少数派报告
| 有关氦气潜水
二战货船 Sophie Rickmers 一角，位于韦岛58米深的水域
图片来自 Lumba Lumba 潜店的潜导 Albert
下文由
程程_Constance
基于 中国大陆创作共用协议3.0之署名-非商业性使用-相同方式共享（CC BY-NC-SA 3.0）编辑发布，著作权归译者所有
写在前面
终于，我的潜水生涯遇到了瓶颈。在用空气去了韦岛那艘位于58米的二战货船 Sophie
Rickmers 一层甲板之后；在用空气去了数次苏比克那艘位于54米的樱花号看狮子鱼之后；在用空气逛了PG的50米潜点 Sweetlip
Corner 和 Marcus Cave
觉得意犹未尽之后；在Simon哥哥喝着酒讲述在75米的地方看鱼影水草影影绰绰妙不可言之后，我想潜得更深。
然而单凭氮氧混合气，已经无法满足我对大深度的渴望，那该怎么办？没错儿，上氦气。有些朋友指出，还可以自由潜。然而自由潜并不能帮我将渗透斯里兰卡的爱马仕从遗愿清单上划掉，所以暂且不谈。下面我们就来弄清楚为什么偏偏是氦气成为了大深度潜水员的宠儿，而非其它。
为什么空气不行？
我们一早就知道，氮氧混合气中氧的含量越高，其最大安全呼吸深度就越浅。我们每时每刻都在呼吸的空气中，氧的含量为21%，若使用氧分压1.4ATA做为氧中毒的安全线，那么其最大安全呼吸深度为56.6米。
从氧中毒的角度来看，空气应该是我们最易获取的安全呼吸深度最大的气体了。
有些聪明鸟会说，若想超过56米的极限，又不发生氧中毒，那我们可以降低氮氧混合气中氧的含量呀：使用15%的氮氧混合气，助你轻松下80。
英国竞技神号航母（HMS Hermes），也就是传说中潜水员的爱马仕，位于斯里兰卡50-60米深水域。图片来自网络。
然而氮氧混合气中的氮气是一种具有麻醉效应的气体。
在56米的深度，空气中的氮分压已为5.2ATA，也就是说此时每吸一口空气，
就像吞下一口马提尼
，过不了多久，潜水员就会进入微醺抑或酩酊的状态了。很多不胜酒力的人在撒酒疯的时候很容易一起撒出别的疯，因此在这种状态下潜水的潜水员就很容易做出一些致命的蠢事。
而15%的氮氧混合气在80米的氮分压为7.6ATA，这可比5.2ATA高出不少。
当然在计算最大安全深度的时候，你也可以使用氧分压1.6ATA作为安全线，在这里使用1.4ATA是为了更保守。
在技术潜水的蛮荒时代，人们普遍认为空气潜水可达的最大深度应为75米（此时的氧分压为1.8ATA）。那个时候潜水事故时有发生，人们逐渐意识到大深度空气潜水的危险性，却还没有什么解决方案。为了探索和开拓，潜水员们不得不豁出去，坚持用空气下大深度。可是随着氦气和其它更先进的潜水技术的出现与发展，需要豁出去的潜水员越来越少了。
Sweetlip Corner，PG为数不多的值得一去的50米观光潜点。图片来自一位CCR老大哥录的视频。。。
在降低氧含量的时候，除了考虑氮醉以外，我们还应该思考一个问题：缺氧。
也就是说这氧含量最低能降到多少？几乎所有的潜水员都知道，人体工作时能承受的最大氧分压为1.4ATA，那么能承受的最小氧分压呢？潜水员一般很少考虑这个最小值问题，因为我们总想潜得更深，大深度会帮助我们增加氧分压。而追求高度的登山爱好者就不得不考虑缺氧问题了，随着海拔的升高，空气会越来越稀薄。当其中氧分压降低至0.16ATA时，人们便会出现
轻微的
