Un pericolo invisibile e spesso confuso con altro
Nella subacquea si parla molto di narcosi da azoto, tossicità dell’ossigeno e malattia da decompressione. L’anidride carbonica riceve invece meno attenzione, nonostante possa compromettere rapidamente respirazione, lucidità e capacità di reagire.
L’ipercapnia è una condizione nella quale la quantità di anidride carbonica nel sangue aumenta oltre i livelli fisiologici. Può provocare:
- affanno;
- sensazione di non ricevere abbastanza gas;
- cefalea;
- ansia;
- confusione;
- panico;
- perdita di coscienza.
In ambiente subacqueo anche una compromissione apparentemente modesta può avviare una catena di eventi molto pericolosa. Il subacqueo affannato aumenta la ventilazione, consuma rapidamente il gas, perde l’assetto, si separa dal compagno oppure tenta una risalita incontrollata.
L’ipercapnia è un rischio noto sia nel circuito aperto sia nei rebreather. Le cause cambiano a seconda della configurazione, ma il problema fondamentale rimane lo stesso: l’organismo produce più CO₂ di quanta riesca a eliminare oppure il subacqueo inspira gas che ne contiene già una quantità eccessiva.
Questo articolo ha finalità divulgative e non sostituisce la formazione pratica. Le immersioni profonde, tecniche e con rebreather richiedono corsi specifici, procedure della didattica e attrezzatura adeguata.
Che cos’è l’anidride carbonica
L’anidride carbonica, indicata con la formula CO₂, è un prodotto naturale del metabolismo.
Le cellule utilizzano ossigeno per produrre energia e generano anidride carbonica come prodotto di scarto. La CO₂ viene trasportata dal sangue ai polmoni ed eliminata attraverso l’espirazione.
La quantità prodotta aumenta quando cresce il lavoro muscolare. Un subacqueo che pinneggia intensamente controcorrente o trasporta attrezzatura pesante produce quindi più anidride carbonica rispetto a un subacqueo immobile e rilassato.
In condizioni normali il cervello rileva l’aumento della CO₂ e stimola una respirazione più profonda e frequente. Durante l’immersione, tuttavia, la risposta ventilatoria può essere ostacolata da gas denso, resistenza dell’erogatore, attrezzatura, posizione del corpo e caratteristiche individuali.
Ipercapnia e mancanza di ossigeno non sono la stessa cosa
È importante distinguere l’ipercapnia dall’ipossia.
Ipercapnia
Significa accumulo eccessivo di CO₂.
Ipossia
Significa insufficiente disponibilità di ossigeno per i tessuti.
Le due condizioni possono presentarsi insieme, ma non sono equivalenti. Un subacqueo può respirare una miscela contenente una quantità adeguata di ossigeno e accumulare comunque CO₂ perché non riesce a ventilare abbastanza.
Questa distinzione è particolarmente importante nei rebreather. L’elettronica può indicare una pressione parziale dell’ossigeno apparentemente corretta, mentre un problema allo scrubber o al circuito consente alla CO₂ di essere nuovamente inspirata.
Il computer o il display del rebreather non garantiscono quindi, da soli, che il gas inspirato sia respirabile sotto ogni aspetto.
Perché la respirazione diventa più difficile sott’acqua
L’immersione modifica la meccanica respiratoria ancora prima di considerare la profondità.
La pressione idrostatica sposta sangue verso il torace, può ridurre alcuni volumi polmonari e rende la respirazione diversa rispetto a quella eseguita in superficie. L’erogatore, il boccaglio, le fruste e, nei rebreather, il circuito respiratorio aggiungono resistenza e spazio morto.
Con l’aumento della profondità cresce inoltre la densità del gas. Muovere un gas più denso attraverso erogatore, vie respiratorie o circuito richiede maggiore lavoro.
Il subacqueo potrebbe percepire ancora un flusso regolare dall’erogatore, ma non riuscire a ventilare abbastanza quando lo sforzo aumenta. La limitazione non dipende necessariamente dalla quantità di gas erogata dalla bombola: può dipendere dalla difficoltà fisica di spostare il gas dentro e fuori dai polmoni.
