Gesetz von Henry

Feine Kohlensäurebläschen steigen in einem Glas Sprudelwasser auf.
Illustration, mit Google Gemini erzeugt.

Das Gesetz von Henry besagt, dass sich bei gleichbleibender Temperatur so viel Gas in einer Flüssigkeit löst, wie es dem Partialdruck dieses Gases über der Flüssigkeit entspricht. Für Taucher ist es das folgenreichste der Gasgesetze: Es erklärt, warum der Körper in der Tiefe Stickstoff aufnimmt — und warum ein zu schneller Aufstieg Blasen erzeugt.

Die Aussage und die Formel

dekostop.ch formuliert das Gesetz so: „Bei konstanter Temperatur ist die in einer Flüssigkeit gelöste Gasmenge direkt proportional zum Partialdruck des Gases an der Flüssigkeitsoberfläche.“ In der üblichen Schreibweise:

p = kH,pc × cl

Dabei ist p der Partialdruck des Gases, cl seine Konzentration in der Lösung und kH,pc die Henry-Konstante. Der Name täuscht ein wenig: Sie ist stoffspezifisch und temperaturabhängig, weshalb man sie auch Henry-Koeffizient nennt. Und sie gilt nicht unbegrenzt — dekostop.ch weist darauf hin, dass das Gesetz nur bis etwa 5 bar und für verdünnte Lösungen mit niedrigen Partialdrücken zutrifft. Für den Sporttaucherbereich reicht das aus, für die Tiefen des technischen Tauchens ist es eine Näherung.

Das Bild mit der Sprudelflasche — und wo es endet

Die geschlossene Mineralwasserflasche steht unter Druck; im Wasser ist Kohlendioxid gelöst, und man sieht nichts davon. Beim Öffnen fällt der Druck über der Flüssigkeit schlagartig, das Wasser ist übersättigt, und das Gas geht als Blasen heraus. Genau das ist Henry in einem Satz.

Das Bild taugt für den Einstieg, aber es endet an einer wichtigen Stelle: Die Flasche gast fast augenblicklich aus, ein Taucher nicht. Der Körper ist kein Behälter, sondern ein Netz aus Geweben, die sehr unterschiedlich schnell durchblutet werden. Wie schnell Gas hinein- und wieder herauskommt, beschreibt nicht Henry, sondern das Modell mit seinen Kompartimenten und deren Halbwertszeiten. Henry sagt, wohin die Reise geht; die Halbwertszeit sagt, wie lange sie dauert.

Warum die Tiefe den Stickstoff hineinbringt

Mit der Tiefe steigt der Umgebungsdruck, und mit ihm steigt der Partialdruck jedes Anteils im Atemgas. Bei Luft sind das rund 78 Prozent Stickstoff: Auf 30 Metern liegt der Umgebungsdruck bei 4 bar, der Stickstoffpartialdruck also bei etwa 3,1 bar statt 0,78 bar an der Oberfläche. Nach Henry löst sich entsprechend mehr Inertgas in Blut und Gewebe. Der Taucher merkt davon nichts — das ist der tückische Teil.

Beim Aufstieg dreht sich die Richtung um. Sinkt der Umgebungsdruck schneller, als das Gewebe abgeben kann, ist das Gewebe übersättigt. Die Tauchersprechstunde beschreibt die Folge: Wird das Löslichkeitsprodukt überschritten, entstehen Inertgasbläschen in Gewebe oder Blut — die Grundlage der Dekompressionskrankheit. Sie merkt zugleich an, dass venöse Blasen bereits bei Tauchgängen ab vier Metern Tiefe nachgewiesen wurden. Blasen allein sind also nicht die Krankheit; entscheidend sind Menge, Ort und Größe.

Die ganze Dekompression ist nichts anderes als der Versuch, den Druck so langsam zu senken, dass das Gesetz von Henry auf der ruhigen Seite bleibt.

Temperatur

Die Henry-Konstante hängt von der Temperatur ab: In kälterer Flüssigkeit löst sich mehr Gas. dekostop.ch überträgt das direkt auf den Taucher und schreibt, in kaltem Wasser löse sich mehr Stickstoff im Körper als in warmem.

Ich bin hier unsicher, was die Übertragung angeht: Der Körper hält seine Kerntemperatur weitgehend, und in der Kälte verengen sich die peripheren Gefäße, was die Durchblutung und damit die Gasaufnahme eher senkt. Wie sich beides in der Summe auswirkt, kann ich anhand der hier verwendeten Quellen nicht belegen. Unstrittig ist nur die physikalische Aussage über die Flüssigkeit. Dass Kälte insgesamt ein Risikofaktor ist, steht auf einem anderen Blatt und ist gut belegt — nur eben nicht allein über Henry.

Was das in der Praxis heißt

Drei Dinge folgen unmittelbar aus dem Gesetz, und sie sind der Grund, warum es in jedem Grundkurs steht. Erstens: Aufnahme und Abgabe brauchen Zeit, deshalb gibt es Grundzeiten und Oberflächenpausen. Zweitens: Der Aufstieg ist der gefährliche Teil des Tauchgangs, nicht die Tiefe. Drittens: Nitrox verschiebt nichts an Henry, sondern nur den Stickstoffanteil, aus dem der Partialdruck entsteht — der Mechanismus bleibt derselbe.

Als Tauchlehrer benutze ich die Sprudelflasche weiter, weil sie sofort verstanden wird. Ich sage aber immer den Satz dazu, der sie einordnet: Der Unterschied zwischen der Flasche und dem Taucher ist die Zeit — und die ganze Dekompressionstheorie handelt von diesem Unterschied.

Was hat das Gesetz von Henry mit dem Gesetz von Dalton zu tun?
Sie greifen ineinander. Dalton sagt, wie sich der Gesamtdruck eines Gasgemischs auf die einzelnen Anteile verteilt — daraus ergibt sich der Partialdruck des Stickstoffs in der jeweiligen Tiefe. Henry sagt, wie viel von diesem Anteil sich dann in der Flüssigkeit löst. Ohne Dalton kennt man den Partialdruck nicht, ohne Henry weiß man nicht, was er im Körper anrichtet.
Gilt Henry auch für Sauerstoff?
Physikalisch ja, für jedes Gas. Für die Dekompression spielt Sauerstoff aber kaum eine Rolle, weil er im Körper verstoffwechselt wird und nicht als gelöstes Gas liegen bleibt. Deshalb rechnen die Dekompressionsmodelle mit den Inertgasen Stickstoff und Helium. Sauerstoff hat seine eigenen Grenzen, die über den Partialdruck laufen und nichts mit Blasenbildung zu tun haben.
Warum bekommt man nicht bei jedem Tauchgang Blasen zu spüren?
Weil Blasen und Krankheit nicht dasselbe sind. Die Tauchersprechstunde weist darauf hin, dass venöse Blasen schon bei Tauchgängen ab vier Metern nachgewiesen wurden. Der Körper filtert kleine venöse Blasen in der Lunge ab, ohne dass etwas passiert. Symptome entstehen, wenn zu viele Blasen entstehen, wenn sie zu groß werden oder wenn sie an die falsche Stelle geraten.

Quellen