爱华网美国商业部国家海洋大气局（NOAA）供图
一位水下呼吸器潜水员
在本文中，我们将探索水下世界，审视水下呼吸器设备，并了解您的身体对水下环境的反应。您还将了解到参加这项运动需要做些什么。
设备
水下环境对人类并不友好，它在呼吸、温度控制、可见度和浮力方面都向水下呼吸器潜水员提出了独特的挑战。进行水下呼吸器潜水时所需的基本设备使您能够应付水下的环境。在您出入水下时，需要携带总重为27至34公斤的设备。
呼吸设备
使用休闲型水下呼吸器的普通潜水者呼吸的是压缩空气（含78%的氮气，21%的氧气）或一种富氧的氮氧混合物，称为氮化物氧化物结构（含64~68%的氮气，32~36%的氧气）。气体盛放在您背部的一只气瓶里。气瓶一般由铝制成，空瓶重约14公斤，可盛放2,265升的空气，其压强为204个大气压（ATM）。气体的体积大约可以充满一个电话亭，重约3.2公斤。
水下呼吸器气瓶
水下呼吸器调节器的二级头（左）和一级头（右）
您不能直接呼吸气瓶里的空气，因为它的气压太高，会伤害您的肺。因此，气瓶上会配备一个调节器。调节器有两个作用：一是将气瓶中的空气压力降低到适合您吸入的安全水平，二是可以根据需要为您提供空气。为了实现这两个作用，调节器有两个头：
一级头——一级头接驳在气瓶上。它将气瓶中的空气压力（204ATM）降低到中间压力水平（9.5ATM）。 二级头——二级头通过软管与一级头相连。它将压力由中间压力降低到与环境水压相等（如1至5ATM，依具体深度而定）。只有在您吸气（普通操作）或需要持续供气（紧急操作）时，二级头才会供应空气。
一级头由高压舱和中压舱组成，这两个舱由一套由阀门和横膜组成的装置或一个活塞分隔开来，该装置（或活塞）与环境水压接触。高压舱中的空气直接来自气瓶，而中压舱则通过横膜或活塞与环境水压接触。系统按以下方式操作：
潜水者吸气，使中压舱中的压力低于环境水压。 水压向内挤压，使阀门或活塞打开。 打开的活塞将高压舱与中压舱连接起来。 空气由高压舱流入中压舱，从而增大中压舱中的压力。 当中压舱中的压力与环境水压相等时，阀门或活塞将关闭。 当潜水者再次吸气时，将重复这一过程。
一级头上通常会有几个孔，可以插入软管通向二级头和其他装置，如附加二级头、气瓶压力计和/或浮力控制装置（即BCD，稍后将予以详述）。
调节器的二级头的内部结构
调节器的二级头由下列部件组成：
塑料舱体（带有一个与环境水压接触的外部橡胶横膜） 净化按钮 与活动杆体相连的内部阀门 排气阀门 咬嘴
二级头通过一条软管与一级头的中压舱相连。二级头按以下方式操作：
潜水者吸气，使二级头中的压力低于环境水压。 水压挤压横膜，使杆体移动。 杆体移动，使进气阀打开。这样可使空气由一级头流入二级头，并通过咬嘴进入潜水者的肺部。 当潜水者呼气时，二级头中的压力将高于环境水压，从而向外推动横膜。 横膜外移，使杆体回到正常位置，从而关闭进气阀。 随着二级头气压升高，排气阀将打开，从而使排出的空气离开二级头。 当潜水者再次吸气时，排气阀将关闭，然后重复这一过程。
每次潜水后，必须用清水冲洗调节器，以去除上面的海水、淤泥和碎片，因为它们会阻碍各种阀门和横膜的移动，还会对部件造成腐蚀。调节器每年至少应保养一次。因为调节器是最重要的设备之一，所以很多潜水者会选择自行购买调节器（而不是租用），以确保调节器处于良好的工作状态并得到妥善维护。
呼吸设备最后的部分是用来盛放紧急或备用气源的附件。它们包括：
小型气瓶——这些较小的气瓶可以挂在主气瓶上。小型气瓶中盛放着空气，并有自己的调节器。它们能在多种紧急情况下（如从相当深的水下上浮）提供足够的空气。
