L'uso dell'aria compressa come gas respiratorio è ragionevolmente indicato sino alla profondità di 50 metri, come richiamato negli standard lavorativi e militari (salvo impieghi eccezionali per i secondi), le didattiche ricreative ne pongono il limite ai 40 metri.

Tale limitazione dipende ovviamente dalla composizione della stessa miscela e quindi dal comportamento che i gas componenti hanno se respirati a pressioni parziali superiori a quelle che si hanno sul livello del mare.

Schematizzando abbiamo 21% di ossigeno e 79% di azoto nella miscela aria (trascuriamo per comodità i gas rari). Sebbene a pressione atmosferica l'aria sia la miscela che respiriamo normalmente, essa ha sull'organismo umano degli effetti indesiderati quando respirata a pressioni più elevate. Infatti i maggiori componenti della miscela aria, azoto e ossigeno, hanno caratteristiche particolari.
· azoto: tale gas ha un potere narcotico che cresce con l'aumentare della pressione parziale alla quale viene respirato; inoltre l'azoto non viene metabolizzato e si discioglie nei tessuti secondo la legge di Henry (con i relativi problemi decompressivi)
· ossigeno: tale gas viene metabolizzato dall'organismo e pertanto non crea problemi di rilascio dai tessuti, ma ha la caratteristica di diventare tossico per l'organismo se respirato a profondità (pressioni parziali) elevate
Non abbiamo volutamente indicato un valore fisso per le pressioni parziali poiché tale limite dipende dal personale grado di tolleranza e dal limite minimo di sicurezza che vogliamo rispettare. Molto indicativamente ci riferiamo a 40 metri di profondità per l'azoto e a 1,6 ata per l'ossigeno (circa 66 metri di profondità).
Per queste ragioni, si assume come limite per le immersioni ad aria la profondità di 50 metri. Questa è infatti la quota che consente al subacqueo una piena operatività.
Fatte queste considerazioni, è ovvio che il controllo dell'immersione da parte del subacqueo, diventa sempre minore al crescere della profondità per via del potere narcotico dell'azoto. La narcosi da azoto può essere controllata in misura più o meno ampia dal subacqueo in relazione al suo stato di allenamento o assuefazione, ma non eliminata. La narcosi è un fenomeno che si manifesta gradualmente e consente pertanto l'adozione delle opportune azioni correttive (ridurre la profondità). Al contrario la tossicità da ossigeno si manifesta senza preavvisi e senza gradualità e perciò non consente azioni correttive. Il problema più grave nell'immersione con ARA ad elevata profondità è rappresentato dalla tossicità da ossigeno.
Per sopperire alle crescenti necessità esplorative dei subacquei, sono state introdotte in ambito sportivo, nuove miscele respiratorie spesso derivate da impieghi professionali o militari. Ci riferiamo alle miscele trimix e nitrox.

L'esigenza di aumentare le profondità operative viene soddisfatta dalla introduzione delle MISCELE TRIMIX (elio, ossigeno, azoto). In particolare l'effetto narcotizzante dell'azoto viene ridotto sostituendo in parte il diluente azoto con il diluente elio. Il fattore di tossicità dell'ossigeno viene ridotto impoverendo la miscela di ossigeno. Il mix che ne deriva (notiamo che la miscela non è fissa nelle quantità, ma adattata per una determinata profondità) può essere utilizzato come miscela di fondo ma non come unica miscela respiratoria: occorrerà un'ulteriore gas di viaggio (e spesso anche un gas specifico per la gestione della decompressione). Questo complica la gestione pratica dell'immersione. Inoltre la miscela trimix è più costosa e meno facilmente reperibile. Per di più il gas elio disperde il calore più velocemente dell'azoto (problema della protezione termica) ed è anche più solubile a parità di pressione rispetto all'azoto (decompressione molto più delicata). Ne consegue che per gestire correttamente una immersione in trimix occorreranno: addestramento specifico, maggiori attrezzature spesso dedicate. Vi è da aggiungere che le immersioni in trimix sono proprie del settore lavorativo, ove vengono effettuate con diversa tecnica (immersione vincolata e non libera) per ridurre drasticamente gli eventuali rischi connessi. Di qui un potenziale maggiore rischio a cui ci si espone in tali immersioni: maggiore quota operativa, maggiore permanenza in acqua e maggiore complicazione nella gestione delle riserve di gas. L'immersione in trimix richiede inoltre tabelle dedicate ed estremamente meno flessibili rispetto alle immersioni in aria: esigenza di rispettare al millesimo tempo di fondo e profondità massima. Sappiamo bene che con l'aria, la programmazione dell'immersione (sempre necessaria), consente piccole deroghe grazie all'uso delle tabelle disponibili e grazie all'uso dei computer da immersione. Con le immersioni trimix invece la flessibilità non è consentita: affidabilità delle tabelle e delle procedure decompressive ancora da provare e gestione con computer da immersione ancora da provare. Esistono rispetto alle immersioni trimix varie e diverse scuole di pensiero e di conseguenza diverse procedure addestrative (nel settore sportivo). Chi scrive sottolinea che l'immersione ha uno scopo (che non è scendere più fondi per il puro piacere di farlo) e quindi va programmata in maniera rigorosa al fine di ridurre ad un livello accettabile il rischio connesso.

L'esigenza di aumentare la permanenza sul fondo o ridurre la decompressione senza incidere sul livello di sicurezza viene soddisfatta dalle MISCELE NITROX che altro non sono che miscele in cui la percentuale di ossigeno viene aumentata a spese dell'azoto. Risultato finale: minore effetto narcotico, minore tempo di decompressione, maggiore necessità di rispettare tassativamente i limiti di profondità max legati a tossicità dell'ossigeno legato alla percentuale presente nella miscela respirata. E' ovvio che migliorare certi parametri dell'immersione ha un costo implicito nella rigidità operativa della miscela nitrox. Possiamo avere varie miscele nitrox con pressione parziale di ossigeno fissata: dal 21% al 100%. Negli impieghi pratici le due miscele nitrox maggiormente diffuse nell'uso sportivo sono nitrox 32 (32% di O2) e nitrox 36 (36% di O2). Le altre combinazioni sono considerate nitrox tecnico. Anche l'uso di miscele nitrox richiede l'adozione di tecniche specifiche d'immersione e attrezzature dedicate (rischio di detonazione di O2 ad elevata pressione nel contatto con i grassi lubrificanti: occorre utilizzare lubrificanti ossigeno compatibili), oltre ad avere un maggior costo legato alla scarsa disponibilità di stazioni di ricarica. Inoltre non bisogna dimenticare che respirando ossigeno i problemi che ne derivano non sono solo legati alla profondità di utilizzo (pressione parziale crescente) ma anche al tempo di esposizione (leggasi il tempo durante il quale respiriamo miscele iperossigenate).