Die Gasdichte ist die Masse des Atemgases je Volumen. Sie steigt mit dem Umgebungsdruck und ist damit die Größe, die das Atmen in der Tiefe schwer macht. Anders als Sauerstofftoxizität und Narkose wird sie in der Sporttauchausbildung selten ausdrücklich benannt — obwohl sie beim Tieftauchen eine harte Grenze setzt, und zwar eine, die man selbst nicht kommen sieht.
Wie sie sich rechnet
Trockene Luft wiegt an der Oberfläche rund 1,293 Gramm je Liter; mit diesem Wert rechnet auch DAN. Die Dichte steigt proportional zum Absolutdruck: doppelter Druck, doppelte Dichte. Damit gilt näherungsweise
Dichte ≈ 1,293 g/l × Absolutdruck in bar.
Mit der vereinfachten Formel „Absolutdruck = 1 + Tiefe / 10“ ergibt das für Luft (⚠️ eigene Rechnung, keine Verbandsangabe):
- 30 m → 4,0 bar → rund 5,2 g/l
- 40 m → 5,0 bar → rund 6,5 g/l
- 60 m → 7,0 bar → rund 9,1 g/l
Der Wert 1,293 g/l gilt für trockene Luft bei 0 °C. Wärmere Luft ist leichter, die Rechnung liegt also auf der ungünstigeren Seite — das ist bei einer Obergrenze die richtige Richtung.
Was CMAS als Grenze nennt
Das CMAS-Fact-Sheet zur maximalen Tiefe ist eindeutig: „The density of a gas should not exceed 9 g/l (i.e. 60 m in air).“ Begründet wird das mit dem Atemwiderstand, der mit der Dichte steigt, der sinkenden Leistungsfähigkeit und der drohenden Kurzatmigkeit. Als Fundstelle nennt CMAS Gardette und Plutarque, Comex 50 ans de recherches et d’innovations, CACX 2012, S. 104.
Meine Rechnung oben kommt für 9 g/l auf 59,6 Meter; CMAS rundet auf 60. Die beiden Zahlen passen also zusammen.
Die Forschung nennt einen deutlich niedrigeren Wert
Und hier wird es interessant. DAN berichtet aus der Arbeit von Anthony und Mitchell, „Respiratory Physiology of Rebreather Diving“ (2016), zwei ganz andere Zahlen:
- 5,2 g/l als ideales Maximum
- 6,2 g/l als hartes Maximum
Bei etwa 6,0 g/l zeige sich „a sharp increase in the risk of dive failure“. Die Fachzeitschrift InDEPTH gibt dieselben Werte wieder und ordnet sie Lufttiefen von 102 fsw (31 msw) und 128 fsw (39 msw) zu — meine eigene Rechnung landet bei rund 30 beziehungsweise 38 Metern; die Abweichung stammt aus der Umrechnung von Salzwasserfuß.
Die eindrücklichste Angabe steht bei DAN: Bei 6,8 ATA — das entspricht 8,79 g/l — kam es in Versuchen zu CO₂-Vergiftungen, ohne dass die Betroffenen es selbst bemerkten; Taucher mussten aus der Druckkammer gerettet werden (Warkander und Mitarbeiter). Genau das macht die Gasdichte gefährlicher als die Narkose: Sie meldet sich nicht.
Den Widerspruch nicht glätten
9 g/l gegen 6,2 g/l — das sind rund 20 Meter Unterschied bei Luft. Ein Teil der Differenz erklärt sich aus der Herkunft: CMAS formuliert eine Verbandsgrenze im Zusammenhang mit der Lufttiefe, Anthony und Mitchell untersuchten Kreislauf- und Freistromtauchgänge, bei denen die Atemarbeit ohnehin höher liegt. Aufgehoben ist der Widerspruch damit nicht.
