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筆者 東邪 人類是喜歡挑戰極限的生物，挑戰極限的過程就是人類在心理和生理上挑戰自我的過程，例如攀登珠穆朗瑪峰，人類歷史上成功登頂珠峰的人數也只有一百多人，雖然未來隨著登山設備和登山水平的不斷提高，成功登頂的人會越來越多，但這始終是一項只有少數人才能成功的項目。此外，許多人享受翱翔天空的感覺，因此嘗試滑翔和跳傘。 而有些人喜歡海洋，因此嘗試潛水，尤其是深度潛水。在過去，潛水是一項需要專業技能的水下運動項目，如今一個不會潛水和游泳的人，在教練幾分鐘的培訓下就可以進行淺度潛水了。然而實現淺度潛水并不意味著你已經完全會潛水了，因為隨著潛水的深度增加，人體所面臨的危險也在不斷增加。 即使是專業的潛水員，也可能在作業過程中發生意外身亡。國際潛水承包商協會曾做過統計調查，統計職業潛水員殉職的原因，結果顯示有三分之二的潛水員的死因是“差壓”。那么“差壓”到底是什么？在海洋里有哪些情況容易導致差壓的出現？ 什么是差壓？ 差壓，顧名思義就是壓強存在差異，差壓在遍布地球上每一角落，但幾乎沒有差壓比深海區域的差壓更可怕。差壓的原理也不難理解，可以用下面這張圖來進行解釋。在標準大氣壓下放置一套連通器，這套連通器由兩個杯子和一根管道組成，管道連接兩個杯子。然后堵住管道向兩個杯子注入體積不同的水，我們會發現左右兩個杯子存在明顯的高度差。 這時候管道堵塞的地方就存在差壓，大氣壓作用在高度不同的兩杯液體上，導致管道兩邊產生了不同的壓強。如果把管道的堵塞物拿走，多水的一邊會流向少水的一邊，直到兩邊的高度一樣，管道里的差壓則消失了。一般情況下，海洋環境中的壓強是平衡的，但如果出現壓強不平衡的地方，就容易造成差壓。 科學家曾在淺海海底做過實驗，他們在海底安放了一套壓強調節裝置，裝置有一條通道與外界相連。然后科學家調低裝置內的壓強，靜靜等待海洋生物的路過。結果一只螃蟹出現了，它走到靠近通道的地方就立即被吸了進去，科學家最后清理裝置時發現一只活生生的螃蟹變成了一塊“紙板”，由此可見差壓的威力是多么可怕。 還有哪些情況容易引起差壓的出現？ 一個潛水員在海底可能會遇到各種各樣的差壓情況，例如潛水服失靈。人類一直都是陸地生物，因此我們體內的器官構造都是為了適應陸地生活而進化的，如果想要潛入深海就必須借助裝置或設備的幫助，潛水服就是最常見的潛水設備。專業的深海潛水服對潛水員來說至關重要，它是潛水員生命的保障。 潛水服一方面可以為潛水員提供呼吸所需的氣體，另一方面還可以抵抗住海洋環境中的高壓強。但如果潛水服出現失靈情況，那么后果不堪設想，差壓就是其中一種嚴重的情況。2003年美國一檔戶外實驗節目就針對潛水服失靈進行水下測試，他們找來一套專業的潛水服，然后往里面放入和潛水員同樣重量的豬肉，最后將潛水服放到深海區域進行測試。 到達一定深度后，測試人員打開了潛水服的一個氣口模擬潛水服失靈，結果不到半分鐘的時間潛水服里面的豬肉就開始變得模糊，等到他們打撈起潛水服，發現豬肉已經被壓碎了，而造成豬肉被壓碎的原因恰恰是深海區域內外巨大的壓強差。除了潛水人員可能遭遇差壓的襲擊之外，所有和積水接觸的工作人員都有可能遭遇差壓。 澳大利亞布里斯班發生過一次差壓引起的事故，一隊維修人員接到指令到高速路解決排水溝堵塞的問題。由于現場積水比較深，幾乎淹過成年人的頭頂，因此維修人員小心翼翼地試探水的深度。結果第一個進水的維修工人在清理完堵在排水溝的雜物后，立馬就被吸住了。這時候他周圍７個人立馬上前抓住他往外拉。 幸運的是他最終沒有丟掉性命，當時澳大利亞的電視臺全程直播了這個事件，驚險的場面引起了廣泛關注。 歷史上發生過哪些由差壓引起的悲劇？ 