一．潜水物理学
1、压力
物体表面或内部某一平面上受到的垂直作用力称为压力。压力大小用单位面积所受到的力表示，其公式如下：
10米深海水的压力=1个大气压=1.kg/Cm2=76cm汞柱
10米深淡水的压力=0.大气压=1kg/Cm2
为了便于高压下的计算，实际使用时可以把1kg/Cm2当作一个大气压。此外，以绝对真空条件下的压力为零作为基准的压力叫做绝对压力。人们称为常压的海面大气压约为1个大气压。以常压为零作为基准的压力叫表压。表压在工业上的使用相当广泛，如空气压缩机和气瓶的压力指示都用的是表压。
然而，在考虑压力对人体的影响时，应该计及全部压力，因此，采用绝对压力是合理的。
2、流体内的压力分布和传播（帕斯卡定律）
即：当你向密闭容器里的静止流体的某一点上施加某一压力时，其余各部位也会同时相应的增加一个与所加压力相同的压力。换言之，所加的压力将按照同样的大小传播到流体的所有部分；这便是帕斯卡定律。
1Pa=N/㎡
因此，在常压下人体表面所承受的压力会被传播到人体软组织的所有部分，进而传播到体腔内，使全身所受到的压力平衡。当潜水员潜入水下时，增大的压力便由他的体表传入体内，从而保持新的压力平衡。
3、气体的物理性质
（1）压力与气体体积的关系（波仪耳定律）：物体分为固体，液体和气体三种，其中固体和液体在受到压力时体积不发生变化。气体则不同，压力增大时体积将减小，压力减小其体积将增大。恒温条件下，其关系可用下述公式表示：
PV=P1V1
式中：P=原来的压力。V=原来的体积。P1=变化后的压力。V1=变化后的体积。
（2）压力与空气密度的关系：同一成分的气体，在温度不变的情况下，单位体积中的气体分子数与压力变化成正比，从而，当压力变化时，其质量（即其密度）也随之产生变化。因此，被压缩的空气密度将增大，从而潜水员的呼吸阻力和供气系统的阻力也必将增大。
（3）气体总压力与气体分压（到尔顿定律）：空气是由各种气体组成的，其中含有氮约78%，含有氧约21%，此外还含有少量的氩，二氧化碳等。组成混合气的各成分气的压力，也就是分压，对气体性质有着直接的影响。假设只有其中某一成分气单独占有该混合气所占有的全部时间，该成分气所显示的压力便叫做这种成分气的分压。
（4）气体分压与溶解的关系（亨利定律）：气体和液体相接触时，气体将溶解于液体之中，直到饱和状态。如果温度不变，这时的浓度极其溶解度，与气体的分压成正比。这一原理就是亨利定律。
（5）分压换算：为了防止氮麻醉，生理学上规定呼吸气体中的氮分压不宜超过kPa，因此空气潜水的最大深度规定在60m。
稳态下氧分压公式为：
式中：PO2─呼吸气体氧分压。X─共给气体中的氧浓度。L─供气流量Y─潜水员耗气量
4、浮力
物体在水中的浮力，等于该物体所排开的水的重量（阿基米德定律）。因此，物体重于同体积的水则沉，轻则浮。重力与浮力相等时，则不沉不浮的停留在所放的位置上。
5、光
阳光射入水中后逐渐被吸收，水清澈时，水深为4.5米照度1/4，15米时降为1/8。红色最容易被吸收，相反，蓝色最不容易被吸收。在空气和水的交界处，在一定的射入角以内，光线会发生折射现象。
6、声音
在空气中声音的传播速度为米/秒，在水中的传播速度为米/秒，传播的距离也比较远。这不仅降低了人耳在水中的听音效果，而且还难以辨别声音的方向来源。
7、海流和潮流：
所谓海流，就是持续向一定方向流动的巨大海水流。其流速在地形的影响下，有时每小时可达5海里，（1海里/小时=米/小时=31米/分钟=0.51米/秒）。
不过，一般海流的流速多在每小时1-3海里。所谓潮流，就是随潮汐变化而产生的海水流动，其流动方向变动具有时间节奏性。由于受地域和海底地形的影响，潮流会有很大差别，甚至会呈现出非常复杂的情况。此外，局部地区的潮流有时还会受到河口如海河水以及风向的影响。在某种场合，也有人将海水的流动现象统称为“潮流”。
二、潜水医学：
耳的障碍：
1、原因：在潜水作业中，当外压增高时最先发生的是耳的听力恶化，耳鼓有一种压迫感，紧接着是耳膜发生刺痛。由此可见，耳对外压的变化颇为敏感。从耳到鼻腔和咽部，有一细管相连，称为耳咽管。它的作用是使中耳腔的压力与外压平衡，从而使鼓膜能自动振动，使之成为一种良好的听音结构。当外压升高，中耳腔内压力相对较低，为此鼓膜向内侧鼓出，听力变差，同时伴有压迫感产生。如果鼓膜内外压差进一步增大，鼓膜向内侧鼓出加剧，会导致鼓膜出血甚至穿孔破裂。
