Búvárkodás

A rekreációs búvárok esetében a maximális merülési mélység körülbelül 40 méter, bár a merülések túlnyomó része az ún. világos zónában („light zone”) (legfeljebb 30 méter mélységig) marad. Általában nyitott rendszerű lélegeztető felszerelést használnak, a kilélegzett levegő távozik a rendszerből. A gázpalackban sűrített levegő vagy gázkeverék található. A gázkeverék a feladattól (pl. a tervezett merülés idejétől, illetve mélységétől) függően lehet nitrox, trimix. A merülés különböző fázisaiban akár különböző keverékeket is használhatnak. A merülési idő általában néhányszor tíz perc, ritkábban egy-két óra. A szabadidős búvárkodás körébe tartozhatnak a roncs- és barlangi merülések, ritkábban a jeges vízben történő merülések is. A rekreációs búvárkodás alapjait különböző szintű tanfolyamokon sajátíthatják el a résztvevők, bár a legtöbb országban a búvárt nem kötik külön törvények, és sok esetben nem is kell igazolnia a szakértelem meglétét.

Az ipari (vagy kereskedelmi célú) búvárok esetében a maximális merülési mélységet a feladat határozza meg, néhányszor tízméteres mélységtől akár több száz méteres mélységig terjedhet. Ipari alkalmazás esetén a gázpalackban általában ún. vészhelyzeti gáz található, a légzéshez szükséges gázt (heliox) a felszínről, illetve a munkaterület fölött elhelyezett búvárharangból biztosítják. A munka kezdetén a dekompressziós kamrában lassan és fokozatosan emelik a nyomást, illetve a belélegzett gázkeveréket is cserélik hélium és oxigén keverékére (heliox). Amint a nyomás elérte a megfelelő értéket (és a búvár szervezetében/szöveteiben a hélium telítődött, azaz nem képes többet felvenni az adott gázból), átszállnak a búvárharangba, majd ott öltöznek be és merülnek a munkaterület közelébe. A munka végeztével a búvárharangból visszaemelkednek a dekompressziós kamrába. A felszínre (tehát a kamrán kívüli világba) csak a nyomáscsökkentő (pontosabban: telítődés csökkentő) eljárás után térnek vissza. Ezért hívják ezt a merülési fajtát telítődési búvárkodásnak (saturation diving). Egy ilyen deszaturációs szakasz hossza a mélységtől függ, körülbelül annyi nap, ahányszor 33 méteren dolgoztak a búvárok. Az ipari búvároknak törvényekben szabályozott tartalmú szakképzettséggel és igazolt merülési tapasztalattal kell rendelkezniük, speciális felszerelést használnak és mindig csapatban dolgoznak.

A búvárruha általában olyan anyagból készül, amelynek nagyon alacsony a hővezető képessége (neoprén). Fontos megjegyezni, hogy ez a ruha nem vízhatlan: a víz beszorul a bőr és a szorosan illeszkedő ruha közé, és a test felmelegíti azt.

Bizonyos alkalmazásokhoz speciális búvárruhatípusra van szükség; a mély, hideg vízben történő hosszú merülésekhez általában melegvizes vagy szárazruhára van szükség, míg a potenciálisan szennyezett környezetben történő merülésekhez legalább szárazruhára, száraz kapucnira és száraz kesztyűre van szükség, amely teljesen elszigeteli a búvárt a környezettől.

Van úgynevezett száraz búvárruha is, amelynek a csuklóján és a nyakán vízzáró tömítés van, és tartalmaz beépített csizmát is, így a víz egyáltalán nem jut be. Ez azonban egy plusz feladatot ró a búvárra. Ahogy egyre nagyobb a víznyomás, a ruha belsejében lévő levegő térfogata csökken, így a ruha belsejében nincs hely a karok és lábak hajlítására. Ezt úgy lehet orvosolni, hogy nagyobb mélységben levegőt kell adagolni a ruhába - de ezt a levegőt ki is kell engedni, amikor a búvár visszatér a felszínre.

A melegvizes búvárruhák hasonlóak a normál búvárruhához, de egy felszíni vízmelegítőből származó meleg vízzel vannak elárasztva, amelyet aztán egy köldökzsinóron keresztül a búvárhoz pumpálnak.

Azt, hogy a vízben tartózkodó búvár emelkedik, lebeg vagy süllyed, két erő határozza meg. Az egyik a Föld által kifejtett vonzóerő, amely a búvár (és felszerelés) tömegével arányos, a másik a felhajtóerő, amely Arkhimédész törvénye szerint egyenlő az általa kiszorított folyadék súlyával. A kiszorított folyadék súlya – és így a felhajtóerő is – a búvár (és a felszerelés) együttes térfogatától függ.