Densità del gas e lavoro respiratorio
La densità della miscela aumenta approssimativamente con la pressione assoluta. L’aria respirata a 40 metri è quindi molto più densa dell’aria respirata in superficie.
All’aumentare della densità:
- cresce la resistenza nelle vie aeree;
- aumenta il lavoro respiratorio;
- diminuisce la massima ventilazione possibile;
- diventa più difficile eliminare la CO₂ durante lo sforzo;
- diminuisce il margine disponibile per affrontare un’emergenza.
Una raccomandazione spesso utilizzata nella pianificazione tecnica indica una densità preferibile non superiore a circa 5,2 grammi per litro e un limite massimo operativo di circa 6,2 grammi per litro. Con l’aria, questi valori vengono raggiunti approssimativamente rispettivamente a 31 e 39 metri. Non sono confini assoluti tra sicurezza e incidente, ma riferimenti prudenziali per contenere il lavoro respiratorio.
La valutazione della miscela profonda non dovrebbe quindi considerare soltanto:
- pressione parziale dell’ossigeno;
- equivalente narcotico;
- decompressione.
Dovrebbe comprendere anche la densità respiratoria.
Perché l’erogatore non risolve sempre il problema
Un erogatore moderno correttamente revisionato può funzionare bene alla profondità prevista e non essere comunque sufficiente a prevenire l’ipercapnia.
Il lavoro respiratorio complessivo dipende infatti da:
- densità del gas;
- prestazioni dell’erogatore;
- profondità;
- pressione residua della bombola;
- posizione del subacqueo;
- portata richiesta;
- resistenza delle vie respiratorie;
- ritmo della respirazione;
- intensità dello sforzo.
Un erogatore che fornisce gas regolarmente durante una respirazione tranquilla potrebbe non compensare una richiesta ventilatoria molto elevata durante una pinneggiata controcorrente.
Il subacqueo può così entrare in una condizione nella quale respira sempre più intensamente ma non elimina abbastanza CO₂.
Le principali cause nel circuito aperto
Sforzo eccessivo
Lo sforzo aumenta contemporaneamente:
- consumo di ossigeno;
- produzione di anidride carbonica;
- frequenza respiratoria;
- consumo della bombola.
Se il gas è denso, la capacità di aumentare la ventilazione può essere inferiore alla produzione metabolica di CO₂.
Le situazioni tipiche comprendono:
- pinneggiare contro una corrente intensa;
- inseguire il gruppo;
- trainare un compagno;
- liberare un’ancora;
- trasportare attrezzatura pesante;
- affrontare una penetrazione complessa;
- utilizzare pinne o configurazioni inefficienti.
DAN raccomanda di ridurre drasticamente lo sforzo in profondità, proprio perché gas denso e lavoro fisico rappresentano una combinazione favorevole alla ritenzione di CO₂.
Skip breathing
Lo skip breathing consiste nel trattenere brevemente il respiro tra una fase respiratoria e l’altra, spesso nel tentativo di ridurre il consumo.
La pratica è controproducente. Il subacqueo riduce la ventilazione alveolare e consente alla CO₂ di accumularsi. La sensazione di aver consumato meno gas può essere ottenuta al prezzo di cefalea, affanno, ridotta lucidità e maggiore rischio di panico.
Il modo corretto per diminuire il consumo consiste nel migliorare:
- assetto;
- idrodinamica;
- tecnica di pinneggiata;
- rilassamento;
- protezione termica;
- pianificazione.
Non nel trattenere deliberatamente il respiro.
Respirazione troppo superficiale
Una respirazione rapida e poco profonda muove una parte importante del gas soltanto all’interno dello spazio morto anatomico e dell’attrezzatura.
Lo spazio morto comprende le zone nelle quali il gas viene spostato ma non partecipa direttamente allo scambio alveolare. Boccaglio, secondo stadio e alcune configurazioni respiratorie ne aggiungono una quantità ulteriore.
Se il volume di ogni respiro è ridotto, una percentuale maggiore della ventilazione totale viene “sprecata” nello spazio morto e l’eliminazione della CO₂ diventa meno efficace.
Questo non significa che il subacqueo debba forzare respiri enormi e lenti. Deve respirare in modo continuo, rilassato e sufficientemente profondo, senza pause volontarie.