2、预防方法：由上可知，只要使空气通过耳咽管送入中耳腔，就可使鼓膜内外压力平衡。因此当内外压力不平衡时，做打哈欠，吞咽，擤鼻涕等动作就可使耳咽管打开，此时可听到“扑哧”
一声响，与此同时空气进入中耳道，鼓膜内外压力得到平衡，消除了鼓膜的压迫感。
肺挤压伤：
1、原因：屏气潜水时，随着潜水深度增大，肺就逐步被压缩，然而，这种压缩达到整个肺气量的1/5剩余气量以上时，肺再也不能被压缩了。如果继续加大潜水深度，肺内压即低于水压，造成的肺内外压差就会损坏肺组织。
2、症状在下潜过程当中，首先感到胸部受压，紧接着便有痛感。回到水面时，呼吸困难，痰内带有血泡沫。
3、预防方法：为了防止此类事故发生，应遵循屏气潜水深度不超过40米的规定。
4、治疗方法：出水后应取侧卧姿，以便痰血从口中吐出，如感呼吸困难，应供以纯氧呼吸。
氧中毒：
1、原因：（1）在一个大气压或接近一个大气压条件下，长期吸入纯氧，呼吸器官就会产生炎症，这是一种慢性症状。
（2）在高压下吸入纯氧，脑等中枢神经系统就会受到侵害，产生昏迷和痉挛，甚至死亡，这是一种急性症状。
2、症状：急性氧中毒的明显症状是脑功能障碍。同时伴有癫痫发作时的全身痉挛和昏迷。慢性氧中毒的明显症状是，起先感到疲劳和胸前疼痛，并由此引起咳嗽等症状，如病情进一步发展，则会产生支气管炎。
3、预防方法：在水中作业不使用纯氧。
氮麻醉：
1、原因：氮麻醉有着个体和时间差异，即不同对象或处于不同时间的同一对象，发生氮麻醉的情况有所不同。当水深达到某一深度时，即出现如醉酒那样的症状，我们称之为氮麻醉。
2、症状：发生氮麻醉时，患者精神反应迟钝，似醉酒那样，精神恍惚，极度欣快，难于自我控制，不时伴有无意的淡笑。继而思维混乱，记忆下降，甚至丧失继续工作的能力。
3、预防方法：（1）对于从事深水作业的潜水员，应进行充分的训练，使他们对氮麻醉有良好的适应性。
（2）应使潜水装具内无二氧化碳积聚。
4、治疗方法：一旦发生氮麻醉，应该立即升出水面。
二氧化碳中毒：
1、原因：如果送入潜水装具内的空气量充足，则呼出的二氧化碳就会被稀释，并不断的被排出装具，否则，由于通气不良，导致二氧化碳浓度升高，吸高含量二氧化碳浓度的空气后，二氧化碳就积聚在人体血液中，产生二氧化碳中毒。
2、治疗方法：（1）迅速将患者移至空气新鲜处。
（2）若患者呼吸功能微弱或停止时，应立即进行人工呼吸。
肺气压伤：
1、原因：结束潜水作业上升时，无论什么原因屏住呼吸，肺内空气体积就会增大，从而使肺膨胀起来。如果外界压力继续降低，肺的扩张程度将超过其弹性极限，呈过扩张状态，很快就会涨破。
2、症状：在上升过程中或上升以后马上呈现如下一些严重症状，即：
（1）胸部剧痛难熬。
（2）脉搏微弱，以至难以触摸到.
（3）呼吸深度变浅而频率加快.
（4）口内吐出带血的吐沫.
（5）瞳孔放大,即使触及亮光也不能缩小.
（6）失去知觉.
上述症状就是所谓休克症状,如不及时抢救,很快就会死亡.
3.预防方法:应对潜水员进行教育和训练,使之能够做到,在上升过程当中,无论如何也不屏气.此外,应遵循上升速度的规定..
4.治疗方法:如果已发现肺气压伤的先兆症状,应立即让患者进入加压舱实施治疗.
减压病:
1.原因:在常压下,人体内可溶解氮气量约为1升,氮气在人体内的溶解量也遵循亨利定律,即气体溶解量与其分压成正比.所以潜水作业时,由于外界压力增大,氮气溶解量亦随之增大(饱和上限增高),其增大情况为,每增加一个大气压(相当于水深增加10米),溶解量就增加1升.当潜水作业返回常压环境时,氮气溶解量随外界压力降低而减少(饱和上限降低),先前已溶于体内的氮气中,超过饱和状态的那部分氮气将被排出体外.
在下潜(加压)过程当中,氮气的溶解途径是:外界呼吸---肺---血—组织,这个顺序恰好与上升(减压)当中氮气排出的顺序相反.减压时,如果外界压力减的太快,溶解在人体组织和血液中的氮气来不及排出就会形成饱和状态,一部分气体便形成气泡,存于血管或组织中,从而导致一些严重症状.
