Sättigung

Taucher schwebt regungslos ueber einer weiten Sandebene, eine feine Blasenkette steigt auf.
Illustration, mit Google Gemini erzeugt.

Sättigung bezeichnet die Aufnahme von Inertgas — beim Sporttauchen im Wesentlichen Stickstoff — aus dem Atemgas in Blut und Gewebe. Sie läuft, solange der Inertgaspartialdruck im Atemgas höher ist als im Gewebe, und sie ist der Vorgang, den jedes Dekompressionsmodell nachbildet. Ohne Sättigung gäbe es weder Nullzeit noch Dekompressionsstopp.

Was dabei geschieht

Die Grundlage ist das Gesetz von Henry: Wie viel Gas sich in einer Flüssigkeit löst, hängt vom Partialdruck dieses Gases über der Flüssigkeit ab. Unter Wasser steigt der Absolutdruck und mit ihm der Partialdruck des Stickstoffs im Atemgas — obwohl der Anteil von 79 Prozent unverändert bleibt.

Eine Zahl macht das greifbar. An der Oberfläche atmet man Stickstoff mit rund 0,79 bar. Auf 30 Metern herrschen 4 bar Absolutdruck, der Stickstoffpartialdruck liegt dort bei 0,79 × 4 = 3,16 bar. Zwischen Atemgas und Gewebe klafft also zu Beginn ein Gefälle von rund 2,4 bar — und genau dieses Gefälle treibt den Stickstoff ins Gewebe hinein, bis der Unterschied ausgeglichen ist.

Der Gradient treibt, die Durchblutung bestimmt das Tempo

Wie schnell ein Gewebe sättigt, hängt nicht allein am Druckunterschied. Die Praktikerseite dekostop.ch formuliert es präzise: „Der Druckgradient ist die treibende Kraft für den Austausch inerter Gase zwischen arteriellem Blut und Geweben, während Ausmass und Geschwindigkeit der (Ent-)Sättigung durch die Perfusion kontrolliert wird.“ Perfusion meint die Durchblutung. Gut durchblutetes Gewebe kommt schnell mit, schlecht durchblutetes langsam — und das ist der Grund, warum ein Modell nicht mit einem einzigen Wert auskommt.

Halbwertszeiten und die 98,4 Prozent

Die Sättigung verläuft nicht linear, sondern exponentiell. Die Halbwertszeit eines Kompartiments gibt an, nach welcher Zeit die Hälfte des noch offenen Druckunterschieds abgebaut ist. Daraus ergibt sich eine feste Leiter:

nach… Halbwertszeiten gesättigt zu
1 50 %
2 75 %
3 87,5 %
4 93,75 %
5 96,9 %
6 98,4 % — gilt als vollständig

Rechnerisch wäre ein Gewebe nie ganz gesättigt, weil sich die Kurve dem Endwert nur annähert. In der Praxis rechnet man nach sechs Halbwertszeiten mit vollständiger Sättigung. Im Modell ZH-L16 von Bühlmann reichen die Halbwertszeiten für Stickstoff von rund 4 bis 635 Minuten. Das schnellste Kompartiment ist damit nach etwa 24 Minuten gesättigt, das langsamste erst nach ungefähr 64 Stunden — also weit jenseits jedes Sporttauchgangs.

Praktisch heißt das: Während eines normalen Tauchgangs füllen sich die schnellen Kompartimente vollständig, die mittleren teilweise, die langsamen kaum. Welches davon am Ende die Nullzeit begrenzt, wechselt mit dem Profil — bei kurzen tiefen Tauchgängen ein schnelles, bei langen flachen ein mittleres.

⚠️ Kompartimente sind Rechengrößen, keine Organe

Man liest immer wieder, die 16 Kompartimente stünden für Muskel, Fett, Nervengewebe und so weiter. Das ist falsch und führt in die Irre. Es handelt sich um modellhafte Kompartimente, die physiologische Vorgänge nachbilden, ohne bestimmten Geweben zu entsprechen. Wer sie für Organe hält, sucht später nach körperlichen Erklärungen für Modelleigenschaften, die es nicht gibt. Mehr dazu im Eintrag Kompartiment.

Was Sättigung nicht ist

  • Nicht Übersättigung. Gesättigt heißt im Gleichgewicht mit der Umgebung. Übersättigung ist der Zustand danach: Der Umgebungsdruck ist gefallen, das Gas steckt noch im Gewebe. Erst daraus entsteht das Blasenrisiko.
  • Nicht Entsättigung. Der Vorgang läuft in die Gegenrichtung — nach demselben Gefälleprinzip, aber unter der Bedingung, dass der Druck kontrolliert abgebaut wird. Das ist der Gegenstand der Dekompression.
  • Kein Sättigungstauchgang. Vom Sättigungstauchen spricht man erst, wenn alle Kompartimente vollständig gesättigt sind und die Dekompressionszeit deshalb nicht mehr von der Aufenthaltsdauer abhängt. Das ist Berufstaucherei, kein Sporttauchen.

Was ein Taucher daraus mitnimmt

Als Tauchlehrer erkläre ich es meist an drei Punkten. Erstens zählen Tiefe und Zeit zusammen, nicht getrennt — die Tiefe setzt den Gradienten, die Zeit lässt ihn wirken. Zweitens beginnt der Vorgang bereits beim Abtauchen und nicht erst am Grund. Drittens bringt man aus jedem Tauchgang eine Restmenge Stickstoff mit; die Oberflächenpause ist nichts anderes als Entsättigungszeit, und wer sie kürzt, beginnt den nächsten Tauchgang mit einem höheren Ausgangswert. Deshalb ist der zweite Tauchgang des Tages der, bei dem die Zahlen auf dem Computer schneller laufen.

Wann ist ein Gewebe vollständig gesättigt?
Rechnerisch nie — die Exponentialkurve erreicht ihren Endwert erst im Unendlichen. In der Praxis rechnet man nach sechs Halbwertszeiten mit 98,4 Prozent und damit mit vollständiger Sättigung. Für das schnellste Kompartiment des ZH-L16 mit 4 Minuten Halbwertszeit sind das rund 24 Minuten, für das langsamste mit 635 Minuten etwa 64 Stunden.
Sättige ich mich beim Tauchen mit Nitrox weniger auf?
Ja — aber nur, was den Stickstoff angeht, und nur, weil sein Anteil im Gemisch kleiner ist. Der Gradient hängt am Stickstoffpartialdruck, und der fällt bei gleicher Tiefe geringer aus. Genau das drückt die äquivalente Lufttiefe aus. Dafür tritt mit dem Sauerstoff eine andere Grenze hinzu — siehe maximale Einsatztiefe.
Warum sättigen sich verschiedene Gewebe unterschiedlich schnell?
Weil die Durchblutung darüber entscheidet, wie schnell Blut das Gas antransportiert. Der Druckunterschied ist die treibende Kraft, die Perfusion bestimmt das Tempo. Im Modell wird diese Bandbreite durch Kompartimente mit unterschiedlichen Halbwertszeiten abgebildet — nicht durch echte Organe.

Quellen