Analyze your gas! - Schon bald noch umfassender möglich

Bereits letztes Jahr habe ich im dekoblog aufmerksam gemacht auf beunruhigende Meldungen von Kohlenmonoxid (CO) im Atemgas. So entdeckte ein italienischer Tech-Taucher in Sharm-el-Sheik vor einem CCR-Tauchgang mit Kohlenmonoxid (CO) kontaminiertes Helium im Diluent. Die Industrie trägt diesem Problem nun Rechnung. Bald kommt von Halcyon der erste Multi-Gas-Analyser auf den Markt, der nicht nur Sauerstoff und Helium messen, sondern auch Kohlenmonoxid nachweisen kann.

Halcyon Trisense Symbios

Es wird vermutet, dass es sich im Fall aus Sharm-el-Sheik um kontaminiertes Importgas aus Russland handelte, wo tiefe Qualitätsstandards gelten. Dies ist aber Spekulation. Klar dagegen ist, dass die mit 88 ppm (parts per million, 0.0088 Vol.%) gemessene Konzentration während des Tauchganges potenziell katastrophale Folgen hätte zeitigen können.

Die Konzentration von CO in einem Gas oder der Umgebung wird in ppm (parts per million) angegeben. «Saubere» Luft enhält 0.1 ppm CO. Der Normalwert in einer Wohnung liegt bei 0.5 bis 5 ppm (z.B. Holzfeuerung; 5 ppm = 0.0005 Vol.%). Die maximal erlaubte Arbeitsplatzkonzentration beträgt 30 ppm (max. 42 h/Woche). Die Euro-Norm EN12021 legt fest, dass Atemgas nicht mehr als 5 ppm CO enthalten darf. 

CO ist unsichtbar, geruchslos und wird in der Atmosphäre zu CO2 oxidiert. CO kann Atemgas auf folgenden Wegen kontaminieren (Aufzählung nicht abschliessend):

• Ansaugen von Abgasen aus unvollständiger Verbrennung von Kohlenwasserstoffen

• Ölpyrolyse: CO ensteht in der letzten Stufe bei Temperaturen > 200°C aus Öl in verunreinigten Kompressoren

• «Cracking»: komplexe Kohlenwasserstoffmoleküle aus Ölrückständen in Tauchflaschen werden via chemische Prozesse unter Hitze und/oder Druck in kleinere, einfachere Moleküle zerlegt

• Rauch von Zigaretten und Zigarren

• Minderwertige Destillation von Helium bei der Gewinnung aus Erdgas

Die Herstellung von Nitrox bspw. durch das Membranverfahren erhöht die Anzahl der CO-Moleküle im Gas weiter. Die Herstellung von 40-prozentigem Nitrox steigert bspw. die CO-Konzentration um bis das 3-fache.

CO hat im Organismus folgende Effekte:

• CO verdrängt Sauerstoff vom Hämoglobin (Hb), seinem Transportprotein in den Erythrozyten (roten Blutkörperchen), indem es dieses mit einer 240 Mal stärkeren Affinität als O2 besetzt. Damit sinkt die O2-Transportkapazität des Blutes.

• CO verändert Hb dahingehend, dass es in den Geweben O2 weniger gut abgeben kann.

• CO beeinträchtigt die O2-Verwertung, indem es Schlüsselproteine der Zellatmung behindert. Dieser Effekt ist besonders stark am Herzen, dessen Funktion dadurch beeinträchtig wird.

• CO erzeugt schädliche Abfallprodukte aus O2, die Proteine und Zellen, insbesondere Nervenzellen direkt schädigen können.

Eine CO-Vergiftung führt zu innerem Ersticken durch Behinderung des O2-Transportes, der O2-Abgabe an die Gewebe und der O2-Verwertung in den lebenswichtigen Organen (z.B. Herz).

Darüber hinaus führt sie zu Langzeitfolgen durch Schädigung des Nervensystems wegen reaktiven O2-Spezies.

Das Ausmaß einer CO-Vergiftung hängt von der CO- und Sauerstoffkonzentration im Atemgas, der Expositionsdauer und der Beatmungsrate (dem Atemminutenvolumen, AMV) ab. Je höher diese sind, desto grösser ist der Prozentsatz des Hb, der von CO besetzt wird (%CO-Hb). Dieser Prozentsatz korreliert ungefähr mit der Symptomatik (Tabelle 1).

ppm	%CO-Hb	Effekte im Organismus
<5	1	keine
10	1.8	keine
30	5	keine
60-150	10-20	Kopfschmerzen, Kurzatmigkeit
150-300	20-30	Schwindel, Übelkeit, Koordinationstörungen
300-650	30-50	Erbrechen, Verwirrtheit, Bewusstseinsverlust
650-1000	50-65	Koma, Tod falls unbehandelt
>1000	>65	Tod

Tabelle 1: AMV 20 l/’, 1 h Exposition

DAN empfiehlt ein Maximum von 5 ppm CO im Atemgas. Warum nicht 10 ppm, welche noch sicher sind? Weil dieser Wert bedeutet, dass es im Bereich des Kompressors wahrscheinlich eine CO-Quelle gibt, welche gesucht werden muss. Oder weil die Herkunft des gelieferten Gases zu überprüfen ist.   

