題:
為什麼呼吸純氧是個壞主意?
paracetamol
2016-10-22 22:08:37 UTC
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我的教科書提到SCUBA儲罐通常包含氧氣和氮氣的混合物以及用作稀釋劑的少量氦氣。

現在,我記得,潛水員注意不要很快浮出水面,因為它會導致“ 彎曲”,這涉及氮的形成

如果是這種情況,為什麼不在SCUBA儲罐中使用 pure 氧氣呢?

  • a,這似乎是個好主意。a)使潛水員能夠在水下呆更長的時間(我一直聽到,普通的SCUBA坦克只會給潛水員以可悲的 b>

  • b)可能消除了在鋪面時形成“ 彎頭”的機會。好吧,這似乎是合理的,也就是說,如果潛水員要用純氧進行10分鐘的深呼吸,以沖淨他肺中存在的任何氮氣,然後再連接一個純氧氣瓶並繼續前進。潛水因此,如果他的肺部和血液中沒有氣態氮,那麼他就不必擔心系統中會形成氣泡。

現在,這兩個可能的優點並不難忽視,但是由於沒有人用純氧氣填充SCUBA儲罐,因此一定有 我忽略了 的原因,這令人沮喪潛水員從罐中註入純氧氣。那又是什麼?

我還聽說醫院使用的氧氣瓶中的氧氣濃度非常高;哎呀,有一種治療方法叫做高壓氧療法(HBOT),它可以在升高的壓力下為患者提供100%的純氧。

因此,我懷疑潛水帶來的壓力升高是否是這裡的問題。因此,我重申:

為什麼潛水員在水下呼吸純氧是個壞主意?


我想最近的大多數答案都沒有提到要點,所以我將表述一下:

為什麼潛水員在水下呼吸純氧是個壞主意?如果確實如大多數來源所言,這是由於壓力考慮而引起的,那為什麼在像HBOT(在高壓下進行)之類的情況下為患者提供100%的純氧,這似乎不是一個問題?

您將呼吸相同的氣壓,但全部都是氧氣。這會增加血液中的溶解氧量。我認為,這有點類似於將燃燒的組織放入純氧氣氛中。我不確切知道是什麼原因引起的毒性,但我猜想它與氧化速率增加有關。
您可以在低壓下呼吸純氧而沒有問題。阿波羅1號航空母艦曾使用過此武器,但在[阿波羅1號航空母艦事故](https://en.wikipedia.org/wiki/Apollo_1#Pure_oxygen_atmosphere)之後[許多事情已經改變](http://www.space.com/14379- apollo1-fire-space-capsule-safety-improvements.html)
SCUBA氣瓶在水下提供的呼吸時間取決於您呼吸的深度。對於更深的潛水,這可能少於1小時。肺部所容納的容積不會改變,但是供應氣體的壓力取決於深度。因此,您的油箱中包含的靜態氣體量將在更深的深度(更高的壓力)下減少呼吸次數。 [無需解​​壓縮即可在特定深度花費的時間](https://www.naui.org/resources/dive-tables-review/)也取決於深度。
在直接護理下和在醫院看醫生時被認為是安全的之間存在巨大的差異([高壓氧療法](https://www.google.com/search?q=Hyperbaric+氧氣+療法))使用醫療級設備,以及無監督休閒潛水的合理選擇。
到目前為止尚未提及,但是對於水下長時間的操作,您可以使用循環呼吸器。它們的工作方式是回收氮氣,洗滌二氧化碳並用新鮮氧氣代替。複雜而危險-它引入了一套全新的故障模式。
高壓氧療法對健康人而言並不安全!氧氣有劇毒,並且是一種殘酷的氧化劑-在標準壓力下呼吸足夠危險(氧氣自由基是遺傳損傷的主要原因之一),並且僅在較高的分壓下會變得更糟。 HBOT用於對正常氧氣吸收有困難的人,例如,由於栓塞或一氧化碳中毒。這些問題使氧氣很難附著在紅細胞上,這意味著您需要更高的氧氣分壓才能保持血液中的氧氣含量正常。
很抱歉,為什麼這個問題沒有被接受的答案?
六 答案:
Eric Towers
2016-10-23 05:49:56 UTC
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這裡的其他答案,描述了氧氣的毒性,是在告訴您氧氣過多會導致什麼問題,但它們並未描述應該在其描述中出現的兩個重要概念。另外,處理高氧氣含量的壓力罐也存在基本的安全問題。

