Mélanges de Gaz
A) Les mélanges de gaz
Il existe plusieurs moyens de contrer ces risques, le premier étant de modifier la composition du contenu des bouteilles de plongée. En effet, pour des raisons physiologiques, plonger à l’air est interdit au-delà de 60 mètres de profondeur (le maximum, certaines limites peuvent être en dessous de ce nombre). Au-delà de cette limite devront être utilisés des mélanges de gaz spécialement étudiés à cet effet. A) Le Nitrox Le mélange le plus courant dans le domaine de la plongée est le « Nitrox » (contraction du mot ‘Nitrogen’ pour azote, et oxygène) qui désigne toute association de dioxygène et de diazote dans laquelle la proportion d’O2 est supérieure à 21% : on parle d’air suroxygéné. Le choix le plus fréquent est le Nitrox 40/60 (40% O2, 60% N2). Comme la proportion de diazote dans le sang est fortement réduite dans ce cas, cela permet des plongées de plus longue durée puisque moins de N2 se dissout à l’intérieur des tissus. Le sportif a alors moins de chance de se retrouver en état de sursaturation critique. Le risque d’accident de décompression en est donc fortement diminué. Toutefois, les effets de la narcose n’en sont pas pour autant dissipés comme l’O2 a des pouvoirs narcotiques similaires à ceux de l’N2.
Cependant, le «Nitrox » apporte également certaines limites. En effet, même si le dioxygène est une molécule nécessaire au bon fonctionnement de l’organisme, il a un seuil de toxicité à ne pas dépasser.
Il existe plusieurs moyens de contrer ces risques, le premier étant de modifier la composition du contenu des bouteilles de plongée. En effet, pour des raisons physiologiques, plonger à l’air est interdit au-delà de 60 mètres de profondeur (le maximum, certaines limites peuvent être en dessous de ce nombre). Au-delà de cette limite devront être utilisés des mélanges de gaz spécialement étudiés à cet effet. A) Le Nitrox Le mélange le plus courant dans le domaine de la plongée est le « Nitrox » (contraction du mot ‘Nitrogen’ pour azote, et oxygène) qui désigne toute association de dioxygène et de diazote dans laquelle la proportion d’O2 est supérieure à 21% : on parle d’air suroxygéné. Le choix le plus fréquent est le Nitrox 40/60 (40% O2, 60% N2). Comme la proportion de diazote dans le sang est fortement réduite dans ce cas, cela permet des plongées de plus longue durée puisque moins de N2 se dissout à l’intérieur des tissus. Le sportif a alors moins de chance de se retrouver en état de sursaturation critique. Le risque d’accident de décompression en est donc fortement diminué. Toutefois, les effets de la narcose n’en sont pas pour autant dissipés comme l’O2 a des pouvoirs narcotiques similaires à ceux de l’N2.
Cependant, le «Nitrox » apporte également certaines limites. En effet, même si le dioxygène est une molécule nécessaire au bon fonctionnement de l’organisme, il a un seuil de toxicité à ne pas dépasser.
“Une intoxication à l’oxygène peut entraîner des convulsions ce qui peut entraîner une noyade” - M. Gardette
En France, il est admis que la pression partielle à laquelle l’O2 devient nocif sur une courte durée est de 1,6 bar ce qui explique la réglementation imposée par le Code du Sport Français. Il est toutefois recommandé de ne pas dépasser une PPO2 de 1,4 bar. De plus, l’organisme ne peut être exposé à une pression partielle supérieure à 0,5 bar pendant une durée de plus de 2 heures. Lorsque l’un de ces seuils est dépassé, viennent s’accumuler des « radicaux libres » d’O2 (l’anion superoxyde) qui réagissent chimiquement avec les membranes et les organites des cellules (notamment les mitochondries). Il s’ensuit alors deux effets différents : le premier, l’effet Lorrain Smith présente des inflammations (brûlures) pulmonaires, le second est l’effet Paul Bert qui provoque des effets neurologiques similaires à une crise d’épilepsie (convulsions, évanouissements etc.). Lorsque l’un de ces effets se manifeste, on parle d’hyperoxie.