头痛、呼吸困难和疲倦等高原反应的症状；倘若氧分压低至0.1ATA，那人们就该直接蒙圈晕厥过去了。登山爱好者通常依靠呼吸纯氧来应对缺氧问题，而潜水员只需要简单地下潜。对于10%的氮氧混合气来说，其在10米深的氧分压为0.2ATA，这跟呼吸空气没什么两样；但若在海平面，吸上一大口估计就要说再见了。所以，使用这种超低氧含量的呼吸气做底部气体的潜水员都要像登山爱好者那样备上一瓶高氧含量的旅行气，以供在靠近水面的位置呼吸。当然也有些懒人直接吸减压气，这也未尝不可。
为什么偏偏是氦气？
综上我们可得：
若想潜得更深，就要同时降低呼吸气体中氧和氮的成分
。最显而易见的办法就是在氮氧混合气中加入第三种气体对二者进行稀释。那应该选择什么气体做稀释剂呢？应该加入多少稀释剂才够？
首先，作为稀释剂的气体应该具备以下特性：
-
不与人体组织相互作用，至少无毒无害；
-
不可燃；
-
很轻（相对分子质量很小），呼吸阻力小；
-
半饱和周期短，出入人体组织细胞的速度较快，等等。
在以上元素周期表中，我们发现一共有11种原子气体可供选择，它们都被标记为了蓝色。下面，我们就逐个分析一下。
在元素周期表中排首位的是
氢（
H
ydrogen）
。氢气是一种极易燃烧的气体，尤其是处于高压高氧的环境中。有关实验也证实在大深度呼吸氢气，会有一种嗑药（LSD）的快感。当然，在进行深度范围超过150米的极大深度潜水时，人们有时会使用氢氦氧三混气来减轻高压神经综合征（HPNS），但在常见的技术潜水范畴内，人们还是避免使用氢气的。
然后是
氮气（
N
itrogen）
和
氧气（
O
xygen）
，二者都是我们极力想减少的气体，这里就不做讨论了。
跟着是在黄色列里的二位卤族元素：
氟气（
F
luorine ）
和
氯气（
C
h
l
orine ）
。它们听着就是有高度腐蚀性的毒性气体，其中氯气更是一战中进行大规模屠杀时使用的芥子气的主要成分。
最后，来到橙色那一列中的惰性气体：
氦（
He
lium
）
,
氖（
Ne
on）
,
氩（
Ar
gon
）
、
氪（
Kr
ypton）
、
氙（
X
e
non )
, 和
氡（
R
ado
n
）
。 它们之所以被称为惰性气体，是因为它们真的很懒，通常都不愿意与其它元素相结合，都是走高冷的单身狗路线，相对分子质量越小越高冷。然而，从氩气开始，惰性气体的相对分子质量都比空气大，也就是说在被吸进肺里后，它们会待在肺底懒得出来，使人窒息。虽然它们是惰性气体，但在大深度的环境下，相对分子质量较大的（包括氖）那些也会产生麻醉效应，而且氡还具有一定的放射性，而且相对分子质量越大的惰性气体越贵，所以就只剩下氦了。
德国U潜艇869的引擎室，U-869位于新泽西附近65米深的水域。图片来自网络。
等一下！有些聪明鸟还会继续问，除了单纯的原子气体外，我们还有化合物啊，那些分子气体呢？那些千千万万种分子气体不在考虑范围内吗？不幸的是，它们中的大部分也都不适合氮氧稀释剂这一角色。二氧化碳堆积会引起二氧化碳中毒、加重氧中毒；一氧化碳是有毒的；水蒸气容易引起调节器结冰；氟利昂破坏臭氧层、甲烷是沼气，听上去就不太行；有毒的一氧化氮极易与氧气反应生成有腐蚀性的二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸。。。
所以就只剩下氦了。
氦气可以说近乎完美
：它是惰性气体中最轻的一个，呼吸阻力很小；它在减压过程中离开人体组织细胞的速度是氮气的2.6倍；它不与其它气体成分或是人体组织发生反应；它不可燃；大多数情况下，它也没有麻醉效应。
当然氦气也有一些缺点
：吸完氦气再说话，会像一只唐老鸭；氦气带走热量的速度也很快，这会让你在潜水时觉得有点儿冷，所以大家都会用氩气或者空气充干衣； 虽然氦是宇宙中含量第二多的元素，但是它在地球上却少得可怜，曾有一度美国政府一直严格控制氦气的产出和全球供应，导致氦气价格昂贵，难以获取。