备用空气单元——备用空气单元的调节器直接内置在开关阀门中。它的重量很轻，携带时可以放在BCD的口袋里。它提供的空气只够您从较浅的深度上浮时使用。
呼吸管——这是一根小型的 J 形呼吸管道，重量很轻，在其中一端有一个咬嘴。它接驳在您的面罩上。当您在水面上脸孔朝下游泳时，您可以通过呼吸管呼吸外部空气，从而节省气瓶中的气体。
保暖装置
为了在水下保暖，潜水者应穿隔离型的潜水服，如湿式潜水服或干式潜水服。湿式潜水服在隔离橡胶和您的身体之间会存留一层薄薄的水。您的体温会使水变热，而这些水随后将供您取暖。湿式潜水服一定要合身（如果湿式潜水服太大，在冷水中会不断泄漏储存的热量）。湿式潜水服分为短型（只覆盖手臂和身体躯干）和全身型两种。
与湿式潜水服不同，干式潜水服是用一种双层材料制成的，两层之间有与外界隔离的空气。干式潜水服紧贴颈部、腕部和脚踝，可以防止水泄漏进来。干式潜水服具有保暖作用，因为空气是比水更好的绝热体，而且您除了它之外还可以穿贴身的衣物。
选择湿式还是干式潜水服，这取决于潜水期间遇到的水温：
裸露的皮肤或尼龙制成的湿式潜水服——28至32摄氏度 短型湿式潜水服——25至28摄氏度 全身型湿式潜水服——20至29摄氏度 干式潜水服——22摄氏度
湿式潜水服和干式潜水服还带有一些附件，包括手套、靴子、背心和帽子。
浮力控制装置
在水下，将您所处的位置控制在潜水计划中的预定深度是十分重要的。为此，您必须能控制您的浮力，也就是水对您的向上作用力。浮力是由物体的上部和下部所受的压力差产生的。它与物体的重量和密度有关，这两个因素决定了该物体排开的水的重量。
身前（左）和身后（右）的浮力控制装置
为了控制浮力，潜水者会使用浮力控制装置（BCD），也称为“浮力补偿器”（BC），此外还要使用铅制的配重。BCD是一个带有涂层橡胶气囊的背心，可以用直接来自调节器一级头的空气对气囊进行充气或放气，充放气还可以用嘴通过充气管来完成。BCD通常有一套背包型的索具，用来固定气瓶，分为前领式、背心式和背负式几种固定方法。BCD上有几个口袋，可以用来装其他设备。
因为湿式潜水服本身有浮力，所以您必须增加额外的配重来抵消这部分的浮力。这些配重可以安放在潜水者身上束的几根单独的带子上，或者可以插在BCD的口袋中，有几款新型的BCD本身就带有配重带。
在水下，您的身体必须解决两个主要问题：压力和温度。压力不但会影响在您的血液和身体组织中溶解的氮气量和氧气量，还会影响您的耳朵和鼻窦。水能吸收您的身体热量，降低您的体温，使您面临低温症的危险。
压力下的溶解气体
通常，我们呼吸的是由大量氮气(78%)和一些氧气(21%)组成的混合物。当您吸入空气时，身体将消耗氧气，将其转化为二氧化碳，而对氮气则不做任何处理。在正常大气压下，有一些氮气和氧气会溶解在血液和身体组织的液体部分中。当您在水中下沉时，身体受到的压力会增大，因此会有更多的氮气和氧气溶解在您的血液中。大多数氧气被您的身体组织所消耗，但氮气仍处于溶解状态。氮气压力的增加会对身体产生两方面的不利影响：氮麻醉和余氮。
首先，通常当您到达约30米或更深的深度时，氮气的分压将达到较高水平，这时您会产生一种愉悦感，这被称为氮麻醉。这种愉悦感类似于牙医或麻醉师给您闻一氧化二氮（笑气）时的感觉。氮麻醉会破坏您的判断力，使您感到放松，甚至会瞌睡，这意味着您会忘记您的器材和潜水同伴，甚至会溺死。您会在毫无征兆的情况下忽然陷入麻醉状态，但可以通过上浮到较浅的深度以缓解这种症状，因为随着压力的降低，氮气将开始从溶剂中逸出。
