Pourquoi nos poissons rouges ne supportent-ils pas les températures caniculaires de l'été ?
Pourquoi les plongeurs doivent-ils parfois respecter des "paliers de décompression" ?

La Loi de Henry, formulée en 1803 par William Henry, énonce :

A température constante et à saturation, la quantité de gaz dissous dans un liquide est proportionnelle à la pression partielle qu'exerce ce gaz sur le liquide.

La concentration maximale d'un gaz en solution, en équilibre avec une atmosphère contenant ce gaz, est proportionnelle à la pression partielle de ce gaz en ce point.

C’est-à-dire que si l'on est par exemple en un point où la pression est le double de la pression atmosphérique (c'est le cas dans l'eau à 10,3 m de profondeur), chaque gaz de l'air pourra se dissoudre 2 fois mieux qu'en surface. Ceci explique le problème des plongeurs : en profondeur, l'azote de l'air (que le plongeur stocke puisque les cellules ne consomment que l'oxygène) a tendance à se dissoudre dans le sang du plongeur. Si celui-ci remonte trop vite, l'azote dissous va avoir tendance à se dilater rapidement dans l'organisme, ce qui peut créer des bulles dans les vaisseaux sanguins et une mort par embolie gazeuse.

Cette loi établit à la base une relation entre la pression partielle p_i d'un corps pur gazeux et sa fraction molaire x_i^L dans un solvant sous la forme

p_i = K_i . x_i^L

où K_i est une constante de la loi de Henry du gaz spécifique i considéré.

Autrement dit, cette loi mesure la solubilité d'un gaz dans un solvant liquide avec lequel ce gaz est en contact.
La loi de Henry peut alors se mettre sous la forme : Cs = P/H

où Cs représente la concentration maximale (dite « à saturation »), P la pression partielle du gaz dans l'atmosphère, et H la « constante de Henry » qui dépend de la nature du gaz, de la température, et du liquide ( ex: pour l'eau de mer, H est 20% inférieur à sa valeur pour l'eau douce, en raison de la compétition entre gaz dissous et sels dissous) A titre d'exemple, pour l'oxygène, Cs = 10 mg/L à 12 °C, et 14 mg/L à 0°C à pression atmosphérique normale, dans l'eau douce.

Remarque : ne pas confondre la loi de Henry avec la loi de Raoult
La loi de Raoult établit un lien entre la pression partielle d'un corps pur gazeux en équilibre avec une solution qui contient également ce corps pur à l'état liquide dans une proportion importante. Dans la loi de Raoult, il n'y a pas de solvant à proprement parlé : les deux corps purs du mélange sont dans des proportions de même ordre de grandeur.

Revenons à nos histoires de poissons : grâce à leurs branchies, dont le rôle est de récupérer le dioxygène présent dans l'eau et nécessare à leur respiration, les poissons ont besoin de trouver ce gaz dissous dans l'eau dans laquelle ils évoluent. Seul petit problème : comme l'implique la loi de Henry, la teneur de l'eau en dioxygène dépend de la température de l'eau !

Les besoins en oxygène sont variables d’une espèce de poisson à une autre. Ainsi, la carpe supporte des eaux très pauvres en oxygène (jusqu’à 3ml d’O₂ dissous par litre d’eau), alors que la truite commence sérieusement à souffrir lorsque la concentration en oxygène de l’eau passe en dessous de 6ml.L^-1. La solubilité de l’oxygène dans l’eau est inversement proportionnelle à la température : dans une eau douce à 0°C, la concentration d’O₂ atteint 10 ml. L^-1 mais elle chute à 5,6ml.L^-1 pour une eau à 30°C. Ceci explique que les truites fréquentent les eaux fraîches de la partie supérieure des rivières et des lacs d’altitude tandis que les carpes se rencontrent plutôt en plaine dans la partie inférieure des rivières, les lacs et les étangs et même de petites mares où l’eau est surchauffée en été. Pourquoi ne rencontre t-on pas de carpes en altitude ? La carpe peut supporter des températures très basses (jusqu’à 0°C) mais à besoin d’une eau suffisamment chaude pour se reproduire (18-20°c pendant plusieurs jours, conditions qui sont rarement atteintes en altitude).

L’ADD (accident de décompression) survient lorsque le plongeur en eaux profondes ne respecte pas des temps d’attente (ou paliers de décompression) suffisants.

L'azote représente 80% de l'air. Bien qu'il ne soit pas utilisé, il est présent dans tout le corps sous forme dissoute. L'oxygène est consommé par le corps qui produit en retour du gaz carbonique évacué dans les poumons. Pour respirer sans effort sous l'eau, on utilise un détendeur qui fournit de l'air à la pression ambiante.

Les poumons des plongeurs qui viennent d'arriver à une profondeur de 20 m contiennent 3 fois plus d'azote que l'air du niveau de la mer car la pression à cette profondeur est le triple de la pression atmosphérique. Une certaine quantité d'azote de l'air des poumons va se dissoudre dans le sang. Le sang va apporter cet azote dissout supplémentaire jusque dans les moindres recoins du corps. Si on reste longtemps au fond, ou si on continue à descendre, ce phénomène se poursuit jusqu'à l'équilibre des quantités d'azote entre le corps et l'air des poumons. On appelle cet équilibre la "saturation".

Si les plongeurs remontent vers la surface, la pression à laquelle ils se trouvent diminue. L'azote dissout dans le corps va être soumis à la même pression. On observera un déséquilibre entre la quantité d'azote souhaitable dans le corps (compte tenu de la pression) et la quantité réelle à la suite de la plongée. L'azote ne peut sortir du corps que par les poumons (par où il est entré). Si on remonte trop vite, l'azote n'a pas le temps de se laisser acheminer par le sang vers les poumons, il se forme alors des bulles d'azote dans les tissus du corps ! Ceci peut avoir des conséquences extrêmement graves et il faut l'éviter à tout prix.

La procédure de remontée impose tout d'abord une vitesse maximum : 15 m par minute. C'est à peu près la vitesse des toutes petites bulles qui environnent le plongeur. Si on a accumulé beaucoup d'azote pendant la plongée, il faudra marquer une ou plusieurs pauses pendant la remontée : on reste un certain temps à la même profondeur. La détermination du nombre de paliers de décompression, de leur profondeur et de leur durée se fait à partir de tables déjà calculées. L'emploi de ces tables est enseigné dans tous les clubs de plongée.

Quelques exemples avec les tables MN 90 (Marine Nationale 1990) :

• Si on plonge à 28 m de profondeur pendant 30 minutes, les tables indiquent un palier de 6 minutes à 3 m en fin de plongée. Ce type de plongée est très classique en plongée de loisir.
• Imaginons maintenant des plongeurs ayant passé une heure à une profondeur de 35m. Les tables indiquent un premier palier de 22 minutes à 6 m de la surface, puis un palier de 50 minutes à 3 m ! Ces plongeurs doivent avoir prévu à l'avance leur plongée de façon à conserver de l'air pour exécuter les paliers avec une bonne marge de sécurité.
• Un dernier exemple : pour une plongée de 30 minutes à une profondeur de 20m il n'est pas nécessaire de faire de palier de décompression. On veillera toutefois à ne pas dépasser la vitesse maximum de remontée : 15 m par minute. Il est d'usage de toujours effectuer en fin de plongée un palier de 3 minutes à 3 m de profondeur. C'est le "palier de principe".