名词解释
在刚开始接触氦气的时候，我们总会遇到一些“它好像认识我，我却不认识它”的词汇，然后一脸懵逼，它们就是著名的：
Trimix
氦氮氧混合气。通常以 Trimix10/70 或 Trimix10/70/20 这样的格式进行标记，代表该混合气中氧的含量为10%、氦的含量为70%、氮的含量为20%。
标准气
某些氦氮氧比例为特殊值的 Trimix。理论上说，Trimix 中氦氮氧的比例可为任意值，但由于下面三点原因，人们发明了
标准气
：
-
确保MOD的氧分压小于或等于1.4ATA
-
确保END不超过30米
-
配制过程简单，只需要在氦气中混合EAN32
HeliAir
Trimix 的一种。HeliAir 这一说法是由男神
Sheck Exley
发明的，因为其是通过在氦气中混合空气配制而成的，因此也被称为穷人气（Poor Man's Trimix）。
-
HeliAir中氮和氧的比例永远为79:21
-
HeliAir中氧的比例永远小于21%
-
与氦气含量相同的标准气相比，有更大的MOD
Normoxic Trimix
氧气含量正常（约为21%）的 Trimix。
Hypoxic Trimix
氧气含量低于21%的 Trimix。HeliAi r是 Hypoxic Trimix 的一种。
Hyperoxic Trimix
氧气含量超过21%的三混气。又被称为 Triox （GUE 和 UTD 组织喜欢使用）、Helitrox 和 HOTx（High Oxygen Trimix）。
Heliox
氦氧混合气，氮气含量为零。
Hydreliox
氢氦氧混合气，通常在潜水深度超过130米时使用，用来减轻高压神经综合征（HPNS）。与 Trimix 相比，Hydreliox 的优点在于它在大深度时比含氮的 Trimix 好吸（氢是宇宙中最轻的元素）。由于氢气极易燃烧，所以，只有在氧气含量小于5%时才可以使用。尽管 Hydreliox 可以减轻HPNS，但在深度超过500米时，氢气会同氮气一样产生麻醉效果。
Hydrox
氢氧混合气。现代化学之父、法国化学家 Antoine Lavoisier（1743-1794） 最早记录了 Hydrox 的使用，为了正反燃素理论，他在试验中让几只豚鼠豚鼠吸了Hydrox。1945年，瑞典人 Arne Zetterström 第一次将 Hydrox 用于潜水，然而不幸的是，他在一次向大家展示 Hydrox 特别适合用于大深度潜水时，由于设备误操作离开人世，人们对 Hydrox 的研究就此搁浅了好几年。后来美国海军和 Comex 组织又对 Hydrox 进行了一系列研究与实验。1990年11月20日，来自 Comex 的 Theo Mavrostomos 用 Hydrox 在压力舱内模拟了一次深度为701米的潜水，该潜水被认为是世界上最深的一次“潜”水。
Argox、Argonox
氩氧混合气。一种理论上的假想减压气。。。由于氩气的相对分子质量（40）大于氮气的相对分子质量（28），从等压逆向扩散（ICD）的角度来说，Argox 比 Nitrox 更适合做加压气。然而氩气比氮气更容易让人醉，而且更贵，所以基本没人用它做减压。虽然 Argox 的MOD（22米）比纯氧的深，但是其减压效果并没有纯氧高，一些在宇航员身上的试验表明用 Argox 进行减压获得减压病的风险也比使用纯氧高。
Neon
没错儿，为了减少氮气的迷醉效应，有的时候人们也将氖气混入氮氧混合气中。和氦气一样，氖气也很贵；和氦气不一样，吸氖气不会变成唐老鸭。
那我们豚鼠怎么办，祖先吸了那么久氢气，能不能变成唐老鸭
氦气潜水大事年表