潜水表美国海军和其他潜水组织通过建模方法计算出人体在不同潜水平面上吸收的氮气量，并制作了多张潜水表，您可以用它们算出您的身体将吸收多少氮气（请参阅NOAA无减压表）。在这些表中，规定了对应的时间和深度，如果您按它们潜水，就不会发生减压现象了，它们被称为“无减压”限值。一般情况下，您下潜得越深，在水下所能停留的时间就越短，因为“无减压”时间随深度的增加而减少。以消遣为目的的潜水者必须对潜水进行计划，把自己的停留时间保持在限值以内，从而将患上减压病症的风险降到最低程度。如果您按表上的数据潜水，那么您患“气栓症”的几率将低于0.5%。您的潜水教练会教您如何使用这些表来制定安全的潜水计划。此外，潜水计还存储了这些表，并利用算法算出您在水下的安全停留时间。
其次，您的身体组织中的过量氮气量是由您的潜水深度和在这些深度停留的时间长度决定的。余氮是指您的组织中的过量氮气，如果您要消除余氮，则应上浮到水面，这将减小压力，使氮气从溶液中逸出。如果您缓缓上浮，氮气也会慢慢地从溶剂中释放出来。不过，一旦您到达了水面，您的身体系统中仍然会存有余氮，所以您在再次下潜前必须放松，让身体有时间释放它们。相反，如果您快速上浮，氮气会迅速从您的血液中逸出，形成气泡。这就像打开了一罐汽水：您会听到高压气体发出嘶声，然后能看到因溶液快速释放气体而形成的气泡。同样的事也会发生在您的血液和组织中。如果您的身体系统内形成了氮气气泡，会使身体处于一种名为减压症或“气栓症”的状态下，而且气泡将堵塞微血管。这可能会导致心脏病、中风、肺部血管破裂和关节疼痛（减压症的症状之一就是四肢产生麻刺感）。而避免减压症的最好办法，就是按潜水表提供的“无减压”深度和水底停留时间潜水，以尽量减少体内的余氮。如果您的下潜深度超过了“无减压”限值，您就必须在水下停留更长的时间（潜水表规定了预定深度的停留时间），以便让氮气从您的身体系统中慢慢地释放出来。这种做法可能会出现问题，因为您的空气供应量是有限的。如果您忽视了减压的指导原则，您会得上“气栓症”。当出现了需要急救的情况，就必须通过空运把您运到减压舱进行减压。而这种情况将危及生命。
我们讨论了压力下的氮气，那么氧气又如何呢？高压氧气会造成人体抽搐、癫痫和窒息。氧中毒现象会在毫无征兆的情况下突然发生。对于大多数呼吸压缩空气的潜水者而言，这种现象在下潜深度超过水面以下65米之前是不会发生的，而这个值已经超过了普通的“无减压”限制深度。不过，如果潜水者呼吸的是Nitrox，那么他可能也会在一个较浅的深度发生氧中毒现象，因为在Nitrox混合气体中，氧气的分压会比在空气中更高。为了避免氧中毒，建议您最好了解您的深度限制，并严格遵守它。
关于压力下的气体，还有最后一个注意事项：在您潜水的过程中，这些气体必须能随时自由地流进或流出您的肺部。如果您在上浮时屏住呼吸，肺内的气体将会膨胀，阻住肺内的血液循环（栓塞），甚至会使您的肺部破裂（气胸）。因此，在使用水下呼吸器设备时，千万不要屏住呼吸！
耳朵和鼻窦
在您的头和颅骨内存在着由空气占据的空间，鼻窦骨内有鼻窦，而耳道内部则形成了空气袋。当您下潜到水中时，水压会挤压这些空间里的空气，令您的头和耳朵内部产生压迫感和疼痛感。因此您必须平衡这些空间的压力，方法有很多种，如捏住您的鼻孔，轻轻地让气流冲击鼻腔。如果平衡得当，您的鼻窦将能经受更大的压力而不致于出现问题。不过，由感冒、流行性感冒或过敏引起的鼻窦充血则会损害人体平衡压力的能力，还可能导致您的耳鼓受损。
低温症
如果水温低于体温，水就会从人体吸收热量。配备适当的保暖设备（湿式或干式潜水服）对于避免低温症有重要意义。颤抖是人体处于低体温时的反应，也是低温症的先期症状之一；如果您开始颤抖，则必须停止潜水。
