Sauerstoffanalyse: Nitroxflasche richtig messen

Taucher misst den Sauerstoffanteil einer Nitrox-Flasche mit einem Analysator. — Der gemessene Sauerstoffwert bestimmt Computer-Einstellung und Tiefenplanung.

Die Sauerstoffanalyse ist die Messung des tatsächlichen Sauerstoffanteils in einer gefüllten Tauchflasche, unmittelbar bevor mit ihr getaucht wird. Sie steht am Anfang jeder Nitroxplanung, denn aus dem gemessenen Wert folgen die maximale Einsatztiefe und die Einstellung des Tauchcomputers. Der Aufdruck auf der Flasche ist eine Behauptung — die Messung ist die Tatsache.

Warum jeder seine eigene Flasche misst

Das NITROX-Manual von SubMarineConsulting formuliert es ohne Umschweife: „Jeder der mit NITROX (oder auch mit TRIMIX oder HELIOX etc.) taucht, muss seine persönlichen Flaschen einer Analyse unterziehen!“ Der Grund liegt darin, dass beide möglichen Abweichungen gefährlich sind, und zwar in entgegengesetzte Richtungen.

Ist zu viel Sauerstoff im Gemisch, liegt die tatsächliche maximale Einsatztiefe flacher als geplant — wer die geplante Tiefe fährt, überschreitet sie und setzt sich der Sauerstoffvergiftung aus. Ist zu wenig Sauerstoff drin, reicht die Spanne von der Hypoxie bis zu einem erhöhten Risiko der Dekompressionskrankheit, weil der Stickstoffanteil dann höher ist, als der Computer annimmt.

Beides lässt sich am Aufkleber nicht erkennen. Deshalb ist die Analyse keine Formalie, die der Füller erledigt, sondern eine Handlung des Tauchers, der das Gas anschließend atmet.

Wie das Messgerät arbeitet

Ein Sauerstoffanalysator ist im Kern ein Voltmeter mit einer galvanischen Messzelle. In der Zelle erzeugt eine chemische Reaktion eine Spannung; das Manual beschreibt für ein gängiges Gerät eine Goldkathode hinter einer Fluoropolymer-Membran und eine Bleianode in Kalilauge. Die Spannung liegt dort bei 8 bis 17 Millivolt bei 0,2 bar Sauerstoffpartialdruck und wird verstärkt und als Prozentwert angezeigt.

Der entscheidende Satz für die Praxis lautet: Die Spannung ist „proportional zum Sauerstoff-Partialdruck und nicht zum Volumenanteil in Prozent“. Daraus folgt unmittelbar, dass die Messung nur bei Umgebungsdruck vorgenommen werden darf, wenn auf 20,9 Prozent kalibriert wurde. Wer den Sensor unter Flaschendruck setzt, misst einen Partialdruck, den das Gerät in einen Prozentwert übersetzt, der nicht stimmt.

Weitere Grenzen der Zelle, die das Manual nennt: Sie arbeitet nur zwischen 0 und etwa 0,7 bar Sauerstoffpartialdruck linear, der Messbereich liegt bei 0 bis 40 Grad Celsius und höchstens 90 Prozent Luftfeuchte. Bei einer Durchflussrate von etwa 5 bis 10 Litern je Minute braucht das Gerät rund 15 Sekunden bis zum genauen Wert.

Kalibrieren und messen

Der Ablauf nach dem Manual ist kurz:

Kalibrieren. Sensor anschließen, Gerät einschalten, etwa eine Minute warten, dann den Justierregler so drehen, dass das Display einen bekannten Vorgabewert anzeigt — 20,95 beziehungsweise 21 bei Umgebungsluft oder 100 bei reinem Sauerstoff.
Messen. Das Flaschenventil ganz langsam öffnen und einen leichten Gasstrom erzeugen, den Sensor in diesen Strom halten und das Display beobachten. Keine Messung unter Druck.
Ablesen und eintragen. Erst wenn sich die Zahl stabilisiert hat, wird der Wert abgelesen und auf der Flasche sowie im Füll-Log vermerkt.

Bei mehreren unmittelbar aufeinanderfolgenden Messungen ist laut Manual kein Nachjustieren zwischen den einzelnen Flaschen nötig. Wer mehrere Flaschen im Kompressorraum prüft, soll für gute Durchlüftung sorgen — sonst misst man irgendwann die Raumluft mit.

Das Füll-Log

Der gemessene Wert gehört dokumentiert. In das Füll-Log werden nach dem Manual eingetragen: die Seriennummer der Flasche, der Flaschendruck, der Sauerstoffgehalt aus der persönlich durchgeführten Analyse — aus ihm wird die maximale Einsatztiefe berechnet — sowie Name und Brevetnummer des Tauchers. Das ausgefüllte und unterschriebene Log verbleibt beim Füller; bei der Rückgabe werden Druck und Sauerstoffgehalt erneut kontrolliert.

Diese Unterschrift ist der eigentliche Punkt. Mit ihr bestätigt nicht die Basis, was in der Flasche ist, sondern der Taucher, was er gemessen hat.