CO-Vergiftete laufen nicht blau an, sondern bleiben rosig.

Die Diagnose muss auf Platz, bspw. bei Bränden, anhand der Umstände gestellt werden. Wichtig zu wissen ist, dass CO-Vergiftete nicht «blau anlaufen» wie sonst bei O2-Mangel, sondern rosig bleiben. Auf der Notfallstation kann der %CO-Hb relativ einfach im Blut bestimmt werden. Bei geringstem Verdacht muss schon auf dem Schadenplatz hochdosiert O2 gegeben werden. Bei schwerer CO-Vergiftung ist das Mittel der Wahl die hyperbare Sauerstofftherapie (Druckkammerbehandlung), welche CO vom Hb verdrängt. Auf diese Weise sinkt die Halbwertszeit von CO-Hb von 4-6 h unter Luftatmung auf ca. 1.5 h bei 1 bar O2 und auf 30 Minuten bei ca. 2.5 bar O2.

Notfalltherapie: Sauerstoff hochdosiert oder Druckkammerbehandlung

Das Problem beim Tauchen ist, dass das Gesetz von Dalton auch für CO gilt. Dies bedeutet, dass bei steigendem Umgebungsdruck auch der Druck von CO proportional zunimmt.

Ist das Atemgas bspw. mit einer CO-Konzentration von 30 ppm kontaminiert und wird auf 30 m getaucht (4 bar Umgebungsdruck), steigt auch die CO-Menge, welche auf das Hb triftt, um das 4-fache. Dies würde einer CO-Konzentration von 120 ppm an der Wasseroberfläche mit einem resultierenden CO-Hb von 17% entsprechen, welche zu Symptomen führt.

Wegen des Gesetzes von Dalton vervielfacht sich der Effekt der CO-Konzentration während des Tauchganges.

Die gute Nachricht ist, dass dem der beim Tauchen erhöhte Sauerstoffpartialdruck entgegenwirkt. Das vermehrt gelöste O2 kann die Versorgung des Gewebes unterstützen, während CO-Hb weniger O2 transportiert. Deshalb können Tauchende in der Tiefe symptomlos bleiben.

Während des Aufstiegs nimmt der Sauerstoffpartialdruck und damit die Menge des gelösten O2 aber ab. Dies gilt jedoch nicht für das CO-Hb, da es sich um eine chemische Bindung handelt. Es ist anzunehmen, dass Tauchende, welche auf der Tiefe CO geatmet haben, deshalb beim Auftauchen dem höchsten Risiko, das Bewusstsein zu verlieren, ausgesetzt sind, da sie dann den Schutz verlieren, den der erhöhte O2-Partialdruck in der Tiefe geboten hat.  Die toxischen Grenzwerte von CO in der Tiefe und deren Modifikation durch unterschiedliche Umgebungs- und O2-Partialdrucke sind allerdings nicht untersucht.

Bei CO-Atmung ist das Risiko für eine Bewusstlosigkeit wegen des abfallenden O2-Partialdruckes am Ende des Tauchganges am grössten.

Das Rauchen von 1 Pack Zigaretten täglich führt zu einem CO-Hb von ca. 3 -6 %. Dieser «baseline»-Wert muss bei einer CO-Vergiftung dazugezählt werden. Raucher haben bei einer CO-Vergiftung deshalb schlechtere Karten als Nichtraucher.

Nimmt man die eingangs erwähnten 88 ppm CO und geht davon aus, dass ein mässig anspruchsvoller Tech-Tauchgang auf 60 m durchgeführt worden wäre, hätte dies auf einer Tiefe von 60 m (7 x 88 ppm) einer Äquivalenz von ca. 600 ppm CO an der Oberfläche entsprochen. Auch wenn wir annehmen, dass der hohe O2-Setpoint des Rebreathers (ca. 1.2 bar PO2) dem entgegengewirkt hätte, ist unschwer zu erkennen, dass der Tauchgang in einer Katastrophe hätte enden können.

Müssen wir künftig also auch den CO-Gehalt im Atemgas messen? Bisher boten selbst hochwertige Gasanalysegeräte für das technische Tauchen keine Möglichkeit, Kohlenmonoxid nachzuweisen. Halcyon bringt jedoch im kommenden Frühling den ersten Multigas-Analyser auf den Markt, der auch CO messen kann.

Die Verwendung eines CO-Analysers ist Tauch-Weltreisenden sehr zu empfehlen.

Der eingangs erwähnte Bericht zeigt deutlich, dass es sinnvoll ist, sein Atemgas selbst zu prüfen – insbesondere dann, wenn die Quelle oder die Aufbereitung des Gases nicht zweifelsfrei bekannt ist. Wer in Regionen mit möglicherweise minderwertiger Gasqualität taucht – und diese beginnen offenbar bereits an beliebten Tauchzielen in Ägypten – ist gut beraten, eine CO-Kontamination auszuschließen. Das neue Analysegerät von Halcyon erleichtert diese Kontrolle erheblich.