Nitrox: què canvia realment quan substituïm part del nitrogen per oxigen

Per a molts bussejadors, començar a utilitzar Nitrox sembla simplement canviar de botella. L'equip és pràcticament el mateix, el regulador funciona igual i, sota l'aigua, respirar una mescla amb un 32 % d'oxigen no se sent diferent de respirar aire comprimit. Tanmateix, des del punt de vista fisiològic estem modificant una cosa fonamental: la proporció dels gasos que entren als pulmons i, amb això, les pressions parcials de nitrogen i oxigen a què estarà sotmès el nostre organisme durant tota la immersió.

L'aire que respirem a superfície conté aproximadament un 21 % d'oxigen i un 78 % de nitrogen, a més de petites quantitats d'altres gasos. Quan parlem de Nitrox o, amb més precisió, d'Enriched Air Nitrox —EAN— ens referim normalment a una mescla en què la proporció d'oxigen és superior a la de l'aire. En busseig recreatiu són molt habituals mescles com EAN32, amb un 32 % d'oxigen, o EAN36, amb un 36 %. En augmentar l'oxigen reduïm necessàriament la quantitat de nitrogen. I aquesta modificació aparentment senzilla té dues conseqüències principals: absorbim menys nitrogen a una profunditat determinada, però estem exposats a una pressió parcial d'oxigen més elevada. La primera pot ser un avantatge; la segona introdueix un límit nou que hem de respectar.

No respirem “més oxigen” de la mateixa manera que a superfície

Per entendre realment el Nitrox hem de deixar de pensar només en percentatges i començar a pensar en pressions parcials. Un gas respirat sota pressió no produeix els mateixos efectes fisiològics que aquest mateix gas respirat a superfície.

A nivell del mar estem aproximadament a una atmosfera absoluta de pressió. Si respirem aire amb un 21 % d'oxigen, la pressió parcial de l'oxigen és aproximadament de 0,21 atmosferes. A deu metres de profunditat, on la pressió ambiental és aproximadament de dues atmosferes, aquest mateix aire produeix una pressió parcial d'oxigen aproximada de 0,42 ata. A trenta metres, on estem al voltant de quatre atmosferes absolutes, arribaria aproximadament a 0,84 ata.

Amb Nitrox passa exactament el mateix, però partim d'una fracció d'oxigen superior. Si respirem EAN32 a trenta metres, la pressió parcial d'oxigen serà aproximadament d'1,28 ata. Amb EAN36 a aquesta mateixa profunditat arribaríem aproximadament a 1,44 ata.

Això explica una de les idees essencials del Nitrox: la profunditat determina quant “oxigen efectiu” rep el nostre organisme, no només el percentatge escrit a la botella.

Què passa amb el nitrogen

El nitrogen representa aproximadament el 79 % de l'aire respirable si hi agrupem els gasos inerts minoritaris. El nostre organisme no l'utilitza per produir energia, però sota pressió es dissol progressivament als teixits.

Com més gran és la pressió parcial de nitrogen i més temps romanem a profunditat, més gran pot ser la quantitat de gas inert que absorbim. Durant l'ascens, en disminuir la pressió ambiental, aquest nitrogen s'ha d'eliminar progressivament a través de la circulació i dels pulmons.

Aquest procés és la base dels models de descompressió que utilitzen les nostres taules i ordinadors.

Quan respirem Nitrox, una part d'aquest nitrogen ha estat substituïda per oxigen. Per exemple, EAN32 conté aproximadament un 68 % de nitrogen davant del prop del 79 % de l'aire. A una mateixa profunditat, per tant, la pressió parcial de nitrogen és menor i els nostres teixits estan exposats a una càrrega de gas inert inferior.

Aquest és el veritable fonament del principal avantatge del Nitrox.

Més temps sense descompressió, però no perquè tinguem més aire

Una conseqüència directa de reduir la pressió parcial de nitrogen és que, per a una mateixa profunditat, els límits de no descompressió poden ser més amplis que quan respirem aire.

Això no significa que la botella duri més. Una ampolla de dotze litres a 200 bar conté pràcticament la mateixa quantitat de gas independentment que estigui plena d'aire o d'EAN32. Si el nostre consum respiratori és idèntic, consumirem la botella aproximadament al mateix ritme.

