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第四章氮气在体内饱和、脱饱和及过饱和规律
空气中的氧气及二氧化碳进入体内，参与组织代谢，但氮气、氩气等惰性气体在体内不参与代谢过程，也就是说，它们不能被机体利用，也不被机体产生。它们只随呼吸和循环进出机体，正常情况下不对机体有病理和生理作用。惰性气体中由于氮气的量最多，占空气的 4／5，而氢等情性气体在空气中含量极微，对机体的影响可以忽略不计。本章主要探讨氮气在体内的过程。
正常情况下，空气中的氮气，从肺泡弥散到肺毛细血管血液中，然后随血液（血浆及红细胞）到达周身组织，溶解在组织波及细胞内。同时组织液和细胞内氮也沿相反途径逸出体外。当单位时间内进出机体的氮数量相等时，也就是组织内氮气张力与氮分压根等时，即体内外氮达到动平衡状态，也称完全饱和。当组织氮张力低于氮分压时（PN2）称不完全饱和。当组织氮气张力等于氮分压的50％时称为半饱和。
氮气的饱和规律
生活在地球上的生物处于一个大气压的环境中，自生命开始就已完成氮的饱和。若将生物体内氮排光，然后令其呼吸空气，来观察氮气的饱和过程比较困难。但当把动物从常压下移到高压环境中，可以观察到新的氮饱和过程。
一、氮饱和
当动物从常压 （1ATA）进入高压环境中，由于空气及肺泡气氮分压（PN2）增高，氮向肺泡毛细血管弥散，溶解在血浆和血细胞胞浆内（不与血红蛋白结合），被血液运到全身组织，然后氮从毛细血管内弥散并溶解在组织液和细胞胞浆内，组织内氮分压逐渐增加，最终达到新的饱和状态（动态平衡状态）。
由于肺泡的面积极大，故流经肺泡的血液可以迅速被氮饱和，血液流经组织时，由于组织内毛细血管数量极多，所以，从肺循环来的血液中的氮可以迅速弥散到组织中。故而机体的氮饱和速度取决于血液的运输速度（血液循环时间）。我们把全部血液循环一周称血循环一周次，成人血液循环一周次约为23分钟（23s）。
血循环每一周次，均使组织的氮饱和度增加，但每周次氮增加量均少于前一周次。Haldane等根据实验，通过计算得出体内的氮含量：假定机体各组织成分相同，血液供应也均匀。体重70kg的人，在常压下（1ATA）达到氮气完全饱和时，体内溶解的氮为1000ml，其中血液内溶解的氮气为39ml。血液中氮量是总氮量的39／1000，即1／26，存在全身组织中氮量应为
25／26。
进入高气压环境中的人呼吸空气，每经过一个血循环周次（溶解在全身血液中氮量为全身完全饱和氮量的 1／26）可使全身组织含氮量增加
1／26（该高压下组织完全饱和的含氮量之1／26）。换句话说，这些氮可使组织达到完全饱和的
1／26。那么经过一个循环周次后，组织含氮量尚差（l—1/26）25/26。故：
第一周次循环后，组织含氮达到完全饱和的1／26，饱和缺额为（1－l／26）25/26可写成[2／26]l。
第二周次循环后，又完成第一个循环周次后饱和缺额（[25/26]）的1/26，即[25/26]1×1/26。饱和缺额为[25/26]1×25/26=[25/26]2。
第三周次循环后又完成第二个循环后饱和缺额[25/26]2的 1／26，即[25/26]2×1/26。饱和缺额为[25/26]2×25/26=[25/26]3。
余次依此类推，见表4－1。
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血液循环周次
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循环周完成的饱和度
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饱和缺额
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饱和累及
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1
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1×1/26
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1-1/26=25/26=[25/26]1
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1－[25/26]1
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2
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[25/26]1×1/26
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[25/26] ×25/26=[25/26]2
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1－[25/26]2
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3
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[25/26]2×1/26
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[25/26]2×25/26=[25/26]3
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1－[25/26]3
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4
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[25/26]3×1/26
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[25/26]3×25/26=[25/26]4
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1－[25/26]4
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5
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[25/26]4×1/26
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[25/26]4×25/26=[25/26]5
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1－[25/26]5
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6
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n
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[25/26]n-1×1/26
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[25/26]n-1×25/26=[25/26]n
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1－[25/26]n
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从表4－1可以查出机体进入高气压环境一定时间后（几个循环周次）体内氮的饱和
二、假定时间单位
处于高气压环境中机体组织内氮气达到半饱和所需的时间称半饱和时间。在计算氮饱和时间与饱和度时，为了方便而把一个半他和时间作为假定时间单位。
机体置于高气压环境下，停留一个假定时间单位的时间；组织氮饱和度达50％（尚未饱和部分称他和缺额），饱和缺额为50％。又经过一个假定时间单位时间氮饱和度（增加前次饱和缺额的一半（50％×50％=25％），此时饱和度为50％＋25％=75％，他和缺额为25％。再经过一个假定时间单位时间，组织饱和度又增加上次饱和缺额（25％）的一半（25％×50％=12.5％），达到75％+12.5％=87.5%饱和缺额为12.5％。依次类推，见表4—2
表4—2经若干假定时间单位，组织氮饱和规律
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假定
时间
单位
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饱和度增长
（上次缺额之一半）
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饱和度缺额
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饱和度
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1
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100%×50%=50%