On a un mélange de nitrox de composition : 40 % O2, 60 % N2
On calcule la profondeur à laquelle PpO2 = 1,6 bars.
1,6 = 0,4 x Pabs
Pabs = 1,6 / 0,4 = 4 bars
En se référant à la courbe des pressions absolues, on observe que la profondeur correspondant à une pression absolue de 4 bars est de 30 mètres.
Au nitrox 40/60, une profondeur de 30 mètres sera donc la limite à ne pas dépasser. On peut la repousser en réduisant la proportion de dioxygène à l’intérieur de la bouteille. Cependant, les avantages apportés alors par l’usage d’un nitrox à fort pourcentage d’O2 en seraient significativement réduits.
B) Le Trimix
Tout mélange gazeux désigné par le nom de « Trimix » contient du dioxygène, du diazote et de l’hélium. En effet, l’hélium présente plusieurs avantages considérables lors d’une plongée.
Le premier avantage lié à l’utilisation d’hélium est le fait de pouvoir réduire considérablement la proportion de diazote et de dioxygène par rapport à celle dans l’air. Ainsi, le facteur de toxicité du dioxygène peut être contrecarré lors de plongées à haute profondeur. De plus le taux de dissolution du diazote dans les tissus est réduit ce qui limite le risque de l’accident de décompression. Aussi, contrairement au diazote et au dioxygène, l’hélium est très peu narcotique et donc, permet de repousser la profondeur à laquelle la narcose se déclenche (profondeur à laquelle la PpN2 devient supérieure à 3,2 bar).
Le second avantage est sa faible masse volumique (environ de 0,169 kg/m3 à pression atmosphérique contre 1,185 kg/m3 pour le diazote) permet de réduire le poids exercé par le volume de gaz contenu à l’intérieur des poumons du plongeur. Ce poids augmente avec la profondeur (car la masse volumique d’un gaz augmente avec la pression) et donc, peut causer l’essoufflement du sportif. Fort heureusement, l’hélium ne présente aucun risque pour le plongeur avant 100 mètres : seul son coût constitue un désavantage.
On a un mélange de nitrox de composition : 40 % O2, 60 % N2
On calcule la profondeur à laquelle PpO2 = 1,6 bars.
1,6 = 0,4 x Pabs
Pabs = 1,6 / 0,4 = 4 bars
En se référant à la courbe des pressions absolues, on observe que la profondeur correspondant à une pression absolue de 4 bars est de 30 mètres.
Au nitrox 40/60, une profondeur de 30 mètres sera donc la limite à ne pas dépasser. On peut la repousser en réduisant la proportion de dioxygène à l’intérieur de la bouteille. Cependant, les avantages apportés alors par l’usage d’un nitrox à fort pourcentage d’O2 en seraient significativement réduits.
B) Le Trimix
Tout mélange gazeux désigné par le nom de « Trimix » contient du dioxygène, du diazote et de l’hélium. En effet, l’hélium présente plusieurs avantages considérables lors d’une plongée.
Le premier avantage lié à l’utilisation d’hélium est le fait de pouvoir réduire considérablement la proportion de diazote et de dioxygène par rapport à celle dans l’air. Ainsi, le facteur de toxicité du dioxygène peut être contrecarré lors de plongées à haute profondeur. De plus le taux de dissolution du diazote dans les tissus est réduit ce qui limite le risque de l’accident de décompression. Aussi, contrairement au diazote et au dioxygène, l’hélium est très peu narcotique et donc, permet de repousser la profondeur à laquelle la narcose se déclenche (profondeur à laquelle la PpN2 devient supérieure à 3,2 bar).
Le second avantage est sa faible masse volumique (environ de 0,169 kg/m3 à pression atmosphérique contre 1,185 kg/m3 pour le diazote) permet de réduire le poids exercé par le volume de gaz contenu à l’intérieur des poumons du plongeur. Ce poids augmente avec la profondeur (car la masse volumique d’un gaz augmente avec la pression) et donc, peut causer l’essoufflement du sportif. Fort heureusement, l’hélium ne présente aucun risque pour le plongeur avant 100 mètres : seul son coût constitue un désavantage.