Discesa troppo rapida
Durante una discesa rapida aumentano in poco tempo:
- densità del gas;
- carico respiratorio;
- necessità di compensare;
- gas da immettere nel GAV o nella muta;
- attività mentale.
Il subacqueo può ridurre inconsapevolmente la ventilazione oppure arrivare sul fondo già affannato. DAN indica la rapida discesa tra i comportamenti capaci di favorire l’accumulo di CO₂.
Una discesa controllata consente di verificare respirazione, compagno, assetto e risposta all’aumento della profondità.
Attrezzatura inefficiente o mal configurata
Fruste piegate, erogatori non adeguatamente revisionati, filtri ostruiti, boccagli scomodi o attrezzatura che comprime il torace possono aumentare lo sforzo respiratorio.
Anche una configurazione poco idrodinamica può contribuire indirettamente, perché richiede una pinneggiata più intensa per mantenere la stessa velocità.
Il subacqueo deve distinguere tra:
- normale aumento del lavoro respiratorio in profondità;
- resistenza anomala dell’erogatore;
- sensazione di gas insufficiente;
- affanno prodotto dallo sforzo.
Quando esiste un dubbio, l’immersione deve essere interrotta.
Contaminazione della bombola
Una fonte respiratoria può contenere CO₂ a causa di problemi nel processo di compressione o di una presa d’aria collocata in un ambiente contaminato.
La qualità del gas deve essere controllata periodicamente secondo gli standard applicabili. Un gas contaminato può causare sintomi anche senza sforzo eccezionale e coinvolgere più subacquei che hanno utilizzato la stessa stazione di ricarica.
Cefalea, nausea o malessere dopo una ricarica sospetta non devono essere attribuiti automaticamente alla disidratazione o alla narcosi.
L’ipercapnia nei rebreather
Nei rebreather l’anidride carbonica espirata viene rimossa da un materiale assorbente contenuto nello scrubber.
Il gas deve attraversare correttamente il materiale prima di tornare al subacqueo. Se il processo non avviene in modo efficace, la CO₂ può accumularsi nel circuito e venire nuovamente inspirata.
Le principali cause comprendono:
- materiale assorbente esaurito;
- scrubber montato in modo scorretto;
- riempimento non uniforme;
- formazione di canali preferenziali;
- bypass del materiale;
- valvole unidirezionali difettose;
- acqua nel circuito;
- durata dello scrubber superata;
- condizioni diverse da quelle previste dal produttore;
- lavoro respiratorio eccessivo;
- ventilazione insufficiente del subacqueo.
Il rischio non riguarda soltanto lo scrubber “finito”. Un montaggio scorretto può permettere al gas di evitare parzialmente il materiale anche quando l’assorbente è nuovo.
Breakthrough, channeling e bypass
Breakthrough
Si verifica quando il materiale assorbente non è più in grado di rimuovere efficacemente la CO₂ e il gas supera lo scrubber.
Channeling
Il gas percorre canali a bassa resistenza attraverso il materiale, senza entrare sufficientemente in contatto con l’assorbente.
Bypass
Una parte del flusso evita del tutto lo scrubber a causa di montaggio, guarnizioni o componenti errati.
Tutte queste situazioni possono portare alla reinspirazione di anidride carbonica. Il rischio è particolarmente insidioso perché il subacqueo potrebbe non riconoscere il problema abbastanza presto.
Il prebreathe non garantisce uno scrubber efficiente
La respirazione pre-immersione del rebreather è una procedura utile per diversi controlli, ma non deve essere considerata un test infallibile dell’assorbimento della CO₂.
Uno studio citato da DAN ha mostrato che molti soggetti non riuscivano a riconoscere uno scrubber parzialmente inefficiente durante il tradizionale prebreathe di cinque minuti. Alcuni non identificarono nemmeno condizioni gravemente compromesse.
Il prebreathe non sostituisce quindi:
- assemblaggio corretto;
- checklist;
- rispetto della durata;
- conservazione conforme alle istruzioni;
- verifica delle valvole;
- formazione sul modello specifico.
