惰性气体的过饱和

在高气压下已溶解于机体内的惰性气体，当气压降低时，超过该气体在体内所能溶解的量，即称为惰性气体的“过饱和”。
过饱和状态是暂时的，过量地溶解于机体组织内的惰性气体，将按减压时体内惰性气体张力与外界该气体分压之间的压差梯度向体外扩散，直到平衡为止。所以，没有过饱和就没有脱饱和；所谓脱饱和，实际上是机体排出超过饱和的那部分气体，是“脱过脱和”。
若在高气压下暴露一定时间后，减压速度过快，并且减压后组织内的惰性气体张力高于外界总气压过多，过饱和的惰性气体便来不及通过循环呼吸扩散出体外，又不能在组织、血液内继续保持溶解状态，于是游离成气泡，引起减压病(见“减压病”)。可见，过饱和状态有一定的极限——“临界过饱和”。
惰性气体的临界过饱和可用两个不同的概念表示：
(1) 过饱和安全系数：Haldane等通过调查研究认为，潜水员从12.5m以浅，即低于2.25ATA的高压空气环境下暴露相当长的时间后快速上升出水(到1ATA)，体内呈过饱和状态的氮“不会”形成气泡致病； 据此推论从4ATA减到2ATA，或从6减到3ATA等，应该也是安全的。因而作出结论：过饱和的惰性气体是形成气泡致病、还是安全脱饱和，取决于减压前后高压与低压的绝对压之间的一定比例；大于此比例则将形成气泡致病，等于或小于此比例则可以安全脱饱和.这种临界的比值即为“过饱和安全系数”。他们确定空气潜水的过饱和安全系数为2.25(即2.25:1=2.25)，或取整数为2(即2:1=2)；鉴于空气中氮约占80%，以原溶解于体内的氮总张力与减压后的外界总气压相比，氮的过饱和安全系数当为1.8[即(2.25×0.8):1=1.8]，或1.6[即(2×0.8):1=1.6]。
不同的惰性气体有不同的过饱和安全系数。一般地说，扩散快、溶解度低的惰性气体，过饱和安全系数小；反之则大。例如氦的过饱和安全系数低于氮，大致为1.4甚至更低。
但进一步的实践，尤其是深度较大的潜水和长时间潜水(如“饱和潜水”)的实践证明，若不顾潜水的深度和时间；也不论何类理论组织，都一律按同一“安全系数”控制减压，是不安全的。因此，随着潜水深度的增加和暴露时间的延长，有必要采用更小的安全系数； 对不同的理论组织亦应有不同的安全系数； 半饱和时间越长的组织，其安全系数应越小。此外还发现，过饱和安全系数存在着个体差异； 即使同一个体，在不同的机能状态下也可能不同；对高气压环境习服的潜水员，过饱和安全系数可有所提高。近年来，陆续报道浅于12.5米深度的潜水也可能发生减压病，如何确定安全系数的值，也还无定论。晚近，利用超声波Doppler效应或激光技术的原理制成气泡探测仪对减压出水者进行监测，发现潜水深度仅2～3.5m者，出水后虽无减压病症状表现，却检测到了气泡(象这种虽已在体内形成而未引起病症的气泡，称为“隐性气泡”)。因此应该认为，过饱和安全系数所表示的确切概念不是体内不会发生气泡，而是所产生气泡的数量、大小、分布的部位尚未达到引起症状的程度。所以，所谓过饱和安全系数可认为是机体对气泡致病作用的最大耐受限度。至于“隐性气泡”对机体是否完全无影响，特别是远期影响如何，尚待进一步研究判明，已引起高度重视。
(2) 过饱和允许压差：Workman认为，作为气泡形成的驱动力，以采用组织内惰性气体总张力与外界总气压之差，即“过饱和允许压差”为适宜。以公式表示：

ΔP=T-H

式中，ΔP为过饱和允许压差，T为惰性气体总张力，H为外界总气压。据此，他具体提出了各停留站深度的组织内惰性气体最大允许张力值(简称“M值”)这一概念。在减压过程中，只要各类理论组织的惰性气体张力值不超过M值，就可安全地上升到某相应深度。
Workman所提出的M值经验参数的优点，在于能简便地编制电子计算机的程序，计算阶段减压和均速减压方案。尤其是饱和潜水的减压，遵循这一原理，比用过饱和安全系数可更为安全。
对惰性气体临界过饱和的研究，既有理论意义，又有重要的实用价值，因为这是计算减压表的基础，各国有关学者都对此极为重视。目前虽尚未取得完全一致的结论，但公认的大致有以下几点：
❶对浅深度、短时间潜水，按Haldane学说指导减压，基本上是安全的。
❷对控制减压的各类理论组织，以采用各自不同的临界过饱和值为宜。半饱和时间愈长的组织，临界过饱和值应愈小。
❸扩散速度快、溶解度小的惰性气体，其临界过饱和通常小于扩散速度慢、溶解度太的气体。
❹对于长时间潜水，特别是饱和潜水，采用M值较过饱和安全系数更为安全，且应用简便。
❺临界过饱和并非一成不变，可受机体生理及环境中各种因素的影响，且有个体差异。