sukellus.info -etusivulle ja sukellusdokumenttien hakemistoon

Trimixin narkoottisuus ja ENDin määrittäminen Laatinut ja copyright: Matti Anttila. Kopioiminen, lainaaminen tms. kielletty ilman kirjallista lupaa. Kommentit: . Päivitetty 10.9.2001. Mikäli lukija tietää lisätietoja tai korjauksia tälle sivulle, otan tiedot kiitollisena vastaan.

[in English ]

Sisällysluettelo:  1.  Mikä tämän sivun tarkoitus on?  2.  Määritelmät  3.  Kaasun määritys  4.  ENDin laskeminen  5.  Yhteenveto

!   Varoitus: Laitesukeltaminen on turvallinen harrastus, mutta ilman oikeaa koulutusta, sukellustaitojen ylläpitoa ja sääntöjen sekä ohjeiden noudattamista voit asettaa itsesi ja sukellusparisi vaaratilanteeseen. Ota huomioon, että vaikka omaisit kuinka korkean koulutuksen, on aina olemassa sukelluksia jotka ovat taitojesi ja valmiutesi ulottumattomissa. Ellei sinulla ole riittävää koulutusta esim. dekompressiosukeltamiseen tai kaasunvaihtoon veden alla, älä tee niin. Kirjoittaja ei ota mitään vastuuta tämän tekstin oikeellisuudesta tai sen käyttämisestä ojeena/oppaana sukeltamiseen.

Sisältö:

1. Mikä tämän sivun tarkoitus on?

2. Määritelmät

Tässä esimerkissä sukeltaja sukeltaa 100 mfw syvyyteen käyttäen ns. ideaalista seoskaasua (p.p.O₂=1.4 ATA ja END= 40 m eli p.p.N₂= 3.95 ATA).

Käytetyt lyhenteet, merkinnät ja arvot: END = equivalent narcotic depth, vastaava narkoottinen syvyys ilmalla typellä laskettuna p.p. = partial pressure, ko. kaasun osapaine F = fraction, osuus prosentteina P = pressure, paine F Narc = narkoottisten kaasujen osuus seoksesta typen nark.kertoimella laskettuna mfw = meters of fresh water (makea vesi, 10 m muutos vastaa 1 ATA muutosta) ATA = absolute pressure in atmospheres, kokonaispaine ilmakehinä Ilmassa oletetaan olevan happea 21% ja typpeä 79% (oikeasti merkittävät komponentit ovat: Typpi N2: 78.08%, happi O2: 20.95%, argon Ar: 0.934%) Typen ja hapen narkoottisuuskerroin = 1.00, heliumin narkoottisuuskerroin = 0.23. Makean veden tiheys on 1000.0 kg/m3 tässä esimerkissä syvyydestä/lämpötilasta riippumatta, ja painemuutos on 1.00 ATA / 10 metriä syvyyttä kohden. Pintapaine on 1.00 ATA.

3. Kaasun määritys

Hapen osuus:

FO₂ = p.p.O₂ / P = 1.4 ATA / 11 ATA = 0.12727 = 12.73 % O₂

Typen osuus:

p.p.N₂ 40 m syvyydessä ilmalla = 0.79 x 5 ATA = 3.95 ATA p.p.N₂
100 m syvyydessä paine on 11 ATA:
FN₂ = 3.95 ATA / 11 ATA = 0.3591 = 35.91 % N₂

Heliumin osuus:

100 % - ( FO₂ + FN₂) = 100 % - 12.73 % - 35.91 % = 51.36 % He

Lopputulos:

Trimix 12.7 / 51.4 eli pyöristettynä desimaalit: Trimix 12 51

4. ENDin laskeminen eri menetelmillä

Tapa 1: Vain typpi on narkoottista

Kaava (metrinen): END = [(FN₂ * (syvyys + 10))/ 0.79 ] - 10

Edellä tehty kaasun määrittely perustui tähän olettamukseen, joten END = 40 mfw ilmalla.

Tapa 2: Typpi ja happi ovat narkoottisia

Hapelle ei juuri löydy tarkkoja narkoottisuuskertoimia, joten käytämme lähdettä: The Physiology and Medicine of Diving" by Peter Bennett and David Elliott, 4th edition, 1993, W.B.Saunders Company Ltd, London, jossa happen narkoottisuus arvoidaan typen veroiseksi.

F Narc = F N₂+ F O₂= 35.91% + 12.73% = 48.64%.

Seuraava yhtälö on yleinen tapa kuvata hapen narkoottisuutta, mutta on väärä (kts. edempänä oikea):
[ Tällöin p.p.N₂ 3.95 ATA x (48.64% / 35.91%) = p.p.N₂ = 5.35 ATA (END = 57.7 mfw ilmalla, joka saadaan yhtälöllä: 10*((5.35/0.79)-1)]

HUOM! Nyt täytyy huomioida myös, että vastaavassa ilmasyvyydessä on happikomponentti laskettava myös vertailukaasusta (ilma):

Kaava: END = [((1 - F He) * kok.paine * 10) - 10]

Tällöin: 11 ATA x 48.64% (FN₂+FO₂) = p.p.(N₂+O₂) = 5.35 ATA (END = 43.5 mfw ilmalla, joka saadaan yhtälöllä: 10*((5.35/(0.79+0.21))-1).)