El que canvia és la composició del gas que estem respirant i, per tant, la quantitat de nitrogen que els nostres models de descompressió estimen que absorbim.

Podem imaginar-ho mitjançant el concepte clàssic de profunditat equivalent d'aire o Equivalent Air Depth (EAD). Una immersió feta amb Nitrox pot exposar el bussejador a una pressió parcial de nitrogen equivalent a la que tindria respirant aire a una profunditat menor. Per això les taules i els ordinadors poden permetre temps de fons sense descompressió més llargs.

DAN explica precisament que el Nitrox redueix l'absorció de nitrogen per a una profunditat determinada i que es pot utilitzar de dues maneres: aprofitar aquesta menor càrrega per ampliar els límits de no descompressió, o mantenir un perfil equivalent al que faríem amb aire i disposar d'un marge addicional respecte a la càrrega de gas inert.

El Nitrox no elimina el risc de malaltia descompressiva

Aquí apareix un dels malentesos més importants. Respirar Nitrox no significa que ja no puguem patir una malaltia descompressiva.

Continuem respirant nitrogen, els nostres teixits el continuen absorbint i seguim necessitant respectar velocitats d'ascens, límits d'exposició i una planificació adequada.

Si aprofitem tota la capacitat addicional del Nitrox per romandre més temps sota l'aigua fins a arribar de nou al límit de no descompressió indicat pel nostre ordinador, una part del marge que havíem guanyat desapareix. DAN assenyala que quan s'utilitza Nitrox fins als límits corresponents a la seva profunditat equivalent d'aire, el risc de malaltia descompressiva no s'ha de considerar substancialment diferent del d'utilitzar aire fins als seus propis límits.

En canvi, si fem exactament el mateix perfil que hauríem fet amb aire però respirem Nitrox, estem reduint l'exposició al nitrogen i augmentant el marge respecte al model d'aire.

Això no converteix la immersió en “segura” en termes absoluts, perquè la malaltia descompressiva depèn de molts factors i pot aparèixer fins i tot respectant taules o ordinadors. Però fisiològicament sí que estem reduint la càrrega de gas inert.

Hi ha proves que generi menys bombolles?

Hi ha evidència experimental interessant.

L'any 2016, Souday i col·laboradors van publicar a PLOS ONE un assaig aleatoritzat, doble cec i creuat en què els bussejadors van fer immersions simulades amb aire i amb Nitrox EAN36 seguint exactament el mateix perfil: 28 metres durant 55 minuts, amb una descompressió controlada.

Els investigadors van seleccionar bussejadors amb tendència a produir bombolles venoses després de les immersions i posteriorment van mesurar aquestes bombolles mitjançant Doppler.

El resultat va ser significatiu: respirant EAN36 es va observar una càrrega de bombolles venoses molt menor que respirant aire durant el mateix perfil. Els autors van interpretar els resultats com una evidència de menor estrès descompressiu quan se substituïa part del nitrogen per oxigen sense modificar el perfil d'immersió.

Tanmateix, l'estudi s'ha d'interpretar correctament. Només dotze subjectes van participar en la fase creuada i havien estat seleccionats precisament per la seva tendència a generar bombolles. A més, una reducció de bombolles detectades amb Doppler no es pot traduir directament en un percentatge concret de reducció del risc clínic de malaltia descompressiva.

És una evidència fisiològica interessant i coherent amb el que sabem del Nitrox, però no una llicència per ignorar la planificació.

Aleshores, per què no utilitzar com més oxigen millor?

Perquè l'oxigen també té límits.

Necessitem oxigen per viure, però això no significa que quantitats cada vegada més grans siguin sempre millors. A pressions parcials prou elevades, l'oxigen pot produir toxicitat.

I aquesta és precisament la contrapartida fonamental del Nitrox: en reduir el nitrogen augmentem l'oxigen.

En busseig ens preocupa especialment la toxicitat aguda sobre el sistema nerviós central, coneguda habitualment com a toxicitat CNS per oxigen. Pot produir alteracions visuals o auditives, nàusees, contraccions musculars, mareig i altres símptomes, tot i que l'esdeveniment que més preocupa sota l'aigua és una convulsió.

