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基础物理知识

分压的计算

分压是指混合气体中某种特定成分所提供的压力。计算公式如下（

代表压力）：

×特定成分的百分比

计算一个大气压下空气中的氮气分压

总压力（

1bar

个大气压），空气中氮气占

79%

，所以氮气的分压

计算如下

=1bar

79%=0.79bar

：要计算

米深海水中，

32%

高氧的氧气分压

海水每

米产生

1bar

压力，

米产生

2bar

，再加上水面上原有的

1bar

大气压，所以

米水深的总压力（

3bar.

此例中氧气的百分比为

32%

，所以氧气的分压

计算如下

=3bar

32%=0.96bar

气体的溶解

当气体与液体直接接触时，气体分子会进入液体分子的间隙中，这种现象称为溶解。当气体溶解进液体里时，我们是看不到气泡的。如下图：

混合气体与液体接触时，混合气体中某种特定成分溶解进液体的多少，由该特殊成分的分压来决定。

：一个大气压下，在空气中长时间放置一杯水，问水中能溶解多少氮气。

当刚刚把水放到一个大气压下的空气中时，水的表面接触空气。空气中氮分压为

0.79bar

，水中氮分压为

，水面上氮分压大于水中氮分压，氮气就会溶解进水里。经过足够长时间的溶解，水中的氮分压最终也会达到

0.79bar

。当水内外的氮分压相等时，水就不再吸收氮气。如下图：

：我们如果把例子

中长时间放置后的水，突然放到纯氧气中，会怎样

当刚刚把水放到纯氧中时，水的表面接触纯氧。纯氧中氮分压为

0bar

，水中氮分压为

0.79bar

，水面上氮分压小于水中氮分压，氮气从溶解状态释放出来。经过足够长时间，水中的氮分压最终也会达到

0bar

。如下图：

渗透作用

渗透作用指物质从高浓度的一侧向低浓度的一侧自由扩散，扩散的速度由两侧物质的分压差决定，分压的差越大，渗透越快。分压差越小，渗透越慢。

：组织中的氮气小泡渗透进入血管

：血管内的氮气小泡渗透进入肺泡。

首先我们要了解肺的构造。主气管向左右胸腔延伸时会多次分叉，像树枝一样越分枝杈越多，越分越细，每一个枝杈的末端都有一个肺泡。我们的肺就是由数以亿计的肺泡组成的。每一个肺泡周围都由毛细血管缠绕，我们就是靠着肺泡和毛细血管的气体交换来吸收氧气、排出二氧化碳的。下图为单个肺泡的放大图。

减压病原理

下潜时气体的吸收

当我们下潜时，随着深度的增加，我们周围环境的总压力（

）在不断地上升。根据公式：

×特定气体百分比

总压力（

）的上升会导致我们呼吸气体里各个成分的分压（

）上升，我们所呼吸的气体里主要有两种成分，氧气和氮气。总压力的上升会导致我们体外的氧分压和氮分压同时上升，体外的氧分压和氮分压将大于体内的。所以我们的身体就会开始吸收氧气和氮气，被吸收的氧气和氮气会以溶解状态存在于人体组织内。

上升时气体的排出

体内溶解的氧气，会被我们的细胞利用和消耗掉，所以不需要考虑氧气的排出。人体无法利用和消耗氮气。氮气从人体的排出分两步：

第一步：氮气从溶解状态析出

当我们上升时，随着深度的减小，我们周围环境的总压力（

）在不断地下降。根据公式：

×特定气体百分比

总压力（

）的下降会导致我们体外的氮分压下降，体外的氮分压会小于体内的氮分压。这时氮气就会从溶解状态释放出来。请注意，这里的释放出来（析出）指的是人体组织内的氮气从溶解状态变成氮气小气泡，人体组织和皮肤几乎不透气，所以形成的小气泡是无法直接透过组织和皮肤释放出来的，而是会稳定的存在于组织内，如下图：

这些小气泡的体积非常小，小到并不会对人体组织造成影响，对身体无害。我们称其为沉默的气泡（

Silentbubble

第二步：小气泡（

Silentbubble

）的循环外排

人体各个组织内都密布着血管网络。这些析出的氮气小气泡，会首先渗透进入血管，由血液循环将其运输到肺部。再由毛细血管渗透进入肺泡，后经呼吸排出体外。如下图：

得减压病的条件

第二步（小气泡的循环外排）主要依靠的是我们的血液循环和呼吸循环，也就是人的心肺功能。而人的心肺功能是有极限的，也就是说每个人体内小气泡的循环外排是有一定的速度上限的。

得减压病的条件如下：

第一步（氮气从溶解状态析出）速度

第二步（小气泡的循环外排）速度

以上条件会导致小气泡从组织析出过快，我们的循环系统外排速度跟不上。这样组织内的小气泡就会越来越多，越来越密集。密集的小气泡会汇聚合并成为更大的气泡，这些由小气泡合并成的大气泡就是减压病的罪魁祸首！它们会撑坏组织、造成血管阻塞等等严重的并发症。

避免减压病的条件

第二步（小气泡的循环外排）速度

第一步（氮气从溶解状态析出）速度

满足以上条件时，组织内析出的小气泡会及时的被循环系统排出体外，小气泡的数量和密度不会累计过高，也就不可能汇聚合并成为大气泡。没有了大气泡这个减压病的根源，自然不会得减压病了！

