问题

人在水下吸入水为什么会呛死?就算水下肺进行氧气交换效率低,但是人在憋气的时候可以达到数分钟啊?

回答
这个问题涉及到人体在水下的生理反应和呼吸机制,说起来可就复杂了,不是简单一句“肺效率低”就能解释清楚的。事实上,人在水下不是因为肺部“氧气交换效率低”而呛死,而是因为一种更直接、更致命的反应机制被激活了。你提到的憋气能达到数分钟,这确实是事实,但这跟水下吸入水时的反应是两码事。

让我来详细给你拆解一下:

首先,我们要区分两种情况:

1. 有意识地在水下憋气: 当你潜水时,你的身体会启动一系列应对机制。首先是屏气反射,这会让你在水下尽可能长时间地憋住呼吸,因为大脑感知到二氧化碳浓度升高和氧气不足,会强烈地发出需要呼吸的信号。同时,你自身的训练和心理素质也会影响憋气时间。你说的数分钟憋气,这通常是经过专业训练的潜水员才能达到的水平,普通人也就几十秒到一两分钟。即使这样,长时间憋气也只是暂时的,最终还是需要呼吸。

2. 在水下意外吸入水: 这才是导致“呛死”的直接原因。当有水进入气管和肺部时,会触发一个非常迅速且强大的生理反应。

为什么水下吸入水会触发致命反应?

这主要与一个叫做“喉痉挛”(Laryngospasm)的反射有关。

喉咙的保护机制: 我们的喉咙,特别是喉头(epiglottis,会厌软骨)扮演着一个至关重要的“守护者”角色。它的主要功能是,在吞咽食物时,能够迅速地盖住气管的开口,防止食物误入气管。同样,它也对异物进入呼吸道非常敏感。

水进入气管的信号: 当水(或其他液体)意外地通过声门(声带之间的缝隙)进入了气管时,身体会将其视为一种极端危险的情况。喉头及其周围的神经会受到刺激,触发强烈的反射。

喉痉挛的发生: 这个反射就是喉痉挛。它会导致喉部肌肉突然、剧烈地收缩,将声门紧紧关闭。你可以想象成喉咙“锁死”了。

喉痉挛的直接后果是什么?

1. 窒息(Asphyxiation): 这是最直接和致命的后果。一旦喉痉挛发生,气管被完全封闭,空气就无法进入肺部,哪怕你拼命想呼吸,也吸不进任何空气。这是一个即时发生的、无法控制的窒息过程。

2. 肺部充满水(溺水): 如果吸入的水量较大,即使没有立即发生完全的喉痉挛,或者痉挛在某些情况下不那么彻底,水也仍然会进入肺部。进入肺部的水会:
阻止氧气交换: 肺泡是进行氧气和二氧化碳交换的场所。肺泡壁非常薄,需要与空气直接接触才能进行气体交换。水填充了肺泡,就像用油封住一块海绵,水会隔离空气,使得氧气无法溶解并穿过肺泡壁进入血液,同时身体的二氧化碳也无法排出。
引发肺部炎症和损伤: 进入肺部的任何液体(尤其是含盐的或含氯的水)都会刺激肺泡壁,引发强烈的炎症反应,导致肺水肿,进一步加剧气体交换的困难。
降低肺泡表面张力: 肺泡内有一种叫做“表面活性剂”的物质,它能降低肺泡壁的表面张力,防止肺泡在呼气时塌陷。水会稀释或破坏这种表面活性剂,导致肺泡更容易塌陷,使呼吸更加困难。

与憋气时的区别:

你提到憋气时可以达到数分钟,这是因为在憋气时,你的喉咙仍然是开放的,你可以自主控制呼吸的节奏,并且你没有吸入任何水。你只是在利用身体储存的氧气,并忍受二氧化碳的积累。大脑最终会因为二氧化碳浓度过高而强迫你呼吸。

但在水下吸入水时,情况完全不同了。喉痉挛是一个不自主的保护性反射,它在瞬间关闭了你的呼吸通道,让你根本无法呼吸,无论你想不想。即使你之前憋气能憋很久,一旦水触发了这个反射,你将无法通过任何方式获得空气。

