L’insidia dell’anidride carbonica

.
livello elementare
.
ARGOMENTO: SUBACQUEA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: miscele, gas, subacquea
..

.
L’anidride carbonica, o biossido di carbonio – CO₂, è un gas inodore e incolore a temperatura ambiente, ed ha una molecola formata da un atomo di carbonio e due di ossigeno (CO₂). La CO₂ è prodotta nei tessuti come prodotto tossico della respirazione cellulare, da essi si riversa nel sangue tramite il quale viene trasferita ai polmoni per l’eliminazione. Come l’inspirazione ha il compito di assicurare l’apporto di ossigeno ai tessuti, l’espirazione ha l’altrettanto fondamentale ruolo, la cui importanza è spesso sottovalutata, di eliminare la CO₂ prodotta. 

.
Qualunque inefficienza nel processo di espirazione può quindi facilitare l’ipercapnia, ovvero l’eccesso di CO₂, che comporta una situazione di rischio. L’ipercapnia è un pericolo di per se, con tutta una serie di propri sintomi ed effetti fisiologici che possono arrivare ad essere gravi, ma soprattutto essa acutizza gli effetti e le conseguenze sia della tossicità dell’ossigeno che della narcosi, entrambe sempre in agguato nelle immersioni profonde e impegnative.

Per evitare l’ipercapnia occorre limitare la produzione stessa di anidride carbonica, e successivamente assicurare che essa sia eliminata con la massima efficienza possibile.

Per limitare la produzione di CO₂ è necessario controllare l’attività muscolare, principalmente evitando lavoro pesante e sforzi eccessivi o prolungati in immersione, evitando già in fase di prevedere lunghi trasferimenti, ambienti con forti correnti, mare mosso, e disporre l’attrezzatura in modo che offra la minima resistenza all’avanzamento, etc. Per eliminare efficacemente la CO₂ prodotta occorre effettuare una respirazione regolare e profonda, curando soprattutto la fase di espirazione, e disporre di secondi stadi di erogazione con prestazioni ottime, meglio ancora se eccellenti. 
.

Possibili cause: Ventilazione di un volume insufficiente. Eccessivo o insufficiente volume di miscuglio in circolo, cioè sforzo espiratorio o inspiratorio. ARO indossato troppo basso e sensibile alla differenza tra il baricentro del sacco e quello dei polmoni. Sacco riempito solo a metà in espirazione, situazione nella quale lavora solo il settore superiore del filtro. Ingombri nel tubo corrugato o, più facilmente, nel rubinetto a due vie da grumi di grasso o scorie. Situazione idrostatica troppo negativa o positiva e conseguente pinneggiamento forzato, oppure attività muscolare eccessiva e prolungata in genere. Stato emotivo. Calce sodata inattiva, esaurita, umida, mal distribuita, ecc. Allagamento dell’autorespiratore. 

.
Per immersioni a bassa profondità questo obiettivo è più facile da raggiungere, in quanto vengono meno alcuni fattori che, a profondità maggiori, contribuiscono in modo determinante all’accumulo di CO₂. 

.
Cause ed effetti
Per indagare più in dettaglio le cause e gli effetti dell’eccesso di CO₂, occorre tener presenti sia i meccanismi fisiologici di stimolo della ventilazione polmonare, sia gli effetti di una contemporanea respirazione di ossigeno ad alta pressione.  In condizioni normo bariche, ovvero respirando normalmente fuori dall’acqua, il ritmo respiratorio è mantenuto e controllato in modo autonomo, analogamente al battito cardiaco.  L’organismo determina autonomamente la frequenza e la profondità respiratoria tramite un vero e proprio sistema di controllo automatico ed autonomo della respirazione, costituito dai centri respiratori situati nel tronco cerebrale, e da appositi sensori detti chemiorecettori centrali e periferici, capaci di misurare continuamente  la concentrazione di ossigeno e anidride carbonica nel sangue. Se la concentrazione di CO₂ diviene anche leggermente superiore alla norma, si ha immediatamente un incremento della ventilazione, mentre si ha un effetto opposto al suo diminuire. Il sistema di controllo è molto più sensibile alla concentrazione di CO₂, rilevata dai chemiorecettori centrali piuttosto che alla concentrazione di ossigeno monitorata da quelli periferici.   In un certo senso questi ultimi agiscono come un sistema di controllo di riserva dei recettori centrali. 

Durante una immersione, anche la CO₂ nell’aria respirata in profondità aumenta la sua pressione parziale, ma malgrado ciò essa resta piuttosto bassa, essendo basso il valore di partenza.