呼吸氧氣的重要屬性是其分壓。在海平面上的正常條件下,氧氣的分壓約為0.21 atm。這與大氣層中大約78%的氮氣,21%的氧氣和1%的“其他”的估計相符。分壓相加得到總壓力;這是道爾頓定律。只要您不使用有毒氣體,就可以用其他氣體(例如氦氣)代替氮氣和“其他”氣體,只要您將氧氣的分壓保持在0.21附近,並且呼吸所產生的混合物而不會產生不利影響。 / p>

通過考慮氧氣的分壓可以理解兩個危險。如果分壓降至約0.16 atm以下,則正常人會出現缺氧。進入已除氧的房間可能會發生這種情況。例如,進入具有恆定氮源的房間,該氮源不斷置換室內空氣,從而降低了氧氣的濃度和分壓。另一種方法是去高山。總氣壓降低,氧氣的分壓可低至0.07 atm(珠穆朗瑪峰的總和),這就是為什麼在高海拔攀登時需要攜帶更多氧氣的原因。第三種方法是用氦氣罐“四處走動”-反復吸入氦氣以產生高音調的聲音會使人體失去氧氣,體內溶解氧的分壓下降,這可能導致意識喪失。

或者,如果分壓升至大約1.4 atm以上,則正常人會發生高氧血症,這可能導致氧氣中毒(在其他答案中有描述)。在1.6 atm時,中樞神經系統氧中毒的風險非常高。那麼,不要調節那麼高的壓力嗎?有問題如果您要製作一個10英尺長的通氣管,然後潛入游泳池底部以使用它,您將無法吸氣。您的嘴巴上的空氣壓力約為1個大氣壓,因為通氣管中10英尺長的空氣柱的重量並不大。試圖從您體內擠出空氣的水壓(如一管牙膏)約為1.3大氣壓。隔膜的強度不足以克服擠壓並使肺充滿空氣。潛水員通過使用調節器(特別是需求閥)克服了這個問題,該調節器允許出口處的氣壓非常接近環境壓力。調節器的主要工作是將油箱內的極高壓力降低到出口處的極低壓力。需求閥試圖僅在潛水員吸氣時供應氣體,並試圖在非常接近環境壓力的條件下供應氣體。請注意,在深度處,環境壓力可能遠大於1 atm,每10 m(或33英尺)增加約1 atm。如果調節器以2 atm的壓力供應正常空氣,則氧氣的分壓將為0.42 atm。如果為3 atm,則為0.63 atm。因此,當潛水員下降時,氧氣分壓會自動增加,這是因為必須增加氣壓以允許潛水員給肺部充氣。在大約65 m(220 ft)的情況下,“空氣混合物”中氧氣的分壓將足以引起高氧和其他危險後果。

現在想像一下一個裝有100%氧氣的氣瓶。如果我們從地表呼吸,氧氣的分壓為1個大氣壓-高,但這並不危險。在10 m的深度處,供應的氧氣分壓為2 atm,超過了可接受的暴露極限。這是一種一般模式-提高潛水氣體中的氧氣含量會降低最大潛水深度。

您不能降低分壓太多,因為下限0.16 atm並沒有那麼大低於海平面大氣的0.21 atm。

解決方案的一類是改變不同深度的混合氣體。這很複雜,需要大量計劃,並且不在您的問題範圍內。但這肯定不像簡化氣體混合物或提高氧氣的分壓那樣簡單。

此外,壓縮氧氣是一種比較煩人的氣體。它本身不易燃,但會使附近的所有有機物易燃。例如,在氧氣接頭上或附近使用油脂或油會冒著自燃的危險。在操作氧氣補充裝置時僅在手上沾上油脂(洩漏很小)會灼傷手