Amennyiben a felszereléssel együtt állandó tömegű búvár növeli a térfogatát, akkor a felhajtóerő nő és a búvár emelkedni fog. Ha csökkenti a térfogatot, akkor csökken a felhajtóerő, és süllyedni fog. Fontos megjegyezni, hogy a búvár térfogata nem állandó: amikor pl. belélegzi a levegőt, a térfogata nő, amikor kilélegzi, akkor csökken. A búvárok a felhajtóerő szabályozására (az övre akasztott súlyok mellett) az ún. felhajtóerő szabályozót használják (buoyancy control device, BCD). Ez alapvetően egy felfújható zsák, amelyet a búvár a hátán visel. Ez egy palackhoz csatlakozik, s így szabályozható a benne lévő levegő mennyisége. Amikor a zsák felfújódik, a térfogata megnő és a búvár emelkedni kezd. Amikor a zsákból távozik a gáz, a térfogat csökken, a búvár süllyedni fog.

A valóságban ennél bonyolultabb a számítás, hiszen nem egyetlen pillanat alatt merül a búvár 20 méter mélyre és nem azonnal tér onnan vissza.

Nézzünk egy reálisabb forgatókönyvet egy húszméteres merülésre!

Az emelkedési/süllyedési sebességet tekintsük 8 méter/percnek és a búvár fogyasztása 1 bar (légköri) nyomáson legyen 15 liter/perc. A 11 literes búvárpalackban 200 bar nyomású levegő legyen és számoljunk 25% tartalékkal, tehát 0,75 x 200 × 11 = 1650 liter felhasználható levegővel.

Merülés a felszínről 20 méter mélyre. Ekkor a szükséges idő 2,5 perc, átlagmélység 10 méter, az átlagos külső nyomás 2 bar. Tehát a felhasznált levegő 2,5 x 2 x 15 = 75 liter

12 perc 20 méteren. Itt a külső nyomás 3 bar, tehát a szükséges levegő: 12 x 3 x 15 = 540 liter

Emelkedés 20 méterről 10 méterre. A szükséges idő 1,25 perc, átlagmélység 15 méter, az átlagos külső nyomás 2,5 bar. Tehát a felhasznált levegő 1,25 x 2,5 x 15 = 46,88 = 47 liter

10 perc 10 méteren. Itt a külső nyomás 2 bar, tehát a szükséges levegő 10 x 2 x 15 = 300 liter

Emelkedés 10 méterről 5 méterre. A szükséges idő 0,625 perc, átlagmélység 7,5 méter, az átlagos külső nyomás 1,75 bar. Tehát a felhasznált levegő 0,625 x 1,75 x 15 = 16,4 = 17 liter

3 perc 5 méteren. Itt a külső nyomás 1,5 bar, tehát a szükséges levegő 3 x 1,5 x 15 = 67,5 = 68 liter

Emelkedés 5 méterről a felszínre. A szükséges idő 0,625 perc, átlagmélység 2,5 méter, az átlagos külső nyomás 1,25 bar. Tehát a felhasznált levegő 0,625 x 1,25 x 15 = 11,7 = 12 liter

A rendelkezésre álló 1650 literből tehát 1059 litert használtunk fel és a merülés 30 percig tartott.

A levegő 21% oxigén, 78% nitrogén és körülbelül 1% egyéb gáz, elsősorban argon keveréke; a számítások egyszerűsítése érdekében ezt az utolsó 1%-ot általában úgy kezelik, mintha nitrogén lenne. Mivel szabadon hozzáférhető és egyszerűen használható, ez a legelterjedtebb búvárgáz. Az 1 bar nyomású levegő megegyezik a 0,21 bar nyomáson lévő oxigénnel és a 0,79 bar nyomáson lévő nitrogénnel (parciális nyomás).

Gázkeverékek használata esetén ezekre figyelnie kell a búvárnak. Tegyük fel, hogy a gázkeverék 40 százalék oxigénből és 60 százalék nitrogénből áll (ezt hívják a búvárok nitroxnak). Ez megnöveli az oxigén és a nitrogén arányát a levegőben lévő arány fölé. Ha ezt a gázt 20 méteres mélységben (a nyomás itt 3 bar) lélegezzük be, akkor az oxigén parciális nyomása (PPO2 értéke) 0,4 × 3 bar = 1,2 bar lenne. Ez már elég közel van a veszélyes 1,6 bar értékhez, így ezzel a keverékkel nem célszerű ennél sokkal mélyebbre merülni. Látható, hogy ez keményebb korlát, mint a levegővel töltött palack esetében. A nitrox gázkeverékkel tehát nem lehet mélyebbre merülni, viszont a magasabb (parciális) oxigénnyomás miatt hosszabb ideig tartó merülések valósíthatóak meg. Például egy EAN36-os nitrox keveréket használva (36% oxigén) 28 méteren az eltölthető maximális idő 56 perc, szemben a levegős merülés kb. 20 percével.