Una convulsió a terra pot ser tractable. Una convulsió sota l'aigua pot provocar la pèrdua del regulador i l'ofegament.

Per això qualsevol mescla Nitrox té una profunditat màxima operativa, coneguda com a MOD, Maximum Operating Depth.

La profunditat màxima depèn de la mescla

La MOD no és una profunditat escollida arbitràriament per una agència de busseig. Es deriva de la fracció d'oxigen de la mescla i de la pressió parcial màxima d'oxigen que acceptem per a la planificació.

La relació és senzilla:

MOD = [(PO₂ màxima / fracció d'O₂) − 1] × 10

per a una aproximació en metres d'aigua de mar.

Si utilitzem com a referència una PO₂ d'1,4 ata, que és el màxim establert pel manual actual de seguretat de busseig de NOAA per a exposicions Nitrox normals, un EAN32 tindria una MOD aproximada de 34 metres. Amb EAN36, la MOD es redueix aproximadament a 29 metres. NOAA especifica, a més, que els límits s'haurien de reduir quan hi ha condicions com esforç elevat, fred o exposicions prolongades.

Això revela una cosa que inicialment pot semblar contradictòria: com més alt és el percentatge d'oxigen, menor és la profunditat a la qual podem utilitzar aquella mescla dins d'un determinat límit de PO₂.

El Nitrox no és, per tant, un gas per anar més profund. És justament al contrari.

Més oxigen pot significar menys profunditat

Imaginem dues botelles. Una conté aire i l'altra EAN36.

A vint metres, l'EAN36 proporciona una reducció important de la pressió parcial de nitrogen respecte a l'aire i pot oferir avantatges clars en una immersió relativament llarga.

Però si baixem cada vegada més, la pressió parcial d'oxigen continua augmentant. Al voltant dels 29 metres, EAN36 arriba aproximadament a una PO₂ d'1,4 ata.

Per tant, utilitzar una mescla amb molt oxigen per intentar baixar més profund seria exactament el contrari d'una planificació correcta.

En busseig tècnic passa, per la mateixa raó, una cosa que pot sorprendre qui comença a estudiar mescles: els gasos utilitzats a gran profunditat contenen percentatges d'oxigen més baixos, mentre que les mescles molt riques en oxigen es reserven per a profunditats menors durant determinades fases de descompressió.

EAN32 i EAN36 no són simplement dues versions del mateix gas

Totes dues mescles redueixen la quantitat de nitrogen respecte a l'aire, però tenen aplicacions diferents.

EAN32 permet arribar una mica més profund abans d'assolir una determinada pressió parcial d'oxigen. EAN36 redueix encara més la càrrega de nitrogen, però arriba abans al seu límit de profunditat.

Per això no existeix una mescla Nitrox que sigui “la millor” per a totes les immersions.

La mescla apropiada depèn principalment de la profunditat prevista, del temps, de la planificació descompressiva i del límit d'exposició a l'oxigen que vulguem utilitzar.

Escollir Nitrox consisteix precisament a equilibrar aquestes dues variables: volem reduir el nitrogen sense augmentar massa la pressió parcial d'oxigen.

L'ordinador necessita saber què estem respirant

Un ordinador de busseig Nitrox fa els seus càlculs utilitzant la fracció d'oxigen que li indiquem. Per això configurar correctament el gas no és un detall administratiu.

Si tenim EAN32 a la botella però l'ordinador està configurat per a una altra mescla, els càlculs d'exposició al nitrogen, pressió parcial d'oxigen i límits de profunditat poden no correspondre amb el gas que realment estem respirant.

Per la mateixa raó, tampoc n'hi ha prou que el centre de busseig digui que una botella conté “Nitrox 32”.

El bussejador ha de conèixer la mescla real.

Els procediments de busseig amb Nitrox inclouen habitualment analitzar personalment el percentatge d'oxigen de la botella abans d'utilitzar-la, identificar-la correctament i determinar la seva MOD abans de la immersió. El manual de seguretat de NOAA exigeix confirmar prèviament el percentatge d'oxigen utilitzat per cada bussejador i establir els límits corresponents de profunditat i temps.