其他危险
身体在水下锻炼活动的增加，可能会导致疲劳、脱水以及肠道或骨骼肌绞痛。潜水者应了解自己的体力极限，不要勉强做超出自己能力的事。
虽然水下呼吸器潜水有许多与之相关的风险，但新入门的潜水者仍然可以通过合理的教育和训练将危险降到最低程度。开放水域的潜水认证计划把重点放在潜水的生理学知识、潜水时的危险和安全的潜水操作规范上。一名训练有素的潜水者可以在尽量降低健康风险的同时享受这项运动。
潜水者有各种各样可以提供信息的仪表。一般说来，他们会携带一只气瓶气压计，一只深度计和一只导航用的罗盘。这些仪表通常放置在BCD上固定的一块控制板上。此外，某些潜水者还会在手腕上戴一只潜水计，用来追踪他们所处的深度和可以在水底停留的时间。潜水计中有一块通过电池供电的微处理器，潜水计划通过编程存储在这块微处理器中。潜水计追踪深度和时间，并计算出潜水者可以在水底停留的时间，每秒钟约计算200次。
信息仪表（左）和戴在手腕上的潜水计（右）
视野和移动
当您潜水时，请戴上一只面罩，它不但能使您看清水里的情况，还能避免水进入鼻腔。面罩可以采用单层或双层面板，也可以用有度数的定制镜片制作，供那些戴眼镜的人士使用。
潜水员的面罩和蛙鞋
为了在水中更轻松自如地游泳，您可以穿上蛙鞋。蛙鞋有不同的样式和颜色，包括全脚型和半脚型两种设计。
附件
潜水刀
您还可以携带下列附件：
潜水刀——潜水者使用的小刀，用来在设备被缠住时割开设备自行逃生。 潜水记录板——一块用来书写的小板子，在几名潜水者需要互相交流的时候使用（某些潜水记录板实际上是磁性涂鸦板。） 潜水灯——用来照亮水下物体的闪光灯 安全浮标——一个带有一根线和一面潜水旗的飘浮物，停留在水面上，以警告过往的船只，告诉它们水下有人在潜水 信号装置——哨子或气笛之类的装置，潜水者如果与同伴或所乘的船只失散，则可以浮到水面上来，用它来引起别人的注意
此外，您还可以选择在船上留一个潜水工具箱，盛放用来维修设备的各种物品、用来计划和记录潜水活动的书本，以及处理伤口的急救包。
水下呼吸器培训
简介——听取对这项运动的基本介绍。 课堂训练——了解潜水生理学及相关危险、水下呼吸器设备、安全事项、潜水表的用法、计划和应急程序。 在封闭式环境中进行技能训练——在游泳池或其他封闭式水体中练习潜水技能。 清洗一只装满水的面罩。 当调节器从您的口中掉落后，把它恢复原位。 在水中穿戴和脱掉设备。 练习零浮力技术。 合理地调整配重。 控制身体，进行紧急上浮。 利用同伴的供气设备呼吸。
开放水域技能——在开放水域环境中（河流、水库、湖泊、海洋）练习相同的技能。
您至少应有四次潜水是在开放水域中进行的，这也是开放水域训练内容的一部分。
您必须拥有开放水域认证卡才能租借潜水设备。虽然无需重新申请您的认证，但我们建议那些已获得认证、但长时间未潜水的人士还是应该复习课程。
在通过了开放水域认证后，您还可以决定参加进一步的潜水培训，它们分为下列几个级别：
业余级别 高级培训 救生潜水
职业级别 大师级培训 潜水大师 教练 大师级水下呼吸器潜水教练
总之，无论您参加的是哪种级别的培训，水下呼吸器潜水都是一项非常刺激的运动，它会带您探索未知的环境，并使您以一种全新的方式接触身边的事物。
若要接受水下呼吸器潜水训练，您的身体必须处于良好的状态。在训练之前，您不妨做一次健康检查，并咨询您的医生。而第一个步骤是参加一项开放水域的认证课程（在美国主要由PADI或NAUI举办）。若要参加这一课程，您还必须年满10周岁。
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