Zu viel Sauerstoff in der Luft

In diesem Versuch verbraucht die brennende Kerze den in der Luft enthaltenen Sauerstoff. Ist das geschehen, erlischt die Kerze. Der ansteigende Wasserspiegel im Messzylinder veranschaulicht uns die Menge des insgesamt verbrauchten Sauerstoffs. Man sieht, dass die Luft  etwa 20 % Sauerstoff enthält. Dem gegenüber enthält die Luft nur 0,3 % Kohlendioxid.

Je höher die Gesamtdosis, errechnet aus dem Produkt von Partialdruck und Zeit, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit einer ZNS-Vergiftung. Da beim Tauchen mit sauerstoffangereicherten Gemischen die kritische Grenze überschritten werden kann, ist eine akute Sauerstoffvergiftung beim Tauchen mit Nitrox oder beim technischen Tauchen möglich. Sauerstoffkrämpfe wurden auch beim Freizeittauchen mit Druckluft in großen Tiefen beschrieben (ab 60 Meter) – Tiefen, in denen sich ein Taucher mit Druckluft normalerweise jedoch nicht aufhalten sollte.

Symptome einer akuten Oxidose sind: Unruhe, Metallgeschmack auf der Zunge, unkontrolliertes Zucken der Gesichtsmuskeln, Tunnelblick, Benommenheit, Übelkeit und schließlich generalisierte Krämpfe. Bei hohen Sauerstoffpartialdrücken treten diese Symptome bereits innerhalb weniger Minuten auf. Die Vorboten eines drohenden Sauerstoffkrampfes sind in der Regel zu kurz um unter Wasser noch adäquat reagieren zu können. Bis auf wenige Ausnahmen (Taucher mit Vollgesichtsmaske) folgt einem Sauerstoffkrampf unter Wasser der Ertrinkungstod. Selbst wenn schnelle Hilfe durch den Tauchpartner gegeben ist, kann ein Krampf unter Wasser weder kontrolliert werden noch gewinnt man das Wetttrennen zur Oberfläche vor dem Ertrinken. Während eines Krampfanfalls ist die Stimmritze fest verschlossen, sodass keine Luft aus der Lunge entweichen kann. Bei schnellem Auftauchen kommt es folglich zu einer Überblähung der Lunge oder sogar zu einem Lungenriss. Dies – nebst dem dann zu erwartendem Dekompressionsunfall – wäre einem Ertrinkungstod zugegebenermaßen vorzuziehen, jedoch gewinnt man dieses Wettrennen zur Oberfläche nicht.
Beobachtungen bei Patienten aus der Hyperbarmedizin zeigen, dass die betroffene Person oft noch reflektorisch die Maske abstreift bevor der Krampf beginnt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Patient jedoch schon nicht mehr bei klarem Bewusstsein. Auch wenn die Sauerstoffzufuhr in diesem Moment auf ein normales Maß gedrosselt wird, läuft der Krampf in voller Länge unbeeinflusst ab. Unter Wasser nehmen Taucher kurz vor einem Krampf häufig noch das Mundstück des Atemreglers aus dem Mund oder streifen die Maske ab. Versuche das Mundstück wieder einzusetzen misslingen immer, da die Zähne fest aufeinander gebissen werden und sich der Kiefer nicht mehr öffnen lässt.

Zu 2.)

Chronische Sauerstoffvergiftung: bei längeren Expositionszeiten von Sauerstoff oder sauerstoffreichen Gemischen (>24 h) kann es – auch bereits bei niedrigen Partialdrücken (< 1 bar) – zu Schädigungen kommen. Dies ist im Tauchsport im Grunde nur bei wiederholten Rekompressions-Therapien nach Dekompressionserkrankungen von Bedeutung, da ein Taucher kaum die dafür notwendig langen Expositionszeiten unter Wasser aufweist.

Zielorgan ist dabei meist die Lunge. Mit steigendem Druck reduziert sich die Einwirkungszeit, um gleiche Lungenschädigungen hervorzurufen. Aus früheren Zeiten kennt man auch die Beeinträchtigung der Netzhaut bei längerer Sauerstoffgabe bei Frühgeborenen im Brutkasten, die zur Erblindung führte (retrolentale Fibrose). Die Schädigung der Lunge wird auch als „Lorrain-Smith-Effekt“ bezeichnet. Benannt wurde der Effekt nach dem britischen Arzt James Lorrain Smith (1862-1931). Der Mechanismus, der dahinter steckt, besteht aus einer Ödembildung (Flüssigkeitsanreicherung) in den kleinen Lungenbläschen (Alveolarödem) und einer Schädigung des Surfactant Factor was einen Alveolenkollaps zur Folge hat. Dies vermindert die zur Verfügung stehende Lungenoberfläche für den Gasaustausch.

Die Symptome der pulmonalen Sauerstofftoxizität beginnen mit Reizungen des Rachens und gelegentlichem Husten, die sich bei weiterer Einwirkungszeit zu einem unkontrollierbaren schmerzhaften Husten und zu Engegefühl in der Brust, Schwindel, Leistungsschwäche und Schmerzen beim Atmen steigern können. Das Lungengewebe wird zunehmend geschädigt. Die Strukturveränderungen sind zu Anfang noch reversibel, können aber nach langen Expositionszeiten auch permanent und unheilbar werden und – letztendlich wegen ungenügender Sauerstoffversorgung des Körpers – sogar zum Tode führen.

Als tolerierbare Obergrenze des Sauerstoffpartialdruckes wird heute 0,5 bar angesehen, der auch über längere Zeiträume ohne schädigende Wirkungen geatmet werden kann. Daher darf bei Sättigungstauchgängen der Sauerstoffpartialdruck von 0,5 bar nicht überschritten werden. Bei Tauchgängen mit Druckluft, die auf 50 m Wassertiefe begrenzt sind, beträgt der Partialdruck max. 6 bar x 0,21 = 1,26 bar. Dieser Sauerstoffpartialdruck würde eine Einwirkungszeit von etwa 8 h erfordern, um eine Schädigung der Lunge in einer Größenordnung von 2 % zu erreichen. Da aber aus Dekompressionsforderungen die Tauchzeit für 50 m Tiefe auf etwa 1 h begrenzt ist, kann bei Drucklufttauchgängen eine chronische Sauerstoffvergiftung ausgeschlossen werden. Anders ist es bei Behandlungen von schweren Tauchunfällen in Druckkammern, wo durch bewusst hohe Sauerstoffpartialdrücke neurologische Vergiftungserscheinungen auftreten könnten, insbesondere dann, wenn der Taucher körperlich erschöpft ist oder – aufgrund der Schwere der DCS II – repetitive Rekompressionstherapien notwendig werden. Um eine kalkulatorische Risikoabschätzung einer Sauerstoffschädigung vornehmen zu können, hat man in der Tauch- und Überdruckmedizin die sogenannte „UPTD“ (Unit Pulmonary Toxic Dose) eingeführt. Eine UPTD errechnet sich wie folgt: 1 UPTD = Umgebungsdruck 1 bar mit 100 % Sauerstoff für 1 Minute. Anhand von Tiermodellen weiß man, dass bei 615 UPTD's bereits mit ersten Lungenfunktionseinschränkungen gerechnet werden muss. Dies muss im Therapieprotokoll berücksichtigt werden.

Was passiert wenn man zu viel Sauerstoff einatmet?

Wann wird Sauerstoff giftig?

Kann zu viel Sauerstoff schädlich sein?

Wie hoch darf der Sauerstoffgehalt in der Luft sein?