Nach dem Maßstab, den ich hier anlege, bleibt jeder Wert seinem Urheber zugeordnet — und bei einer Sicherheitsobergrenze nimmt man den kleineren. Wer sich an 6,2 g/l hält, taucht Luft nicht wesentlich tiefer als etwa 37 Meter (abgerundet, wie es bei Obergrenzen üblich ist).
Warum dichtes Gas überhaupt schadet
Zwei Wirkungen greifen ineinander. Erstens steigt die Atemarbeit: Dichteres Gas strömt träger durch Atemwege, Atemregler und Lungenautomat. Zweitens — und das ist der gefährlichere Teil — verringert dichteres Gas laut DAN den Druckgradienten zwischen eingeatmetem und arteriellem CO₂ und damit „the ability of the body to eliminate CO₂“. Es sammelt sich also Kohlendioxid an: Hyperkapnie.
Das erklärt auch, warum sich das Problem nicht wegatmen lässt: Wer schneller atmet, bewegt vor allem den Totraum und erhöht die Atemarbeit weiter. Hilfreich ist das Gegenteil — langsam, tief, und keine Anstrengung in der Tiefe.
Der einzige wirksame Hebel ist Helium
Nitrox hilft hier nicht. Sauerstoff ist mit 32 g/mol schwerer als Stickstoff mit 28 g/mol, ein sauerstoffreicheres Gemisch ist also dichter als Luft. Es senkt die Stickstoffbelastung und verschiebt die maximale Einsatztiefe nach oben, an der Dichte ändert es nichts zum Guten.
Helium wiegt 4 g/mol. Es ist das einzige gebräuchliche Atemgasbestandteil, der die Dichte spürbar senkt — und der Grund, warum Trimix jenseits der Lufttiefen nicht nur wegen der Narkosetiefe gefahren wird, sondern auch wegen der Atembarkeit.
Was ich davon im Kurs weitergebe
Wer auf Luft Richtung 40 Meter geht, liegt nach dem Forschungswert bereits jenseits des harten Maximums. Die „Aufregung“, die manche Taucher in der Tiefe an sich beobachten — Kurzatmigkeit, das Gefühl, nicht genug Luft zu bekommen, ein schneller steigendes Atemminutenvolumen — ist oft keine Nervensache, sondern Physik. Ein gut gewarteter Regler und ruhiges Atmen ändern die Dichte nicht, senken aber den CO₂-Anfall.
Was offen bleibt
Die vollständige Literaturangabe zu Anthony und Mitchell habe ich nicht bis zum Sammelband aufgelöst; belegt sind mir Titel und Jahr sowie die Grenzwerte aus zwei voneinander unabhängigen Sekundärquellen. Ob SSI oder CMAS einen Dichtegrenzwert in ihre deutschsprachigen Kursunterlagen aufgenommen haben, weiß ich nicht. Ebenso ungeprüft ist die verbreitete Aussage, ein erhöhter CO₂-Partialdruck verstärke Narkosewirkung und Sauerstofftoxizität — ich führe sie deshalb hier nicht als Tatsache.
Häufige Fragen
Quellen
- CMAS Fact Sheet: Max Depth — „The density of a gas should not exceed 9 g/l (i.e. 60 m in air)“, Begründung über Atemwiderstand und Leistungsfähigkeit, Fundstelle Gardette/Plutarque 2012
- DAN, Alert Diver: Performance Under Pressure — Luftdichte 1,293 g/l, ideales Maximum 5,2 g/l und hartes Maximum 6,2 g/l nach Anthony und Mitchell, starker Anstieg des Risikos ab 6,0 g/l, CO₂-Vergiftungen bei 6,8 ATA, Zusammenhang von Dichte, Atemarbeit und CO₂-Abgabe
- InDEPTH: Density Discords — Understanding and Applying Gas Density Research — dieselben Grenzwerte mit Tiefenzuordnung (102 fsw / 31 msw und 128 fsw / 39 msw), Dichtewerte für Nitrox- und Trimix-Gemische