alla densità totale del gas di rimanere bassa.

Nei casi in cui l'elio non sia disponibile, come avviene alle Maldive (dove reperire elio è costoso e complicato), è possibile utilizzare l'aria normale, pur sapendo che a 50 metri si raggiunge un limite operativo poiché a quelle profondità raggiunge una densità pericolosa di circa 7,8 grammi per litro, esponendo il corpo a un maggiore sforzo respiratorio, un'aumentata pressione parziale dell’azoto e allo stress infiammatorio.

In ogni caso, per calcolare rapidamente quale miscela usare a quale profondità, i subacquei utilizzano uno strumento che chiamato «diamante di Dalton», una piccola formula che incrocia tre variabili: la pressione parziale dell'ossigeno (in genere si consiglia 1,3/1,4 bar, fino a valore massimo assoluto di 1,6 bar), la percentuale di ossigeno nella miscela e la profondità espressa in atmosfere. Per andare a 40 metri (quindi circa 5 atmosfere), per esempio, la miscela ideale è un Nitrox al 32% di ossigeno: lo si ottiene dividendo 1,6 per 5. Per scendere ancora di più, il conto cambia e la miscela va modificata di conseguenza.

Le differenze delle bombole tra immersioni ricreative e immersioni tecniche

A questo punto viene da chiedersi cosa cambi tra immersioni ricreative o immersioni tecniche: queste ultime si verificano quando, durante l'immersione, si effettua un cambio di miscela respiratoria. Tradotto: quando si cambia bombola e si comincia a respirare un gas diverso rispetto a quello con cui si era partiti, allora si tratta di un'immersione tecinca.

Se invece il subacqueo scende e risale respirando sempre la stessa miscela, qualunque essa sia (aria, Nitrox o altro), si tratta di un'immersione ricreativa (spesso definita come turistica).

Nelle immersioni tecniche, tra l'altro, il subacqueo si porta sul fianco una o più bombole accessorie (arrivando ad averne fino a tre) e durante la risalita cambia la miscela in base alla profondità. Questo permette di gestire al meglio sia i tempi di permanenza che la decompressione e di affrontare profondità maggiori in sicurezza.

Va detto, comunque, che esiste anche un terzo tipo di immersione, quella scientifica, che si svolge nell'ambito di progetti di ricerca, autorizzati a livello governativo, per studiare un determinato ambiente marino. In questi casi, la pianificazione deve essere ancora più rigorosa, con un piano di analisi della miscela che si utilizzerà a specifiche profondità.

L'importanza delle fasi finali di decompressione

Se la scelta della miscela giusta è il primo pilastro per un'immersione in piena sicurezza, il secondo pilastro riguarda le fasi di decompressione. Si tratta di una pratica obbligatoria nell'attività subacquea che viene effettuata per eliminare i gas inerti dal corpo: non eseguire correttamente questo passaggio può avere conseguenze gravi e portare ai cosiddetti incidenti da decompressione.

Per capire l'importanza della decompressione, dobbiamo fare un passo indietro per comprendere meglio cosa succede al nostro corpo durante un'immersione: cercando di semplificare, quando scendiamo in profondità, la pressione aumenta e i gas che respiriamo (in particolare l'azoto) si sciolgono nei nostri tessuti. Quando risaliamo verso la superficie, la pressione diminuisce e quei gas che abbiamo accumulato devono quindi essere smaltiti, preferibilmente disciolti nel sangue senza innesco di bolle. Se la risalita avviene troppo in fretta, il gas non fa in tempo a essere eliminato attraverso i polmoni e forma bolle nel sangue e nei tessuti, con il rischio di provocare il cosiddetto “incidente da decompressione”. Negli algoritmi più moderni, la formula per il calcolo della decompressione considera la frazione di gas disciolto nel sangue: maggiore è il gas disciolto, minore è la probabilità di innesco delle bolle.

Ecco perché, ogni volta che si effettua un'immersione, è necessario considerare anche i tempi delle tappe di decompressione: significa stare fermi per un determinato tempo a profondità intermedie per consentire al corpo di eliminare l'azoto in modo controllato, senza che si formino bolle pericolose.

Nel caso di incidenti da decompressione, comunque, esiste un protocollo terapeutico ben preciso, che prevede una terapia in camera iperbarica con somministrazione (anche a ragionevole distanza di diverso tempo rispetto all'incidente) di ossigeno puro alla pressione di 2,8 bar (raccomandazione alta, è il protocollo da adottare in qualsiasi Centro iperbarico) oppure ossigeno ed elio insieme (raccomandato soltanto nei Centri che dispongano competenza, miscela e protocolli).

La miscela elio-ossigeno 50/50 permette di trattare l'infortunato a 4 bar (cioè 30 metri di profondità equivalente in camera iperbarica), con una pressione parziale dell'ossigeno di 2 bar, che corrisponde a 10 metri. Questa pressione parziale di 2 bar è ideale per facilitare la riparazione del tessuto nervoso danneggiato, mentre l'elio protegge il mitocondrio (la centrale elettrica delle cellule) e, probabilmente, anche la stessa pressione assoluta di 4 bar ha un effetto favorevole di per sé.

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