除了喝酒，为什么呼吸也能让人醉倒？

飞机起飞后，我们的耳朵有时会出现不舒服的感觉，像被泡泡堵住了一样，但此时只要咽一口唾沫就会好不少。这种奇怪的现象，其实是飞机起飞后，鼓膜两侧的气压不均等所致，而吞咽动作则能让其恢复平衡。

在飞行过程中，海拔每上升100米，气压会下降约1.1Kpa，所以正常民航客舱都会进行加压。如果加压环节出现了问题，就可能酿成巨大灾难。比如被称为“幽灵航班”的太阳神航班552号空难事件，就是由于加压出现异常，飞机内氧气分压下降，导致从机长到乘客共一百多人陷入昏迷，最终变成了一场严重的坠机事故。

太阳神552号航班，由于客舱没有自动进行增压，机上人员在起飞后陷入昏迷，飞机以自动驾驶模式继续飞行，最终因燃料不足而坠毁。视频源：《空中浩劫》

如果不坐飞机，我们在日常生活中可能很少意识到气压的存在，但我们平常的一呼一吸、血流心跳，其实都时刻处在气压的作用下。无论潜水、登山还是旅行回家后，气压的变化都会给我们带来种种不适，甚至对我们的生命健康造成威胁。

那看不见摸不着的气压，究竟是怎么影响我们的身体的呢？所谓的高原反应、减压病、醉氧等到底是怎么回事，又该如何避免呢？

我们呼吸的空气中有大约78%的氮气、约21%的氧气，还有约1%的其他气体。人吸入氧气后会呼出二氧化碳，不过这并不意味着呼出的全是二氧化碳。在我们呼出的气体当中，大约有4~5%的二氧化碳和约16%的氧气。氮气因为不参与生理过程，所以基本没有变化。

所谓的“纸袋呼吸法”，就是在呼吸过急、短时间内呼出过多二氧化碳时，通过反复吸入自己呼出的二氧化碳，快速提高血液中的二氧化碳水平。图源：《生活大爆炸》

不过，我们这里说的百分比指的是氧浓度，而日常生活中影响呼吸的主要是氧分压。随着海拔升高、大气压下降，缺氧的感觉会越来越明显——这其实并不是大气中的氧浓度发生了多大变化，而是氧分压变低了。

有种回到物理课堂的感觉！

在呼吸时，除了氧气之外，氮气等其他气体也会极少量地溶解在我们的血液中。由于氧气可以和血红蛋白结合，动脉氧含量可以达到约150~230mL/L。虽然氮气在血液中的溶解度比氧气大，但是没有血红蛋白当帮手，100毫升血液中溶解的氮气只有不到1毫升。

《工作细胞》动画中正在运输氧气的红细胞

图源：《工作细胞》

不过可别小瞧这些溶解在血液中的一点点氮气，在一些特定情况下，这些氮气不仅能像酒精一样让人“迷醉”，还可能会决定一个人的生死。

根据亨利定律，在一定温度下，气体在液体中的溶解度与压强呈正比。当你在潜水时，在水下吸入气体的压力会大致与周围的水压相同。下潜越深，肺泡中的气体分压就会越大，溶解在血液中的气体也会变多。例如在水深30米处，氮气分压可以达到约2400mmHg，而在海平面仅为约600mmHg。

忍不住化身一条固执的鱼……

图源：Tenor

但这些增多的氮气并不会老实呆在血液中，由于氮气本身具有亲脂性，它们可能会穿透血脑屏障，影响脂质丰富的中枢神经系统，让人感到眩晕、意识模糊，甚至出现幻觉——这种现象被称为氮麻醉（nitrogen narcosis）。

在氮麻醉状态下，甚至有潜水员会拿掉自己的呼吸器（并试图把它送给海洋生物……）图源： tripadvisor.com

因为氮麻醉的症状与醉酒十分类似，它还被称为醉氮，另有个英文别称叫“马天尼效应”，以一种鸡尾酒命名。

不过一个人是否容易醉氮，跟酒量可纯粹是两回事

为了防止醉氮，在必须进行超过三十米的深水作业时，有时潜水员会将压缩空气中的氮气，更换为氦气或氦氮混合气体。有研究发现，使用氦气稀释氮气，或许还可以减少潜水员患上减压病的可能性。

那这个“减压病”又是啥呢？当潜水员上浮时，原本溶解在血液中的氮气，会随着机体适应内外压力平衡又被释放出来，在血管中形成一个又一个很小的气泡。

箭头处为左心房中的气泡

图源：Mitchell SJ | Diving Hyperb Med. 

如果气泡的数量比较少，那它们还可能飘到肺泡毛细血管，随着呼气排出。可如果数量太多，这些气泡就会堵塞血管。轻者表现为皮肤瘀斑，重者则可能引起心梗或内脏破裂。

气泡被释放到门静脉系统中，引起肝脏充血

图源：Mitchell SJ | Diving Hyperb Med. 