"Le seul effet observable quand on introduit de l’hélium dans un mélange gazeux, c’est la voix qui est déformée, la ‘voix de canard’ " - M. Gardette
Il existe plusieurs formes de trimix utilisées à des fins différentes. Le Trimix « hyperoxique » contient un pourcentage de dioxygène supérieur à la proportion atmosphérique de 21%. Cela lui confère des propriétés très similaires à celles du nitrox, notamment les désavantages liés à la toxicité de l’O2. Il sera ainsi employé lors de plongées à faibles profondeurs. Cependant, ce mélange est très peu utilisé dans le domaine de la plongée car l’hélium est un gaz relativement cher qui n’offre que très peu d’avantage dans le Trimix hyperoxique.
Le Trimix « normoxique », contient un pourcentage de dioxygène très proche de 20%. Ce mélange a l’avantage considérable d’être respirable à la surface, à de faibles profondeurs, et à de hautes profondeurs (au-delà de 40 mètres). En effet, en se référant à la courbe des pressions partielles, on observe que la limite de 1,6 bar pour la PpO2 n’est atteinte qu’à une profondeur de 60 mètres (où Pabs = 7 bar), le maximum admis pour ce mélange. La composition, dans le cas du Normoxique, utilisée le plus communément est le Trimix 20/25 (20% O2 , 25% He, 55% N2).
Le dernier Trimix dit « hypoxique » à une teneur en O2 inférieure à 18%. Il est donc irrespirable en surface mais peut être utilisé à de hautes profondeurs : au-delà de 60 mètres. Le plongeur sera donc contraint à changer de bouteille sous la surface lors de sa descente et de sa remontée. Il existe d’autres combinaisons de gaz, notamment l’hydrox (hydrogène et dioxygène), très peu courantes car réservées aux plongées professionnelles. L’hydrox permet de lutter contre le syndrome nerveux des hautes pressions lors de plongées à plusieurs centaines de mètres de profondeur. Comme l’hélium, l’hydrogène est très peu narcotique et est extrêmement léger (2 fois moins que l’hélium) pour ne pas entraver la respiration du plongeur à haute profondeur. Cependant, il constitue un risque important car il est potentiellement explosif en présence d’oxygène ce qui explique l’expertise des personnes habilités à le manipuler.
Le Trimix « normoxique », contient un pourcentage de dioxygène très proche de 20%. Ce mélange a l’avantage considérable d’être respirable à la surface, à de faibles profondeurs, et à de hautes profondeurs (au-delà de 40 mètres). En effet, en se référant à la courbe des pressions partielles, on observe que la limite de 1,6 bar pour la PpO2 n’est atteinte qu’à une profondeur de 60 mètres (où Pabs = 7 bar), le maximum admis pour ce mélange. La composition, dans le cas du Normoxique, utilisée le plus communément est le Trimix 20/25 (20% O2 , 25% He, 55% N2).
Le dernier Trimix dit « hypoxique » à une teneur en O2 inférieure à 18%. Il est donc irrespirable en surface mais peut être utilisé à de hautes profondeurs : au-delà de 60 mètres. Le plongeur sera donc contraint à changer de bouteille sous la surface lors de sa descente et de sa remontée. Il existe d’autres combinaisons de gaz, notamment l’hydrox (hydrogène et dioxygène), très peu courantes car réservées aux plongées professionnelles. L’hydrox permet de lutter contre le syndrome nerveux des hautes pressions lors de plongées à plusieurs centaines de mètres de profondeur. Comme l’hélium, l’hydrogène est très peu narcotique et est extrêmement léger (2 fois moins que l’hélium) pour ne pas entraver la respiration du plongeur à haute profondeur. Cependant, il constitue un risque important car il est potentiellement explosif en présence d’oxygène ce qui explique l’expertise des personnes habilités à le manipuler.