减压病的预防

根据以上所述，我们要满足以下条件就能预防减压病：

第二步（小气泡的循环外排）速度

第一步（组织内氮气从溶解状态析出）速度

所以我们要尽量的提高第二步（小气泡的循环外排）速度，并且降低第一步（组织内氮气从溶解状态析出）的速度。

降低第一步（组织内氮气从溶解状态析出）速度

参考最前面基础物理知识里《气体的溶解》可知。只有在体外的氮气分压小于体内的氮气分压时，体内的氮气才会析出并产生小气泡。而组织内溶解的氮气析出的速度跟身体内外氮气分压的差值有关，差值越大，析出越快，差值越小，析出越慢。

根据公式：

×特定成分的百分比

人体外氮气的分压（

）和人体外环境的总压力（

）成正比，所以当体外环境压力（

）缓慢下降时，体外的氮气分压（

）也会缓慢下降。而潜水时人周围环境的压力（

）是由水深决定的，我们上升的越慢，周围环境压力（

）降低的就越慢。总结如下：

缓慢上升→体外环境总压力（

）缓慢下降→体外氮气分压（

）缓慢下降→身体内外氮气分压差小→氮气析出速度下降

所以降低氮气从溶解状态析出速度的方法为：缓慢上升

提高第二步（小气泡的循环外排）速度

小气泡的循环外排过程如下图：

要想提高循环外排速度，就得想办法提高

这四步的速度。

（小气泡由血管运输到肺）靠的是我们的血液循环，也就是我们的心脏功能。过程

（小气泡通过呼吸排出）靠的是我们的呼吸循环，也就是我们的肺功能。所以经常锻炼身体，保持良好的心肺功能，即可提高

两个过程的效率。

是小气泡通过渗透作用从毛细血管进入肺泡，参考前面基础物理知识里《渗透作用》可知，要想提高过程

的速度，就得提高肺泡内外氮气分压的差值。呼吸氮气含量较低的混合气体，就可以降低肺泡内部的氮气分压，进而提高肺泡内外的分压差值。所以吸纯氧（无氮气）或高氧（氮气含量低）均可提高过程

的效率。过程

的效率提高了，毛细血管里的氮气更加快速的渗透进肺泡，由此血管内氮气就会减少，血管内氮气分压也会下降。血管内氮气分压的下降将提高组织内和血管内氮气的压力差，进而

过程效率也会增加。

所以提高小气泡的循环外排速度的方法为：保持好的心肺功能，呼吸氮气含量低的混合气

技术潜水预防减压病的方法

技术潜水员从深水上升时，必须在特定的深度做很多次减压停留，这样做就可以从整体上降低上升速度，让氮气小气泡析出的更慢。在做减压停留时，他们会换上氮气含量较低的气体来呼吸，来提高氮小气泡的循环外排速度。要想做到以上这些，就要求潜水员技术很好，必须能够在指定的深度停住。并且要操作复杂的技术潜水设备，在不同的气体之间切换。当然他们还要考虑到其他的一些因素，例如氧气暴露值等，这里不做讨论。

休闲潜水预防减压病的方法

首先要明白，休闲潜水员（尤其是初学者）技术不能保证都很好。我们不能要求休闲潜水员上升时必须在特定深度做停留，休闲潜水员尤其是初学者随时都可能失控上浮，也不能要求休闲潜水员带太复杂的潜水装备，这些对刚入门的人来说都太难完成了。那么对于这些随时有可能失控上浮的潜水员来说怎么办呐？答案是给他们体内的氮气量设置一个上限，这个上限很小，小到只要他们体内吸收的氮气没有超过这个上限，即使失控上浮飘回水面，氮气小气泡也不会析出太多。这样就不会得减压病了。我们称这种体内氮气少到可以不用减压停留，直接回水面的潜水为免减压潜水或免停留潜水。这个氮气的上限就叫免减压极限或免停留极限，在我们的电脑表上会以一个数字的形式显示出来。

免减压极限

免停留极限

有几个特点

、当你维持深度不变时，它会以分钟的形式倒计时，到达零时，就意味着体内氮气量到达上限。

、当你上升到较浅时，因为较浅的地方压力降低，身体吸收氮气变慢，它会变得更长。

、相反的，当你下潜到较深时，因为较深的地方压力增加，身体吸收氮气变快，它会变短。

我们只要潜水时不让免停留极限

免减压极限用完（指倒计时到

），就可以避免减压病。

别跟我说：我虽然是休闲潜水员但我技术很好呀！我可以让自己体内氮气超过这个上限，大不了我上升时做减压停留呗！

那你技术既然这么好了，就去学技潜。只要没学，就老老实实按照规则来。别让免减压时间用完。

休闲潜水还有另外一些规定是用来预防减压病的，例如：

、上升速度不能超过

18m

每分钟，或电脑表所指示的速度。

、建议结束潜水上升时，在

米附近，做

分钟停留。

以上这两条都是通过降低上升速度来进一步降低减压病风险。它们不是必须的，你不做应该也不会得减压病，但做了肯定会降低得减压病的概率。所以还是按规矩尽量的去做。

看完后如果有疑问或者建议，欢迎加我的微信咨询

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杨静鲁Andrew.yang

PADI教练编号：336444

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