为什么供潜水员呼吸的是氦气和氧气的混合物
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发布时间：2022-07-29 15:11
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时间：2023-11-24 18:25
一般的潜水活动(又可称为水肺潜水)，潜水者沉潜至水面下活动所背负的压缩空气成份与自然空气相同，其中有1/5的氧气，和4/5的氮气 (N2)。气瓶中的氮气，在高压下氮分子会融入神经细胞而造成不同程度的麻醉性。大约停留於水中30公尺的压力一个小时后，人体就会开始产生所谓「氮醉」的麻痹现象。但若使用纯氧潜水在30公尺水深的压力下，停留一个小时以上时，也会引发人类脑部的氧中毒。所以当潜水者在深海中需要停留相当长的时间时，就必须以氦气取代氮气，依适当的比例使用氦－氧混合气体潜水，称之为氦氧潜水。
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氦氧潜水：
一般的潜水活动，实际上称为水肺潜水，潜水者背负充满压缩空气的气瓶，沉潜至水面下活动。大多数的潜水活动所背负的气瓶，裏头所装载空气成份仍与自然空气相同，也就是约莫五分之一的氧气，和五分之四的氮气。
气瓶中的氮气，在正常气压下对人体并没有什麼影响，但在高压下氮分子会融入神经细胞而造成不同程度的麻醉性。大约停留於水中30公尺的压力一个小时后，人体就会开始产生麻痹现象，即所谓「氮醉」。而氧分子在30公尺水深的压力下，停留大约一个小时以上时，也会引发人类脑部的氧中毒，故纯氧也不适合潜水使用。
所以在某些情况下，潜水者在深海中需要停留相当长的时间时，常以氦气取代氮气，并且依适当的比例使用氦－氧混合气体。氦气的优点在於会溶解於体内的氦气只有氮气的百分之四十。而且氦分子的体积非常小，使其扩散速率是氮气的2.5倍，所以使用氦－氧混合气体不但可以减少麻痹现象，也可利用它迅速扩散的特性，缩短减压上升的时间。
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潜水病与减压病
潜水病是潜水到一定深度后发生的一种病。减压病是当潜水员超过了潜水时间或是达到一定深度之后快速出水时发生的一种病。
潜水员每下潜10m，他身体受到的水压强就增大105Pa。为了使体内外各部分的压强处于平衡，必须吸入压强跟周围水压相等的压缩空气，这就使得潜水员呼吸时吸入的气体增多。吸入的气体不只在肺中发生气体交换，氮和氧一样也会进到血液和组织中去。氮气进入血液并产生一定的压力，这种压力对潜水人员会引起一种麻醉作用，这种病的症状跟喝醉酒出现的症状差不多，患者失去正常工作能力，动作失调，失去控制能力，这就是深水麻醉。
潜水员潜入深海以后或在潜水箱中工作时，有相当多的氮气溶解于潜水员的血液和组织中，在潜水员从水中升起时，上升的速度必须相当缓慢，以便血液和组织中的氮气能扩散出来。在从深海逃难或深海潜水中必须快速上浮时，压强从几个大气压突然下降，这对人体是特别有害的。这时氮气从组织中释放出来形成不溶解的气泡。这种气泡在小血管中形成栓塞，阻止血液流过。这会引起肌肉和关节疼痛，如果中枢神经系统发生栓塞，甚至会出现麻痹，厉害时甚至瘫痪或死亡，这就是减压病。
减压病主要是由于压强突然减小造成的，如果外部压强不是突然减小，而是缓慢地减小，那么血液中的气体就可以慢慢地扩散出来，不致形成气泡，对潜水员就不致造成伤害。对于潜入10m以下的潜水员，为了避免减压病危险，必须制定详细的减压时间方案，即仔细计算好他的上浮时间和减压时间。比如，潜水员要潜40m深，在水中停留50min（其中包括下潜到这个深度所用的时间），为了保证他安全返回水面，所需的上浮时间和减压时间总共约需61min；其中潜水员一定要在9m深处停留5min，在6m和3m深处各休息约20min。如果潜入120m深处，停留20min，所需的减压时间就要长达180min左右。
减压的安全时间，不仅与潜水深度和在水中持续的时间长短有关，同时还与吸入气体的成分有关系。为了预防潜水病和减压病的发生，现在潜水员都使用氦氧混合气体来代替压缩空气，这可以防止深水麻醉，也可以避免减压病，还能增加潜水深度。