Perché i sensori non eliminano il rischio
Alcuni rebreather impiegano sistemi che stimano l’avanzamento della reazione nello scrubber attraverso sensori di temperatura. Questi sistemi possono fornire informazioni utili, ma non misurano necessariamente la CO₂ inspirata.
Un sensore collocato in una determinata parte del circuito potrebbe inoltre non rilevare:
- bypass;
- valvola unidirezionale difettosa;
- accumulo di CO₂ nel sangue dovuto a scarsa ventilazione;
- problema localizzato altrove.
La misurazione affidabile della CO₂ in un circuito caldo, umido e sottoposto a pressione rimane tecnicamente complessa.
La presenza di un sistema di monitoraggio non autorizza quindi a ridurre l’attenzione alle procedure.
Esistono subacquei che trattengono più CO₂?
Le persone presentano risposte differenti all’aumento dell’anidride carbonica.
Alcuni individui aumentano prontamente la ventilazione e percepiscono una marcata fame d’aria. Altri possono tollerare livelli più elevati con sintomi iniziali meno evidenti.
Questi soggetti vengono talvolta definiti “CO₂ retainers”, ma non esiste attualmente un semplice test di screening capace di identificarli con sufficiente affidabilità nella normale valutazione d’idoneità.
Questa variabilità rende pericoloso basarsi sull’esperienza precedente:
“Non mi è mai successo, quindi riconoscerò sicuramente i sintomi.”
Un subacqueo può perdere coscienza dopo segnali relativamente modesti, soprattutto quando CO₂, profondità, iperossia e sforzo si combinano.
I sintomi dell’ipercapnia
La manifestazione varia in base a rapidità dell’accumulo, livello raggiunto, sforzo e sensibilità personale.
Segnali iniziali
Possono comparire:
- sensazione di respirare un gas “pesante”;
- aumento della frequenza respiratoria;
- difficoltà a completare l’inspirazione;
- lieve cefalea;
- calore;
- sudorazione;
- riduzione della concentrazione;
- irritabilità.
Questi segnali possono essere confusi con ansia, erogatore poco performante o semplice affaticamento.
Segnali intermedi
Con l’aumento della CO₂ possono manifestarsi:
- cefalea pulsante;
- fame d’aria;
- marcato affanno;
- confusione;
- incapacità di svolgere procedure;
- coordinazione ridotta;
- ansia intensa;
- sensazione di soffocamento;
- impulso a risalire.
La CO₂ agisce anche sul sistema nervoso e può amplificare la narcosi. Il subacqueo diventa quindi meno capace di gestire proprio il problema che sta peggiorando.
Segnali gravi
Una grave ipercapnia può provocare:
- panico incontrollabile;
- comportamento irrazionale;
- perdita dell’erogatore;
- risalita precipitosa;
- convulsioni;
- perdita di coscienza;
- arresto respiratorio;
- annegamento.
Una perdita di coscienza sott’acqua deve essere considerata un’emergenza potenzialmente fatale, indipendentemente dalla causa presunta.
La spirale dell’affanno
L’ipercapnia può generare un circolo vizioso:
- il subacqueo aumenta lo sforzo;
- produce più CO₂;
- la densità del gas limita la ventilazione;
- compare fame d’aria;
- aumenta la frequenza respiratoria;
- la respirazione diventa superficiale;
- cresce l’ansia;
- aumenta ulteriormente lo sforzo;
- il subacqueo perde lucidità;
- compare il panico.
Una volta avviata, questa spirale può essere difficile da interrompere, soprattutto se il subacqueo continua a pinneggiare controcorrente o tenta di raggiungere rapidamente un obiettivo.
La prima contromisura deve essere la riduzione immediata dello sforzo.
Rapporto tra CO₂ e narcosi
L’anidride carbonica aumenta il flusso sanguigno cerebrale e può intensificare gli effetti narcotici dei gas.
Un subacqueo che a una determinata profondità si sentirebbe normalmente operativo può diventare molto più confuso quando si aggiungono:
- lavoro intenso;
- ritenzione di CO₂;
- gas denso;
- ansia;
- freddo.