哇,好答案!但是您是否還會偶然知道為什麼接受HBOT(壓力超過大氣壓)的患者會獲得100%的純氧?再次感謝您的回答,這還不錯! ^ _ ^雖然它沒有回答問題中的*一切*:/
@AaronAbraham: [某些HBOT用例](http://www.mayoclinic.org/tests-procedures/hyperbaric-oxygen-therapy/basics/why-its-done/prc-20019167)可以降低血氧(例如,CO中毒或肺部受傷),但我對其他用例感到好奇。也許他們監測氧氣中毒的跡象,並在必要時停止治療?否則,也許值得冒險或承擔少量損失?也許在HBOT期間您處於休息狀態而不是到處游泳鍛煉很重要嗎? (淺呼吸?)
“它本身不是易燃的,但它會使附近的所有有機物都易燃。” -定義“易燃”。
在環境壓力下與純氧接觸時,手上的油脂不會點燃。油性的布則有所不同,那裡的熱量會積聚。
因此,如果空氣混合物在220英尺附近有毒,那麼在該深度以下的技術潛水是否必須使用較低的氧氣混合物?我知道有些潛水會進行得這麼深,但是在下降/上升/安全停留期間他們是否會冒著缺氧的危險?
@AaronAbraham:我不是醫生,但是我從各種讀數中得出的理解是,組織損傷,特別是對肺部的損傷,會阻止氧氣的吸收,導致氧氣吸收不正常。 (血液中氧氣的平衡濃度下降是因為源術語空氣中的氧氣在某些情況下會降低。這有點像滲出。)一種解決方案是在更高的壓力下推動更多的氧氣以增加源術語並建立更高的血液中的濃度。請注意,CNS氧中毒是已知的HBOT危害。
@Karl:在儲罐加氣站從洩漏處逸出的氧氣不會處於環境壓力下。典型的SCUBA儲氣罐容量為175-300 atm,並由工作於高達350 atm的氣體的壓縮機填充,儘管這種最大壓力通常僅出現在壓縮機的一小部分。但是,戳刺在一個隨機的地方洩漏,您可以期望最初在200 atm處接收到氣體。我還沒有直接觀察到在這種環境中放置有機閥門潤滑脂的效果,但是我*已經*看到壓縮機的炭化殘渣成了這種“實驗”的一部分。
@JanDvorak:真的不想陷入那種泥潭。但是,NFPA氧氣標牌列出了可燃性:0。USCGCHRIS代碼將氧氣列為“不可燃”。 DOT將壓縮氧氣置於2類“非易燃氣體”中。因此,通過呼籲各方面,我很高興地稱呼(甚至壓縮的)氧氣“不可燃”。 (其中有幾個注意事項是氧氣可以促進燃燒,這是我衷心同意的觀點。)
@nworb99:更深層次的潛水涉及將氣體切換為具有較低氧分壓的混合物。您可能會發現“底部氣體”一詞來描述要在最大深度處使用的混合物。 (請注意[“氮氣”麻醉”(https://en.wikipedia.org/wiki/Nitrogen_narcosis),此答案中未討論過另一種高壓惰性氣體危害。)Trimix 12/52(12%氧氣,52%氦氣, 36%的氮氣)在100 m處的分壓為〜1.3 atm(相當於43 m的空氣)。 (儘管氦不是魔術。請參閱[高壓神經綜合症](https://en.wikipedia.org/wiki/High_Pressure_Nervous_Syndrome)。)
@EricTowers一旦洩漏出洩漏,便處於常壓狀態。運行中的壓縮機中有高溫部件,與35°C的手指有些不同。
@Karl:一旦從洩漏中出來,它就會膨脹和冷卻,同時將壓力從200 atm降低到1 atm。這不是瞬時的。該速率受熱力學限制。請參閱[Joule-Thomson擴展](https://en.wikipedia.org/wiki/Joule%E2%80%93Thomson_effect)。此外,我對直接與所提供的攝影證據相矛盾的論點不感興趣。
哦,我也不會對這種說法感興趣,因為我涉及的是傳聞證據的物理和傳聞證據。好的,我們在*某事上達成共識。 ;-)哦,您說氧氣不易燃也是正確的。
我在這裡是什麼意思:“如果您要製作一個10英尺長的通氣管,然後潛入游泳池的底部以使用它,您將無法吸氣。嘴巴上的氣壓會大約是1個大氣壓,因為通氣管中的10英尺長的空氣柱沒有太大的重量,試圖從您體內擠出空氣的水壓(如一管牙膏)約為1.3個大氣壓。強度不足以克服擠壓並為肺部充滿空氣。“氧氣壓力為1.4 atm,它比外界壓力大,因此可以吸入...
@santimirandarp:沒有氧氣壓力為1.4大氣壓。有你,試圖吸氣。圍繞著您的是10英尺(約3 m)水柱底部的水,以1.3個大氣壓的壓力從各個側面擠壓您(尤其是您的軀幹)。在您的嘴裡有個呼吸管。它在塔底包含的空氣為100 km + 3 m(取決於您的定義),壓力為1 atm。隔膜必須在1.3-1 = 0.3 atm壓縮時膨脹。橫diaphragm膜必須使胸部膨脹0.3噸/平方。英尺,這不會發生。
-1
@santimirandarp:一個在游泳池底部浮潛的人正在呼吸空氣,而不是純氧氣。這個人遇到的問題是,由於水壓和氣壓的差異,他們無法擴張肺部。氣體是什麼都沒有關係,它們不能*吸入。深度只有10英尺,深度更大,必須以更大的總壓力供應氣體。
是的,我想您的英語有問題,我說得很好,謝謝...
M.A.R.
2016-10-22 23:25:19 UTC
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我們的身體習慣了我們周圍的環境。一旦改變了環境的一部分,就必須為後果做好準備。

