Stickstoff

Aufsteigende Luftblasen im Gegenlicht vor tiefblauem Wasser.
Illustration, mit Google Gemini erzeugt.

Stickstoff ist mit gut 78 Prozent der Hauptbestandteil der Atemluft und für den Taucher das wichtigste Inertgas: Der Körper verstoffwechselt ihn nicht, sondern löst ihn unter Druck im Gewebe und muss ihn beim Aufstieg wieder loswerden. Aus dieser einen Eigenschaft folgen Dekompression, Nullzeit und Tiefenrausch.

Wie viel Stickstoff die Luft enthält

Das Lehrbuch für Forschungstaucher von König und Lipp nennt für die atmosphärische Luft rund 78 Prozent Stickstoff, 21 Prozent Sauerstoff, etwa ein Prozent Edelgase und 0,03 Prozent Kohlendioxid; nach ISO 2533 genauer 78,084 Prozent Stickstoff und 20,9476 Prozent Sauerstoff.

Entscheidend ist aber nicht der Anteil, sondern der Partialdruck. Dieselbe Quelle definiert ihn als den „Anteil eines Gases i am Gesamtdruck eines Gasgemisches“ und rechnet ihn als Volumenanteil mal Gesamtdruck. An der Oberfläche ergibt das für Luft rund 0,8 bar Stickstoffpartialdruck — in zehn Metern das Doppelte, in vierzig Metern das Fünffache. Der Anteil bleibt gleich, die Wirkung nicht.

Warum er sich im Gewebe löst

Der Zusammenhang steht im Gesetz von Henry, das König und Lipp so wiedergeben: „Die in einer Flüssigkeit gelöste Menge eines Gases ist (im Gleichgewicht) seinem Partialdruck an der Flüssigkeitsoberfläche proportional.“ Wie viel sich löst, hängt daneben von der Einwirkzeit, der Temperatur, dem Löslichkeitskoeffizienten und der beteiligten Oberfläche ab.

Beim Gerätetauchen, so dieselbe Quelle, „löst sich Stickstoff aus der Atemluft im Blut bzw. im Gewebe des Körpers“ — und bei zu schneller Druckentlastung kann daraus eine Dekompressionskrankheit werden. Das ist der gesamte Grund, warum es Nullzeiten, Aufstiegsgeschwindigkeiten und Dekompressionsstopps gibt: Sie regeln nichts anderes als die Rückgabe dieses einen Gases.

Narkotische Wirkung

Unter Druck wirkt Stickstoff betäubend. Die CMAS beschreibt den Verlauf ohne Schwellenwert: „Narcosis is progressive from a depth of 35 to 60 m when diving with air, with no threshold effect, and systematic beyond 60 m.“ Der zugehörige Stickstoffpartialdruck liegt bei über 5,6 bar. Aus dieser Einschätzung leitet die CMAS ihre 60-Meter-Grenze für das Lufttauchen ab. Der Sache selbst sind die Einträge zum Tiefenrausch und zur Stickstoffnarkose gewidmet.

Bemerkenswert ist das „no threshold effect“: Es gibt keine Tiefe, unterhalb derer die Wirkung schlagartig einsetzt und oberhalb derer sie fehlt. Sie nimmt stetig zu, und wie stark sie sich am einzelnen Tag bemerkbar macht, schwankt.

Die Dichte kommt dazu

Ein zweiter Effekt hat nichts mit der Löslichkeit zu tun. Die CMAS verweist auf COMEX-Untersuchungen, wonach „the density of a gas should not exceed 9g/l (i.e. 60 m in air) on current dives“ — darüber sinkt die Arbeitsfähigkeit, und es tritt Atemnot auf. Weil Stickstoff den Löwenanteil der Luft stellt, ist er auch der Hauptträger dieser Dichte.

Was man dagegen tun kann

Den Stickstoffanteil zu senken, ist der eine Hebel: Genau das leistet Nitrox, indem es Stickstoff durch Sauerstoff ersetzt — mit längeren Nullzeiten, aber einer neuen Grenze durch die Sauerstofftoxizität. Für größere Tiefen ersetzt technisches Tauchen den Stickstoff teilweise durch Helium, das weder in vergleichbarem Maß narkotisch wirkt noch die Dichte so stark erhöht.

Was Nitrox nicht leistet: Ein geringerer Stickstoffanteil senkt die Sättigung, aber ob er den Tiefenrausch spürbar mindert, ist damit nicht gesagt — Sauerstoff wirkt selbst narkotisch. Und die verbreitete Aussage, Nitrox mache weniger müde, ist nicht belegt.

Quellen

Zur Quellenlage: Beide Fundstellen sind belastbar — ein Hochschullehrbuch und ein Verbandsfaktenblatt. Zur Frage, ob Nitrox den Tiefenrausch mindert oder die Ermüdung verringert, liegt in den hier aufgeführten Quellen keine Aussage vor; der abschließende Absatz stützt sich auf den Stand, wie er im Eintrag zu Nitrox belegt ist.

Warum ist Stickstoff ein Problem, Sauerstoff aber nicht?
Weil der Körper Sauerstoff verbraucht und Stickstoff nicht. Sauerstoff wird in den Zellen verstoffwechselt und reichert sich deshalb nicht in derselben Weise an; Stickstoff bleibt als Inertgas gelöst, bis der Druck sinkt. Problemlos ist Sauerstoff damit nicht — er hat eine eigene Obergrenze über den Partialdruck, nur eben aus einem anderen Grund.
Ab welcher Tiefe wirkt Stickstoff narkotisch?
Es gibt keine Schwelle. Die CMAS beschreibt die Wirkung beim Lufttauchen als fortschreitend von 35 bis 60 Metern, ausdrücklich „with no threshold effect“, und jenseits von 60 Metern als regelmäßig auftretend. Das heißt: Auch auf 30 Metern kann eine leichte Wirkung vorliegen, ohne dass sie auffällt — sie wächst stetig mit dem Partialdruck.
Bringt Nitrox weniger Stickstoff im Körper?
Ja, das ist genau sein Zweck. Wird ein Teil des Stickstoffs durch Sauerstoff ersetzt, sinkt bei gleicher Tiefe der Stickstoffpartialdruck, und der Körper nimmt entsprechend weniger auf — daher die längeren Nullzeiten. Dafür steigt der Sauerstoffpartialdruck, und damit tritt eine neue Tiefengrenze an die Stelle der alten.
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Der Tauchbuddy erzählt in der Reihe „Mein erster …“, wie sich die ersten Nacht-, Wrack- und Trockentauchgänge anfühlen, und stellt die Fragen, die man sich als Taucher im ersten Jahr stellt.