即使被它淹没也不会窒息,这是什么神奇液体?

最没存在感的空气,总是在我们游泳呛水的时候提醒我们它有多重要——如果无法及时浮出水面呼吸空气,就会有窒息的危险。这是所有哺乳动物的致命弱点,即使是水生哺乳动物也做不到在水下呼吸,必须时不时浮出水面猛吸几口。

即使被它淹没也不会窒息,这是什么神奇液体?

​为什么鱼能自由地在水里呼吸,我们就不能?

即使被它淹没也不会窒息,这是什么神奇液体?

原因很简单:一、我们不是鱼(咸鱼也不行);二、我们不是人鱼(雾)。

言归正传,我们和鱼类在呼吸上的区别主要有这两方面:需氧量的不同和呼吸器官的不同。

哺乳动物属于恒温动物,需要不断消耗能量维持体温,而鱼类等用鳃呼吸的动物都是变温动物,对氧气的需求比我们小。空气中含有大约21%的氧气,而等体积水中的氧气含量仅为它的1/20。

即使被它淹没也不会窒息,这是什么神奇液体?

哺乳动物肺部参与交换气体的是一个个葡萄粒般的小肺泡,它们输送氧气的方式很佛系——让氧气自由扩散透过薄膜,因为气体会自发从高浓度一侧流向低浓度一侧。

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然而氧气在水中的浓度很低,靠被动扩散可太慢了。另外,水的粘度(空气的100多倍)和密度(空气的700多倍)都比空气大得多,容易滞留在肺部,无法及时排出。

话说回来,既然空气中的氧气比水里多得多,为什么鱼类在空气中还会窒息呢?

在鱼类的呼吸器官——鳃上你可以看到一条条细密的鳃丝。当鱼儿在水中游动时,鳃丝舒展开来,与水流充分接触,滤出其中的氧气。但在空气中,干燥的鳃丝会粘连在一起,这就好比我们的气管壁都贴到了一起,自然会呼吸困难。

即使被它淹没也不会窒息,这是什么神奇液体?

绝大多数液体在常温常压下对氧气的溶解能力都很弱,而且光携带氧气还不够,这种液体还需要能溶解呼吸产生的二氧化碳,把它们送出去,才算是实现呼吸循环。我们熟悉的硅油就有如此难得的特性,然而,科学家发现硅油吸入肺部对人体有害,只能排除。

好在我们还有另一个选择——氟碳化合物(PFCs)。它是碳氢化合物中的氢原子被氟、氟氯、氟溴或氟碘取代后形成的一类有机惰性化合物。

即使被它淹没也不会窒息,这是什么神奇液体?

氟碳化合物常温下溶解氧气的能力可达血液的3倍(35~70mL/100mL),溶解二氧化碳更不在话下(122~255 mL/100mL)。而且它的化学结构非常稳定,不容易发生反应,是无色、无味、无毒的“三无产品”。

不过这东西一开始并不是为了让人体验液体呼吸的新鲜感而合成出来的。它的背景还很“硬核”——诞生于上世纪40年代美国研制原子弹的曼哈顿计划。当时科学家试图找出一种惰性物质来冷却核反应堆中的六氟化铀,后者极为活泼,跟谁都能擦出“花火”。后来,科学家找到了“老实安分”的氟碳化合物,并发明了大规模制取氟碳化合物的技术。

即使被它淹没也不会窒息,这是什么神奇液体?

所以,听起来无可挑剔的氟碳化合物究竟能不能让人顺利呼吸呢?

即使被它淹没也不会窒息,这是什么神奇液体?

在科学家们不懈的努力下,氟碳化合物终于能够顺利的使人呼吸了。氟碳化合物不仅被用于改善呼吸,由于它对人体相对友好,不会被人体吸收,因此还能作为给药载体。又因为它不透射线,也被用作CT扫描成像的造影剂。氟碳化合物还是一种很好的冷却剂,能够实现器官组织的快速冷却,以延缓急性损伤的发生,减轻后遗症。由于出色的冷却和绝缘性能,它已经在工业领域大显身手。

如果能无拘无束地在液体中呼吸,你想怎么用呢?

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