Aki mélyebbre szeretne merülni, már többkomponensű gázkeveréket használ. Az ún. trimix keverékben új elem a hélium (amely nemesgáz, jól összenyomható). A 16/40-es trimixben 16% az oxigén, 40% a hélium és a maradék 44% a nitrogén aránya. Ezek használata azonban már tapasztaltabb búvárt igényel: mivel kisebb az oxigén aránya, ezért az ilyen keverékeket nem szabad a vízfelszíntől kezdődően használni (túl kicsi az oxigén parciális nyomása). Ezért szükséges az ún. travel mix használata a merülés kezdetén és a nagy mélységből történő visszatéréskor.

Komolyabb ‒ és ezért drágább ‒ felszerelést jelentenek az ún. zárt rendszerű készülékek. Ezek az eszközök ‒ mivel a kilélegzett levegőt újrahasznosítják ‒ sokkal alacsonyabb gázfogyasztást és ezért sokkal hosszabb merülési időt biztosítanak. További előny, hogy hideg vízben való merülés esetén csökkenti a hőveszteséget azáltal, hogy a búvár saját meleg lélegzetét újrahasznosítja. Ellentétben a nyílt körös merüléssel, ahol minden egyes lélegzetvétel egy hideg palackból történik, amelyet a környezeti víz hőmérséklete hűt le.

Az ipari búvárkodásban használt gázkeverék a heliox, amely 76,5% hélium és 23,5% oxigén keverékét jelenti. A hélium segítségével kiküszöbölhető a nagy nyomáson fellépő nitrogén narkózis jelensége.

A legnagyobb veszélyt a búvárokra a nyomásváltozás okozta balesetek jelentik. Ennek leggyakoribb oka a már említett jelenség: a mélyben gyorsabban fogy a levegő. A (képzetlen) búvár azt látja, hogy a palackból fogy a levegő, „takarékosságból” megpróbálja visszatartani a lélegzetét és megindul a felszín felé. A nyomás csökkenésével azonban a gáz térfogata növekszik (Boyle‒Mariotte-törvény). Amennyiben a búvár „elfelejt” szabadon kilélegezni, a tüdőben lévő levegő a felemelkedés során kitágul és a tüdő túltelítődik, pulmonális barotrauma következhet be.

Amennyiben az oxigén parciális nyomása eléri az 1,6 bar körüli értéket, az embereknél görcsöket okozhat. Természetesen a nitrogén parciális nyomása sem lehet magas: körülbelül 3,5 bar (és magasabb) értéknél lép fel a „mélységi mámor”, azaz a nitrogén narkózis jelensége. A nitrogén nagyobb nyomáson (nagyobb merülési mélységben) oldódva a szövetekben egy bizonyos telitettségi szint felett gátolja a szinapszisok működését, a részegséghez hasonló tüneteket idéz elő.

A gázkeveréket használó búvárok esetében az extra oxigén akkor is előnyös lehet, ha nem akar az előbbi „megengedett” mélységig merülni. Ugyanis az oxigén növelésével csökken a keverékben lévő nitrogén mennyisége. A nitrogén a vérben oldódik és a vérárammal jut el a szövetekhez. Amikor a búvár alacsonyabb nyomás alá kerül (például amikor feljön a felszínre), akkor a nagyobb mélységben oldódott nitrogén távozik a szövetekből. Ha túl sok nitrogén távozik túl gyorsan, a vérben apró nitrogénbuborékok képződnek és ez komoly egészségügyi problémákat okozhat. Ez az ún. dekompressziós betegség (DCI/DCS, Decompression Illness/Sickness). Amennyiben kevesebb a nitrogén a gázkeverékben, a szövetek kevesebb nitrogént vesznek fel, így kisebb az esélye a dekompressziós betegségnek. A dekompressziós betegség úgy is megelőzhető, ha a búvár lassan halad „felfelé” a kisebb mélységekbe, „időt hagyva a nitrogénnek”. Ezért szabályozzák a búvárkodásban az emelkedés sebességét. Van, amikor a lassú emelkedés sem elegendő, dekompressziós megálló(ka)t kell beiktatni. A szükséges várakozási idő kiszámítása bonyolult és az átlagos emberi testre vonatkozó durva becslésekre támaszkodik, ráadásul a tényleges idő a búvár biológiai „felépítésétől” is függ. Például a nitrogén zsírban sokkal jobban oldódik, mint az izomszövetben, ezért a kissé túlsúlyos búvár nem árt, ha óvatosabb.