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510%=0.5=50%
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(1-0.5)1×100%=50
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2
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50%×50^=25%
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(50%)×50%=(50%0)=0.52=25%
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(1-0.5)2×100%=75%
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3
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(50%)2×50%=12.5%
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(50%)2×50%=(50%)3=0.53=12.5%
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(1-0.5)3×100%=87.5%
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4
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(50%)3×50%=6.25%
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(50%)3×50%=(50%)4=0.54=6.25%
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(1-0.5)4×100%=93.75%
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5
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(50%)4×50%=3.125%
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(50%)4×50%=(50%)5=0.55=3.125%
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(1-0.5)5×100%=96.87%
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6
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(50%)5×50%=11.56%
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(50%)5×50%=(50%)6=0.56=1.56%
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(1-0.5)6×100%=98.43%
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7
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(50%)6×50%=10.75%
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(50%)6×50%=(50%)7=0.57=0.79%
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(1-0.5)7×100%=99.21%
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n
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(50%)n-1×50%
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(50%)n
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(1-0.5)n×100%
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三、机体组织氮饱和曲线
以横坐标为假定时间单位，纵坐标为氮饱和度。从图4－1可以看出曲线呈弧形而非直线。说明：①从哲学的角度上讲，组织氮饱和永远达不到100％的饱和。故而我们把他和度98.437％，作为完全饱和。从表4—2可以查出，经6个假定时间单位时间，氮饱和度可达98.437％；②氮饱和过程中，随时间延长，单位时间内饱和度增加的绝对值越来越小。
四、半饱和时间和理论组织
半饱和时间，具体是多长？各种组织均不相同，与组织的血流量，氮的溶解度，弥散系数等有关。何尔登（Haldane）通过大量潜水经验和动物实验资料，根据各种组织的半饱和时间的区别，把全身组织分为五类。由于这种分类并非绝对，而带一定假设性，所以称“理论组织”（表4－3）。
表4－3各理论组织氮半饱和时间表
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名称
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半饱和时间
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组织
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第一类组织，Ⅰ类组织，第一类理论组织，5分钟组织
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5分钟
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血液，淋巴等
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第二类组织，Ⅱ类组织，第二类理论组织，10分钟组织
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10分钟
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大脑，脊髓灰质，腺体
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第三类组织，Ⅲ类组织，第三类理论组织，20分钟组织
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20分钟
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肌肉等
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第四类组织，Ⅳ类组织，第四类理论组织，40分钟组织
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40分钟
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神经白质，脂肪
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第五类组织，Ⅴ类组织，第五类理论组织，75分钟组织
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75分钟
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肌腱，韧带等
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根据何尔登的理论，经过6个半饱和时间，机体可达氮饱和状态。血液和淋巴液（5’×6=30’）对分钟即可达氮饱和，而第V类组织肌腱，韧带的氮饱和时间为（75’×6= 450’）450分钟。
五、高气压环境中氮饱和度的推算
在高气压环境中工作一定时间，我们可以推算出各种组织的氮饱和度。
1．氮饱和度曲线图从各种组织氮饱和曲线图查出每种组织氮的饱和度。
2．按 S=（1－0.5n）×100%公式计算
S=氮饱和度（％）n=半饱和时间数
例：机体在高气压环境中工作3O分钟，第1类组织（血液、淋巴）的饱和度？
30’÷5’=6个半饱和时间
S＝（1－0.5n）×100％
＝（1－056）×100％
＝（1－0.01563）%
＝98.743%
  
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