La compromissione non deve quindi essere attribuita automaticamente alla sola narcosi da azoto. Risalire riduce la pressione parziale dei gas narcotici e la densità, ma è necessario anche diminuire lo sforzo e ripristinare una ventilazione efficace.
Rapporto con la tossicità dell’ossigeno
L’ipercapnia può abbassare la soglia per la tossicità dell’ossigeno sul sistema nervoso centrale.
La vasodilatazione cerebrale aumenta la quantità di ossigeno che raggiunge il cervello. Respirare una pressione parziale elevata di ossigeno mentre si trattiene CO₂ può quindi aumentare la probabilità di una crisi convulsiva.
La combinazione è particolarmente preoccupante in:
- immersioni nitrox vicine alla MOD;
- decompressione con miscele ricche di ossigeno;
- rebreather;
- immersioni profonde con sforzo;
- esposizioni prolungate.
Il controllo della pressione parziale dell’ossigeno non deve essere separato dalla gestione della ventilazione.
Rapporto con la decompressione
L’aumento della CO₂ provoca vasodilatazione e modifica la perfusione dei tessuti. Questo può influenzare trasporto e distribuzione dei gas inerti.
DAN indica l’ipercapnia come possibile fattore capace di aumentare il rischio decompressivo. Il rapporto esatto non consente di calcolare un numero aggiuntivo di minuti di sosta, ma costituisce un’ulteriore ragione per evitare sforzo e ritenzione di CO₂.
Un subacqueo che ha affrontato un episodio significativo non dovrebbe considerare sufficiente il fatto di aver rispettato il computer.
Cosa fare nel circuito aperto
In presenza di fame d’aria, cefalea pulsante, affanno o confusione:
Fermare lo sforzo
Smettere immediatamente di pinneggiare contro la corrente o svolgere il lavoro.
Stabilire il contatto con il compagno
Segnalare il problema prima che la capacità comunicativa peggiori.
Controllare gas e profondità
Verificare che non esistano esaurimento del gas, rubinetto parzialmente chiuso o problema dell’erogatore.
Assumere una posizione stabile
Utilizzare una cima, il fondale soltanto quando appropriato o un assetto neutro.
Respirare continuamente
Evitare pause e skip breathing. Cercare una respirazione efficace senza forzare una frequenza ancora maggiore.
Risalire in modo controllato
La diminuzione della profondità riduce la densità del gas e il lavoro respiratorio.
Terminare l’immersione
La scomparsa dei sintomi non giustifica la ripresa dell’attività sul fondo.
La risalita non deve trasformarsi in una fuga incontrollata. Se il subacqueo perde il controllo, il compagno deve applicare le procedure di assistenza previste dal proprio addestramento.
Cosa fare con un rebreather
Nel rebreather la comparsa di segni compatibili con ipercapnia deve essere trattata come un possibile problema del circuito.
La risposta esatta dipende dall’unità, dalla configurazione e dalle procedure insegnate. In generale, il subacqueo deve:
- interrompere lo sforzo;
- comunicare;
- passare a una fonte respiratoria sicuramente non contaminata secondo l’addestramento;
- avviare l’uscita o la risalita;
- non tornare sul circuito senza una procedura prevista e una ragione chiaramente giustificata;
- rispettare il piano di bailout e decompressione.
In molti scenari, passare in circuito aperto costituisce la risposta più sicura perché interrompe immediatamente la possibile reinspirazione della CO₂. Questa decisione richiede però una quantità di bailout realmente sufficiente per profondità, uscita e decompressione.
Una piccola bombola non adeguatamente pianificata non rappresenta una soluzione affidabile.
Dopo l’emersione
Una persona che ha manifestato un episodio significativo deve essere assistita e osservata.
Occorre:
- far respirare aria fresca;
- somministrare ossigeno di primo soccorso quando indicato e se si è addestrati;
- valutare stato di coscienza e respirazione;
- attivare i soccorsi in caso di sintomi persistenti o gravi;
- non effettuare ulteriori immersioni;
- conservare computer e dati del profilo;
- far controllare attrezzatura e gas.
Sintomi persistenti non devono essere attribuiti automaticamente alla CO₂. Cefalea, confusione, debolezza o perdita di coscienza possono dipendere anche da:
- contaminazione da monossido di carbonio;
- ipossia;
- tossicità dell’ossigeno;
- embolia gassosa;
- malattia da decompressione;
- problemi cardiaci o neurologici.
