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2022-07-03 11:55
原创的东西把科学带回家。
琦君，作者
美国花样游泳运动员安妮塔·阿尔瓦雷斯在今年的世界游泳锦标赛中晕倒在泳池里。图片来源:法新社-吉吉
最近，一则新闻登上了国内外各大媒体的头条。在今年6月的世界游泳锦标赛上，美国花样游泳运动员安妮塔·阿尔瓦雷斯(Anita Alvarez)晕倒在泳池里，她的教练安德雷阿·富恩特斯·法希(Andrew Fache)在发现不对劲时迅速将她救了出来。
不知道大家有没有注意到一个细节:这个运动员没有吐泡泡，说明她在水下晕倒后没有呼吸。这太可怕了，不是吗？不呼吸就会缺氧而死？
其实这是人体在水下的一种自动保护机制，比这种保护机制更可怕的是运动员昏迷的原因。
我们先来看这个保护机制:喉痉挛。
喉痉挛的主要作用是阻止你在水下自主呼吸，因为你肺里的水比短时缺氧更致命。喉痉挛是不自主的，不受意识控制，但也可能在不知不觉中发生。
喉痉挛时，由于声带(小孔)堵塞，气管被封住。图片来源:月饼出版物
那么，什么情况下会出现喉痉挛呢？
触发喉痉挛的条件通常是声带水。当然，喉痉挛也可能是由于声带内有血或异物(如手术插管)，或服用某些药物(如氯胺酮)所致。
那么，如果没有人获救会发生什么？
喉部痉挛通常持续不到1分钟。喉痉挛后期，人体耗光了所有氧气。此时喉头痉挛消失，身体会有一种绝望的自救式呼吸。如果溺水者此时还在水下，那就不幸了。事实上，大约10%的溺水者死于喉痉挛。
所以第二个问题来了。作为一名职业运动员，她怎么可能不知道自己无法呼吸？
其实这位选手很可能是遭遇了浅水黑屏，这在职业选手中很常见。
潜水员从水下深处返回水面时经常会陷入昏迷。“浅水昏迷”这个名字就是这么来的。浅水昏迷的主要原因是缺氧，所以也叫缺氧性昏迷。
给图中的演员看。图片:维基世界
在从水下升到水面的过程中，血液中的氧分压降低，所以潜水员会因缺氧而昏迷。那么一直在水面附近游泳的人怎么会出现浅水昏迷呢？
浅水昏迷发生在运动员身上是因为憋气时间太长，这也是为什么浅水昏迷经常发生在专业潜水员和游泳运动员身上，而普通人不容易发生浅水昏迷。
根据浅水昏迷预防，即使是专业游泳运动员，海豹突击队队员和以潜水为生的渔民也无法逃脱浅水昏迷的魔咒。
你可能会觉得奇怪，一个人，尤其是训练有素的游泳运动员，不知道自己缺氧？
是的，其实你并没有意识到自己缺氧，因为是血液中二氧化碳浓度过高让人有呼吸的冲动，而不是氧气浓度过低。
一般来说，随着体内氧气浓度的降低，二氧化碳的浓度也会相应升高。所以，屏住呼吸一段时间后，因为二氧化碳浓度太高，你会觉得不得不吸一口气。
正常情况下，憋气时间越长(蓝色区间)，血液中氧气(红色)浓度越低，二氧化碳(蓝色)浓度越高，二氧化碳浓度越高促进呼吸反射。图片:维基世界
但对于职业游泳运动员来说，情况就不同了。职业选手必须接受高强度间歇性低氧训练。经过长时间的屏气训练，它们在入水前可以过度换气，即排出大量的二氧化碳，使血液中的二氧化碳降到很低的水平，即可以得低碳酸血症。
然而，由于过度换气，潜水时，它们体内积累的二氧化碳水平仍然相对较低，但氧气提前消耗掉了。这是浅水昏迷很好的利用机会。
如果专业人员在潜水前过度换气，那么在二氧化碳(蓝色)触发呼吸反射(蓝色区间)之前，血液中氧气(红色)的浓度就会达到警戒值(红点)，诱发昏迷(红色区间)。图片:维基世界
浅水昏迷发生时没有任何征兆。更奇怪的是，人体并不惧怕缺氧，有些人甚至会在缺氧时感到一种奇怪的快感。美国联邦航空管理局(FAA)指出，有些人在缺氧时会觉得很开心，觉得一切都很好，虽然他们此时的认知能力连自己的名字都说不出来。
这就是为什么，浅水昏迷的人不仅不知道自己缺氧，甚至可能在快感的驱使下不断屏气。
因缺氧而发青的手。图片来源:维基百科
更可怕的是，浅水昏迷的杀人速度比一般溺水要快得多。一般溺水者从脑损伤到死亡需要6-8分钟。但浅水昏迷后，距离脑损伤只有2.5分钟左右。