1919
发明家 Elihu Thomson 推测氦气可能是潜水员呼吸气体中氮气的最佳替代物，他认为
以氦替氮，可以明显降低潜水员在大深度时的呼吸阻力
，这有望使潜水员的最大工作深度至少增加50%。1919年，他建议美国矿业局（Bureau of Mines）对以氦替氮的可实现性进行研究与调查。Elihu Thomson 之所以将自己的建议提供给了矿业局而非美国海军部，是因为美国矿业局当时在氦气的开采与分销领域均处于全球性的垄断地位。
1917年，美国矿业局在华盛顿展示用于进行井下救援的服装与设备。图片来自网络。
1924
1924年，美国海军与美国矿业局联合赞助了一系列氦氧混合气的研究实验。 他们最初的试验工作是为了
证明呼吸氦氧混合气不仅对被试动物或人类没有负面影响，而且还可以缩短潜水的减压时间
。使用氦氧混合气的潜水员注意到的主要生理反应为：
这些实验清楚地表明，氦氧混合气与空气相比在大深度潜水领域具有更大的优势。
早期氦氧混合气潜水使用的设备。图片来自网络
1937
1937年，在美国海军试验室中，一名潜水员被要求身着带有氦氧混合气供给的深海潜水服在加压舱内模拟150米的大深度潜水。当时他并没有被告知模拟的深度，当被要求估计自己所处深度时，潜水员报告自身感觉良好，应处在30米的深度。在模拟减压的过程中，当该潜水员上升至100米的深度时，他的呼吸气由氦氧混合气切到了空气，潜水员即刻发生严重的氮醉反应。
这应该是人们有史以来第一次注意到氮气的迷醉效应。
同年12月1日，在寒冷的密歇根湖，一位叫做 Max Nohl 的潜水员，身着由DESCO潜水公司提供的全新潜水设备，
使用氦氧混合气创下了127米的深潜记录
。
Max Nohl 完成127米深潜时使用的潜水设备，图片来自DiveScrap.com
1939
氦氧混合气的实际应用应该是从1939年开始的。
当时，美国海军对位于水下73米的 USS Squalus 号潜艇进行打捞。由于潜水员们纷纷表示在这种大深度冷水环境中作业，他们已经丧失了基本的思辨能力，于是美国海军尝试性地将潜水员的呼吸气体由空气换成了氦氧混合气。
对 USS Squalus 进行打捞的潜水员。图片来自网络
1963
1957年，饱和潜水之父 George Bond 开始了 Genesis 项目，旨在证明人类事实上可以在高压环境下长期耐受多种不同成分的呼吸气体。
1963年，人类首次使用Trimix 7/86 在水下30米完成了为期6天的饱和潜水。
饱和潜水之父，George Bond （左），图片来自维基百科
1965
1964年，为了研究英吉利海峡沙丘带的物理结构，Nic Flemming 在英吉利海峡40至60米深的水域行了一系列潜水考察。由于水下环境恶劣，潜水员的工作状态极为不佳，对研究进度造成了很大的负面影响。1965年，Nic Flemming 以此为出发点，
首次在开放水域对空气潜水与氮氧混合气潜水进行了对比试验
。试验结果表明，氮醉只是影响潜水员水下工作状态的因素之一，二氧化碳堆积、低温症、缺氧、呼吸气体不纯净、药物作用、潜水员的潜水经验、身心状态，以及水下的低能见度、低亮度、水流变化、失重的感觉都会对潜水员的工作状态造成影响。
与 Nic Flemming 一起工作的潜水员，图片来自CUUEG。
1970
1970年，31岁的 Hal Watts 和16岁的 Fred Schmidt 为了找寻一件丢失的救生衣，在 Mystery Sink 进行了一次潜水活动。刚开始的时候，事情进行得很顺利，一切都在按计划进行。然后，Watts 就发现 Schmidt 不见了。Watts 隐约觉得 Schmidt 的电筒发出的光好像在他身下，于是他就追了上去。然而，他还没等追上就晕了过去。。。万幸的是，没过一会儿 Watts 又恢复了意识，但他却再也找不到一点儿关于 Schmidt 的蛛丝马迹了。。。
