Seguridad del dióxido de carbono

¿Cuál es el nivel seguro de CO2 en el aire que respiramos?

Existe mucha bibliografía sobre la calidad de los gases respirables, los contaminantes que deben preocuparnos, cómo analizarlos y sus efectos tóxicos. Existen muchas normas y directrices sobre límites seguros, incluidos los resultados de diversos estudios de salud y seguridad en el trabajo sobre los efectos de la exposición prolongada.

En el caso del submarinismo, la situación es diferente. Muchas normas de seguridad sobre gases comprimidos se basan únicamente en la respiración a nivel del mar o en torno a él (1 atmósfera absoluta o ATA). Los expertos en buceo comercial y naval han basado sus límites en la exposición a contaminantes durante largos periodos de tiempo a profundidad. Entonces, ¿cuáles son los límites de seguridad para el buceo recreativo con exposiciones mucho más cortas que los buceadores de la marina? En particular, ¿cuál es el límite de seguridad para el dióxido de carbono (CO₂), ¿el contaminante potencial más abundante?

Los buceadores que sepan leer e interpretar los análisis de calidad del aire de una estación de servicio y que conozcan los principios básicos del CO₂ en una botella de buceo pueden tomar decisiones informadas sobre su seguridad.

Existen discrepancias significativas en las publicaciones internacionales, lo que lleva a plantearse una pregunta: Si la cantidad de CO₂ en aire comprimido permitido para el buceo recreativo en EE.UU. es el doble de la recomendación europea, ¿significa eso que la Marina de EE.UU. o la Asociación de Gas Comprimido (CGA)¹ no se aplican al buceo recreativo? Casi todos los buceadores tienen algún conocimiento sobre la forma en que el CO₂ les afecta. Un buceador preocupado por la seguridad también debe saber cómo revisar el certificado de análisis de la calidad del aire de una gasolinera con alguna idea de lo que debe buscar y ser capaz de discutir las preocupaciones sobre si se cumplen las normas o si hay contaminación ambiental circundante.

Existen muchos estudios sobre los efectos fisiológicos del CO₂ en situaciones laborales. Los resultados publicados en normas y códigos de prácticas de salud y seguridad de todo el mundo² se centran en una jornada laboral de ocho horas. Debido a exposiciones mucho más cortas, los buceadores recreativos podrían, en teoría, manejar fácilmente niveles significativamente más altos.

El Manual de buceo NOAA (4ª edición) describe la relación entre concentraciones, límites de exposición y síntomas en términos de zonas. La tabla 1 (basada en la figura 1) ofrece una breve correlación entre estas zonas y las unidades de medida utilizadas. La última columna indica el nivel de CO₂ en una botella de submarinismo que produciría el correspondiente valor máximo equivalente en superficie (VSE). Una botella que contenga 1.950 partes por millón (ppm)³ de CO₂por ejemplo, alcanzaría un SEV de 15.000 ppm (el límite superior para la Zona 1) a una profundidad de 220 pies de agua de mar (fsw), 67 metros de agua de mar (msw), o 7,7 ATA.

Cuadro 1: Valores de la zona NOAA tras la fase inicial de ecualización y para una exposición de una hora

Aunque no son valores triviales, carecen de significado real para nosotros a menos que se asocien con el efecto sobre un buceador durante una inmersión típica. La figura 1 muestra los efectos de una inmersión de 60 minutos en función de los niveles SEV de CO₂ contenida en un cilindro de buceo cargado.

La figura 1 ilustra las condiciones fisiológicas resultantes por zona basándose en la investigación de la Marina de los EE.UU., pero no se correlacionan bien con los datos publicados de otras fuentes, quizás porque la Marina de los EE.UU. espera que sus buceadores tengan un nivel de forma física mucho más alto que el trabajador ocupacional o el buceador recreativo medio. El valor de la figura 1 reside en la tendencia de las condiciones resultantes con el tiempo de exposición.

Antes de decidir unos niveles realistas, seguros y alcanzables, debemos recordar que las reacciones a niveles elevados de CO₂ varían en función del individuo. La cantidad de actividad física durante una inmersión tiene una relación directa con las emisiones de CO₂ en los tejidos y es independiente de los niveles en el gas comprimido inhalado.

Los límites deben basarse en lo que es seguro para un buceador recreativo cuya aptitud para el buceo haya sido certificada por un médico cualificado, suponiendo actividades de buceo relativamente extenuantes. La evaluación de la aptitud para el buceo y de lo que se considera extenuante puede ser amplia y subjetiva. Podemos revisar la investigación sobre los niveles aceptables de CO₂ en tres condiciones: a presión (medicina de buceo submarina y naval), en un entorno de trabajo de ocho horas (salud y seguridad en el trabajo) y durante una exposición continua a largo plazo (entornos de cápsulas espaciales de la NASA). Los resultados indican que los buceadores pueden tolerar niveles similares a los que provocan estas condiciones en la mayoría de los casos.

La profundidad máxima y el tiempo de fondo también son criterios importantes que deben tenerse en cuenta a la hora de determinar la cantidad máxima de CO₂ niveles de exposición. Cuanto más profundo nos sumerjamos, menor será el tiempo de fondo, que determinará el tiempo de descompresión y el gas utilizado para descomprimir. Una inmersión a 220 fsw no suele superar los 15 minutos a esta profundidad a menos que se acepte una obligación de descompresión más larga. Una inmersión más superficial a 60 fsw con un tiempo de fondo de 50 minutos prolonga la exposición, pero también permite un mayor consumo de CO₂ para permanecer dentro del SEV seguro.