为了预防这种情况的发生，潜水行业制定了一些相关规定。比如一些潜水课程中可能会提到，潜水者在每上浮几米之后就要停留一段时间，就是为了降低患上减压病的概率。

潜水时进行安全停留

图源：abyss

如果说人类只是潜入水下几十米，就有患上减压病的风险，那同样是哺乳动物的鲸鱼又是如何应对的呢？

有科学家认为，鲸鱼的肺部可能具有更强的顺应性，即更容易发生形变。在下潜时，它们的肺泡会因水压坍塌，使得气体不易扩散。还有补充观点认为，一些鲸类可能会主动调节自己的心血管系统，比如让血液不再流经一部分肺，以减少气体扩散……除此之外，它们厚厚的皮下脂肪还有助于缓冲氮气释放，特殊的网状血管也能够防止氮气跑去其他关键的器官和血管。

图源：Giphy

不过，虽然鲸鱼出现减压病的概率低，但在上浮速度过快、心血管系统异常等状况下，它们也会有患上减压病的风险。在对一些搁浅的鲸鱼尸体进行解剖时，人们就曾发现它们的血管中充满了大大小小的气泡，这可能说明，它们搁浅之前曾经受到减压病的影响。

搁浅鲸鱼心脏血管中的气泡

图源：euronews

除了潜入深海，登山也是自然爱好者们最热衷的项目之一。我们国家有诸多无比美丽、令人神往的高山，但随着海拔升高，气压的降低也会让人体出现种种问题。其中最为人们所熟知的大概就是高原反应，也叫做急性高山综合征（AMS）。

当我们在呼吸时，肺泡中的气体会透过肺泡膜，与毛细血管进行气体交换。气体分压差可以影响气体扩散进入血液的速率，这也是为什么我们容易在高原缺氧：高原地区氧浓度虽然变化不大，但氧分压降低了。

对登山者来说，预防AMS最好的方法是控制爬升速度让人体逐渐适应，比如避免一天之内从低海拔快速爬升到高海拔、爬升后增加额外的休息时间、不要饮酒、有条件可以提前进入高海拔地区适应等。

挑战自我时，充分休息也很重要哦！

有人或许会问：马上就要出发了，来不及让身体适应怎么办？像乙酰唑胺等药物，也能在一定程度上预防高原反应。乙酰唑胺能抑制体内代谢二氧化碳的碳酸酐酶，引起轻微的代谢性酸中毒，刺激呼吸，提前增加你的通气量，让你主动适应缺氧环境。

但需要注意的是，乙酰唑胺可能会影响眼睛、肝肾等其他器官代谢，并可能出现手脚发麻的不良反应，不建议仅仅因为想要去高海拔地区游玩就自己服用，大家还是应该提前做好出行准备，谨遵医嘱！

有些去过高原一段时间的人，在回到较低海拔后会觉得晕晕乎乎、容易疲劳，还可能出现红细胞、血红蛋白、心肌酶水平升高等状况，这又是咋回事？有人称这种现象为醉氧，也就是高海拔脱适应综合征 (HADAS)。

出现HADAS的人可能会有头晕、头疼、失眠等状况

图源：oxygenplus

在人体适应高原环境时生成的红细胞和血红蛋白，在回到低海拔后还会继续发挥作用，使人摄入的氧气量暂时过多。氧气对我们虽然重要，但也不是越多越好。过多的氧气会诱发氧化应激反应损伤细胞，而心肌细胞损伤会造成心肌酶升高。海拔越低，氧分压越大，这种情况也会越明显。

此时在高原上看藏羚羊的你，可能又有疑问了：为啥它们能在高原上随便跑，而我们稍微动一动就很容易喘不过气，甚至晕倒呢？

自由奔跑的高原精灵们

图源：animalia.bio

对人类而言，适应高原环境主要是通过增加心率、呼吸频率、红细胞和血红蛋白等来加大功率，增加氧气摄入量。由于红细胞变多，还有血液粘稠度增加的风险。

而藏羚羊除了有更强大的心脏供血、肺通气以及能量代谢能力等，它们的血红蛋白也更特殊。人类在出生后，体内的血红蛋白类型，通常会逐渐转换成相对低氧亲和力的血红蛋白A（HbA）。在低海拔地区时，这有利于氧气从血红蛋白脱落，扩散到全身各处。而充分适应高原环境的藏羚羊，则会继续保留胎儿和幼年时期与氧气更容易结合的血红蛋白C（HbC，对应于人类胎儿和幼年时期的HbF），从而在低氧环境中抓取更多氧气。

血红蛋白结构

图源：humanbiomedia.org

其实不单单是户外徒步，游客乘坐飞机在高海拔机场出发或降落时，也可能会出现AMS。同时，在高海拔地区活动时，还可能发生像高原肺水肿、高原脑水肿等更具风险的状况。除了以上提到的这些情况，野外探索还有诸如突然变化的天气、低温、脱水、饥饿、创伤等其他风险。只有提前了解相关知识，并做出周密的计划来应对，才能真正在旅途中乘兴而行，尽兴而归。

挑战大自然的决心和意志值得赞赏，也需要我们对危险有足够的认知，该怂就怂，永远把健康安全放在第一位。

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撰文 | 萧旭

微信编辑 | 阿矢