Chất lỏng không phải là phương tiện tự nhiên để duy trì sự sống của con người sau giai đoạn trong thai. Hô hấp của con người đòi hỏi sự thông thoáng với không khí. Tuy nhiên, tất cả các loài động vật có xương sống.
Bao gồm con người, thể hiện một tập hợp các phản ứng có thể được gọi là phản xạ lặn, có liên quan đến sự thích nghi về tim mạch và trao đổi chất để bảo tồn oxy trong quá trình lặn với nước. Những thay đổi sinh lý khác cũng được quan sát, hoặc gây ra một cách giả tạo. Hoặc thay đổi áp suất trong môi trường cùng lúc với một thợ lặn đang thở từ một nguồn cung cấp khi độc lập.
Tăng không khí, một hình thức quá mức làm tăng lượng không khi đi vào phế nang phổi, có thể được người bơi cố ý sử dụng để kéo dài thời gian họ có thể nín thở dưới nước. Tăng không khí có thể nguy hiểm này tăng lên rất nhiều người bơi xuống độ sâu, như đôi khi xảy ra trong lặn biển.
Việc thông khí tăng lên kéo dài thời gian nín thở bằng cách giảm áp lực carbon dioxide trong máu. Nhưng nó không thể cung cấp lượng oxy tăng tương đương. Do đó, carbon dioxide tích luỹ khi tập thể dục mất nhiều thời gian hơn để đạt đến ngưỡng mà người bơi buộc phải lấy một hơi khác. Nhưng đồng thời hàm lượng oxy trong máu giảm xuống mức thấp bất thường.
+++ Bài viết xem: Đồ bơi speedo tốt nhất cho nữ
Áp suất môi trường tăng của nước xunh quanh thợ lặn giữ hơi thở làm tăng áp lực một phần của khí phổi. Điều này cho phép duy trì áp suất riêng phần oxy đầy đủ trong điều kiện giảm hàm lượng oxy và ý thức vẫn còn bất giờ. Tuy nhiên khi carbon dioxide tích luỹ cuối cùng buộc người bơi trở lại bề mặt. Tuy nhiên, áp suất giảm dần của nước trên sự đi lên làm giảm áp suất một phần của oxy còn lại. Vô thức sau đó có thể xảy ra trong hoặc dưới nước.
Các thợ lặn thở từ một thiết bị cung cấp khí ở áp suất tương tự như nước xunh quanh không cần phải quay trở lại bề mặt để thở và có thể duy trì độ sâu trong thời gian dài. Nhưng lợi thế rõ ràng này giới thiệu các mối nguy hiểm bổ sung. Nhiều trong số chúng là duy nhất trong sinh lý của con người. Hầu hết các mối nguy hiểm từ môi trường áp lực của nước. Hai yếu tố có liên quan.
Ở độ sâu của một thợ lặn, áp suất tuyệt đối, xẩy xỉ một bầu không khí quyển bổ sung cho mỗi độ sâu 10 mét. Yếu tố khác, hành động ở bất kỳ độ sâu nào, là chiều dọc áp suất thuỷ tĩnh trên cơ thể. Tác động sinh lý của áp lực tăng một phần của khí hô hấp, mật độ tăng của khí hô hấp. Ảnh hưởng của thay đổi sáp suất lên thể tích của khí.
Chứa các không gian trong cơ thể, và hậu quả của việc hấp thụ khí hô hấp vào và loại bỏ chúng sau đó từ máu và các mô của thợ lặn, thường với sự hình thành bong bóng.Nhiều tác động của việc nhấn chìm khi hô hấp không dễ dàng tách biệt với nhau hoặc phân biệt rõ ràng với các tác động liên quan đến áp lực lên các hệ thống cơ thể khác.
Công việc của hơi thở tăng lên, thay vì hoạt động của tim hoặc cơ bắp, là yếu tố hạn chế cho công việc nặng nhọc dưới nước. Mặc dù công việc hô hấp tăng lên có thể phần lớn là do ảnh hưởng của mật độ khí hô hấp tăng lên đối với chức năng phổi. Việc sử dụng dụng cụ thở dưới nước làm tăng thêm khả năng chống thở bên ngoài đáng kể cho gánh nặng hô hấp của thợ lặn.
Áp suất carbon dioxide động mạch nên không thay đổi trong quá trình thay đổi áp suất xunh quanh. Nhưng không khí phế nang bị suy giảm ở độ sâu dẫn đến một số lưu giữ carbon dioxide. Điều này có thể được kết hợp bởi sự gia tăng hàm lượng carbon dioxide trong hô hấp. Đặc biệt nếu thợ lặn sử dụng thiết bị tái sinh mạch kín và bán tự động hoặc đội mũ bảo hiểm thông gió không đầy đủ.
Mức oxy phế nang cũng có thể bị xáo trộn trong lặn. Tình trạng thiếu oxy có thể xảy ra mà không có cảnh báo. Thông thường hơn, mức độ oxy lấy cảm hứng được tăng lên. Oxy vượt quá có thể là một chất độc, ở áp suất riêng phần lớn hơn 1,5 bar.