吸入純氧是導致氧氣中毒的原因。

氧氣毒性是由於在分壓增加時呼吸分子氧$ \ ce {(O2)} $的有害作用而引起的。

高濃度高的氧氣會導致相當數量的各種自由基,其中一個是羥基,並且會參與連鎖反應,從而使細胞膜中的脂質變質。

Mechanism of oxygen toxicity

Tim Vickers,Young IS之後,McEneny J(2001)。 “脂蛋白氧化和動脈粥樣硬化”。 Biochem Soc Trans 29(Pt 2):358–62。 PMID 11356183,由Fvasconcellos矢量化。 -w:Image:Lipid peroxidation v2.png,公共領域, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1728531點擊查看大圖 sub>

已提出了不同的設置以最大程度地減少對氧氣毒性的損害,其中之一就是高壓氧療法。

nworb99
2016-10-22 23:03:37 UTC
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作為一名合格的SCUBA潛水員,我了解到呼吸加壓的純氧會導致氧氣中毒,這可能是致命的。但是,我對氧中毒的機理尚不了解,但我認為這與產生更多的活性氧有關,後者會引起氧化應激和脂質過氧化。我並不是真的將其作為一個很好的答案(因為我對此不太了解),而是更多地邀請那些對它了解更多的人擴展它。

此外,由於我們通常呼吸的空氣中大約78%的氮氣和21%的氧氣,在我看來,將氧氣的濃度從21%提高到100%似乎並不健康。

維基百科顯示氧氣與脂質自由基反應生成/傳播脂質過氧化物,從而引起細胞損傷。lipid peroxidation

Karl
2016-10-23 01:02:20 UTC
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在五米深(1.5巴絕對壓力)下,純氧在十到十五分鐘左右就已經有毒。一兩個小時後,可以在浮潛深度設置效果。這使其對於任何潛水目的都沒有用。對於持續暴露,氧氣分壓應保持在0.6 bar以下。

對於醫學用途(高壓降壓藥物),儘管我相信那裡的氧氣分壓較高,但還是有用的關於它實際上有多有用的一些討論。醫學上很少有東西沒有缺點和危險。

也許在醫學上他們使用純氧,但不高於臨界絕對壓力?
@santimirandarp絕對壓力高很麻煩,因為之後需要緩慢減壓。因此,純氧的使用僅適度增加了絕對吸收率。壓力。
是的,我剛才說的是因為它可能回答了OP問題的最後一部分...
birdspider
2016-10-23 17:12:35 UTC
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我不是化學家,但我想為SCUBA部分打氣。

通常,休閒潛水員會用壓縮空氣(21%O2)潛水。

有一個特殊教育以學習和使用32%和36%的O2混合氣。這稱為 Nitrox(至少在PADI中是這樣)。

好處是您可以潛水更長的時間,每天進行更多的潛水(因為它取代了N2),但是您必須潛水得更淺。

這在現場並非總是可用。

此外,由於尚無人提及,提供和提供潛水裝備的裝置補充100%的氧氣以用於娛樂用途將是非常危險的。


工業/技術潛水員會非常深入地使用氦氣混合物,而不能深入使用氦氣混合物,我聽說,軍事潛水員有時會使用非常高的O2混合物去很淺的距離(最大4m)-但我不確定那是真的。

TheLegendaryCopyCoder
2016-10-26 03:22:01 UTC
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氧氣,尤其是純氧喜歡偷電子。

偷電子,它會“腐蝕”其他元素進入其氧化物。考慮一下鐵鏽。因此,由於我們是由元素組成的,所以氧氣過多,時間過長會增加我們的氧化速度,從而損壞細胞。



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