要想知道身体中空气所发生的变化,你需要研究空气在身体里的行动轨迹。
顺着口鼻腔,空气进入身体后的第一站是肺部。肺就好比是一个过滤器。在肺部,一些固态的小颗粒被过滤,氮气和惰性气体也被截留,只剩下氧气顺利地通过重重关卡,从肺泡转移到血液中。
你也许会很好奇,人体的肺部为何能够如此精妙,居然可以识别出氧气和其他气体?如果这样的技术能够用于工业,那么从空气中分离氮气和氧气岂不是轻而易举?
然而,事实并非你想象的那样。
气体,无论是氧气还是氮气,它们都可以溶解到液体中。只是多数气体在水中的溶解度很低,氮气、氧气便是如此。血液能够携带多少氧气和氮气,完全取决于它们能否溶解进来。氮气在水中的溶解度极小,自然就不会进入血液了。
氧气的溶解度只比氮气略高,加上它在空气中的比例仅有氮气的1/4,因此理论上说,它也很难被血液吸收。不过,在血液中有一种特殊的物质,它可以很轻松地与氧气结合,这样便打破平衡,氧气也就顺势源源不断地溶解到了血液中。
这种特殊的物质被称为血红素。
血红素是红细胞的核心组件。血液中有大量的红细胞,它们是人体中数量最多的一种细胞。据估计,一个人的身体的细胞总数是50万亿上下,其中血红细胞就占了近一半。在血红细胞内部,藏着一种被称为血红蛋白的物质。血红素便居于血红蛋白之中。
从外形上看,血红素有些像汉字中的“田”字,外围是拥有四个环的卟啉(化学文献实际上会用“㗊”来描述这种结构,“㗊”读léi,它显然是个象形字),居于中心的则是一个亚铁离子。这颗铁原子的作用可不简单,就是它像搬运工一样,扛起了氧气,随着动脉血输送到了身体的每一个角落,又在回程的时候,接收了废弃的二氧化碳,顺着静脉血将它们送回肺泡。
显然,就是因为有了数以万亿计的“搬运工”,氧气才得以轻松地进入血液,再进入不同的身体组织,发挥其作用。
说到此,你大概已经明白,为什么缺铁会对身体造成那么大影响?尽管如此,补铁还是需要谨慎,因为过量的铁也会给身体造成非常大的危害。事实上,卟啉环就好比是看管铁原子的监工,因为有它们的钳制,铁原子才不会造次。
至于在肺泡中落寞等待的氮气,你也别觉得它们就是人畜无害的善茬儿——若是不小心,说不定也会惹出点什么麻烦。
气体溶解到液体中的过程,通常和两个因素有关,一是温度,二是压力。温度越低或是压力越大,气体的溶解度越会上升。日常生活中,温度或压力的变化并不是很明显,氮气并不会在血液中显著溶解。不过,如果你打算去潜水,那可要小心了。当潜水深度达到数十米,压力会达到平时呼吸的好几倍,氮气也会更多地透过肺泡溶解到血液。当看过珊瑚和小丑鱼决定回到海面的时候,只能慢慢地上浮,让氮气逐渐从血液中逸散。若是一口气浮到水面,氮气瞬间逃逸气化,血液便如同煮沸的水一般,里面的气泡会将血管堵塞。