Was mit dem Wert geschieht

Der gemessene Wert — nicht der aufgedruckte — geht in zwei Rechnungen ein: in die maximale Einsatztiefe und, falls mit Tabelle geplant wird, in die äquivalente Lufttiefe. Bei der MOD wird nach unten abgerundet; sie ist eine Obergrenze, und Obergrenzen werden beim Tauchen nie zum eigenen Vorteil gerundet. Am Tauchcomputer wird anschließend derselbe gemessene Wert eingestellt.

Als Tauchlehrer achte ich auf zwei Dinge, die regelmäßig schiefgehen. Erstens: gemessen wird, was man selbst atmet, nicht die Flasche des Partners — auch wenn beide aus derselben Bank gefüllt wurden. Zweitens: Wer den Wert misst und dann am Computer die gerundete Wunschzahl einstellt, hat sich die Analyse gespart.

Der Sensor ist ein Verbrauchsteil

Die Chemikalien in der Zelle reagieren empfindlich auf Wasserdampf. Das Manual rät deshalb, den Sensor trocken zu halten und ihn nach der Analyse sofort wieder zu verpacken — und ausdrücklich davon ab, zur Probe hineinzuatmen: Ein paar solcher Aktionen, und die Zelle ist durch den Wasserdampf der Ausatemluft ruiniert.

Für Trimix reicht ein Sauerstoffanalysator nicht aus. Der Heliumanteil wird über ein anderes physikalisches Prinzip bestimmt, in der Regel über die Wärmeleitfähigkeit oder die Schallgeschwindigkeit im Gemisch; der Sauerstoff wird dabei weiterhin mit der galvanischen Zelle gemessen.

Warum darf man nicht unter Druck messen?

Weil die Messzelle den Sauerstoff-Partialdruck misst und nicht den Volumenanteil. Der angezeigte Prozentwert entsteht erst durch die Kalibrierung auf einen bekannten Gesamtdruck — bei 20,9 Prozent also auf den Umgebungsdruck. Steht der Sensor unter Flaschendruck, ist derselbe Volumenanteil mit einem vielfach höheren Partialdruck verbunden, und die Anzeige wird sinnlos hoch. Deshalb misst man in einem leichten, drucklosen Gasstrom.

Was mache ich, wenn der gemessene Wert vom Aufdruck abweicht?

Es gilt der gemessene Wert. Tiefenplanung, MOD und die Einstellung am Tauchcomputer richten sich nach ihm, nicht nach dem Aufkleber. Weicht er deutlich ab, gehört das mit der Füllstation geklärt, bevor die Flasche ins Wasser geht — und die Beschriftung auf der Flasche wird auf den gemessenen Wert gebracht. Im Zweifel wird die Messung wiederholt; das Manual rät dazu ausdrücklich, wenn Flaschen vertauscht oder nicht ordnungsgemäß beschriftet sein könnten.

Muss ich vor jeder einzelnen Flasche neu kalibrieren?

Bei unmittelbar aufeinanderfolgenden Messungen nicht — das Manual hält fest, dass zwischen ihnen kein Nachjustieren nötig ist. Kalibriert wird zu Beginn einer Messreihe und dann wieder, wenn zwischen den Messungen Zeit vergangen ist oder sich die Bedingungen geändert haben. Wichtiger als häufiges Nachjustieren ist, im Kompressorraum für Durchlüftung zu sorgen, damit die Umgebungsluft als Bezug überhaupt noch Umgebungsluft ist.

Quellen

SubMarineConsulting, NITROX Manual, Fassung 2022/2023 (PDF) — die Pflicht zur persönlichen Analyse, die beiden Gefahrenrichtungen bei falschem Gemisch, Aufbau und Funktionsweise der galvanischen Messzelle, die Proportionalität zum Partialdruck, Linearitätsbereich bis 0,7 bar, 0 bis 40 Grad Celsius und höchstens 90 Prozent Luftfeuchte, Durchfluss 5 bis 10 Liter je Minute und rund 15 Sekunden Ansprechzeit, Kalibrierung auf 20,95 oder 100, der Messablauf, die Inhalte des Füll-Logs und die Behandlung des Sensors.

Zur Quellenlage: Das NITROX-Manual ist ein Ausbildungsmanual aus der Praxis, keine Verbandsvorschrift und keine Norm; ein Verbandsstandard, der die persönliche Analyse ausdrücklich vorschreibt, liegt diesem Eintrag nicht zugrunde. Die Gerätedaten — Goldkathode, Fluoropolymer-Membran, Bleianode, 8 bis 17 Millivolt — beziehen sich dort auf ein bestimmtes älteres Messgerät und sind als Bauart-Beispiel zu lesen, nicht als allgemeine Kenngrößen. Das wiedergegebene Füll-Log stammt von einem einzelnen Tauchsportcenter; der Umfang solcher Formulare unterscheidet sich von Basis zu Basis. Zur Bestimmung des Heliumanteils nennt dieser Eintrag nur das Prinzip, keine Gerätekenngrößen.