Tapa 3: Typpi ja helium ovat narkoottisia

Yllämainittu Bennettin teos antaa heliumin narkoottisuuskertoimeksi 0.23 typpeen varrattuna. Tällöin heliumin ja typen yhteenlaskettu narkoottisuusvaikutus saadaan seuraavasti:

F Narc = F N₂+ (0.23 x F He ) = 35.91 % + (0.23 x 51.36 %) = 35.91 % + 11.81 % = 47.72 %
Tällöin p.p.N₂ 3.95 ATA x (47.72% / 35.91%) = p.p.N₂ 5.25 ATA (END = 56.4 mfw ilmalla)
Tämä ei kuitenkaan ole realistinen laskutapa narkoottisuuden selvittämiseksi, koska happi on myös huomioitava (sekä hengityskaasusta että vertailuilmasta), kts. alla.

Tapa 4: Typpi, happi ja helium ovat narkoottisia

F Narc = F N₂+ F O₂ + (0.23 x F He) = 35.91 % + 12.73% + (0.23 x 51.36 %) = 35.91 % + 12.73% + 11.81 % = 60.45%
Tällöin: 11 ATA x 60.45% = p.p.(N₂+O₂+0.23He) 6.65 ATA (END = 56.5 mfw ilmalla)

Tapa 5: Matemaattinen lähestymistapa

Lasketaan END kaasulle: Trimix 12.7 / 51.4
(Huom! Oletetaan, että trimix-seos on todellakin VAIN happea, typpeä ja heliumia, eikä siinä ole esim. ilmatoppauksen johdosta jälkiä argonista tms. ilman vähäisistä komponenteista.)

Ilmassa on seuraavia kaasuja: Typpi N₂: 78.08%, happi O₂: 20.95%, argon Ar: 0.934%
(HUOM! Normaalisti rittävänä tarkkuutena pidetään: N₂: 79%, happi O₂: 21% )
Veden tiheys 4 °C lämpöisessä vedessä on 0.99997 g/cm³, mutta veden kokoonpuristuvuuden johdosta veden tiheys on 100 m paineessa 0.99998 g/cm³. Tiheyden muutoksella ei ole laskun lopputulokseen käytännössä mitään vaikutusta, joten laskussa käytetään tiheydelle arvoa 1 g/cm³.
10 m H₂O (mfw) = 98066.5 Pa, g = 9.81 m/s², 1 atm = 101325 Pa (Pa = Pascal = 1 N / m², N = Newton), ilmanpaine 101.325 kPa

Argonin (Ar) narkoottinen kerroin = 2.33, heliumin (He) = 0.23 ja typen (N₂) sekä hapen (O₂) kerroin on tasan yksi.

Kokonaispaine 100 m syvyydessä:

101.325 kPa + (100 m * 9806.65 Pa / m) = 1081.990 kPa = 10.678 ATA (Atmospheres of absolut pressure, kokonaispaine)

Hengityskaasun komponenttien osapaineet 100 m syvyydessä:

Happi (p.p.O₂): 10.678 ATA * 12.7 % = 1.356 ATA
Typpi: (p.p.N₂): 10.678 ATA * 35.9 % = 3.833 ATA
Helium: (p.p.He): 10.678 ATA * 51.4 % = 5.488 ATA

Summa ( Nark.kerroin * p.p.Kaasukomponentti ) =
(1 * p.p.O₂) + (1 * p.p.N₂) + (0.23 * p.p.He) = 6.451

Summa ( Nark.kerroin * p.p.Kaasukomponentti ) =
(1 * p.p.O₂) + (1 * p.p.N₂) + (2.33 * p.p.Ar) =
0.2095 + 0.7808 + 0.0218 = 1.0121

6.451 / 1.0121 = 6.374 (luvut ovat nyt suhteutettu pinnalla hengitetyn ilman narkoosiarvoon 1).

END = (6.374 - 1) * 10
END = 53.74 m

5. Yhteenveto

Mikä siis on todellinen END?

Vaikea sanoa, koska esim. Bennett esittää hapen ja typen yhteisvaikutusta suuremmaksi kuin näiden osapaineiden yhteisvaikutus olisi matemaattisesti. Narkoottisuuskertoimien laskeminen on muutenkin hyvin vaikeaa, koska ilmiötä on vaikea mitata tarkasti, ja henkilökohtaiset erot (ja jopa saman henkilön sukelluskohtaiset erot) ovat suuria ja usein satunnaisia. Tilannetta hankaloittaa hapen narkoottisuuden osalta vielä se, että hapen narkoottisuuden on sanottu vaihtelevan typen osuuden funktiona (R. Pyle), mutta nyrkkisääntönä happea pidetään typen veroisena narkoosin osalta (lähteinä mm. Bennett, Pyle, GUE).

Toisessa kohdassa esitetty laskutapa, joka ottaa sekä typen että hapen narkoottisuuden huomioon, pidetään yleisesti melko edistyneenä tapana laskea END-syvyys, mutta on hämmästyttävää todeta kuinka paljon se eroaa viimeisistä laskutavoista.

Yhteenveto ENDin arvoista tällä sivulla esitetyistä laskutavoista:

Menetelmä	END
Tapa 1: Typpi on narkoottinen	40 m
Tapa 2: Typpi ja happi ovat narkoottisia	43.5
Tapa 3: Typpi ja helium ovat narkoottisia	56.4 m
Tapa 4: Typpi, happi ja helium ovat narkoottisia	56.5 m
Tapa 5: Matemaattinen lähestymistapa	53.74 m

Alkuun