Tuttavia, l’aumento ben più considerevole della pressione parziale di ossigeno fa si che l’emoglobina si saturi di ossigeno, che quindi si scioglie anche nel plasma, e quando giunge ai tessuti, viene da esso prevalentemente ceduto. Anche nel sangue venoso quindi, l’emoglobina avrà uno stato di saturazione di ossigeno più alto del normale. Pertanto lo spazio normalmente a disposizione nell’emoglobina per trasportare la CO₂ dalla periferia ai polmoni viene fortemente ridotto. Ciò vuol dire che la concentrazione di CO₂ nel sangue aumenta proprio a causa dell’eccesso di ossigeno, che non riesce a liberare spazio sufficiente all’interno dell’emoglobina per il trasporto della anidride carbonica.

Questa ipercapnia è rivelata prevalentemente dai chemiorecettori centrali, che stimolano un aumento della ventilazione, al fine di rimuovere l’eccesso di CO₂. Tuttavia, durante una immersione profonda questo aumento di ventilazione non ha l’efficienza che avrebbe respirando in superficie.  Infatti l’aumento di ventilazione è meno marcato del dovuto per effetto dei recettori periferici, prevalentemente sensibili alla concentrazione di ossigeno, che è invece in eccesso.  

L’eccesso di ossigeno quindi contribuisce in parte ad ingannare il meccanismo di controllo.
Inoltre il ricambio di aria è limitato dal maggiore sforzo respiratorio e dal maggiore ristagno di aria, dovuto essenzialmente alla maggiore viscosità e densità del gas ad alta pressione, che aumenta lo sforzo da compiere per muovere il gas, e alla presenza dei cosiddetti spazi morti dovuti alla presenza dell’erogatore, cioè l’insieme delle condutture ove il gas respirato va avanti e indietro senza essere ricambiato.   

.

Esistono poi alcuni soggetti, i cosiddetti ritentori di anidride carbonica (“CO₂ retainers”) che hanno una risposta personale già di per se ridotta all’aumento della CO₂ nel sangue. Essi rispondono in modo meno pronto con iperventilazione a fronte di aumento di anidride carbonica, e questo fa si che il tasso di CO₂ tenda a stabilizzarsi su livelli alti.   Spesso si tratta di subacquei esperti o atleti ben allenati, forse per la loro abitudine alla respirazione iperbarica o allo sforzo muscolare. Anche la bassa temperatura e l’effetto costrittivo della muta possono contribuire a limitare la nostra efficienza nello smaltimento dell’anidride carbonica.

In sintesi, in una immersione profonda, vi sono vari fattori che contribuiscono ad un aumento della anidride carbonica nel sangue, contestuale ad una ridotta sensibilità ed efficienza del sistema di misurazione e controllo automatico di questa CO in eccesso (recettori e ventilazione). 
. 

Come ridurre il rischio? 
In genere il mal di testa è il simbolo più frequente dell’ipercapnia. Facendo attenzione ai sintomi, bisogna sempre essere concentrati sul modo di respirare e di agire:

– mantenendo un ritmo respiratorio lento, continuo e profondo, sottraendosi il più possibile a stati di affanno, eccessivi sforzi e lavoro in profondità;

– evitando tassativamente micro apnee e interruzioni delle respirazione;

– utilizzando sempre erogatori dalle alte prestazioni, ben funzionanti e revisionati di recente.

Il controllo dell’espirazione è ancor più importante di quello dell’inspirazione.
Durante l’inspirazione infatti, le alte prestazioni dell’erogatore e l’elevata pressione di ossigeno fanno si che gli alveoli si riempiano con sforzo relativamente lieve e con aria ben ossigenata. Viceversa, l’espirazione deve essere controllata al fine di svuotare bene, volontariamente e ad ogni ciclo, le aree di ristagno dell’aria, che altrimenti tende a divenire sempre più carica di CO₂.  

Luca Cicali

Una sorpresa per te su Amazon Music unlimited   Scopri i vantaggi di Amazon Prime

Alcune delle foto presenti in questo blog possono essere state prese dal web, citandone ove possibile gli autori e/o le fonti. Se qualcuno desiderasse specificarne l’autore o rimuoverle, può scrivere a infoocean4future@gmail.com e provvederemo immediatamente alla correzione dell’articolo

• autore
• ultimi articoli

Luca Cicali

ingegnere elettronico e manager d’azienda, è un grande appassionato di subacquea ma non è un professionista del settore. E’ autore di Oltre la curva, un testo di subacquea diventato in breve un best seller per tutti gli appassionati.

• Mammiferi terrestri ed ambiente sottomarino: uno strano connubio
• Dai modelli decompressivi agli algoritmi per la sicurezza dell'immersione - matematica applicata alla subacquea - parte terza
• Crescita esponenziale e saturazione - matematica applicata alla subacquea parte seconda