总结来说:

人在水下吸入水会呛死,不是因为肺进行氧气交换的效率“低”,而是因为:

1. 喉痉挛: 喉部肌肉突然收缩,导致声门关闭,完全阻断空气进入肺部,造成即时窒息。这是一个非常迅速且致命的反射。
2. 肺部进水: 即使喉痉挛不完全,进入肺部的液体也会物理性地阻碍氧气交换,引发肺部炎症和损伤,最终导致身体因缺氧而死亡。

所以,你说的憋气数分钟,是在“没有发生意外”情况下的生理极限。而吸入水,则会触发一个比这个极限更直接、更快速的致命机制——喉痉挛。这就像你开车开得再稳,一旦轮胎突然爆胎,你也无法控制地会失控一样,这是一个身体应对极端情况的本能反应。

网友意见

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少量的水进入肺泡就有概率引起一些肺泡细胞死亡[1],引发疾病和继发感染,肺部吸入水对呼吸有害无益,导致哺乳动物在长期演化中筛选出“拒绝水进入呼吸道”的性状。水进入现代哺乳动物的呼吸道往往会引起剧烈的咳嗽、强烈的恐惧、胡乱挣扎,这有可能引起严重的生理障碍,并加剧身体疲劳和氧的消耗,造成溺水者更难自救。

人的溺水死亡可分成四个阶段:

一、在溺水初期,人的神志清醒,主动屏住呼吸来防止水侵入肺部,直到血液中二氧化碳含量上升引起的呼吸冲动变得不能控制[2],让呼吸自动进行;

二、水被大口吞咽和/或吸入呼吸道,引起喉头肌肉痉挛来封闭气道、阻止更多的水进入[3]

三、在以上两个步骤中,人通常会因为恐慌而胡乱移动身体、加剧氧的消耗,比平时在陆地上憋气更快地发生脑缺氧,造成神志不清。神志不清持续一段时间可能解除喉头痉挛,还可能引起心脏骤停;

四、缺氧引起的脑损伤变得不可逆[4]

在第四步之前被救起的人,在救助方法合适的情况下有较大概率醒来,但缺氧可能造成少许后遗症。在溺水后被救起来的人约有三分之一会因为肺部进水而发生疾病,需要医疗救助。

一些人的肺部还没有进水,就被溺水带来的惊吓所刺激,出现反射性喉头痉挛、呼吸道梗阻,而且无法凭借自己的意志将其解除。这现象既能发生在水中,又能发生在已经上岸之后,有时从上岸到发作间隔长达数天。

还有一些人在下水之前或游泳过程中过度换气,造成血液二氧化碳浓度过低,引起呼吸障碍[5]。这可以导致潜水员在浅水中意外溺水。

另一方面,上述性状的稳定性显然不怎么样。你稍微留意一下就能发现,每年都有新闻报道“某人游泳或洗澡后过了24~72小时,突然出现肺部炎症甚至肺水肿”,那往往是少量的水进入肺泡引发的。

参考

  1. ^ 肺泡并不是直接接触空气,而是有一层黏液去溶解吸入肺部的空气里的氧气,肺泡毛细血管里的血液通过扩散作用跟这黏液进行气体交换。肺泡被未经专门处理的水灌满有可能破坏黏液层的完整性,在肺泡细胞与接触的水的渗透压不一致的情况下还会进一步对细胞造成损害。
  2. ^ 平均而言发生在动脉血二氧化碳分压55毫米汞柱时
  3. ^ 但这通常不能阻止水进入气管
  4. ^ 通常需要持续6到10分钟以上
  5. ^ 血液二氧化碳浓度过低,会导致脑血管收缩、引发脑缺氧,产生头晕、视觉障碍、焦虑;因脑干主要检测血中二氧化碳浓度来控制呼吸频率,还会导致脑干抑制呼吸,甚至让呼吸完全停止。 还会导致呼吸性碱中毒,降低血中的钙离子浓度,抑制神经和肌肉的功能。这是过度换气造成的四肢感觉异常和抽筋的原因。

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