答：宇航員出艙前為什麼要吸純氧？
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空少問答
小課堂
第六十三期
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一
答：宇航員出艙前為什麼要吸純氧？
上周六，空少為大家留了1個問題，來看看空少的解答以及從留言中選出的最佳答案吧！
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空少正解
上次我們簡單介紹了一下航天員的出艙程序，並且提到，宇航員出艙前，有一道工序是「吸氧排氮」。那麼，為什麼航天員需要呼吸一段時間純氧呢？這是為了盡量避免航天員遭遇「減壓病」。
「減壓病」這個名字由來已久，潛水作業、沉箱作業、特殊的高空飛行等，如未遵守減壓規定，都有可能出現危及生命的嚴重疾病。
咱們呼吸的空氣，大部分是氮氣，小部分是氧氣，極少一部分是二氧化碳等其他氣體。我們人體在較高氣壓環境下，肺泡內各種氣體分壓較高，氣體在血液中的溶解量較大，溶解的氣體經血循環運送至各組織，其中大部分氧及二氧化碳迅速被血紅蛋白及血漿內成分所吸收，只有很少一部分（不足1%）呈物理性溶解，而氮氣不僅不能被身體分解，並且在血液和組織液中溶解度較高，溶解量與氣壓高低和停留時間長短成正比。
專業一些的醫學解釋：
當人體所處環境由高氣壓逐步降低時，如果降壓過程平緩，體內多餘的氮便由組織中釋放而進入血液，並經肺泡逐漸緩慢地排出體外，並不會有什麼問題。但一旦減壓太快，超過外界總氣壓過多時，就無法繼續維持溶解狀態，於是在幾秒至幾分鐘內以氣泡形式聚積於組織和血液中。氮可長期以氣泡狀態存在：
-氣泡可引起血管痙攣，導致遠端組織缺血、水腫及出血。
-除了血管內的氣泡外，氮氣泡往往聚積於血管壁外，擠壓周圍組織和血管，並刺激神經末梢，甚至壓迫、撕裂組織，造成局部出血等癥狀。
-在脂肪少而血流通暢的組織中，氮氣泡多在血管內形成栓塞，阻礙血液循環。
-根據栓塞部位及其所引起的組織營養障礙程度和時間，可產生一系列癥狀。
-此外，由於血管內外氣泡繼續形成，造成組織缺氧及損傷，細胞釋放出鉀離子、肽、組胺類物質及蛋白水解酶等，後者又可刺激產生組胺及5-羥色胺。這類物質主要作用於微循環系統，致使血管平滑肌麻痹，微循環血管阻塞等，進而減低組織與體液內氮的脫飽和速度。
所以在減壓病的發病機理中，氣泡形成是原發因素。
空少小課堂的簡單總結：
從航天員的角度來說，上期我們說到航天服內的氣壓大約是40千帕，而標準大氣壓是101千帕。如果減壓太快，氮氣在人體中不會迅速的通過血液帶到肺部排出體外，因而容易形成氣泡，出現上邊說的減壓病。
因此，航天員在減壓前，預先都要吸進純氧，即在純氧環境中停留一定時間（2～4小時），使體內氮氣釋放出來，這個過程稱為吸氧排氮。一般在純氧環境中吸氧排氮4小時後，大體上可以使人體內的95%以上溶解的氮清除掉，這樣就大大減少發生減壓病的機會。
如下圖，左圖不提前吸氧，右上圖提前吸氧1個小時，右下圖提前吸氧2個小時，可以看出提前吸氧明顯而有效的降低了航天員患減壓病的風險。
提前吸氧有效降低減壓病風險：
左圖不提前吸氧，右上圖提前吸氧1個小時，右下圖提前吸氧2個小時
其實還有另一種方式是艙內保持1/3的標準大氣壓力的純氧，也即氣壓大致與艙外服內的壓力一致。美國的水星號、雙子星座、阿波羅飛船，都是使用這種方式。但是人體長時間呼吸純氧會抑制紅細胞的生長，對眼鼻有刺激作用。更為嚴重的是艙內純氧容易引起火災。因此這種方式比較不安全。
留言區·精選
@Rika
航天員出艙前要先吸純氧是因為吸純氧能使體內組織和體液中的氮氣儘可能排出，以避免在艙外發生減壓病。
@Yi路求索
機體在相對高氣壓環境下，相應地增加了氣體在血液中和組織中的溶解量。宇航服的相對低氣壓則能使這些氣體的溶解量減少，會形成氣泡而形成減壓病。人體內的大部分氧及二氧化碳能迅速被血紅蛋白及血漿內成分所吸收，不至於形成氣泡，氮氣則易形成氣泡而影響宇航員的健康。
感謝大家的支持，我們下期再見！
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