El motiu és senzill: amb l'aire coneixem aproximadament la seva composició. Amb una mescla preparada específicament, no l'hauríem de donar per suposada.

El Nitrox fa que acabem menys cansats?

Aquest és probablement un dels comentaris més freqüents entre els bussejadors que comencen a utilitzar-lo: “amb Nitrox surto menys cansat”.

És possible trobar molts testimonis personals en aquest sentit, però científicament hem de ser més prudents.

En reduir l'exposició al nitrogen i, en determinats perfils, la formació de bombolles venoses, existeix una base fisiològica que ha portat a plantejar la hipòtesi que el Nitrox podria reduir determinats símptomes subjectius posteriors al busseig.

Tanmateix, els estudis controlats disponibles no han demostrat de manera consistent que respirar Nitrox produeixi menys fatiga subjectiva que respirar aire quan els bussejadors desconeixen quina mescla estan utilitzant. El mateix estudi de Souday i col·laboradors recorda treballs previs en què no es van detectar diferències significatives en la fatiga després d'immersions simulades.

Per tant, una persona es pot sentir personalment millor bussejant amb Nitrox, però actualment no hauríem d'afirmar com un fet provat que el Nitrox “evita el cansament”.

Tampoc ens dona més energia sota l'aigua

Un altre error intuïtiu consisteix a pensar que, com que estem respirant més oxigen, els nostres músculs disposaran de molta més energia i rendirem millor.

En una persona sana, l'hemoglobina ja es troba pràcticament saturada d'oxigen respirant aire normal. Augmentar la pressió parcial d'oxigen incrementa principalment l'oxigen dissolt al plasma, però no converteix el Nitrox en una mena de combustible esportiu.

No hem de pensar en EAN32 com si respirar un 32 % d'oxigen signifiqués disposar d'un 50 % més de rendiment que respirant aire.

No funciona així.

El principal avantatge del Nitrox en busseig recreatiu continua sent la reducció de la fracció de nitrogen i les conseqüències que això té per a l'exposició descompressiva.

Redueix la narcosi per nitrogen?

Aquí també cal ser prudents.

Si substituïm una part del nitrogen per oxigen, matemàticament estem respirant menys nitrogen. Podria semblar evident, doncs, que el Nitrox hauria de reduir la narcosi.

Tanmateix, l'efecte narcòtic dels gasos sota pressió és més complex i hi ha debat sobre fins a quin punt l'oxigen també s'ha de considerar narcòtic a aquestes pressions. Per això el Nitrox no s'ha d'utilitzar com una estratègia per prevenir la narcosi ni com una justificació per fer immersions més profundes.

En la pràctica recreativa, la reducció de nitrogen obtinguda amb EAN32 o EAN36 no converteix aquestes mescles en gasos destinats a solucionar els problemes associats a grans profunditats.

Per això existeixen altres estratègies i altres mescles respiratòries.

La toxicitat per oxigen no depèn només de la profunditat

La profunditat determina la pressió parcial d'oxigen, però també importa quant de temps hi estem exposats.

Una exposició elevada durant poc temps i una exposició moderadament elevada durant moltes hores no plantegen exactament el mateix problema fisiològic.

En busseig recreatiu, la preocupació immediata sol centrar-se en la toxicitat del sistema nerviós central perquè una convulsió sota l'aigua tindria conseqüències potencialment catastròfiques. En exposicions acumulades més prolongades també existeix toxicitat pulmonar per oxigen.

Per això els sistemes de planificació Nitrox no consideren únicament la MOD. Els ordinadors poden controlar també l'exposició acumulada a l'oxigen i mostrar indicadors com el percentatge de CNS utilitzat durant una o diverses immersions.

NOAA estableix límits d'exposició basats tant en la pressió parcial d'oxigen com en el temps, i exigeix que el temps màxim de fons respecti els límits corresponents per a la PO₂ utilitzada.