È necessaria una valutazione medica.
Prevenzione nel circuito aperto
Scegliere una miscela con densità adeguata
Nelle immersioni profonde non basta considerare soltanto END e pressione parziale dell’ossigeno. L’aggiunta di elio riduce sia la narcosi sia la densità della miscela.
Evitare il lavoro intenso in profondità
Le attività impegnative devono essere pianificate considerando corrente, attrezzatura e possibilità di interrompere il compito.
Utilizzare erogatori adeguati
L’erogatore deve essere idoneo a profondità, miscela, temperatura e portata previste e deve essere revisionato secondo le indicazioni del produttore.
Curare idrodinamica e assetto
Una configurazione ordinata riduce lo sforzo necessario per avanzare.
Respirare normalmente
Niente pause volontarie e niente tentativi di “risparmiare aria” trattenendo il respiro.
Interrompere presto
Non bisogna attendere di essere completamente affannati. La comparsa di una respirazione anormalmente laboriosa è già una ragione sufficiente per fermarsi.
Prevenzione nei rebreather
La prevenzione deve comprendere:
- addestramento sul modello specifico;
- checklist;
- montaggio senza interruzioni;
- scrubber riempito secondo procedura;
- controllo delle guarnizioni;
- verifica delle valvole unidirezionali;
- rispetto delle durate;
- corretta conservazione dell’assorbente;
- attenzione a temperatura e lavoro;
- bailout adeguato;
- densità del diluente;
- disciplina nell’interrompere l’immersione.
L’esperienza non sostituisce la checklist. La familiarità può anzi favorire omissioni, specialmente quando il montaggio viene interrotto o eseguito in fretta.
Gli errori più comuni
“Se l’erogatore dà gas, non posso essere ipercapnico”
Falso. Il problema può essere l’insufficiente ventilazione, non la mancanza di flusso.
“Basta respirare più velocemente”
Una respirazione rapida e superficiale può essere inefficiente. Occorre ridurre lo sforzo e risalire.
“Lo skip breathing fa risparmiare gas”
Può ridurre temporaneamente il consumo indicato dal manometro, ma aumenta la ritenzione di CO₂.
“La cefalea dopo l’immersione è normale”
Una cefalea pulsante ricorrente merita attenzione. Può indicare ventilazione inadeguata o contaminazione del gas.
“Con l’elio il problema scompare”
L’elio riduce densità e lavoro respiratorio, ma non impedisce l’ipercapnia da sforzo, spazio morto, scrubber o ventilazione insufficiente.
“Il sensore del rebreather mi avviserà sempre”
Non tutti i sistemi misurano direttamente la CO₂ e nessun dispositivo compensa procedure scorrette.
“Sono allenato e posso pinneggiare forte”
La forma fisica aumenta la capacità di produrre lavoro, ma può anche aumentare la quantità di CO₂ prodotta. La ventilazione rimane limitata da profondità e densità.
Conclusione
L’ipercapnia è uno dei pericoli più insidiosi della subacquea perché colpisce contemporaneamente respirazione, percezione e capacità decisionale.
Può essere provocata da:
- sforzo eccessivo;
- gas troppo denso;
- respirazione superficiale;
- skip breathing;
- spazio morto;
- erogatore o circuito resistivo;
- contaminazione;
- guasto dello scrubber;
- montaggio scorretto del rebreather.
Il segnale più importante è spesso una sensazione crescente di respirazione insufficiente o sproporzionatamente faticosa.
In quel momento non bisogna dimostrare di essere forti, continuare il lavoro o tentare di raggiungere il gruppo a ogni costo. Bisogna:
- fermarsi;
- comunicare;
- ridurre lo sforzo;
- utilizzare una fonte respiratoria sicura;
- risalire;
- terminare l’immersione.
La gestione della CO₂ non comincia quando compare il panico. Comincia nella scelta della miscela, nella configurazione, nel ritmo della discesa e nella decisione di non affrontare in profondità uno sforzo che sarebbe già impegnativo in superficie.