Nó có thể gây co giật nhanh chóng và sau khi phơi nhiễm kéo dài ở áp suất một phần thấp hơn, nó có thể gây ngộ độc oxy ở phổi với khả năng sống còn giảm và sau đó là phổi phù nề. Do đó trong lặn khí hỗn hợp, oxy lấy cảm hứng được duy trì ở áp suất riêng phần ở khoảng 0,2 đến 0,5 bar. Nhưng ở độ sâu lớn, sự đồng nhất của không khí dường như cần cung cấp oxi ở mức cao hơn mức bình thường.
Khả năng thở tối ta và không khí tự nhiên tối đa của một thợ lặn thở khí nén giảm nhanh theo độ sâu. Tỷ lệ xấp xỉ với tỷ lệ nghịch đảo của căn bậc hai của mật độ khí tăng. Do đó, việc sử dụng khí trợ như helium làm chất pha loãng oxy ở độ sâu nơi nitơ trở thành chất gây nghiện. Giống như thuốc gây nghiện, có thêm lợi thế là cung cấp khí thở có mật độ thấp hơn. Việc sử dụng hydro, trong hỗn hợp có ít hơn 4% oxy là không thể cháy được, mang lại lợi thế hô hấp lớn hơn cho lặn sâu.
Ở độ sâu cực đoan hiện có thể đạt được bởi con người, bao gồm các kỷ lục khoảng 330 mét đối với lặn biển và 214 mét đối với các tác động trực tiếp của áp lực đối với trung tâm hô hấp có thể là một phần của đỉnh cao áp lực hội chứng thần kinh áp lực và có thể chiếm một số bất thường của chứng khó thở và kiểm soát hô hấp xảy ra khi tập thể dục ở độ sâu.
Thuật ngữ duy trì carbon dioxide thường được áp dụng cho một thợ lặn không loại bỏ carbon dioxide theo cách thông thường. Khả năng dung nạp carbon dioxide có thể làm tăng khả năng làm việc của thợ lặn ở độ sâu nhưng cũng có thể khiến những hậu quả khác ít mong muốn hơn.
Giá trih cai của carbon dioxide thuỷ triều cuối (nồng độ carbon dioxide tối đa khi kết thúc thở ra) chỉ với lỗ lực vừa phải có thể liên quan đến khả năng chịu đựng độc tính thần kinh oxy, một điều kiện, nếu xảy ra dưới nước, sẽ gây nguy hiểm lớn cho thợ lặn. Sự mê man của nitơ được tăng cường nhờ sự hiện diện của lượng carbon dioxide dư thừa và các tính chất vật lý của carbon dioxide tạo điều kiện cho quá trình tạo mầm và tăng trưởng của bong bóng khi giải nén.
Không phụ thuộc vào độ sâu của lặn là ảnh hưởng của gradient áp suất thuỷ tĩnh cục bộ khi hô hấp. Tác động hỗ trợ của áp lực nước xunh quanh lên các mô mềm thúc đẩy sự quay trở lại tĩnh mạch từ các tàu không còn chịu ảnh hưởng của trọng lực. Và bất kể định hướng của thở lặn trong nước, điều này gần đúng với tác động của độ ngả (tức là nằm xuống) đối với hệ tim mạch và hô hấp.
Ngoài ra, phân phối của áp suất khí lồng ngực tương phản với gradient áp suất thuỷ tĩnh tồn tại bên ngoài ngực. Áp lực nội sọ có thể thấp hơn so với áp lực của nước xunh quanh. Trong trường hợp đó, máu sẽ được chuyển vào lồng ngực nhiều hơn. Hoặc nó có thể lớn hơn một cách hiệu quả, dẫn đến lượng máu xâm nhập ít hơn. Khái niệm điểm cân bằng thuỷ tĩnh trong lòng ngực, đã tỏ ra hữu ích trong việc thiết bị thở dưới nước.
Khí phổi mở rộng theo cấp số nhân trong quá trình trợ lại ổn định của một thợ lặn về phía bề mặt. Trừ khi có lỗ thông hơi, khí mở rộng có thể làm vỡ vách ngăn phế nang và thoát ra các khoảng kẽ. Khí ngoài phế nang có thể gây ra nổ phổi (tràn khí màng phổi) hoặc theo dõi khí vào các mô của ngực (khí phế quản trung thất), có thể kéo dài vào màng ngoài tim hoặc vào cổ. Nghiêm trọng hơn, khí phế nang thoát ra có thể được mang theo bởi sự lưu thông máu đến não (thuyên tắc khi động mạch).
Đây là một nguyên nhân chính gây tử vong giữa các thợ lặn. Việc không thở ra trong quá trình đi lên gây ra tai nạn như vậy và có khả năng xảy ra nếu thợ lặn thực hiện việc đi lên khẩn cấp nhanh chóng, thậm chí từ độ sâu nông đến 2 mét. Các nguyên nhân có thể khác nhau của borotrauma phổi bao gồm giữ khí do một phần bị bệnh của phổi và khí do sự sụp đổ đường thở động trong khi hết hạn cưỡng bức ở thể tích phổi thấp.