El Nitrox no substitueix una bona planificació

Pot ser temptador pensar que una mescla amb menys nitrogen converteix automàticament una immersió en més segura. Però cap mescla corregeix una velocitat d'ascens excessiva, una mala planificació del gas, una hidratació inadequada, un esforç excessiu, una exposició tèrmica important o una mala gestió de l'equip.

Tampoc permet ignorar l'ordinador.

El Nitrox modifica principalment dues variables de la nostra exposició: disminueix la pressió parcial de nitrogen i augmenta la pressió parcial d'oxigen. Tota la resta continua existint.

Precisament per això utilitzar Nitrox requereix formació específica. No perquè respirar EAN32 sigui complicat, sinó perquè hem d'entendre què hem guanyat i quin nou límit hem introduït.

Aleshores, quan té realment sentit?

El Nitrox resulta especialment interessant en immersions en què el límit de no descompressió es pot convertir en el factor restrictiu abans que el consum de gas.

Una immersió relativament prolongada a vint o vint-i-cinc metres es pot beneficiar clarament d'una mescla enriquida. També pot resultar útil en jornades amb diverses immersions, perquè permet reduir l'exposició al nitrogen en cadascuna si mantenim perfils raonables.

En canvi, en una immersió curta i poc profunda en què la nostra botella s'acaba molt abans d'acostar-nos al límit de no descompressió, disposar d'un NDL més gran potser no aporta cap avantatge pràctic significatiu.

El Nitrox és una eina. Com qualsevol eina, la seva utilitat depèn del perfil per al qual s'utilitzi.

El que realment canvia dins del nostre cos

La diferència fonamental es pot resumir d'una manera força senzilla.

Quan respirem Nitrox a una determinada profunditat, els nostres pulmons reben una pressió parcial de nitrogen menor que respirant aire. Com a conseqüència, el gradient que impulsa el nitrogen cap als nostres teixits també és menor i, per a un mateix perfil, la càrrega de gas inert es pot reduir.

Al mateix temps, els nostres pulmons reben una pressió parcial d'oxigen superior. Fins a cert punt això no representa cap problema, però a mesura que augmentem la profunditat o prolonguem l'exposició ens acostem als límits relacionats amb la toxicitat de l'oxigen.

Per això el Nitrox no és simplement “aire millorat”.

És un intercanvi.

Reduïm un dels problemes del busseig amb aire —l'exposició al nitrogen— a canvi d'haver de controlar amb molta més atenció un altre gas: l'oxigen.

Ni gas miraculós ni simple aire amb més oxigen

El Nitrox té avantatges reals i ben fonamentats, però molts s'han barrejat amb afirmacions que l'evidència no sosté tan clarament.

Pot reduir la càrrega de nitrogen. Pot augmentar els límits de no descompressió. Utilitzat amb un perfil equivalent al que faríem amb aire pot proporcionar un marge addicional respecte a l'exposició al gas inert, i existeixen estudis experimentals que han trobat una reducció de bombolles venoses.

Però no elimina la malaltia descompressiva, no fa que la botella duri més, no ens permet baixar més profund i no està demostrat que faci que tots els bussejadors acabin menys cansats.

A més, com més oxigen conté la nostra mescla, més important es torna saber exactament què estem respirant i on és el seu límit.

Potser aquesta és la millor manera d'entendre què significa realment substituir part del nitrogen per oxigen: no estem fent desaparèixer les regles de la física i la fisiologia del busseig.

N'estem canviant unes per unes altres.

I aprendre Nitrox consisteix precisament a saber quines han canviat.

Referències

Souday V, Koning NJ, Perez B, et al. Enriched Air Nitrox Breathing Reduces Venous Gas Bubbles after Simulated SCUBA Diving: A Double-Blind Cross-Over Randomized Trial. PLOS ONE. 2016;11(5). DOI: 10.1371/journal.pone.0154761.

National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). NOAA Diving Standards & Safety Manual. Edició revisada, 2023. Secció 6.6: Nitrox Diving Parameters.

Divers Alert Network (DAN). Decompression Sickness: Breathing Gas Mixture.

Woods Hole Oceanographic Institution. Diving Safety Manual. Secció dedicada al busseig amb Nitrox i al control de l'exposició a l'oxigen.