差壓被認為是水中無形的殺手，它不僅能在海洋里形成，在河流、湖泊等水域也會出現。1989年1月，國際潛水承包協會接到合作幫助水壩清理堵塞的排水管道，三位潛水員被派去執行任務，但最后只有一位潛水員安全地返回，另外兩名潛水員都殉職了，這其中發生了什么呢？根據幸存者的描述，第一位潛水員靠近水壩下方的排水管道后確定了造成堵塞的原因，并展開清理工作。 就在堵塞物快要被清理干凈的時候，突然間排水管里出現了一股巨大的吸力，直接把最靠近管口的潛水員吸了進去。在發現同伴遭遇危險后，另一名潛水員奮不顧身地上前去救援，但他也被吸住了。當第三位潛水員準備展開救援時，他發現前面兩位潛水員已經失去掙扎了，但他最后還是努力地將他們拉出排水管，到地面上后確定兩名潛水員殉職了。 根據事故調查結果顯示，潛水員在處理完排水管的堵塞問題后管口出現了巨大的差壓，導致兩名潛水員被吸進排水管，直到差壓消失后，第三個潛水員才順利將他們的遺體帶出水面。類似的事件還發生在1993年的5月，一位工人潛入深達3米的泳池底部進行排障時也被管道吸住了。不幸的是他當時只有一個人在作業，因此被差壓吸住后沒有獲救的機會。 以上這些悲劇都在告訴我們，差壓是一種能夠威脅人類生命的現象，我們在水下作業時需要提防這種情況的發生，否則隨時都有可能丟掉性命。 同樣是用肺呼吸，海豹、海豚的潛水深度為何能超過人類？ 人類潛水的極限始終受到海洋壓強的限制，到目前為止人類最深的自由潛水深度還未超過200米，而自然界中的企鵝、海豚和海豹等動物能夠潛到水下500米以上的區域。如果說魚類能夠深潛是因為獨特的呼吸系統構造，那么人類和海豚、海豹這些動物一樣是用肺呼吸的，為什么它們的潛水能力如此出色呢？ 雖然都是用肺呼吸的，但海豚和海豹的肺部比人類的肺部要出色不少。研究發現，那些具有深潛功能的動物都有一個特殊的肺部，它的特殊就體現在即使被巨大的壓強擠壓也不會破碎，而是以變形、收縮等方式緩解巨大壓強造成的影響。等到動物去到壓強小的地方，它們的肺部形狀又能恢復正常，呼吸功能也不受影響。 深潛動物在用肺呼吸時還有一個比人類出色的地方，那就是對氧氣的攝取和儲存。科學研究發現，同樣做屏住呼吸的行為，深潛動物能夠依靠儲存在肌肉里的氧氣進行新陳代謝，而人類只能依靠肺部和血液里僅存的氧氣維持新陳代謝。其中王企鵝在下潛的過程中能將51%的氧氣儲存在肌肉里，等到需要用的時候再次釋放。 此外，科學家還發現深潛動物體內的肌肉中存在高含量的肌紅蛋白，這種蛋白質的一大作用就是將血液里的氧氣吸收并且儲存起來，等到動物身處缺氧環境時再次將氧氣釋放出來。 氮醉也是潛水員的潛在殺手 潛水員在潛水過程中除了要面臨差壓的風險之外，還要面臨“氮醉”的危險。氮醉，顧名思義就是吸收過多氮氣而出現麻醉現象。研究表明，當潛水員處于3~4個大氣壓力以上的水下環境時，其體內肺部的氮氣會因為高氣壓而讓潛水員出現麻醉現象。實際上氮氣并不與細胞發生反應，它只是在體內受到的壓強達到一定程度后，大量溶解在神經組織里，從而導致神經傳導受阻，進而讓潛水員處于神經抑制的狀態，嚴重的話會導致死亡。 對于發生氮醉的程度，國際上有一個名為“馬丁尼”的法則可以衡量氮醉的程度。當人潛水到水下30米的深度時，出現氮醉的程度就相當于喝了一杯馬丁尼，會讓人出現思考遲鈍的現象。當深度來到40米時，氮醉的程度相當于喝了兩杯馬丁尼，這時候潛水員會出現難以集中精神的現象。 深度來到50米時，潛水員就相當于喝了3杯馬丁尼，會出現明顯的暈眩感。深度達到60米時，潛水員相當于喝了4杯馬丁尼，這時候已經基本失去了判斷能力。可能你會說自己酒量好，喝了4杯馬丁尼還不會醉，但氮醉是每個人都有可能出現的情況，與酒量無關。 |
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