后来，人们又尝试对 Schmidt 的尸体进行了两次搜寻，但均以失败告终。第一次失败，是因为潜水员无法承受极大的水深（121米），第二次是因为搜寻过程中又失去了一位潜水员 Bud Sims。自那以后，Mystery Sink 就封掉了，禁止潜水。
这在潜水史上，也算是一次警示。
Mystery Sink，图片来自FloridaCave.com
1979
由DAN的前任总裁 Peter B. Bennet 领导的科研小组开始了名为“亚特兰蒂斯系列潜水”的研究，该研究主要在杜克大学医学中心的加压舱内进行，旨在分析使用 Trimix 预防高压神经综合症（HPNS）背后的机制。
Peter 认为可以合理的在氦氧混合气中加入氮气，以此来中和缓解由氦气引发的HPNS。
杜克大学的加压舱研究室，最右为 Peter，图片来自维基百科
1983
洞穴潜水员 Jochen Hasenmayer 使用 Heliox 在法国沃克吕兹创造了
212米
的深度记录。
1983年，Jochen Hasenmayer 创造了212米的深度记录。图片来自网络
1987
1987年10月至12月，Bill Stone 带领一队人马开始对 Wakulla Springs 进行探索与测绘。
Trimix 和 Heliox 首次被大规模应用于洞穴潜水领域。
Sheck Exley 也是队伍的一员，他使用 Trimix 成功深入洞穴1270米。
Bill Stone 研制的 Cis-Lunar Mk-1 在此次探索中得以测试，图片来自网络
1991
技术与沉船潜水先锋、IANTD 前董事会成员 Billy Deans 开始在休闲潜水领域教授Trimix。
IANTD前任主席 Tom Mount 制定了首套 Trimix 课程的训练标准。
Trimix的使用由此迅速红遍大江南北，特别是位于美国东北部的沉船组织。
1992
美国海洋和大气管理局（NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration）
开始为打捞USS Monitor 培训专业 Trimix 潜水员
。他们还为此次活动专门设计了所需 Trimix 的混合比，并将其命名为 Trimix I。1995年，打捞活动正式开始。
USS Monitor, 位于水下70米，图片来自NOAA。
1994
来自英美两国的 John Chatterton 和 Gary Gentile 成功使用 Trimix 共同完成了一系列对位于水下100米的 RMS Lusitania 的探索活动。
RMS Lusitania，图片来自网络
2001
2001年11月6日，吉尼斯世界纪录承认
John Bennet 为世界上第一个使用 Trimix 到达水下一千尺（300米）的潜水员
。John Bennet 是在 PG 完成此次壮举的，传说他创造此次世界纪录时，计划减压时间是十小时，但正式下水的时候已是中午，支援队伍不知道为什么全都忽略了这个问题。天黑的时候 John 还在减压，然而不幸的是所有的手电都没电了，大家只能满世界跑去借手电。不过好在这个时候 John 已经在6米，也是有惊无险。
Sheck Exley 同 Jim Bowden 曾于1994年首次尝试挑战一千尺，但却以
Sheck Exley 的死亡告终
。John 在完成千尺挑战后也大病一场。