2.症状:预防多发于上升出水面后不太长的一段时间内,其发病率在30分钟内的占50%,一小时内的占85%,两小时内的占95%,六小时以上的占1%.
(1)皮肤症状:从高压下减压后,体表有搔痒感,多数情况下,搔痒发生于胸,腹部等躯干的局部位置,严重时可弥漫至全身;痛感如针刺,且时有丘疹,形同痱子的小突起,时有大理石样斑纹,呈或红或白的斑点.此类皮肤症状通常很快就会消退,但其却是屈肢症等一类重症的先兆.
(2)关节和肌肉疼痛(曲肢症):这是一种最常见的减压病,发病率占减压病的半数以上.由于关节和肌肉剧痛,使手足呈弯曲状,故得名”曲肢症”.其发病部位多为膝,肘,肩和腰.
(3)呼吸,循环系统障碍(窒息和休克):首先,患者感到口干舌燥,呼吸急促,此外,位于胸前侧中央部的胸骨内侧产生疼痛,难以进行深呼吸,严重者可窒息,并出现下列休克症状:1,呼吸浅而快,呈现呼吸困难.2.胸口产生郁闷和揪痛感.3,面色苍白.4.皮肤出冷汗.5.脉搏加快,但其强度减弱,以至触摸不到.6.血压急剧下降.这些症状如不能缓解,最终会导致死亡.
(4)中枢神经系统障碍:如果氮气气泡侵入脑,骨髓等组织,就会发生中枢神经系统障碍.1.脊髓症状:氮气气泡多侵入含蛋白比例较高的腰锥等脊髓下部,此时患者下肢产生搔痒感和感觉迟钝,麻木,以及运动麻痹.2.脑症状:气泡侵入脑组织的病例较少,但却为最致命的危险.除此之外,根据受到侵害的神经中枢不同,将会分别产生以视力障碍,晕眩,,恶心等为主要症状的美尼尔综合症,以及说胡话,耳聋和痉挛等.
(5)骨伤害:骨伤害对水下作业人员已构成极大的威胁.这是由于反复进行不充分的减压,使关节部分的骨骼发生变形,呈现组织性孔蚀所至的一种病症.
3.预防方法:
(1)限制潜水时间:潜水深度越大,时间越长,溶解在身体内的氮气分压就越高,假如氮气分压较高,在快速上升时产生气泡的危险性就大.但是,潜水伊始,大量氮气不会在短时间内全部溶解到体内;所以在大量氮气全部溶解到体内之前,上升作减压,即可预防减压病的发生.非限制减压潜水时间表:
注:如超过上述时间规定应按照本教材所附潜水减压时间表进行减压.
(2)规定上升方法:通常采用的减压方法有等速减压法和阶段减压法.
A.等速减压法:所谓等速减压法就是以一定的减压速度连续的慢慢的上升出水面.(上升速度不超过18米/分钟)
B.阶段减压法:所谓阶段减压法就是减压至某一压力,即上升到某一深度后,便在这一深度做一定时间的停留,然后再继续上升,到某一新的深度后,再在此深度作一定时间的停留,继而再上升,如此反复,直至出水.
(3)紧急上升时通过再加压预防减压病:因气候恶劣或负伤等原因不得不终止作业,无法按照规定时间上升而紧急快速上升时,如不及时处置,定然会患减压病,为避免这种后果,可让潜水员立即进入加压舱再度加压,直至作业时的最大深度.待恢复正常即可执行规定减压程序.
陆.潜水员的健康管理
一.体格检查
压力对潜水员的影响很大,检查的重点是耳鼻等器官,以及呼吸循环系统,这些器官和系统暴露于高压环境下是否产生异常,在最初就业选拔时,以及其后每隔一定时间,都应接受体格检查.
检查项目主要有:
1.查询既往病史和潜水史.
2.检查关节,腰部或上肢是否疼痛,有无耳鸣等主观或客观症状.
3.检查四肢运动机能.
4.检查鼓膜听力.
5.测量血压,检查尿中有无糖分及蛋白.
6.测定肺活量(不小于毫升).
7.检查肺通气功能.
8.检查心电图.
9.关节部位X关片检查.
二.禁止患病者从业
凡患有以下病症者禁止从事潜水作业:
1.减压病,其他高气压障碍及其后遗症.
2.肺结核,其它呼吸器官结核,或急性上呼吸道感染:矽肺,肺气肿及其它呼吸系统疾病.
3.贫血,心脏瓣膜炎.冠状动脉硬化,高血压及其它血液循环系统疾病.
4.精神病,神经症,酒精中毒,神经痛及其它精神神经系统疾病.
5.美尼耳症或中耳炎及其他伴有耳鼓管狭小等耳科疾病.
6.关节炎,风湿及其他运动器官疾病.
7.哮喘,肥胖症,巴塞多(Basedow)氏症及其它变态反应,糖尿病等代谢或营养方面疾病.
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