CO₂ complica la exposición segura porque se acumula en nuestros tejidos con el tiempo (véase la Figura 1). Cuanto más larga sea la inmersión, más CO₂ acumulamos y más nos acercamos a la siguiente zona superior. Para permanecer en la Zona 1 al cabo de 60 minutos y evitar los síntomas, la concentración de CO₂ El SEV no debe superar las 15.000 ppm. Para mantenerse dentro de la Zona 2, en la que se pueden experimentar síntomas leves, el valor de CO₂ SEV no debe ser superior a 23.000 ppm. A CO₂ tendría que aplicarse a todas las inmersiones, no sólo a aquellas en las que la planificación específica tiene en cuenta la exposición y el tiempo. Los límites están ahí para mantener la seguridad de las personas en todas las condiciones previstas.

Si transponemos los valores a concentración cilíndrica para la exposición más profunda (220 fsw), sabemos que para no sobrepasar la Zona 2, la concentración de CO₂ en la botella no debe superar 2.990 ppm (lo que equivale a un SEV de 23.000 ppm). El valor máximo para evitar superar la Zona 1 sería de 1.950 ppm (lo que equivale a un SEV de 15.000 ppm). Basándose en las profundidades máximas previstas (independientemente del gas respirable) y en los tiempos de fondo determinados por obligaciones de descompresión recreativas realistas, estos límites son extremadamente conservadores.

Partiendo de estas consideraciones, podemos concluir que para el aire respirable habitual durante inmersiones conservadoras en aguas abiertas y en circuito abierto, un nivel de 2.000 ppm en una botella de buceo llena se considera seguro y aceptable. Este valor engloba los niveles de CO₂ actualmente en el aire y el CO₂ como, por ejemplo, de un restaurante o de los vehículos que pasan. También es importante tener en cuenta que las fuentes de monóxido de carbono (Cuidados relacionados con el monóxido de carbono) y CO₂ no son significativamente diferentes.

Las tiendas de buceo deben seguir recogiendo y analizando regularmente muestras de aire, preferiblemente trimestralmente pero al menos una vez al año. CO₂ Los monitores no son baratos, lo que significa que muchos centros de buceo y la mayoría de submarinistas recreativos no suelen poseer un analizador. Basándose únicamente en un muestreo periódico del aire, una instalación de llenado de gas comprimido prudente debería rastrear la fuente del exceso de CO₂ producción. A CO₂ Un valor superior a 400 ppm indica un nivel superior al nivel ambiental estándar. El límite actual de la CGA de 1.000 ppm, aunque es un 50% más alto que el límite europeo, muy probablemente no causará efectos adversos en profundidad. Este límite es conservador y seguro.

Notas

La referencia actual aplicable en EE.UU. es CGA G-7.1-2018 con la especificación de aire de Grado E (buceo) comúnmente referida de = 1.000 ppmv.
En las normas y directrices sobre salud y seguridad en el trabajo figuran varias siglas, algunas de las cuales indican los niveles instantáneos y otras la exposición acumulada durante una jornada laboral de ocho horas a lo largo de la vida de un trabajador. El valor límite umbral (TLV) describe el límite superior de exposición para el trabajo en entornos peligrosos. El límite de exposición permisible (PEL) es el límite legal permitido en regiones o países específicos. La derivada octohoraria del PEL es la media ponderada en el tiempo (TWA). El límite de exposición recomendado (REL) es simplemente una directriz recomendada, pero está destinado a sustituir al PEL una vez adoptado.
El término ppm (partes por millón) en este artículo es relativo al volumen: es decir, partes por millón en volumen (ppmv).
Esta figura es una réplica parcial de la Figura 3.11 del Manual de buceo NOAA (4ª ed.), extraído originalmente del U.S. Navy Diving-Gas Manual (1971). Los datos originales se atribuyen al Dr. C.J. Lambertsen en el artículo de 1971 "Carbon Dioxide Tolerance and Toxicity" (Environmental Biomedical Stress Data Center, Institute for Environmental Medicine, University of Pennsylvania Medical Center, Philadelphia; IFEM Report No. 2-71).
El autor ha correlacionado los valores de esta tabla a partir de datos publicados por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), el Instituto Nacional de Seguridad y Salud en el Trabajo (NIOSH), la Administración de Seguridad y Salud en el Trabajo (OSHA), la Agencia de Protección Medioambiental (EPA) y el Consejo Nacional de Investigación (NRC). Los efectos y las condiciones varían considerablemente de un buceador a otro.
El Nivel Orientativo de Exposición de Emergencia (EEGL) recomendado por el NRC para una exposición de una hora es de 25.000 ppm (National Research Council. Emergency and Continuous Exposure Guidance Levels for Selected Submarine Contaminants: Volumen 1. Washington, DC. Washington, DC: The National Academies Press, 2007. doi:10.17226/11170. El capítulo 3 contiene un resumen de los estudios epidemiológicos y toxicológicos pertinentes sobre el CO₂. La amplia gama de estudios revisados muestra variaciones significativas en las condiciones basadas en niveles de exposición específicos; el EEGL es muy conservador, teniendo en cuenta el nivel al que pueden presentarse condiciones peligrosas.